Tải bản đầy đủ

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp việt nam và tìm hiểu thiết kế khi nhà CT2A khu đô thị mỹ đình II

Đồ án tốt nghiệp đại học

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Đề tài: Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam và tìm
hiểu thiết kế khu nhà CT2A– khu đô thị Mỹ Đình II

Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện:
Lớp :
Khoá :
Hệ
:

Hà Nội, tháng 5 /2017

TS. Đặng Hải Đăng


Hoàng Văn An
K16A
2013-2017
Đại học chính quy


Đồ án tốt nghiệp đại học

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Đề tài: Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam và tìm
hiểu thiết kế khu nhà CT2A– khu đô thị Mỹ Đình II
Giảng viên hướng dẫn :

TS. Đặng Hải Đăng

Sinh viên thực hiện:
Lớp :

Hoàng Văn An
K16A

Khoá :
Hệ
:

Hà Nội, tháng 5 /2017

2013-2017
Đại học chính quy


VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT



KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: Hoàng Văn An
Lớp:K16A

Khoá:16 (2013-2017)

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông

Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đề tài TTTN: “ Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam và tìm hiểu thiết
kế khu nhà CT2A– khu đô thị Mỹ Đình II ”

2/ Nội dung chính:
1/TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
2/CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG
3/CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG CÁP ĐỒNG TRỤC
4/TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO KHU NHÀ CT2A - KHU ĐÔ THỊ MỸ ĐÌNH II
3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu
4/ Ngày giao :../../2017
5/ Ngày nộp: ../..2017
TRƯỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)

GVHD: Đặng Hải Đăng

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)

SVTH: Hoàng Văn An


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

Ngày tháng năm 2017

TS. Đặng Hải Đăng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
…………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

Ngày tháng năm 2017

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


LỜI MỞ ĐẦU
Truyền hình cáp (CATV) từ lâu đã không còn xa lạ đối với người dân ở các nước phát
triển trên thế giới. Tuy nhiên việc phát triển và mở rộng các mạng truyền hình cáp vẫn
chưa được quan tâm nhiều bởi trước đây mạng truyền hình cáp chỉ đơn thuần cung cấp
các dịch vụ về truyền hình, không thể cung cấp các dịch vụ khác như thoại, số liệu.
Tại Việt Nam hiện nay có các dịch vụ truyền hình như truyền hình quảng bá, dịch vụ
truyền hình MMDS và dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến. Truyền hình quảng bá là
chương trình truyền hình tương tự và sử dụng dải tần số ngoài không gian nên tài
nguyên hạn hẹp dẫn đến số lượng kênh phát ra của truyền hình quảng bá rất hạn chế và
nó chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các nguồn nhiễu của môi trường truyền dẫn như :
nhiễu công nghiệp, nhiễu từ các đài phát lân cận và nó cũng chịu ảnh hưởng rất lớn từ
thời tiết. Dịch vụ truyền hình quảng bá không thể tăng thêm kênh chương trình khác
do băng thông bị hạn chế.
Còn dịch vụ truyền hình MMDS là phương thức truyền trong tầm nhìn thẳng nên anten
thu của thuê bao bắt buộc phải nhìn thấy anten phát của trạm vi ba gần nó thì mới thu
được tín hiệu. Đây là một nhược điểm của dịch vụ vì nó hạn chế đối với các vùng dân
cư trong khu vực có nhiều tòa nhà cao tầng che chắn (như là các khách sạn) hoặc các
khu dân cư có nhiều cây cối che phủ. Các khu vực đó không thể bắt tín hiệu do tín hiệu
không thể đi xuyên qua các chướng ngại vật hoặc đi cong xuống. Còn nữa nó cũng
tương tự như truyền hình quảng bá ở chỗ băng thông bị hạn chế nên kêng truyền phát
ra bị hạn chế và nó cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các nguồn nhiễu công nghiệp,
nhiễu của các đài nhiễu lân cận và chính nó cũng gây nhiễu cho các đài phát khác,cũng
chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thời tiết.
Do các hạn chế của dịch vụ truyền hình như ở trên nên việc phát triển truyền hình cáp
hữu tuyến HFC là điều tất yếu vì : Mạng HFC sử dụng cáp quang ở mạng truyền dẫn
và phân phối tín hiệu nên đã sử dụng được các ưu điểm của mạng cáp quang so với các
phương tiện truyền dẫn như : Băng thông của cáp quang rất lớn (1014 ~ 1015 Hz), suy
hao đường dẫn rất nhỏ, không chịu ảnh hưởng bởi nhiễu của môi trường ngoài và
nhiễu điện từ, có thể tích hợp được nhiều dịch vụ trên cùng một đường truyền.

