hữu
tuyến Hà Nội
Những thuật lợi và khó khăn khi triển khai dịch vụ Internet và truyền số liệu trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến Hà Nội.
- Thuận lợi: Dễ dàng thực hiện do mạng truyền hình cáp hữu tuyến cấu trúc mạng HFC có giải thông lớn hơn nhiều so với mạng điện thoại sử dụng cáp đồng xoắn dẫn đến thuê bao. Đầu tư mạng không lớn do việc đầu tư thêm thiết bị cho hệ thống chạy hai chiều không cao hơn nhiều so với các thiết bị cho hệ thống chạy một chiều, tận dụng được hạ tầng có sẵn của mạng.
- Khó khăn: Kết nối giữa hệ thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến với hệ thống viễn thông là khó khăn do hai mạng này hoạt động độc lập. Việc cung cấp dịch
vụ và quản lý thuê bao truyền số liệu và đa phương tiện rất khác so với việc quản lý cước thuê bao truyền hình cáp.
3.1.2.1 Triển khai mạng internet sử dụng công nghệ CMTS
Để thực hiện triển khai mạng internet thì các thiết bị trên mạng truyền hình cáp phải đảm bảo truyền được thông tin hai chiều. Ngoài các thiết bị chính như node quang, bộ khuếch đại còn phía đầu thuê bao sử dụng dịch vụ cần phải có bộ CM (Cable Modem) để chuyển đổi dữ liệu theo chuẩn truyền dữ liệu trên mạng cáp, tại trung tâm Headend sử dụng bộ CMTS (Cable Modem Termination Systerm) để kết nối các modem cáp và kết nối với nhà cung cấp dịch vụ internet, mỗi một CMTS sẽ quản lý khoảng 1000 đến 1500 thuê bao có 4 – 8 cổng ngược dòng. Mỗi cổng ngược dòng sẽ được thiết lập có cùng độ rộng băng thông và tần số kênh được sắp xếp theo yêu cầu của nhà quản lý khai thác dịch vụ. Để nâng cao chất lượng mạng CATV chạy hai chiều thì ngoài các yêu cầu chất lượng của hệ thống một chiều còn hệ thống ngược chiều phải giảm tạp âm ngược chiều tức là phải giảm số lượng thuê bao trên mỗi node quang. Việc giảm số lượng thuê bao trên mỗi node quang thì lượng tạp âm sẽ giảm nếu mỗi node quang tương ứng với một CMTS hoặc một cổng ngược dòng của CMTS, điều này là chính xác. Tuy nhiên, với cách này đồng thời cũng làm giảm một số lượng thuê bao của mỗi CMTS. Nói cách khác là việc giảm số lượng thuê bao của mỗi CMTS có thể làm tăng tỉ lệ sóng mang trên tạp âm (C/N) ở tín hiệu ngược dòng.
Nếu vẫn muốn giữ nguyên số lượng thuê bao của mỗi CMTS, giảm số lượng thuê bao trên một node quang và tăng số lượng node quang ở một CMTS quản lý hay một cổng ngược dòng của CMTS thì không những không làm giảm tạp âm của hệ thống mà trái lại tạp âm sẽ tăng thêm. Vì trong hệ thống ngược chiều tạp âm đường truyền dẫn có vai trò chính trong sự tổng hợp cấu trúc tạp âm.
Vì vậy, việc tính toán số lượng thuê bao trên node quang và số lượng node quang trên CMTS cần căn cứ theo thông số kỹ thuật cho phép của thiết bị và nền nhiễu của khu vực cung cấp dịch vụ nhằm tránh sự quá tải.
