2 Kiến nghị
3.1.2.2 Triển khai mạng internet sử dụng công nghệ thiết bị EOC
3.1.2.2.1 Giới thiệu công nghệ EOC
EOC là công nghệ truy nhập băng rộng trên mạng cáp đồng trục (Ethernet Over Coaxial), được nghiên cứu và phát triển kế thừa của công nghệ CMTS (Cable Modem Termination Systems + Modem Cable). Sự xuất hiện của EOC với các ưu điểm vượt trội về cả chất lượng tín hiệu, khả năng chống nhiễu cao, băng thông cân bằng cả chiều lên xuống. Công nghệ CMTS đã ứng dụng rất lâu trong lĩnh vực truyền hình cáp, hiện một số nước Bắc Mỹ và Châu Âu vẫn đang triển khai mạng CMTS. Tuy nhiên để có thể xây dựng một mạng CMTS thì các chi phi vận hành và xây dựng mạng rất tốn kém, yêu cầu các thiết bị phải đồng bộ nhau, do vậy việc triển khai CMTS ở Truyền hình
đáp ứng được yêu cầu. Công nghệ EOC với những ưu điểm vượt trội và hoàn toàn khả thi để triển khai tại Truyền hình cáp Hà Nội và trên các hệ thống truyền hình cáp khác ở Việt Nam. Nó có thể triển khai nhiều loại dịch vụ gia tăng, dịch vụ theo yêu cầu, tăng tính cạnh tranh cao cho mạng CATV.
3.1.2.2.2 Công nghệ truy nhập EOC
Công nghệ EOC hoạt động theo tiêu chuẩn Home Plug, sử dụng thiết bị Master điều chế tín hiệu internet sang dạng tín hiệu RF và được ghép vào hệ thống mạng CATV tại các vị trí trên mạng. Tại phía khách hàng sử dụng modem cáp để giải điều chế tín hiệu RF về tín hiệu internet.
- Tín hiệu internet được cấp bởi thiết bị ONU của CMC TI.
- Master sử dụng dải tần số 5 – 30 Mhz hoặc 5 -65 Hhz để truyền dẫn tín hiệu Internet với công nghệ OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing - kỹ thuật điều chế và đa truy nhập sóng mang trực giao ) có khả năng truyền dẫn trong môi trường mạng đồng trục với nền nhiễu/giao thoa cao nên ưu điểm vượt trội so với công nghệ CMTS + CM đòi hỏi chất lượng mạng CATV cao.
- Link loss: 70 -90 dB, tuy nhiên mức tối đa cho phép nên ở mức 75- 80 dB.
- Triển khai dễ dàng trên mạng CATV 1 chiều mà không cần nâng cấp Khuếch đại.
- Các Master thường được lắp tại các cổng ra cao tần của Node quang hoặc các vị trí kết nối trên mạng cáp đồng trục của node quang.
- Tốc độ Internet cấp phát của mỗi Master cao hơn nhiều so với CMTS.
- Mỗi Master Module quản lý/cấp phát tối đa cho 64 modem. Tốc độ Down/up tối đa hiện nay của Master là 60Mbps.
- Mỗi Master có một địa chỉ IP riêng để truy cập từ xa giám sát tình trạng và cấu hình băng thông cho các modem.
Phân bổ tần số trên mạng CATV:
- Dải tần từ 5-65MHz: Tín hiệu ngược dòng cho các dịch vụ gia tăng như internet, VOD, IP phone.
- Dải tần từ 65-85MHz: Băng thông cách ly chiều lên/xuống. - Dải tần từ 88-108MHz: Tín hiệu truyền thanh điều chế FM.
- Dải tần từ 110-750MHz: Tín hiệu truyền hình 1 chiều tương tự và số.
- Dải tần từ 750-862MHz: Tín hiệu xuôi dòng cho các dịch vụ gia tăng như internet, VOD, IP Phone…
Mô hình triển khai được thể hiện như hình vẽ dưới đây.