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


Tại Hà Nội nhu cầu phát triển truyền hình cáp hữu tuyến quy mô, hiện đại cũng cấp
nhiều chương trình cho người dân Thủ đô đã được lập kế hoạch phát triển và đã được
triển khai trên diện rộng.
Cùng với sự phát triển này, đề tài tốt nghiệp “Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt
Nam và tìm hiểu thiết kế khu nhà CT2A– khu đô thị Mỹ Đình II”trình bày những
nội dung cơ bản nhất các công nghệ sử dụng trong mạng truyền hình cáp hữu tuyến về
kiến trúc mạng HFC. Nội dung bản đồ án gồm bốn chương được giới thiệu sơ lược sau
đây :
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến nói chung
Chương 2: Giới thiệu về một số thiết bị quan trọng sử dụng trong việc thiết kế và lắp
đặt mạng quang (mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu truyền hình). Nêu nguyên tắc
làm việc của một trạm trung tâm truyền hình cáp cơ bản, cấu tạo của thiết bị trung tâm.
Chương 3: Giới thiệu về các thiết bị chính dùng trong mạng cáp đồng trục (mạng truy
nhập tín hiệu).
Chương 4: Nêu nguyên tắc thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến và thiết kế một
mạng truyền hình cáp cụ thể trên địa bàn thành phố Hà Nội. Trong chương này có tính
toán chi tiết tín hiệu từ Node quang đến tận thuê bao. Tuy nhiên chỉ chọn lựa thí điểm
một vùng nhất định.
Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp nên không tránh khỏi sơ suất và một số
nộ dung chưa được chi tiết, mong thầy cô góp ý và thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Hải Đăng đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình
làm đồ án.
Hà Nội, ngày …tháng …năm …
Sinh viên

Hoàng Văn An

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


MỤC LỤC
Trang
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH VẼ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP ................................... 1
1.1. Tổng quan về truyền hình cáp ............................................................................ 1
1.2. Kiến trúc mạng CATV truyền thống ................................................................ 3
1.3. Kiến trúc mạng HFC .......................................................................................... 5
1.3.1. Các đặc điểm cơ bản mạng HFC ..................................................................... 5
1.3.2. Ưu và nhược điểm của mạng HFC .................................................................. 7
1.4. Tiêu chuẩn truyền dẫn trong mạng truyền hình cáp ........................................ 8
CHƯƠNG 2. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG ......................... 9
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend .................................................. 9
2.1.1. Sơ đồ khối cơ bản của Headend ..................................................................... 9
2.1.2 . Nguyên lý hoạt động của Headend ............................................................... 11
2.2 . Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang.................................... 12
2.2.1. Cấu tạo............................................................................................................ 12
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy phát ............................................................... 16
2.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của node quang ............................................ 17
2.4 . Ghép công suất quang...................................................................................... 18
2.5. Hệ thống cáp quang .......................................................................................... 19
2.5.1. Các sợi quang ................................................................................................ 20
2.5.2. Nguồn quang trong mạng HFC ..................................................................... 21
2.5.3. Các bộ thu quang trong mạng HFC .............................................................. 22
CHƯƠNG 3. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG CÁP ĐỒNG TRỤC ... 24
3.1. Cáp đồng trục.................................................................................................... 24
3.1.1. Cáp đồng trục QR 540: .................................................................................. 25
3.1.2. Cáp đồng trục RG 11: ................................................................................... 26
GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


