2 Kiến nghị
1.2.3.3Thông số vào ra cable modem
Mức tín hiệu vào modem cáp:
STT Thông số Giá trị
1 Tần số trung tâm 112 tới 858 MHz ± 30KHz 2 Mức tín hiệu thu (01 kênh) 43 đến 73 dBμV: điều chế QAM – 64
47 đến 77 dBμV: điều chế QAM – 256
3 Dạng điều chế QAM- 64 và QAM – 256
4 Tốc độ mã hóa ký tự 6.952 Msym/sec với QAM 64 và QAM 256
5 Băng thông/kênh 8 MHz
6 Toàn bộ công suất đầu vào (40 –
900 MHz) < 90 dBμV
7 Trở kháng đầu vào 75Ω
8 Suy hao phản xạ đầu vào > 6dB ( 85 – 862MHz)
9 Connector Đầu F chuẩn ISO–169–24( chung với đầu ra)
Mức tín hiệu ra modem cáp:
STT Thông số Giá trị
1 Dải tần số hoạt động 5 – 65 MHz
3 Dạng điều chế QPSK và QAM - 16 4 Tốc độ mã hóa ký tự 160 Ksym/sec 320 Ksym/sec 640 Ksym/sec 1280 Ksym/sec 2560 Ksym/sec 5 Độ rộng băng thông 200 KHz 400 KHz 800 KHz 1600 KHz 3200 KHz 6 Trở kháng đầu ra 75Ω
Bảng 1.5: Thông số cable modem
CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ HỐNG TRUYỀN DẪN QUANG CATV
2.1 Hệ thống truyền dẫn quang CATV
2.1.1 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn quang CATV
- Sử dụng bước sóng 1310nm ( hình 2.2 )
Hình 2.2: Hệ thống truyền dẫn quang sử dụng λ1310nm
Các thành phần chính trong hệ thống truyền dẫn quang CATV:
- Máy phát quang: chức năng thực hiện quá trình chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu quang có bước sóng 1310nm hoặc 1550nm. Dựa theo bước sóng làm việc của máy để phân biệt loại máy phát quang, có hai loại máy đó là máy phát quang 1310nm và máy phát quang 1550nm, đối với máy loại 1310nm thường có công suất ra là 13dBm còn loại máy 1550nm có các loại công suất ra là 5dBm, 7dBm, 9dBm, 13dBm. Máy phát quang được sử dụng tại Headend, riêng loại máy phát 1310nm còn được sử dụng tại các trạn lặp quang.
- Máy thu quang: chức năng thực hiện quá trình chuyển đổi tín hiệu quang 1310nm thành tín hiệu RF, tín hiệu RF được dung điều chế cho máy phát quang. Máy thu quang được sử dụng tại các trạm lặp quang.
- Node quang: chức năng thực hiện quá trình chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu RF để truyền trên hệ thống mạng cáp truy nhập thuê bao cung cấp cho các thuê bao sử dụng.
- Khuếch đại quang: chức năng khuếch đại tín hiệu quang, khuếch đại quang thường được sử dụng tại Headend và các trạm lặp quang cho hệ thống quang 1550nm. Công suất quang của khuếch đại thường là 13dBm, 16dBm, 19dBm, 22dBm.
- Chuyển mạch quang: chức năng thực hiện chuyển đổi hai kênh hoặc các tín hiệu quang học đa kênh, đảm bảo sự hoạt động của hệ thống không ngừng.
- Bộ chia quang: chức năng phân phối các nguồn quang cho hệ thống mạng. Dựa vào bước sóng quang, tỷ lệ % và số lượng cổng ra để phân biệt các loại chia quang.
- Cáp quang: chức năng truyền dẫn tín hiệu quang, chỉ sử dụng loại cáp quang sợi SM.
- Dây nối quang, adapter: chức năng kết nối tuyến quang và thiết bị.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động
- Phía phát: tín hiệu quảng bá, vệ tinh, tín hiệu các kênh của các nhà mạng CATV khác truyền dẫn qua hệ thống cáp quang, sản xuất chương trình tại chỗ, chèn tín hiệu sản xuất nội bộ… Sau khi qua các bước xử lý như điều chế, phân kênh, mã hóa, trộn…) thành tín hiệu RF, sử dụng nguồn tín hiệu này để điều chế cho máy phát quang, mức tín hiệu RF thường ở mức từ 80dBμV đến 84 dBμV, máy phát quang sẽ phát ra một nguồn quang để cung cấp ra cho hệ thống mạng CATV thông qua các bộ chia quang, cáp quang. Tùy vào cấu trúc của mạng CATV mà sử dụng loại máy phát quang bước sóng λ1310nm hay bước sóng λ1550nm và công suất phát của máy. Thông thường sử dụng loại máy 13dBm cho máy phát quang bước sóng 1310nm, loại máy 7dBm và 9dBm cho máy phát quang bước sóng 1550nm.