Hình 3.3: Mô hình triển khai internet sử dụng thiết bị EOC
Kỹ thuật OFDM: HomePlus dựa trên kỹ thuật OFDM, Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao. Vì khoảng thời gian symbol tăng lên cho các sóng mang con song song tốc độ thấp hơn, cho nên lượng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống. Nhiễu xuyên ký tự ISI (Intersymbol Interference) được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi symbol OFDM..
Trong OFDM, dữ liệu trên mỗi sóng mang chồng lên dữ liệu trên các song mang lân cận. Sự chồng lấn này là nguyên nhân làm tăng hiệu quả sử dụng phổ trong OFDM. Ta thấy trong một số điều kiện cụ thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM bằng cách làm thích nghi tốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR của sóng mang đó.
Trong hệ các thống sử dụng ghép kênh phân chia theo tần số thông thường FDM các sóng mang được phân tách bởi một dải bảo vệ( Guard band) cho phép thu và phát bởi các bộ lọc thông thường, do vậy làm giảm hiệu quả sử dụng dải tần. Điều chế OFDM sử dụng các sóng mang có tính chất trực giao với nhau cho phép các sóng mang có thể chồng lấn lên nhau mà không bị giao thoa nhờ vào tính chất trực giao của các sóng mang.
- Hệ thống OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn nhiễu liên ký tự (Intersymbol Interference- ISI) nếu độ dài chuỗi bảo vệ (Guard interval length) lớn hơn trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh.
- Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng ( hệ thống có tốc độ truyền dẫn cao), do ảnh hưởng của sự phân tập về tần số (frequency selectivity) đối với chất lượng hệ thống được giảm nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang.
- Hệ thống có cấu trúc bộ thu đơn giản.
Bên cạnh đó, kỹ thuật OFDM cũng có một vài nhược điểm cơ bản đó là:
- Một trong những vấn đề của OFDM là nó có công suất đỉnh cao hơn so với công suất trung bình. Khi tín hiệu OFDM được điều chế RF, sự thay đổi này diễn ra tương tự đối với biên độ sóng mang, sau đó tín hiệu được truyền đi trên môi trường tuyến tính, tuy nhiên độ tuyến tính rất khó giữ khi điều chế ở công suất cao, do vậy méo dạng tín hiệu kiểu này hay diễn ra trên bộ khuyếch đại công suất của bộ phát. Bộ thu thiết kế không tốt có thể gây méo dạng trầm trọng hơn. Méo dạng gây ra hầu hết các vấn đề như trải phổ, gây ra nhiễu giữa các hệ thống khi truyền trên các tần số RF kề nhau.
Việc sử dụng chuỗi bảo vệ có thể tránh được nhiễu ISI nhưng lại làm giảm đi một phần hiệu suất đường truyền, do bản thân chuỗi bảo vệ không mang thông tin có ích. Do yêu cầu về điều kiện trực giao giữa các sóng mang phụ, hệ thống OFDM rất nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như là sự dịch tần (frequency offset) và dịch thời gian (time offset) do sai số đồng bộ.
+ Ảnh hưởng của sự sai lệch thời gian đồng bộ. + Ảnh hưởng của sự sai lệch đồng bộ tần số.