3.1.3.Cáp đồng trục RG 6 ........................................................................................ 28
3.2 . Các bộ khuếch đại RF (Radio Friquency) ...................................................... 31
3.2.1 . Đặc điểm các bộ khuếch đại ......................................................................... 31
3.2.2 . Bộ khuếch đại trung kế ................................................................................. 31
3.2.3 . Bộ khuếch đại đường dây ............................................................................. 33
3.3. Nguồn điện trong mạng cáp ............................................................................. 34
3.4. Cách tính mức tín hiệu trong mạng cáp .......................................................... 35
3.5. Cách đo tín hiệu ................................................................................................ 36
3.6. Quy định khi thi công mạng cáp ...................................................................... 37
3.6.1. Yêu cầu lắp đặt hộp đựng thiết bị ................................................................. 37
3.6.2. Yêu cầu thi công cáp đồng trục ..................................................................... 39
3.6.3. Yêu cầu lắp đặt khuếch đại ........................................................................... 40
3.7. Các lỗi thường gặp trong quá trình vận hành và cách khắc phuc .................. 41
3.71.Tín hiệu tại thuê bao nhiễu .............................................................................. 41
3.7.2.Tín hiệu bị nhấp nháy:.................................................................................... 41
3.7.3. Các kênh tín hiệu có mức không đồng đều: .................................................. 42
3.7.4. Hình bị các vạch xước ngang: ....................................................................... 42
3.7.5. Tín hiệu có vạch ngang liên tục hết màn hình: ............................................. 42
3.7.6. Mất tín hiệu: ................................................................................................... 42
3.7.7. Tín hiệu mầu bị vằn: ...................................................................................... 43
3.7.8. Chất lượng tín hiệu tại thuê bao xấu đi đột ngột:......................................... 43
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO KHU NHÀ CT2A - KHU ĐÔ THỊ
MỸ ĐÌNH II ............................................................................................................. 44
4.1. Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp ........................... 44
4.2 . Thiết kế ............................................................................................................. 45
4.2.1. Lựa chọn sợi quang ........................................................................................ 45
4.2.2 . Tính toán suy hao của hệ thống .................................................................... 46
4.2.3. Tính toán kích thước node quang cho yêu cầu hiện tại ............................... 48
GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


4.3. Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục ....................................................... 49
4.3.1. Nguyên tắc thiết kế......................................................................................... 49
4.3.2. Sơ đồ thực tế khu nhà CT2A - Khu đô thị Mỹ Đình II ................................ 50
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 54

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADC Analog to Digital ConverterBộ chuyển đổi tương tự /số
ADSL

Asymmetric Digital Subcriber Line

Đường dây thuê bao số

bấtđối xứng
AGC………Automatic Gain Control…………………………Tự động điều chỉnh số
khuếch đại
APC……….Automatic Power Control……………………….Tự động điều chỉnh công
suất
AM………..Amplitude Modulaion……………………………Điều biên
BCC……….Binary Convolutional Code ……………………..Mã xoắn nhị phân
BNU……….Broadband Network Unit………………………..Khối mạng băng thông
BPF………..Band Pass Filter…………………………………...Bộ lọc thông dải
CMTS …….Cable Modem Termination System………………Hệ thống kết cuối
modem cáp
CO…………Central Office……………………………………Tổng đài trung tâm
CSO………..Composite Second Order…………………………Tổng méo hài bậc hai
CTB………..Composite Triple Beat ……………………..……Tổng méo hài bậc ba
DAC……….Digital to Analog Converter………………………Chuyển đổi số/tương
tự
DBS………..Direct Broadcast Satelite……………………….....Phát quảng bá trực
tiếpqua vệ tinh
DCT………Discrete Cosine Transform………………………...Biến đổi cosin rời rạc
DOCSIS…..Data-Over-Cable Service Interface………………..Đặc tả giao diện truyền
Specification dữ liệu qua mạng cáp
DVB………Digital Video Broadcast…………………………...Phát quảng bá truyền
hình số
DWDM…...Dense Wavelength Division ………………………Ghép kênh theo bước
Multiplexing

GVHD: Đặng Hải Đăng

sóng

mật

độ

SVTH: Hoàng Văn An


caoDVB………Digita Video Broadband…………………………...Video số băng
rộng
EDFA……..Erbium-Doped Fiber Amplifier……………………Khuếch đại quang sợi
FEC……….Forward Error Correction………………………….Mã hóa sửa lỗi
FP ………...Fabry Perot…………………………………………Khoang cộng hưởng
FTTC……...Fiber To The Curb....................................................Cáp quang tới tận cụm
dân cư
FTTH………Fiber To The Home…………………………........Cáp quang tới tận nhà
FTTN………Fiber To The Node……………………………….Cáp quang tới tận
Node
GOP………..Group of Pictures………………………………..Nhóm ảnh
HDSL………High-bit-rate DSL ……………………………….Đường dây thuê bao số
tốc độ bit cao
HDT………..Host Digital Terminal……………………………Kết cuối số tổng đài
HDTV……...High Definition Television…………………........Truyền hình độ phân
giải cao
IPPV……….Impulse Pay Per View……………………………Dịch vụ xem phim trả
tiền ngay
ITU………...International

Telecomunication

…………………Liên

minh

viễn

thôngUnion quốc tế
LLC………..Logical Link Control …………….........................Điều khiển kết nối
logic
MSE……….Mean Square Error………………………………..Phương sai lỗi
NVOD……..Near Video-On-Demand …………………….......Truyền hình theo yêu
cầu
OTN……….Optical Transition Node………………………….Node quang chuyển
tiếp
PDU……….Packet Data Unit………………………………….Gói đơn vị dữ liệu