- Thiết bị kết nối thuê bao CM: modem cáp có chức năng kết nối cho phép máy tính truy nhập vào mạng internet thông qua mạng truyền hình cáp, đây là phương thức truyền thông tin hai chiều do đó yêu cầu hệ thống mạng quang và
mạng đồng trục của truyền hình cáp hữu tuyến phải có khả năng truyền tải được tín hiệu theo hai chiều. Đối với mạng quang để truyền theo chiều hướng đường lên thì node quang cần có modul phát quang và thường sử dụng bước sóng 1310nm có công suất 1mW, tại Headend cũng phải có bộ thu quang để thực hiện chuyển đổi dạng tín hiệu. Đối với mạng đồng trục để truyền theo hai hướng thì hai hướng được phân chia theo dải tần số làm việc:
Upstream: Dữ liệu truyền từ CM tới CMTS hoạt động ở dải tần 5-65MHz. Downstream: Dữ liệu truyền từ CMTS tới CM hoạt động ở dải tần 88-862MHz. Tiêu chuẩn kỹ thuật modem cáp:
+ Đường downstream: mức tín hiệu vào từ -15, +15dBmV. Trở kháng vào 75 ôm, băng thông 8MHz, sử dụng điều chế 64QAM, 256QAM.
+ Đường upstream: công suất ra 8 đến 58dBmV, dải tần hoạt động 5-65MHz, sử dụng điều chế QPSK, 8QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM. Kênh truy nhập TDAM, A-TDAM, SCDAM.
3.1.2.1.1 Thông tuyến mạng ngược chiều
Đối với một mạng CATV có cấu trúc HFC thì để chạy được tín hiệu ngược chiều bắt buộc phải tiến hành quá trình thông mạng ngược dòng bằng cách hiệu chỉnh các bộ module khuếch đại ngược chiều được tích hợp trong các bộ khuếch đại cao tần, đây là thành phần chính trên mạng CATV để quyết định sự hoạt động của mạng ngược chiều.
Cân chỉnh khuếch đại hướng ngược chiều:
- Xác định điểm bơm tín hiệu test: Trong quá trình cân chỉnh khuếch đại hướng ngược chiều có hai giải pháp về điểm thiết lập mức tín hiệu kiểm tra hướng ngược chiều. Giải pháp thứ nhất xác định điểm gain đơn vị hướng ngược là điểm tại đầu vào modul khuếch đại và gọi là điểm gain đơn vị trong internal unity gain reference point. Giải pháp còn lại xác định điểm gain đơn vị hướng ngược là điểm tại đầu nốim connector đầu vào khuếch đại và gọi là điểm gain đơn vị ngoài external unity gain reference point. Có nhiều ý kiến tán thành cũng phản đối cho mỗigiải pháp trên, nhưng giải pháp sau được một số nhà sản xuất
khuếch đại đề xuất. Điều quan trọng là giải pháp nào phù hợp với hệ thống của đơn vị khai thác và duy trì nó trong suốt quá trình cân chỉnh khuếch đại.
+ Đầu tiên chúng ta xem xét giải pháp điểm gain đơn vị trong internal unity gain reference point. Giả thiết muốn mức tín hiệu ngược dòng bằng 10dBmV tại điểm này. Vậy mức tín hiệu test( do máy phát tín hiệu test ngược dòng phát ra) cần đặt vào đâu và bằng bao nhiêu để tại đầu vào modul khuếch đại ngược dòng đạt mức 10dBmV. Kết nối máy phát tín hiệu test ngược dòng vào điểm test point đầu vào khối modul khuếch đại ngược dòng (Reverse amplifier input test point). Tuy nhiên, ta sẽ thấy rằng điểm test point này là cổng của một bộ chia ( dạng directional coupler) để đo tín hiệu ngược dòng vào modul khuếch đại (gain stage) chứ không phải điểm để bơm tín hiệu test do nếu bơm tín hiệu test vào điểm này thì tín hiệu sẽ đi theo chiều xuôi dòng chứ không phải chiều ngược dòng ta cần. Như vậy, điểm tốt nhất để nối máy phát test ngược dòng vào là điểm đo tín hiệu đầu ra xuôi dòng Output test point. Khi nối máy phát test ngược dòng vào điểm này, tín hiệu đi theo cổng của 01 bộ chia, qua 01 bộ lọc phân hướng và 01 bộ chia nữa mới tới đầu vào khối khuếch đại. Nếu khuếch đại có Output test point 20dB thì máy phát test ngược dòng phải có mức bằng: 10(dBmV)_mức yêu cầu + 20dB + (0.5 ÷ 1)dB_suy hao do qua bộ lọc phân hướng + 1dB_suy hao qua bộ chia + dB_suy hao do ATT đầu vào khối modul khuếch đại ngược dòng (ATT này thường chỉ có ở một số khuếch đại và không dùng để cân chỉnh cho hướng ngược chiều). Như vậy, mức phát của máy test ngược dòng phải lớn hơn hoặc bằng 32dBmV.