- Phía thu:
+ Tại các node quang tiếp nhận nguồn tín hiệu quang này và thực hiện quá trình chuyển đổi O/E thành tín hiệu RF ban đầu để cấp cho hệ thống mạng truy
nhập thuê bao, mức tín hiệu quang cấp cho node hoạt động được từ -5dBm đến +2dBm, hoạt động tốt nhất trong khoảng từ mức 0dBm đến +2dBm. + Tại các trạm lặp, nếu là hệ thống mạng quang λ1310nm thì sử dụng các máy
thu quang và phát quang λ1310nm. Tín hiệu quang đến được đưa vào máy thu quang thực hiện quá trình chuyển đổi O/E thành RF ban đầu, tín hiệu RF này được khuếch đại lên sau đó dùng điều chế cho máy phát quang phát ra nguồn tín hiệu quang λ1310nm cấp vào các bộ chia quang cung cấp cho node quang và trạm lặp quang thứ cấp, công suất tín hiệu RF dùng để điều chế cho máy phát quang ở mức 80dBμV đến 84dBμV. Dải làm việc của máy thu quang hoạt động được từ -5dBm đến +2dBm, hoạt động tốt nhất trong khoảng từ mức 0dBm đến 2dBm. Nếu là hệ thống mạng quang λ1550nm thì trạm lặp sử dụng các bộ khuếch đại quang, tín hiệu quang đến được đưa thẳng vào điều chế cho khuếch đại quang để khuếch đại tín hiệu quang sau đó cấp vào các bộ chia quang phân phối nguồn tín hiệu quang cho các node quang và các trạm lặp thứ cấp, mức tín hiệu quang cấp cho khuếch đại quang làm việc từ -10dBm đến +10dBm, hoạt động tốt nhất trong khoảng từ mức +2dBm đến +4dBm. Công suất quang ra của các bộ khuếch quang thường sử dụng loại có công suất 13dBm, 16dBm dành cho đường truyền có cự ly lớn, loại 19dBm, 22dBm dành cho cự lý ngắn hoặc dùng để phân phối nguồn tín hiệu quang cho các node quang.
+ Hệ thống mạng quang dùng λ1310nm có cự ly truyền dẫn ngắn.
+ Đối với hệ thống mạng quang dùng λ1550nm có cự ly truyền dẫn lớn do dùng các bộ khuếch đại quang có công suất lớn.
2.2 Các thiết bị chính trong hệ thống truyền dẫn quang CATV2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang 2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang 2.2.1.1 Cấu tạo:
- Khối mạch khuếch đại tín hiệu RF : Modul khuếch đại RF có hệ số khuếch đại 36dB, chức năng khuếch đại tín hiệu RF để điều chế cho modul phát quang.
- Khối phát quang : Modul phát quang có chức năng chuyển đổi E/O phát ra nguồn tín hiệu quang.
- Khối mạch điều khiển : điều khiển khối mạch khuếch đại tín hiệu RF điều chế cho Modul phát quang.
- Khối hệ thống giám sát : giám sát các thông số kỹ thuật của máy.
- Khối nguồn : chuyển đổi nguồn AC 220V thành nguồn DC 24V, DC 5V, -5V cung cấp cho các khối trong máy phát quang làm việc.
Hình 2.3: Cấu tạo máy phát quang CATV
2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu RF được đưa vào khối mạch khuếch đại RF, tại đây tín hiệu RF in được phân chia tín hiệu qua bộ chia 1- 20dB với cổng tap 20 Db dùng để đo kiểm test tín hiệu RF in, cổng out của bộ chia cấp vào modul khuếch đại RF. Tín hiệu RF sau khi khuếch đại lên mức tín hiệu cao và được điều chỉnh mức các kênh trong dải tần số san bằng nhau nhờ các bộ EQ và ATT tiếp tục đưa và điều chế cho khối phát quang ( laser ) phát ra nguồn tín hiệu quang. Khối mạch điều khiển đồng thời có nhiệm vụ giám sát điều khiển khối mạch khuếch đại tín hiệu RF và khối phát quang làm việc.
+ Mức tín hiệu RF cấp cho máy phát quang thường ở mức từ 78dBμV– 88dBμV, hoạt động tốt nhất ở mức từ 82dBμV - 84dBμV. Mức tín hiệu các kênh xấp xỉ bằng nhau.
+ Công suất quang ra phải bằng công suất danh định của máy.
Các loại máy phát quang Truyền hình cáp Hà Nội sử dụng: loại máy phát λ1310nm công suất 13dBm ( hiện tại dùng cho dự phòng và cấp cho một số đối tác đang dùng hệ thống λ1310nm), máy phát λ1550nm công suất 7dBm, máy phát λ1550nm công suất 9dBm.