3.1.2.2.2.a Topo công nghệ EOC+Fiber Transceiver
Sơ đồ khối của hệ thống internet ứng dụng công nghệ EOC trên hệ thống truyền hình cáp Hà Nội
Hình 3.4: Mô hình triển khai công nghệ EOC
Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu Internet được chuyển đổi thành tín hiệu quang và được truyền dẫn trong sợi quang tới điểm cấy Master, tại đây tín hiệu được chuyển đổi thành tín hiệu RF Ethernet nhờ thiết bị chuyển đổi quang điện. Master thực hiện điều chế tín hiệu Internet theo kỹ thuật OFDM rồi đưa tới bộ trộn tín hiệu trong Master để trộn lẫn với tín hiệu RF TV của hệ thống mạng truyền hình cáp sau đó được đưa lên mạng thông qua các đầu ra trên Master và được truyền trên hệ thống mạng cáp đồng trục CATV cấp đến thuê bao. Tại phía thuê bao có sử dụng bộ modem cáp để thu, tiếp nhận được tín hiệu sau đó tín hiệu này được chia ra để cấp tín hiệu RF TV cấp cho máy thu hình trong trường hợp thuê bao sử dụng thêm dịch vụ truyền hình cáp thông thường, một phần tín hiệu RF được cấp cho hệ thống thiết bị của modem để thực hiện giải điều chế thành tín hiệu Internet.
Thiết bị Master EOC
Hình 3.5: Master EOC
Tín hiệu Ethernet thông qua cáp RJ45 đối với EOC+ Fiber Transceiver hoặc vào tới ONU bằng cáp quang. Tín hiệu RF TV của hệ thống truyền hình cáp từ Node quang được đưa tới 4 cổng đầu vào thông qua các bộ lọc thông rồi mới chuyển tới EM Modem làm nhiệm vụ điều chế tín hiệu. Tín hiệu RF trước khi đưa vào bộ trộn trong Master đã qua một bộ lọc RF Filter, bộ lọc đầu vào này lọc hết các tín hiệu băng thấp đảm bảo cho tín hiệu Internet Signal sau điều chế từ Modul đưa tới bộ trộn không bị giao thoa và can nhiễu với tín hiệu băng thấp của tín hiệu RF TV đưa vào. Nguyên lý này đảm bảo cho việc cấy Master phát sinh vào giữa nhánh trục không còn tín hiệu băng thấp sau khi đi qua bộ RF Filter. Trong việc cấy thêm Master cũng có thể lắp thêm bộ lọc băng cao High Pass Filter trước khi đưa vào Master. Tín hiệu sau điều chế được đẩy ra các đầu ra trên Master.
Nguồn cung cấp cung cấp cho các thiết bị hoạt động với nhiều mức điện áp khác nhau, thông thường sẽ sử dụng luôn hệ thống nguồn AC 65V của hệ thống mạng cáp đồng trục để cung cấp cho Master hoạt động.
Thông số kỹ thuật của Master:
Mục Tham số Thông số kỹ thuật
CATV Cổng đầu ra Cable TV 4 cổng Dải tần số 38MHz～1GHz Trở kháng đầu ra 75Ω Insert Loss ≤1 dB Return Loss ≥16 dB EoC (EM90)
Modul điều chế EoC 4 cái
Giao tiếp Uplink 100 Base-T Mức tín hiệu RF ra Max 118dBμV
Tốc độ dữ liệu gốc 224 Mbps Single Useable IP Data ≥60 Mbps Số Modem mỗi Modul có thể
Support
Hỗ trợ 64 kh online đồng thời
Tổng đầu cuối có thể Support 256 Quản lý luồng dữ liệu Hỗ trợ
Quản lỹ từ xa Hỗ trợ
Cập nhật phần mềm từ xa Hỗ trợ Telnet Login Management Hỗ trợ Cung cấp iện áp xoay chiều AC 198~242V Cung cấp điện áp một chiều DC 60V
Nhiệt độ hoạt động -3~ + 700 C
Trọng lượng 10 Kg
Kích thước 372x227x190mm
Công suất tiêu thụ <=3 0W
Bảng 3.2: Bảng thông số kỹ thuật của Master
Thiết bị Master EOC EM40
EM40 là một Master và nó được gọi là một Sub-Headend. Chức năng và cấu tạo của nó là thiết bị điều chế tín hiệu Ethernet và trộn với tín hiệu RF TV của hệ thống mạng truyền hình cáp thông thường rồi đưa ra đầu ra, giao tiếp bên ngoài có 4 đầu vào
RF TV, 4 đầu ra là tín hiệu trộn RF của cả Ethernet và RF TV. Bên trong có 4 Modul điều chế tín hiệu Ethernet.