+ Nếu ta sử dụng giải pháp điểm gain đơn vị ngoài external unity gain reference point và điểm bơm tín hiệu test là điểm đo tín hiệu đầu ra xuôi dòng Output test point. Như vậy, mức tín hiệu tại điểm gain đơn vị ngoài bằng: mức tín hiệu test + 20dB. Đây là phương pháp tiện dụng và phổ biến.
- Cân chỉnh khuếch đại ngược dòng: Thiết lập mức tín hiệu cho máy phát test và kết nối vào điểm bơm tín hiệu, ví dụ là khuếch đại thứ nhất. Cân chỉnh ATT đầu ra khuếch đại ngược dòng để mức tín hiệu vào khuếch đại này bằng mức tín hiệu vào node quang và bằng đúng mức tín hiệu tại đầu ra máy thu quang ngược
chiều kết nối với CMTS. Như vậy, độ gain đơn vị được thiết lập. Lúc này, nếu mức tín hiệu tại máy phát test là X (dBmV) thì mức tại CMTS sẽ là: (X +20)dBmV. Chuyển tới khuếch đại thứ hai, bơm tín hiệu test và đo tại đầu vào khuếch đại thứ nhất, cân chỉnh ATT để mức tín hiệu vào khuếch đại thứ hai bằng mức vào khuếch đại thứ nhất và cũng chính là bằng mức tín hiệu vào node quang và CMTS. Như vậy, độ gain đơn vị được thành lập. Các khuếch đại tiếp theo cũng được thực hiện tương tự.
Như vậy, tối thiểu cần 2 kỹ thuật viên để thực hiện công việc cân chỉnh, một người đứng tại node quang đo mức vào tại cổng test, một người thực hiện công việc cân chỉnh tại khuếch đại. Nếu việc cân chỉnh từ khuếch đại đầu tiên đáp ứng nguyên lý độ gain đơn vị, thì tại khuếch đại thứ n, nếu mức tín hiệu vào khuếch đại đó bằng mức vào node quang nghĩa là cũng bằng mức vào các khuếch đại trước nó.
3.1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của CMTS
Hệ thống internet sử dụng công nghệ CMTS trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến được biểu diễn như hình vẽ dưới đây.
CMTS và CM giao tiếp:
Tín hiệu hướng đường xuống bắt đầu đi từ CMTS. Bộ điều chế số của thiết bị CMTS thực hiện điều chế tín hiệu internet cấp đến CMTS thành tín hiệu RF xuống theo đường Downstream (tín hiệu số) sau đó cấp vào bộ cộng ( combiner), bộ cộng này thực hiện ghép tín hiệu RF do CMTS cấp đến với các kênh truyền hình cáp để điều chế cho máy phát quang. Tại đây, tín hiệu RF được chuyển đổi thành tín hiệu quang và truyền dẫn trên sợi quang tới node quang. Tại node quang sẽ thực hiện quá trình chuyển đổi từ tín hiệu quang thành tín hiệu RF. Tín hiệu RF này tiếp tục được truyền qua hệ thống cáp đồng trục trục chính, thiết bị chia đường trục, các bộ khuếch đại RF (chức năng của bộ khuếch đại: thực hiện lọc tách tín hiệu RF của dải tần số cao đường xuống thông qua bộ lọc H/L sau đó tín hiệu RF được điều chỉnh mức tín hiệu của các kênh khi đi qua bộ EQ và ATT mới được cấp vào bộ modul khuếch đại làm việc tại dải tần từ 85-862MHz để khuếch đại tín hiệu RF lên bù lại suy hao tín hiệu trên đường truyền), hệ thống cáp đồng trục đường nhánh, thiết bị chia đường nhánh và cáp thuê bao đồng trục cấp đến modem cáp. Thiết bị modem cáp thực hiện việc chia rẽ tín hiệu RF để cung cấp cho hệ thống máy thu hình (trường hợp thuê bao sử dụng thêm cả dịch vụ truyền hình cáp), cổng còn lại cấp vào hệ thống thiết bị của modem để thực hiện giải điều chế tín hiệu số thu được.
