CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HèNH CÁP
2.1. Mụ hỡnh hệ thống truyền hỡnh SMATV và cỏc thiết bị
2.1.2.4. Bộ cộng tớn hiệu (combiner)
Cỏc tõ̀n số khỏc nhau của tớn hiệu được ghộp kờnh qua bộ cộng. Sự kết hợp giữa điều
chế và bộ cộng tạo thành hệ thống ghộp kờnh phõn chia theo tõ̀n số. 2.1.2.5. Mỏy phỏt quang
Tớn hiệu vào là tin tức cõ̀n truyền đi và tin tức đú được biểu diễn dưới dạng tớn hiệu điện (xung điện). Xung điện sẽ qua khối nguồn phỏt quang để chuyển tớn hiệu điện thành tớn hiệu quang (ỏnh sỏng). Muốn đưa thụng tin cõ̀n truyền tải thỡ cõ̀n phải cú súng mang (bằng cỏch thực hiện quỏ trỡnh điều biến). Sau đú tớn hiệu quang được đưa vào sợi quang để truyền đi.
Trong hệ thống truyền hỡnh cỏp bước súng được sử dụng cho việc truyền tớn hiệu là 1550 nm và 1310 nm.
Hỡnh 2.16: Mỏy phỏt quang model ZT890 AGC Series 1310nm.
2.2. Hệ thống truyền dẫn của SMATV
Hỡnh 2.17: Sơ đồ tổng thể mạng lai ghộp HFC
2.2.1. Mạng truyền dẫn và phõn phối tớn hiệu
Là mụi trường truyền dẫn tớn hiệu từ Headend đến cỏc mạng truy nhập cho cỏc nhà thuờ bao. Trong truyền hỡnh cỏp hỗn hợp cỏp quang và cỏp đồng HFC, mụi trường truyền dẫn tớn hiệu từ Headend đến cỏc mạng truy nhập cho cỏc nhà thuờ bao là cỏp quang. Điển hỡnh là một hay nhiều mạch vũng cỏp quang kết nối giữa HE sơ cấp và cỏc HUB sơ cấp, trong một số trường hợp khỏc thỡ cỏc vũng thứ cấp lại liờn kết giữa cỏc HUB sơ cấp với cỏc HUB thứ cấp. Từ đõy cỏc node quang được liờn kết với cỏc HUB hoặc HE theo dạng cấu trỳc hỡnh sao.
Cấu trỳc mạch vũng cú dự phũng 1+1 cho độ tin cậy của hệ thống cao hơn. Vỡ khi trờn đường truyền cú xảy ra sự cố thỡ sẽ thực hiện chuyển mạch tự động / nhõn cụng sang hệ thống dự phũng để đảm bảo tớn hiệu truyền được thụng suốt.
2.2.2. Thụng số kỹ thuật một số thiết bị, vật tư trong mạng
2.2.2.1. Cỏp quang
Cỏp quang cú cấu tạo gồm dõy dẫn trung tõm là sợi thủy tinh hoặc plastic đó được tinh chế nhằm cho phộp truyền đi tối đa cỏc tớn hiệu ỏnh sỏng. Sợi quang được trỏng một lớp lút nhằm phản chiếu tốt cỏc tớn hiệu.
Hỡnh 2.18: Cấu tạo cỏp quang
Sợi cỏp quang cú nhiều chủng loại khỏc nhau được phõn chia là đơn mode và đa mode. Sợi cỏp dựng cho truyền hỡnh và viễn thụng núi chung là sợi đơn mode. Mức độ suy hao của sợi cỏp quang là khoảng 0,2 - 0,5 dB/km. Do bản chất điện từ của tớn hiệu quang nờn khi truyền trong sợi quang nú vẫn cú cỏc hiện tượng của súng điện từ là suy hao, trễ tõ̀n số, hiện tượng tỏn xạ, phản xạ. Bước súng thụng dụng là 850 nm, 1130 nm, 1550 nm.
Như ta biết, sợi cỏp quang khụng thể kộo dài vụ hạn mà chỉ cú chiều dài nhất định. Với cụng nghệ hiện tại, cú thể kộo dài nhất là khoảng 5 km. Để cú những tuyến cỏp quang xa, người ta phải cú cỏc thiết bị ghộp nối. Khi ghộp nối, do đặc tớnh là vật liệu thủy tinh hữu cơ ta cú thể tiến hành hàn 2 sợi quang lại với nhau. Tại điểm hàn sẽ cú cỏc vấn đề suy hao mối hàn (0,02 - 0,05 dB), tỏn xạ, phản xạ. Hiện tượng phản xạ và khỳc xạ sẽ ảnh hưởng nhất định đến tớn hiệu tại điểm thu.