Hình 2.4: Máy phát quang 1550nm
Hình 2.5: Máy phát quang 1310nm
- Thông số kỹ thuật của máy phát quang loại 1310nm: + Bước sóng làm việc: 1310nm ± 10nm
+ Công suất phát quang: loại từ 4 – 24mw + Return loss: ≥ 55 dB
+ Loại cổng ra: SC/APC hoặc FC/APC + Dải tần số làm việc: từ 45 – 862MHz + Mức tín hiệu RF vào: từ 15 – 25dBmV
+ Độ bằng phẳng: ≤ ±0,75dB với dải tần từ 45 – 862MHz + Trở kháng đầu vào: 75Ω
+ Kiểu kết nối RF: Ftype
+ Hệ thống kênh truyền: PAL-D/60CH hoặc NTSC/80CH + CNR : ≥ 52dB
+ CTB : ≤ -70dB + CSO : ≤ -63dB + Giao diện quản lý: RJ45,RS232
+ Nguồn cấp: 90 – 265VAC hoặc -48VDC, 30 – 60VDC + Công suất tiêu thụ: ≤ 50W
+ Nhiệt độ làm việc: -5 - 65°C + Độ ẩm làm việc: 5 - 95% + Kích thước: 483x360x44mm
- Thông số kỹ thuật của máy phát quang loại 1550nm: + Bước sóng làm việc: 1540nm - 1563nm
+ Công suất phát quang: loại từ 5 – 13dBm + Return loss: ≥ 55 dB
+ Loại cổng ra: SC/APC hoặc FC/APC + Dải tần số làm việc: từ 47 – 862MHz + Mức tín hiệu RF vào: từ 18 – 28dBmV
+ Độ bằng phẳng: ≤ ±0,75dB với dải tần từ 45 – 862MHz ≤ ±1,5dB với dải tần từ 862 – 1000MHz + Trở kháng đầu vào: 75Ω
+ Kiểu kết nối RF: F-Female
+ CNR 1 : ≥ 52dB với hệ PAL-D/60CH : ≥ 50,5dB với hệ PAL-D/99CH
+ CNR 2 : ≥ 0,5dB với hệ PAL-D/60CH cho Back – to - Back : ≥ 49dB với hệ PAL-D/99CH cho 50Km cáp quang, 0 dBm tại phía thu
+ CTB : ≤ -65dB cho cả hai hệ thống + CSO : ≤ -65dB cho cả hai hệ thống + Giao diện quản lý: RJ45,RS232
+ Nguồn cấp: 90 – 265VAC hoặc -48VDC, 30 – 60VDC + Công suất tiêu thụ: ≤ 50W
+ Nhiệt độ làm việc: -5 - 65°C + Độ ẩm làm việc: 5 - 95% + Kích thước: 19x14,5x1,75 ( " )
2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khuếch đại quang2.2.2.1 Sơ đồ khối máy khuếch đại quang EDFA2.2.2.1 Sơ đồ khối máy khuếch đại quang EDFA 2.2.2.1 Sơ đồ khối máy khuếch đại quang EDFA
Hình 2.6: Sơ đồ khối khuếch đại quang EDFA
- Cấu trúc máy khuếch đại quang gồm các khối sau: Khối cấp nguồn
Khối hệ thống giám sát Khối mạch điều khiển
Khối giao diện quản lý LAN, RS232 Khối module khuếch đại EDFA
+ Cấu trúc cơ bản của module khuếch đại quang sợi EDFA gồm sợi pha tạp Erbium, Laser bơm, bộ ghép bước sóng quang WDM và bộ cách li quang. + Sợi pha Erbium thường có độ dài lớn hơn hoặc bằng 10m
+ Trên thực tế, ánh sáng bơm sử dụng cho EDFA chỉ được sử dụng tại hai bước sóng 980nm và 1480nm.
+ Vùng bước sóng hoạt động của EDFA: 1530 -1565nm.
+ Độ khuếch đại giảm nhanh chóng ở vùng bước sóng lớn hơn 1565nm và 0dB tại bước sóng 1616nm.
Hệ thống truyền dẫn quang CATV hoạt động nói chung trong bước sóng duy nhất mà không có yêu cầu nghiêm ngặt về độ phẳng tăng. Để giảm bớt ảnh hưởng của CNR hư hỏng gây ra bởi EDFA, năng lượng đầu vào nên càng cao càng tốt để làm cho EDFA hoạt động trong sản lượng điện bão hòa. Giá trị tiêu biểu của điện đầu vào là > +3dBm. EDFA thiết kế tuyệt vời trong thông gió và tản nhiệt đảm bảo cuộc sống lâu dài và làm việc đáng tin cậy cao của laser bơm. RS232 và RJ45 cung cấp ion commutate nối tiếp và cổng quản lý mạng SNMP. Màn hình LCD ở mặt trước cung cấp các chỉ số làm việc của tất cả các thiết bị và báo động cảnh báo. Quang mất mát và đóng cửa tia laser tự động cung cấp bảo vệ an toàn của laser. Tất cả các cổng quang học có thể được cài đặt trong bảng điều khiển phía trước (cũng có thể là trong bảng điều khiển trở lại nếu khách hàng chỉ định).