Hình 3.6: EM40 loại 2 cổng và 4 cổng
Thiết bị module EM90
Hình 3.7: Module EM90
EM90 là Module điều chế tín hiệu trong EM40. Nó là thành phần chủ yếu trong EM40. Nó chuyển đổi tín hiệu Ethernet thành tín hiệu RF với tín hiệu điều chế OFDM rồi đưa tới bộ trộn tín hiệu. Các tính năng của EM90 :
- Dựa trên kỹ thuật điều chế OFDM 224Mbps Ethernet/coaxial, khả năng chống nhiễu cao.
- Dải hoạt động tới 90dB và khoảng cách truyền có thể tới 700 mét. Phù hợp với mạng cáp hiện tại.
- Hỗ trợ VLAN và QOS
- Hỗ trợ SNMP, là một tập hợp các giao thức không chỉ cho phép kiểm tra nhằm đảm bảo các thiết bị mạng như router, switch hay server đang vận hành mà còn vận hành một cách tối ưu, ngoài ra SNMP còn cho phép quản lý các thiết bị mạng từ xa. Một hệ thống sử dụng SNMP bao gồm 2 thành phần chính:
+ Manager: Là một máy tính chạy chương trình quản lý mạng. Manager còn được gọi là một NMS (Network Management Station). Nhiệm vụ của một manager là truy vấn các agent và xử lý thông tin nhận được từ agent.
+ Agent: Là một chương trình chạy trên thiết bị mạng cần được quản lý. Agent có thể là một chương trình riêng biệt (ví dụ như daemon trên Unix) hay được tích hợp vào hệ điều hành, ví dụ như IOS (Internetwork Operation System) của Cisco. Nhiệm vụ của agent là thông tin cho manager.
- Thực hiện việc việc quản lý thiết bị đầu cuối bằng WEB, thuận tiện cho việc bảo trì và hỗ trợ khách hàng.
- Độ chính xác điều khiển băng thông là 1k Thông số kỹ thuật của EM90:
Tham số
Thông số kỹ thuật
Tiêu chuẩn HomePlus AV Tiêu chuẩn HomePNA Tốc độ truyền dẫn
(vật lý) 200Mbps 224Mbps
Dải tần số 7.5MHz~30MHz(INT6400)
7.5MHz~64MHz(AR7400) 32MHz~64MHz
Điều chế OFDM FDQAM
Mức đầu ra Tối đa 120dBµV Tối đa 120dBµV
Dải động 90dB max 65dB max
Số modem một Master có thể hỗ trợ 253 61 Tiêu chuẩn mạng HomePlus AV2.0 IEEE802.3 IEEE802.3u ITU-T G.9954 HomePNA3.1 IEEE802.3 IEEE802.3u Giao thức mạng
Chủ/tớ, MAC dựa trên đa truy cập theo thời gian TDMA và ưu tiên đa truy cập theo mã CSMA/CA, tiêu chuẩn
802.1Q VLAN, 802.1p,IGMP(Internet Group Management Protocol)
Giao diện 2 cổng RJ45, 1 đầu F 2 cổng RJ45, 1 đầu F Bảng 3.3: Bảng thông số kỹ thuật của EM90
Modem cáp
Thông số kỹ thuật của Modem dòng ES đang được sử dụng
Tham số ES22-VC ES42-VC ES43-VC ES22-HC
Chipset SOC : INT6400 SOC: INT6400
SOC :