Trong hệ thống truyền hỡnh, đặc thự của nú là truyền tớn hiệu từ 1 điểm đến nhiều điểm, do vậy, người ta đó chế tạo ra những thiết bị phõn chia đối với cỏp quang. Bản chất của thiết bị này là sử dụng tớnh chất phản xạ của lăng kớnh để phõn bố cụng suất tớn hiệu quang đi theo nhiều hướng khỏc nhau với tỷ lệ nhất định. Tỷ lệ phõn chia là do nhà sản xuất xỏc định.
Bảng 2.4: Thụng số kỹ thuật cỏp quang
Tiờu chuẩn ITU-TG.652
Bước súng làm việc 1310nm & 1550nm
Hệ số suy hao
+ Tại 1550 nm: dBKm 0,256
Bảng 2.5: Thụng số kỹ thuật bụ̣ chia quang Split ratio(%) Insertion Loss dB
Chia 2 50/50 3.6/3.6 50/45 3.1/4.0 60/40 2.6/4.6 65/35 2.2/5.2 70/30 1.9/5.8 75/25 1.7/6.6 80/20 1.3/7.6 85/15 1.0/9.0 Chia 3 80/10/10 1.2/10.7/10.7 60/20/20 2.4/7.4/7.4 40/30/30 4.3/5.6/5.6 33/33/33 5.4/5.4/5.4 30/35/35 5.6/4.9/4.9 2.2.2.2. Cỏp đồng trục
Cấu tạo cỏp đồng trục như sau:
Tựy vào tõ̀n số, cụng suất tớn hiệu mà ta lựa chọn loại cỏp thớch hợp để đỏp ứng 2 yờu cõ̀u là chất lượng tớn hiệu và giỏ thành hệ thống. Dải tõ̀n số dựng cho truyền hỡnh thỡ cỏp đồng trục là loại dõy dẫn tối ưu nhất.
Đặc tớnh truyền dẫn của cỏp đồng trục:
Truyền được tớn hiệu điện từ ở tất cả cỏc dải tõ̀n số. Tớn hiệu truyền trờn bề mặt của lừi cỏp.
Hệ số suy hao tớn hiệu phục thuộc vào cỏc yếu tố: tõ̀n số tớn hiệu, vật liệu làm dõy
cỏp, kớch thước lừi cỏp, hỡnh dạng của lừi cỏp, lớp vỏ kim loại. Tõ̀n số càng cao thỡ suy hao càng lớn trờn cựng 1 khoảng cỏch dõy dẫn.
Điện trở đặc tớnh đối với tớn hiệu cao tõ̀n là 75 .
Cú khả năng chống nhiễu điện từ ở mụi trường cao, tớn hiệu cao tõ̀n truyền trong lừi
cỏp phỏt xạ ra bờn ngoài ở mức độ rất thấp. Khả năng chống nhiễu và chống phỏt xạ phụ thuộc vào lớp vỏ kim loại.
Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hệ số suy hao tớn hiệu là kớch thước của lừi cỏp. Lừi cỏp càng lớn thỡ hệ số suy hao càng nhỏ vỡ tớn hiệu cao tõ̀n truyền dẫn trờn bề mặt của lừi cỏp, nờn đường kớnh lừi càng lớn thỡ diện tớch bề mặt tăng theo, điện trở suất sẽ giảm đi. Tuy nhiờn, để cú thể đảm bảo điện trở đặc tớnh là 75 thỡ đường kớnh lớp vỏ kim loại
chống nhiễu phải tăng theo. Tựy vào vị trớ lắp đặt mà người ta sử dụng loại cỏp phự hợp, như thế phạm vi phục vụ của mạng cỏp sẽ là tối ưu trong khả năng cho phộp
Cỏc loại cỏp được sử dụng trờn mạng HFC: - Cỏp đồng trục QR 540
Đõy là loại cỏp lớn dựng đẻ truyền dẫn tớn hiệu trờn cỏc mạng trục chớnh. Đặc điểm của loại cỏp này là mức suy hao thấp 0.0565dB/m (860MHz). Xem hỡnh 2.19. - Cỏp đồng trục RG11
Loại cỏp này thường được sử dụng để truyền tớn hiệu từ cỏc khuếch đại tới cỏc hộp thuờ bao. Thụng số suy hao như sau: 0,13 dB/m (860MHz).