2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động EDFA
- Trạng thái đất (mức có năng lượng thấp nhất) được ký hiệu 4I15/2, mức 4I13/2 là mức siêu bền tương ứng với mức năng lượng mà ion Er 3+ có thời gian sống lâu nhất.
- Thông qua sự hấp thu năng lượng của ánh sáng bơm sẽ chuyển từ trạng thái đất lên mức năng lượng tương ứng 4I13/2, 4I11/2, 4I9/2…
- Các ion ở các mức 4I11/2, 4I9/2…sẽ phân ra không phát xạ và chuyển xuống trạng thái siêu bền.
- Khi tín hiệu quang tới đầu vào sợi EDF đến gặp các ion Er 3+ được kích thích và phân bố dọc theo lõi sợi sẽ xảy ra qúa trình bức xạ kích thích.
- Qúa trình này sẽ tạo ra các photon phụ có cùng pha và hướng với tín hiệu tới chính vì thế ta thu được cường độ ánh sáng tín hiệu tại đầu ra EDF lớn hơn đầu vào.
Đối với khuếch đại quang CATV cần chú ý những thông số kỹ thuật sau:
+ Mức tín hiệu quang cấp vào khuếch đại là -10dBm đến +10dBm ( hoạt động tốt nhất ở mức từ +2dBm đến +4dBm ).
+ Mức tín hiệu ra phải có mức gần đạt bằng công suất danh định của máy. Các loại máy khuếch đại quang có công suất từ 13dBm đến 16dBm được dùng cho hệ thống quang có cự lý lớn, các máy khuếch đại quang có công suất từ 19dBm đến 22dBm được sử dụng để phân phối nguồn quang cho các node quang, không nên sử dụng các loại máy có công suất lớn như 19dBm trở lên
cho hệ thống quang có cự ly lớn vì khi ghép nguồn quang 19dBm này vào sợi quang để truyền dẫn thì tại phía thu sẽ thu được tín hiệu xấu do tán sắc gây ra. Dải khuếch đại của EDFA
Hình 2.7: Dải khuếch đại làm việc của EDFA
Hình 2.8: Máy khuếch đại quang
- Thông số kỹ thuật của khuếch đại quang EDFA: + Bước sóng làm việc: 1540nm – 1563nm + Mức tín hiệu quang vào: -10dBm -> +10dBm + Mức tín hiệu quang ra: +10dBm –> +26dBm + Dải nguồn điều chỉnh: -6 –> 0dBm
+ Số cổng ra: 1 –> 8 loại SC/ACP, 1 –> 16 loại LC/APC + Độ lệch công suất ra: -0,5 -> +0,5dB
+ Độ cách li vào/ra: 30dB + Công suất tổn hao: -30dBm
+ Phản xạ ngược: 55dB với chuẩn APC + Giao diện quản lý mạng SNMP: RJ45 + Giao diện quản lý: RS232
+ Nguồn cấp: 220VAC, -48VDC, 24VDC + Công suất tiêu thụ: 50W
+ Nhiệt độ làm việc: -5 -> 65°C + Độ ẩm làm việc: 5 ->95%
+ Kích thước: 19x14,5x1,75 ( " ), 15,7x9,6x6,5 out-door
2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của node quang và chuyển mạch quang.2.2.3.1 Node quang 2.2.3.1 Node quang
2.2.3.1.1 Cấu tạo:
Cấu tạo của node quang bao gồm các khối cơ bản sau:
- Khối 01: khối thu quang ( modul chuyển đổi O/E ) có chức năng thu tín hiệu quang đến và sau đó thực hiện chuyểnthành tín hiệu cao tần RF. Đối với các node quang hiện đại thì trong một node quang có hai khối thu quang ( một khối thu quang chính làm việc còn một khối thu quang dự phòng, đây là cấu hình 1+ 1 ). Bước sóng làm việc trong dải 1280nm đến 1610nm.
- Khối 02: là khối phục tín hiệu RF đường xuống: khối này bao gồm các bộ chia tín hiệu RF, bộ điều chỉnh suy hao EQ và ATT, bộ khuếch đại RF, chúng có chứ năng lần lượt là chia đều tín hiệu cho các cổng của node quang, khuếch đại tín hiệu điều chỉnh mức tín hiệu RF phù hợp với yêu cầu đầu ra.