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


PPV………..Pay Per View………………………………....…..Dịch vụ trả tiền theo số
lượng phim đã xem
SMC………Secondary Carrier Modulation……………………Điều chế sóng mang
phụ
SMF………Single Mode Fiber…………………………………Sợi quang đơn mốt
VDSL……..Very high-speed DSL…………………….………..DSL tốc độ rất cao

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1. Sơ đồ mạng truyền hình cáp hữu tuyến..........................................................1
Hình 1.2. Cấu hình mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu…………………………...2
Hình 1.3. Công nghệ tích hợpnhiều loại thuê bao khác nhau………………………....3
Hình 1.4. Kiến trúc đơn giản mạng CATV truyền thông...…………………………....3
Hình 1.5. Kiến trúc mạng HFC………………...………………………………………6
Hình 2.1. Trung tâm Headen………………………………………………………....10
Hình 2.2. Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang………...…………………………….12
Hình 2.3. Laser Fabry-perot…………………………………………………………14
Hình 2.4. Đặc tính P-I của laser diode………………………………………………15
Hình 2.5.Cấu trúc diode laser hồi tiếp phân tán DFB………………………………..16
Hình 2.6. Sơ đồ khối của Node quang 4 cổng ra…………………………..….……...17
Hình 2.7. Góc ghép của nguồn quang và sợi quang……………..…………….……..19
Hình 2.8. Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn quang…………..……….…...20
Hình 2.9. Sơ đồ khối đơn giản khối thu quang trong mạng HFC dùng mạch tiền
khuếch đại đẩy kéo……………………………………………………………………23
Hình 3.1. Cấu tạo cáp đồng trục………..………………………………….…………24
Hình 3.2. Phần cáp đồng trục trong kiến trúc cây và nhánh trong mạng HFC, các loại
cáp và các loại bộ khuếch đại………………………………………………………...31
Hình 3.3. Sơ đồ khối đơn giải bộ khuếch đại trung kế..………………………….…..33
Hình 3.4.Minh họa đơn giản một diplexer..........................................................34
Hình 4.1. Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp Mỹ….…………………….44
Hình 4.2. Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp Châu Âu………………….45

GVHD: Đặng Hải Đăng

SVTH: Hoàng Văn An


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
1.1. Tổng quan về truyền hình cáp
Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 phần chính: Hệ thống thiết bị tại trung tâm, hệ
thống mạng phân phối tín hiệuvà thiết bị thuê bao.

M¹ng TruyÒn
dÉn vµ ph©n
phèi tÝn hiÖu
HÖ thèng trung t©m
(Headend System)

H×nh 1.1 M¹ng truyÒn h×nh c¸p
h÷u tuyÕn

ThiÕt bÞ thuª bao
(Customer System)

Hệ thống thiết bị trung tâm
Hệ thống trung tâm (Headend System) là nơi cung cấp, quản lý chương trình hệ
thống mạng truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin quan sát
trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển.
Với các hệ thống mạng hiện đại có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền
tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ
như: mã hoá tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các mạng
viễn thông như mạng Internet...
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp:
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu
từ trung tâm mạng đến các thuê bao. Tuỳ theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền
hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp
như MMDS môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vô tuyến. Ngược lại, đối với
hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) môi trường truyền dẫn sẽ là các hệ
thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp đồng xoắn ...). Mạng phân

1


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

phối tín hiệu truyềnhình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu phát ra từ các
thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp. Các thiết bị khác
trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu hình đến tận
thiết bị của thuê bao. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận
quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả
năng mở rộng cung cấp mạng.

HUB THỨ
HEADEN

NODE

TAP

HUB SƠ
NODE

Mạng truyền dẫn

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 1.2 .Cấu hình mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

Thiết bị tại thuê bao
Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê bao có thể
chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu. Với mạng truyền hình
cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao gồm các bộ chia tín hiệu, các đầu
thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) và các cáp dẫn... Các thiết bị này có nhiệm vụ thu
tín hiệu và đưa đến TV để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: Chương trình TV, truy
nhập Internet, truyền dữ liệu...