Hỡnh 2.20: Cỏp RG11
Là loại cỏp thuờ bao cung cấp tớn hiệu từ cỏc hộp thuờ Tap tới thiết bị đõ̀u cuối thuờ bao. Độ suy hao của cỏp RG6 là : 0.2dB/m (860MHz).
Hỡnh 2.21: Cỏp RG6
2.2.2.3. Cỏc thiết bị mạng a. Node quang: a. Node quang:
Sơ đồ khối:
Hỡnh 2.22: Sơ đồ khối Node quang
Là thiết bị thực hiện hai chức năng bao gồm: thu và chuyển đổi tớn hiệu quang thành tớn hiệu điện phục vụ cho truyền tớn hiệu truyền hỡnh. Chức năng thứ hai là chuyển tớn hiệu điện thành tớn hiệu quang dựng trong việc phỏt tớn hiệu đường về. Trong node quang luụn cú ớt nhất một modul phỏt quang và một thu quang. Để dự phũng tớn hiệu trong trường hợp gặp sự cố trờn đường truyền thỡ cỏc node thường được thiết kế gồm 2 modul theo kiểu dự phũng 1-1 kết hợp với một chuyển mạch tự động
Đặc điểm:
- Tớn hiệu quang chiều lờn sử dụng cụng nghệ laser.
- Cỏc tõ̀ng khuếch đại sử dụng cụng nghệ GaAs hoặc GaAs FET. - 03 hoặc 04 cổng ra.
Thụng số kỹ thuật:
Bảng 2.6: Thụng số kỹ thuật node quang
Thụng số Giỏ trị Ghi chỳ
Thụng số quang
Bước súng 1290 1600 nm
Nguồn quang vào (mức thu) -7 +2dBm Optical Return loss ≥ 45dB
Dải tõ̀n số 85 862 MHz
Noise current density 7pA/Hz
Responsivity ≥ 0.85mA/mW @ 1310nm
Đõ̀u nối SC/APC hoặc FC/APC
Thụng số RF
Mức ra ≥ 108 dBuV
Diải điều chỉnh độ gain (điều khiển
bằng nỳm điều chỉnh hoặc pad) 0 20 dB Dải điều chỉnh độ dốc -1 20 dB
Return loss 20dB
Noise Figure ≤ 6.5dB
Điều khiển độ gain và độ dốc Bằng tay hoặc điểu khiển bằng thiết bị cõ̀m tay
Điện ỏp cung cấp 27 65 VAC Cụng suất tiờu thụ ≤ 70W
Sự điều biến Hum 70dB
Đõ̀u kết nối cổng ra cho 5/8” hoặc F11 connector b. Khuếch đại:
Là thiết bị tớch cực, cú nhiệm vụ bự đắp lại những suy hao trờn thiết bị phõn chia, cỏp đồng trục và cõn chỉnh độ lệch mức đỉnh giữa cỏc kờnh trong hệ thống.
Sơ đồ nguyờn lý của thiết bị khuếch đại như sau:
Hỡnh 2.23: Sơ đồ khối khuếch đại
Đặc điểm:
- 1 cổng vào, 1 hoặc 2 cổng ra
- Sử dụng cụng nghệ khuếch đại GaAs hoặc cụng nghệ lai GaAs FET - Chỉ số nhiễu( Noise Figure) thấp.
- Điều khiển độ gain giữa cỏc tõ̀ng khuếch đại chiều xuống - Điều chỉnh suy hao, độ dốc linh hoạt.
- Cú khả năng tiờu hao điện ớt.
Thụng số kỹ thuật:
Bảng 2.7: Thụng số kỹ thuật khuếch đại
Thụng số Giỏ trị Ghi chỳ
Thụng số tớn hiệu
Dải tõ̀n số hoạt động 85 ... 862MHz
Return loss 18dB
Độ Gain ≥ 36dB
Chỉ số nhiễu( Noise figure) ≤ 8dB
Dải điều chỉnh suy hao đõ̀u vào 0-18dB Dải điều chỉnh độ dốc đõ̀u vào 0-18dB Điều chỉnh độ dốc giữa hai tõ̀ng khuếch đại 8/0dB Điểm kiểm tra mức tớn hiệu(test point) 20dB
Độ phẳng 0.8dB
Thụng số khỏc
Điện ỏp cung cấp 25...65 VAC
Cụng suất tiờu thụ ≤16W
Connector kết nối đõ̀u vào, đõ̀u ra 5/8”
c. Biến ỏp và bộ chốn nguồn:
Biến ỏp cú chức năng chuyển đổi nguồn 220V xuống nguồn 60 xoay chiều.