INT6400 SOC:CG32XX AFE:INT1400 AFE:INT1400 AFE:INT1400 AFE:CG32XX Giao diện 2xF connectors 2x10/100M RJ45 2xF connectors 4x10/100M RJ45 2xF connectors 4x10/100M RJ45 2xF connectors 2x10/100M RJ45 Dải tần số 7.5~30MHz 7.5~30MHz 7.5~30MHz 32~64MHz Tốc độ vật lý Lên tới 200Mbps Lên tới 200Mbps Lên tới 200Mbps Lên tới 224Mbps Tiêu chuẩn mạng HomePlus AV2.0 IEEE802.3 IEEE802.3u HomePlus AV2.0 IEEE802.3 IEEE802.3u HomePlus AV2.0 IEEE802.3 IEEE802.3u HomePNA3.1 ITU-T G.9954 IEEE802.3 IEEE802.3u IEEE802.3x Giao thức mạng
Master/Slave , MAC dựa trên đa truy cập theo thời gian TDMA và ưu tiên đa truy cập theo mã CSMA/CA, tiêu chuẩn 802.1Q VLAN,
802.1p,IGMP(Internet Group Management Protocol)
Bảo mật Kết nối và cho phép điều khiển/hỗ trợ 128 bit dựa trên cơ sở mã hóa tiên tiến
AES Quản lý
mạng CLI/WEB/SNMP,Standard MIB CLI/WEB/SNMP, Standard MIB Nguồn 12VDC/1A, 100-240VAC thông qua chuyển mạch Adapter, công suất
tiêu thụ < 6W Điều kiện
môi trường
Hoạt động ở nhiệt độ : 0~50oC Nhiệt độ bảo quản -10~65oC
Độ ẩm : 10~95%
Bảng 3.4: Bảng thông số kỹ thuật của Modem cáp dòng ES
3.1.2.2.2.b Phương án thi công lắp đặt EOC Master
Các điểm chú ý trước khi triển khai EOC:
- Sơ đồ tổng thể, chi tiết mạng cáp trục và tuyến cáp nhánh CATV, đánh giá tính toán suy hao trên toàn mạng CATV.
- Vị trí đặt Node quang , điểm đặt thiết bị EOC Master EM40 - Điểm đặt nguồn nuôi PS 60V/15 A.
- Node quang sử dụng bao nhiêu cổng ra tương ứng số Module dự kiến sẽ lắp đặt. - Loại cáp sử dụng trên các đầu ra RF của node quang/Khuếch đại sẽ sử dụng các
loại connector tương ứng.
- Kiểm tra mức ra cao tần RF ra của node quang/Khuếch đại.
- Kiểm tra sơ bộ công suất đến thuê bao, hình ảnh một số thuê bao trên các cổng ra của Node quang hiện tại.
- Cổng ra RF có mang điện 60V dự kiến sẽ cấp nguồn nuôi toàn bộ EOC Master EM40
- Nguồn PS 60 V/ 15A hiện tại đang cấp cho Node quang
Đây là các nội dung quan trọng cần kiểm tra trước khi lắp đặt bộ Master vào hệ thống mạng CATV.
Qũy công suất và tính toán suy hao đường truyền:
- Quỹ suy hao: Công suất phát RF của bộ EOC: 104 dbµV, tổng suy hao cho phép trên đường truyền mạng CATV: ≤ 70 dB
+ Suy hao: tính từ Khuếch đại nhánh đến bộ Tap cuối đến thuê bao : ~ 40 dbµV + Suy hao qua bộ khuếch đại trục : 6 dbµV
Hình 3.8: Tính toán suy hao đường truyền
Sử dụng các bộ khuếch đại CATV trong công nghệ EOC
Hiện nay chủng loại khuếch đại sử dụng trong mạng truyền dẫn CATV khá đa dạng về chủng loại và hiệu quả sử dụng, tuy nhiên đối với công nghệ EOC dải tần hoạt động ở 5~30MHz do vậy mà chỉ sử dụng phần ngược dòng trong các bộ khuếch đại, dưới đây là sơ đồ chỉ dẫn sử dụng khuếch đại trong công nghệ EOC :
Hình 3.9: Sơ đồ khối khuếch đại RF