2


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

INTERNET
DATA
Splitte

r

Mạng phân phối
tín hiệu

IP PHONE

Hình 1.3 .Công nghệ tích hợp nhiều loại thuê bao khác nhau

1.2. Kiến trúc mạng CATV truyền thống
Hình 1.4 là sơ đồ đơn giản của một mạng cáp toàn đồng trục. Các chương trình thu được
từ vệ tinh hoặc viba tại headend, headend thực hiện nhiệm vụ sau:

Head
end

Thuê
bao

Thuê
bao

Thuê
bao

Cáp
trung kế

Cáp fidơ

Chú thích
Pad
Bộ khuếch
đại
Spliter
Tap

Cáp
thuê bao

Hình 1.4. Kiến trúc đơn giản mạng CATV truyền thống

3


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

- Thu các chương trình (ví dụ từ NBC, CBS, và các mạng cáp như MTV& ESPN)
- Chuyển đổi từng kênh tới kênh tần số RF mong muốn, ngẫu nhiên hóa các kênh
khi có yêu cầu.
- Kết hợp tất cả các tần số vào một kênh đơn tương tự băng rộng (ghép FDM).
- Phát quảng bá kênh tương tự tổng hợp này xuống cho các thuê bao .
Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm:
- Cáp chính trung kế (Trunk cable).
- Fidơ cáp: Cáp rẽ ra từ các cáp trung kế
Cáp thuê bao (Drop cable): Phần cáp kết nối từ cáp nhánh fidơ đến thuê bao hộ gia
đình.
Lưu lượng Video tổng đường xuống phát từ headend và được đưa tới các cáp
trung kế. Để cung cấp cho toàn một vùng, các bộ chia tín hiệu (spliter) sẽ chia lưu lượng
tới các cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế. Tín hiệu đưa đến thuê bao được trích ra từ các cáp
nhánh (fidơ cáp) nhờ bộ trích tín hiệu Tap.
Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tần số trung tâm khi truyền qua cáp
trục (cáp trung kế, cáp fidơ và cáp thuê bao). Do vậy tín hiệu ở tần số càng cao suy hao
càng nhanh so với tần số thấp. Đó là lý do tại sao các nhà cung cấp mong muốn ít kênh.
Mức tín hiệu cũng bị suy giảm khi đi qua các bộ Spliter và Tap .
Trên đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các khoảng cách
phù hợp để khôi phục tín hiệu bị suy hao. Các bộ khuếch đại được cấp nguồn nhờ các bộ
cấp nguồn đặt rải rác trên đường đi của cáp, các bộ nguồn này được nuôi từ mạng điện sở
tại. Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn cũng chính bằng cáp đồng trục: dòng
điện một chiều được cộng chung với tín hiệu nhờ bộ cộng. Đến các bộ khuếch đại, dòng
một chiều sẽ được tách riêng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại.
Vì các kênh tần số cao tín hiệu suy hao nhanh hơn, nhất là trên khoảng cách truyền
dẫn dài, các kênh tần số cao cần có mức khuếch đại cao hơn so với các kênh tần số thấp. Do
đó cần phải cân bằng công suất trong dải tần phát tại những điểm cuối để giảm méo. Để phủ
cho một vùng, một bộ khuếch đại có thể đặt ở mức cao, kết quả là cả mức tín hiệu và méo
đềulớn. Do vậy tại nhà thuê bao gần headend cần một thiết bị thụ động làm suy giảm bớt mức
tín hiệu gọi là Pad.

4


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

Các hệ thống cáp đồng trục cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu thu của TV. Mặc
dù nhiều vùng tín hiệu truyền hình vô tuyến quảng bá thu được có chất lượng khá tốt
nhưng CATV vẫn được lựa chọn phổ biến vì khả năng lựa chọn nhiều chương trình. Tuy
nhiên mạng toàn cáp đồng trục có một số nhược điểm sau:
Mặc dù đạt được một số thành công về cung cấp dịch vụ truyền hình, các hệ thống
thuần túy cáp trục không thể thỏa mãn các dịch vụ băng rộng tốc độ cao.
Dung lượng kênh của hệ thống không đủ để đáp ứng cho phát vệ tinh quảng bá
trực tiếp DBS.
Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, nên cần phải đặt nhiều
bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền.
Các hệ thống cáp đồng trục thiếu độ tin cậy.
Mức tín hiệu (chất lượng tín hiệu) sẽ không đủ đáp ứng cho số lượng lớn các thuê
bao.
Các hệ thống cáp đồng trục rất phức tạp khi thiết kế và vận hành hoạt động.
Việc giữ cho công suất cân bằng cho tất cả các thuê bao là vấn đề rất khó.Để giải
quyết các nhược điểm trên, các nhà cung cấp cùng đi tới ý tưởng sử dụng cáp quang thay
cho cáp trung kế đồng trục. Toàn hệ thống sẽ có cả cáp quang và cáp đồng trục gọi là
mạng lai giữa cáp quang và đồng trục (mạng lai HFC). Yêu cầu đối với hệ thống quang
tương tự là duy trì sự tương thích với các thiết bị cáp kim loại hiện có.
1.3. Kiến trúc mạng HFC
1.3.1. Các đặc điểm cơ bản mạng HFC
Khái niệm:
Mạng HFC (Hybrid Fiber/Coaxial network) là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng
trục, sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền và phân phối tín hiệu. Việc
truyền tín hiệu từ trung tâm đến các node quang là cáp quang, còn từ các node quang đến
thuê bao là cáp đồng trục.
Mạng HFC bao gồm 3 mạng con (segment) gồm:
- Mạng truyền dẫn (Transport segment)
- Mạng phân phối (Distribution segment)