Bộ chốn nguồn cú chức năng cộng tớn hiệu cao tõ̀n và nguồn điện trờn cựng một đường truyền để cấp nguồn nuụi cỏc thiết bị tớch cực.
Nguồn điện ỏp chuẩn cung cấp cho khuếch đại là 60V, 50Hz. Cỏp đồng trục cú giỏ trị điện trở nhất định, giỏ trị này được cung cấp bởi nhà sản xuất. Tuy giỏ trị khụng lớn, nhưng do dũng điện tiờu thụ trờn mạng cỏp khỏ lớn và điện ỏp nguồn nhỏ nờn giỏ trị điện trở này cú ảnh hưởng đỏng kể. Quỏ trỡnh tớnh toỏn điện ỏp nguồn là khỏ phức tạp vỡ
nguồn switching khụng phải là nguồn tuyến tớnh mà là nguồn phi tuyến, khi cú biến động về điện ỏp nguồn và thay đổi thiết bị trờn hệ thống, nguồn điện cung cấp đến từng khuếch đại sẽ biến động theo cho đến khi hệ thống đạt giỏ trị ổn định. Đõy là một quỏ trỡnh khỏ phức tạp. Thụng thường một bộ nguồn thường cấp cho 15 đến 20 thiết bị tớch cực.
d. Thiết bị phõn chia thụ động:
Trong quỏ trỡnh truyền dẫn súng điện từ, yờu cõ̀u quan trọng nhất đối với cỏc thiết bị nối ghộp và phõn chia tớn hiệu là đảm bảo phối hợp về trở khỏng đặc tớnh. Khi được phối hợp tốt sẽ khụng cú phõ̀n tớn hiệu phản xạ ngược trở lại đõ̀u phỏt tớn hiệu gõy can nhiễu. Trong cỏc mạch ghộp nối, chỉ cú mạch ghộp biến ỏp là đỏp ứng được yờu cõ̀u này. Cỏc mạch này sử dụng biến ỏp cho tõ̀n số cao tõ̀n là biến ỏp xuyến. Hệ số phõn chia phụ thuộc vào số vũng dõy của từng đõ̀u ra.
Trong thiết bị phõn chia cũn cú thể cú cỏc mạch hỗ trợ như lọc thụng thấp, thụng cao để chống can nhiễu.
Bộ phõn chia tớn hiệu phải được bọc kim chắc chắn toàn bộ phõ̀n mạch điện để đỏp ứng cỏc yờu cõ̀u: chống lại sự ăn mũn của mụi trường, chống can nhiễu điện từ, chống phỏt xạ điện từ.
Đặc tớnh đõ̀u tiờn của bộ phõn chia là suy hao tớn hiệu giữa đõ̀u ra so với đõ̀u vào. Từ 1 đường tớn hiệu ta sẽ cú nhiều đường tớn hiệu với cựng một nội dung nhưng mức tớn hiệu thỡ sẽ suy hao hơn so với đõ̀u vào. Giỏ trị suy hao ở đõy được tớnh bằng A dB.
* Xột theo hệ số phõn chia, cỏc bộ phõn chia tớn hiệu gồm 2 loại:
+ Bộ phõn chia tớn hiệu đều nhau ở cỏc đõ̀u ra (splitter): gọi tắt là bộ chia Bộ chia 1/2: 1 đõ̀u vào 2 đõ̀u ra, mức suy hao chuẩn 3,5 dB
Bộ chia 1/3: 1 đõ̀u vào 3 đõ̀u ra, mức suy hao chuẩn 4,5 dB Bộ chia 1/4: 1 đõ̀u vào 4 đõ̀u ra, mức suy hao chuẩn 6,5 dB Bộ chia 1/6: 1 đõ̀u vào 6 đõ̀u ra, mức suy hao chuẩn 8,5 dB Bộ chia 1/8: 1 đõ̀u vào 3 đõ̀u ra, mức suy hao chuẩn 11 dB
Ngoài ra, trong một số trường hợp đặc biệt ta cú những bộ chia được chế tạo riờng. Trong mạng cỏp, khi cỏc tuyến cỏp đồng đều nhau về khoảng cỏch cỏp đến điểm tiếp thu tớn hiệu thỡ người ta sử dụng cỏc bộ phõn chia, như vậy mức tớn hiệu đến cỏc điểm thu sẽ tương đối đồng đều nhau.