Tín hiệu hướng đường lên (đường về) đi từ CM (modem cáp) qua các thiết bị chia, cáp thuê bao đồng trục, thiết bị chia đường nhánh, hệ thống cáp đồng trục đường nhánh, các bộ khuếch đại RF (để bù lại suy hao tín hiệu trên đường truyền), thiết bị chia đường trục, các bộ khuếch đại RF (chức năng của bộ khuếch đại: thực hiện lọc tách tín hiệu RF của dải tần số thấp đường lên thông qua bộ lọc H/L sau đó tín hiệu RF của tần số thấp này được điều chỉnh mức tín hiệu khi đi qua bộ EQ và ATT mới được cấp vào bộ modul khuếch đại chiền về làm việc tại dải tần từ 5-65MHz để khuếch đại tín hiệu RF lên bù lại suy hao tín hiệu trên đường truyền), hệ thống cáp đồng trục trục chính đến node quang. Tại node quang thực hiện tách nhận tín hiệu RF chiều lên khi qua bộ lọc thông H/L sau đó được khuếch đại lên để điều chế cho modul phát quang (thường sử dụng loại bước sóng 1310nm và có công suất quang là 1mw) và được truyền vào sợi quang chở về Trung tâm.Tại trung tâm sẽ có máy thu quang để thực hiện chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu RF. Tín hiệu RF này được cấp vào
CMTS, bộ giải điều chế của CMTS thực hiện giải điều chế tín hiêu RF thành tín hiệu IP tới mạng internet.
Như vậy CMTS và CM trao đổi thông tin với nhau trên cùng một đường truyền theo 2 hướng: hướng đường xuống và hướng đường lên.
CMTS và CM giao tiếp với nhau qua hai chế độ: Ranging, traffic. Trong chế độ Ranging thì modem sẽ thực hiện nhân bản tin UCD (Upstream Chanel Descriptor) từ CMTS phát xuống và thực hiện cài đặt thông số: đồng bộ sóng mang, đồng bộ thời gian, điều khiển công suất. Chế độ này modem sẽ hoàn thành công việc thiết lập công suất phát, công suất thu. Sau khi hoàn thành xong chế độ Ranging, modem nhận được cấu hình hệ thống từ thông số DHCP (Dynamic Host Control Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol), TOD (Time of Day) và chuyển sang chế độ traffic ( truyền dữ liệu).
Một CMTS có thể giao tiếp với nhiều modem khác nhau do nó quản lý, một modem không thể giao tiếp với nhiều CMTS. Do vậy khi lắp đặt cần xác định rõ việc modem cáp giao tiếp với CMTS nào rồi đưa ra các tham số cần thiết để thiết lập. Khi CM bắt đầu hoạt động, nó sẽ thực hiện thiết lập kết nối với CMTS trước khi nó truy nhập vào mạng. Để đảm bảo chất lượng đường truyền thì CM sẽ phân tích chất lượng đường xuống sau khi thu được tín hiệu đường xuống để điều chỉnh mức công suất phát tín hiệu ngược chiều về CMTS.
3.1.2.2 Triển khai mạng internet sử dụng công nghệ thiết bị EOC3.1.2.2.1 Giới thiệu công nghệ 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.