5


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

- Mạng truy nhập (Acess segment)
Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang và các Hub sơ cấp, nhiệm vụ của nó
là truyền dẫn tín hiệu từ headend đến các khu vực xa. Các Hub sơ cấp có chức năng
thu/phát quang từ/đến các node quang và chuyển tiếp tín hiệu quang tới các Hub khác.
Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, các Hub thứ cấp và các
node quang. Tín hiệu quang từ các Hub sẽ được chuyển thành tín hiệu điện tại các node
quang để truyền đến thuê bao. Ngược lại trong trường hợp mạng 2 chiều, tín hiệu điện từ
mạng truy nhập sẽ được thu tại node quang và chuyển thành tín hiệu quang để truyền đến
Hub về headend.
Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, các thiết bị thu phát cao tần có
nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu cao tần RF giữa node quang và các thiết bị thuê bao.
Thông thường bán kính phục vụ của mạng con truy nhập tối đa khoảng 300m.

Mạng truyền dẫn

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

(backbone)
Hình 1.5 . Kiến trúc mạng HFC
- Hoạt động của mạng:
Tín hiệu Video tương tự cũng như số từ các nguồn khác nhau như: Các bộ phát đáp
vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video sever được đưa tới headend trung tâm. Tại đây tín
hiệu được ghép kênh và truyền đi qua Ring sợi đơn mode (SMF). Tín hiệu được truyền từ
headend trung tâm tới thông thường là 4 hoặc 5 Hub sơ cấp. Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín
hiệu cho khoảng hơn 150.000 thuê bao. Có khoảng 4 hoặc 5 hub thứ cấp và headend nội

6


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

hạt, mỗi hub sơ cấp chỉ cung cấp cho khoảng 25000 thuê bao. Hub thứ cấp được sử dụng
để phân phối phụ thêm các tín hiệu video tương tự hoặc số đã ghép kênh với mục đích
giảm việc phát cùng kênh video tại các headend sơ cấp và thứ cấp khác nhau. Các kênh số
và tương tự của headend trung tâm có thể cùng được chia sẻ sử dụng trên mạng backbone.
Mạng backbone được xây dựng theo kiến trúc Ring sử dụng công nghệ SONET/SDH
hoặc một số công nghệ độc quyền.
Trong mạng SONET/SDH, tín hiệu Video tương tự được số hoá, điều chế, ghép
kênh TDM và được truyền ở các tốc độ khác nhau từ OC-12/STM-4 (622 Mb/s) tới OC48/STM-16 (2448 Mb/s). Ở đây sử dụng kỹ thuật ghép kênh thống kê TDM để tăng độ
rộng băng tần sử dụng. Ghép kênh thống kê TDM thực hiện cấp phát động các khe thời
gian theo yêu cầu để thực hiện các dịch vụ có tốc độ bít thay đổi qua mạng SONET/SDH.
Để giảm chi phí lắp đặt, phần lớn các nhà điều hành CATV lựa chọn sử dụng thiết bị
tương thích với chuẩn SONET/SDH, tuỳ theo các giao diện mạng. Dung lượng node
quang được xác định bởi số lượng thuê bao mà nó cung cấp tín hiệu. Node quang có thể là
node cỡ nhỏ với khoảng 100 thuê bao hoặc cỡ lớn với khoảng 2000 thuê bao.
1.3.2. Ưu và nhược điểm của mạng HFC
- Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ sử dụng các ưu điểm vượt trội
của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: Dải thông cực lớn, suy hao tín
hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hóa và ăn mòn hóa học tốt.
- Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ bước
sóng quang là 1310 nm và 1550 nm. Đây là 2 cửa sổ có suy hao tín hiệu rất nhỏ: 0,3
dB/km với bước sóng 1310 nm và 0,2 nm với bước sóng 1550 nm. Trong khi đó với một
sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp nhất cũng phải mất 43 dB/km tại tần số 1 GHz.
- Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vậy không bị ảnh hưởng bởi các
nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên đường truyền.
Được chế tạo từ các chất trung tính là Plastic và thủy tinh, các sợi quang là các vật liệu
không bị ăn mòn hóa học dẫn đến tuổi thọ của sợi cao.
- Có khả năng dự phòng trong trường hợp sợi quang bị đứt.