+ Bộ phõn chia tớn hiệu khụng đều giữa cỏc đõ̀u ra (tap off hay direct coupler). Với loại phõn chia này, bao giờ cũng cú 1 đõ̀u ra tớn hiệu ưu tiờn, cú mức suy hao nhỏ (gọi tắt là đường out), cũn những đường kia là đõ̀u ra khụng ưu tiờn, cú mức suy lớn hơn (gọi là đường tap). Giống như bộ chia ta cũng cú cỏc loại bộ phõn chia khụng đều cú 1,2,4,8 đường tap. Bờn cạnh đú, mỗi loại tap lại cú cỏc giỏ trị suy hao đường tap khỏc nhau, biến động trong một dải khỏ lớn từ 8 đến 24 dB, cú bước nhảy thụng thường là 3 dB.
e. Cỏc đõ̀u nối(connector) được sử dụng trờn mạng cỏp
Bảng 2.8: Một số connector Loại connector Hỡnh ảnh Mụ tả 5/8 connector cho cỏp QR540 - Ký hiệu: EFI-540QR - Đường kớnh ngoài vỏ cỏp: 0.61 inch (15.49mm)
Connector nối cỏp QR540 (3 đoạn) - Ký hiệu: SFI-540QR - Đường kớnh ngoài vỏ cỏp: 0.61 inch (15.49mm) 5/8 adapter - Ký hiệu: F-625 F-625A: nhụm F-625S: đồng 3/8F adapter - Ký hiệu: F-81 3/8F Connector cho cỏp RG11 - Ký hiệu: 3/8F for RG11 3/8F Connector cho cỏp RG6 - Ký hiệu: 3/8F for RG6
2.3. Vấn đề thiết kế mụ̣t hệ thống SMATV sử dụng mạng truyền dẫn lai ghộp HFC HFC
2.3.1. Cỏc tiờu chuõ̉n cho mạng
Yờu cầu tớn hiệu tại headend
- Điều chỉnh chảo thu với độ nhạy mỏy thu của đõ̀u thu đảm bảo mức tớn hiệu trong khoảng: - 65 dBm -25 dBm.
- Mức ra của cỏc bộ điều chế được điều chỉnh là cõn bằng nhau, điều chỉnh mức tiếng, mức hỡnh là cõn bằng nhau đối với cỏc kờnh.
- Mức ra của cỏc tớn RF được cõn chỉnh tại đõ̀u vào của mỏy phỏt quang là đồng nhất tại kờnh tõ̀n số cao nhất và thấp nhất trong khoảng từ 16 22 .
- Mức ra của mỏy phỏt quang tại bước súng 1310mm là: 15 dbm.
Yờu lắp đặt và cõn chỉnh node quang
Yờu cầu lắp đặt
Node quang được lắp trong hộp đựng Node quang để trỏnh ảnh hưởng xấu của mụi trường, Khớch thước của hộp Node quang là 400 x 500 x 170 mm. Node quang phải được bắt chặt vào tấm bắt thiết bị của hộp đựng, sau đú mới bắt vào hộp, khụng được dựng dõy thộp để gắn Node quang.
Khi thi cụng lắp đặt connector phải cắt cỏp vừa đủ, dựng dõy buộc cỏp ộp sỏt cỏp vào thõn cột, trỏnh để thừa cỏp làm xấu mỹ quan.
Khụng được uốn cong cỏp quỏ giới hạn quy định, trỏnh làm hư hỏng cỏp. Cỏc đõ̀u cỏp phải được lắp đặt theo đỳng bản vẽ thiết kế.
Cỏc đõ̀u kim của connector phải được vớt chặt, trỏnh gõy đỏnh lửa tại đõ̀u kim làm hỏng Node quang.
Cỏc cõ̀u chỡ của Node quang phải được lắp đặt theo đỳng bản vẽ thiết kế. Hộp lắp ở độ cao: 2,5m (Min).
Lắp hộp ngay ngắn, bắt chặt gụng trỏnh làm nghiờng hộp.
Bắt kẹp tiếp đất: sử dụng hệ thống tiếp đất cú sẵn của cột điện, nếu khụng cú hệ thống tiếp mỏt sẵn cú đúng cọc tiếp đất theo quy định.