7


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

Trước đây các mạng con truy nhập thường sử dụng các thiết bị tích cực là các bộ
khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu đi xa. Theo kinh nghiệm của
các nhà điều hành mạng cáp của châu Âu và châu Mỹ, trục trặc của mạng truyền hình cáp
phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các thiết bị ghép nguồn cho chúng. Các thiết bị
này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc định vị, sửa chữa thông thường không thể thực hiện
nhanh được nên ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng của mạng. Với các mạng
truy nhập đồng trục, khi cung cấp dịch vụ 2 chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử
khuếch đại tín hiệu cho các tín hiệu ngược dòng dẫn đến độ ổn định của mạng giảm.
1.4. Tiêu chuẩn truyền dẫn trong mạng truyền hình cáp
Các tiêu chuẩn chính đối với truyền hình cáp tương tự trong hệ thống TH Cáp của Đài
THVN:
- Hệ truyền hình mầu: PAL
- Hệ tiếng: B/G, súng mang tiếng cách sóng mang hình 5,5 MHz
- Băng thông cho 1 kênh 8 MHz
- Dải tần phát sóng truyền hình tương tự: 170 MHz đến 700 MHz
- Bảng kênh: được tính từ kênh đầu tiên có tần số sóng mang là 175, 25 MHz
- Tần số cao nhất 860 MHz
- Tỷ số S/N 55 dB
- Công suất tín hiệu đến đầu vào của TV 65 - 70 dBµV
- Hệ thống sử dụng các thiết bị 2 chiều. Chiều truyền về có dải thông 8 - 65 MHz
- Tần số các kênh nằm trong các dải V,S,U.

8


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

CHƯƠNG 2. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend
2.1.1. Sơ đồ khối cơ bản của Headend
1/ Khối RF/IF là khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần (RF) của truyền hình quảng
bá lên tín hiệu trung tần (IF) của hệ thống truyền hình cáp (hay còn gọi là bộ
upconverter).
2/ Khối thu tín hiệu vệ tinh là khối có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu vệ tinh (là
hai tín hiệu audio và video tách biệt) có tần số cao xuống tín hiệu trung tần (IF) của hệ
thống truyền hình cáp (gọi là bộ downconverter).
3/ Khối IF/IF là bộ lọc trung tần có chức năng lọc đúng tần số của kênh truyền
hình cần thu.
4/ Khối IF/RF là khối chuyển đổi từ tín hiệu trung tần lên tín hiệu cao tần trong dải
tần của hệ thống truyền hình cáp để ghép kênh và truyền lên mạng đến thuê bao.
5/ Khối combiner là khối kết hợp kênh hay còn gọi là khối ghép kênh nó có chức
năng ghép các kênh truyền hình thu được từ truyền hình quảng bá và từ vệ tinh vào một
dải tần đường xuống (65MHz ~ 862MHz) của hệ thống truyền hình cáp theo phương thức
ghép kênh theo tần số (FDM).
6/ Khuếch đại RF là bộ khuếch đại tín hiệu cao tần trước khi đưa vào bộ chia tín
hiệu cao tần để vào máy phát.
7/ Máy phát quang có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu điện thành tín hiệu quang
và ghép nó vào sợi quang để truyền đi.

9


10

Cáp đồng trục

IS

Hình 2.1 .Trung tâm Headend

Phát quang
(Tx)

RF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

A/V

A/V

A/V

A/V

A/V

A/V

IF

IF

IF

IF

RF

RF

RF

RF

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

IF

IF

IF

IF

IS

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

Đồ án tốt nghiệp đạihọc
Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

IS

IS
IS

Combiner

RF

Sợi quang


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

2.1.2 . Nguyên lý hoạt động của Headend
Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, …) được thu qua các
anten VHF (very hight friquency), mỗi một kênh truyền hình được thu qua một anten
riêng, các kênh truyền hình thu được sau đó đưa vào khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần
RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter). Lúc này tín hiệu thu được từ mỗi anten là
một dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu và các kênh tín hiệu khác lọt vào (ví dụ: anten
VHF cần thu kênh VTV3 nhưng trong tín hiệu thu được có cả các kênh khác như HTV,
VTV2). Tín hiệu trung tần chung này được đưa qua bộ lọc trung tần để lọc lấy kênh tín
hiệu cần thu (VTV3). Mỗi bộ lọc trung tần được điều chỉnh để chỉ thu một kênh tín hiệu.
Tín hiệu trung tần ra khỏi bộ lọc chỉ có một kênh duy nhất. Các kênh tín hiệu này sẽ được
đổi lên tần số RF qua bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần đường
xuống của mạng CATV. Sau đó tín hiệu RF này được đưa vào bộ kết hợp (combiner
16:1) để ghép kênh với các kênh tín hiệu khác theo phương thức ghép kênh theo tần số
(FDM: Friquency Division Multiplexing).
Các tín hiệu vệ tinh được thu qua anten parabol là các tín hiệu truyền hình bao gồm
nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách các kênh này ra thành các kênh độc lập thì chúng
được chia thành nhiều đường bằng các bộ chia vệ tinh. Sau đó mỗi đường sẽ được đưa
vào bộ thu vệ tinh (downconverter) để chuyển từ tần số cao thành tần số thấp, tín hiệu ra
khỏi bộ thu là tín hiệu A/V. Đây chưa phải là tín hiệu mà CATV cần nên sau đó chúng
được đưa vào bộ chuyển đổi A/V thành IF.Tín hiệu ra là tín hiệu IF trộn cả Audio và
Video. Tín hiệu trung tần này vẫn là sự kết hợp của nhiều kênh tín hiệu , để lấy ra một
kênh theo yêu cầu thì chúng được đưa qua bộ lọc trung tần giống như khi thu các chương
trình truyền hình quảng bá và tín hiệu ra là kênh tín hiệu cần thu. Các kênh này tiếp tục
được đưa vào bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần CATV. Sau đó
được đưa vào combiner 16:1 để ghép kênh với các kênh truyền hình khác thu từ vệ tinh
và các kênh truyền hình quảng bá trong dải tần đường xuống (70MHz ~ 862MHz). Tín
hiệu ra là tín hiệu RF đã ghép kênh bao gồm nhiều kênh được ghép lại với nhau. Tín hiệu
này đã có thể đưa vào máy thu hình của thuê bao giải mã và xem được, nhưng để truyền
đi xa và theo nhiều hướng khác nhau thì nó được đưa vào bộ khuếch đại để khuếch đại lên

11


Đồ án tốt nghiệp đạihọc

Tìm hiểu mạng truyền hình cáp Việt Nam

sau đó chia ra bằng bộ chia tín hiệu cao tần (bộ chia ký hiệu ISV hoặc IS). Tín hiệu sau bộ
chia mỗi đường được đưa vào một máy phát quang, tại đây tín hiệu RF được chuyển
thành tín hiệu quang và ghép vào sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC.
2.2 . Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang
2.2.1. Cấu tạo

Tín hiệu
vào

Bộ lập


Bộ điều
khiển

Ip

Nguồn
quang

Tín hiệu
quang ra

Hình 2.2 .Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang
Máy phát quang bao gồm 3 khối chính như sau:
+ Bộ lập mã có chức năng chuyển các mã đường truyền khác nhau (RZ, NRZ,
AMI…) thành mã đường truyền thích hợp trên đường truyền quang, thường là mã
Manchester.
+ Bộ điều khiển có chức năng chuyển tín hiệu vào biểu diễn theo áp thành tín hiệu
biểu diễn theo dòng phù hợp với nguồn laser. Vì nguồn laser chỉ làm việc với tín hiệu
dòng.
+ Nguồn quang trong trường hợp này dùng nguồn laser loại phân bố phản hồi
(DFB) để nâng cao chất lượng tín hiệu. Có các loại nguồn quang thường dùng sau:
a/ Laser diode có khoang cộng hưởng Fabry – perot
Laser dioe có cấu trúc dị thể kép như LED , nhưng có khả năng khuếch đại. Để đạt
được mục đích này thường dùng khoang cộng hưởng Fabry-perot, bằng cách mài nhẵn hai
đầu dị thể kép thành hai gương phản xạ như hình 3.2a. Cấu trúc này của laser diode được
viết tắt là FP-LD.

12


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×