Đề tài: Modem cáp và dịch vụ băng rộng trên mạng truyền hình cáp hữu tuyền potx

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
o0o


ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên : Phạm Thị Thủy
Lớp : D99VT
Khoá: 1999 - 2003
Ngành: Viễn thông

Tên đề tài : Modem cáp và dịch vụ băng rộng trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến
Nội dung đồ án :

I: Tổng quan các phương thức truy nhập băng rộng .
II: Truy nhập băng rộng qua mạng truyền hình cáp hữu tuyến.
Sự phát triển của mạng CATV.
Kiến trúc và hoạt động mạng CATV hai chiều.
Dịch vụ băng rộng trên mạng CATV hai chiều.
III: Modem cáp
Một số khái niệm liên quan.
Cấu trúc và hoạt động của modem cáp và CMTS.

Một số vấn đề liên quan đến hoạt động của modem.

So sánh với modem ADSL.

Một số nghiên cứu phát triển tương lai cho modem cáp.
IV: Truy nhập băng rộng qua mạng CATV ở Việt Nam
Tình hình phát triển các mạng truyền hình ở Việt Nam.


Các mạng truyền hình cáp hữu tuyến ở Việt Nam:
( hiện trạng và dự án phát triển truy nhập băng rộng hai chiều )

Ngày giao đề tài : 11/8/2003
Ngày nộp đồ án : 31/10/2003

Ngày tháng năm
Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC
Mục lục i
Danh sách các hình và bảng iv
Mở đầu 1


Chương I:
TỔNG QUAN TRUY NHẬP BĂNG RỘNG

1.1. Nhu cầu về dịch vụ băng rộng
3

1.2. Các giải pháp truy nhập băng rộng 4
1.2.1 Mạng truy nhập đôi dây đồng xoắn 4

1.2.2 Mạng truy nhập đường dây điện lực 5
1.2.3 Mạng truy nhập vô tuyến 6
1.2.4 Mạng truy nhập quang 7
1.2.5 Mạng truy nhập băng rộng truyền hình cáp 8
1.3. Tình hình phát triển và ứng dụng các giải pháp này 9

Chương II:
TRUY NHẬP BĂNG RỘNG QUA MẠNG CATV HAI
CHIỀU

2.1 Sự phát triển của mạng CATV
10

2.2 Kiến trúc và hoạt động của mạng CATV
hai chiều 12

2.2.1 Sơ đồ khối và hoạt động của mạng CATV hai chiều 12
2.2.2 Các thành phần cơ bản mạng CATV hai chiều 14
*

Bộ khuếch đại hai chiều 15
* Cáp quang và cáp đồng trục trong mạng 16
* Cầu rẽ ( Tap) 16
* Node quang 17
* Thiết bị kết cuối truyền hình-STB 18
* Modem cáp-CM 19
* Hệ thống kết cuối modem cáp- CMTS 19
* Một số server trong mạng modem cáp 20
* Hệ thống IP phone: 21
* Hệ thống quản lý thuê bao và tính cước dịch vụ 21

2.3 Các dịch vụ băng rộng trên mạng CATV
hai chiều 23

2.3.1. Các ứng dụng băng rộng trên cơ sở truyền hình 23
a) PPV và IPPV 23
b) VOD và NVOD 23
2.3.2 Các ứng dụng băng rộng trên cơ sở Internet

24
a) Web Browser trên STB 24
b) Email 25
c) Thương mại điện tử 25
d) Các dịch vụ tại nhà: Ngân hàng, giáo dục, game 26
2.3.3 Ứng dụng truyền thoại trên mạng cáp 27

2.4 Tiêu chuẩn hoá modem cáp
28

Chương III:
MODEM CÁP

3.1 Một số khái niệm liên quan
31
3.1.1
Tiêu chuẩn DOCSIS 31
3.1.2 Lớp giao thức DOCSIS MAC 34
3.1.3 Mã khoá liên kết dữ liệu 39
3.1.4 Kĩ thuật nén ảnh động MPEG 39
3.1.5 Kĩ thuật điều chế 44
3.1.6 Kĩ thuật xử lý lỗi 41

3.2 Cấu trúc và hoạt động của modem cáp và CMTS 44
3.2.1 Cấu trúc của modem cáp 44
3.2.2 Cấu trúc của CMTS 46
3.2.3 Hoạt động của modem cáp và CMTS 47
* Giai đoạn khởi động modem 47
* Truyền tải lưu lượng đường lên 49
* Truyền tải lưu lượng đường xuống 50

3.3
Một số vấn đề liên quan đến hoạt động modem 51
3.3.1 Nhiễu và biện pháp xử lý 51
* Nhận xét chung về nhiễu trong môi trường cáp 51
* Tạp âm nhiệt 52
* Tạp âm tích luỹ quang 53
* Nhiễu đầu vào 54
* Méo đường chung 54
* Nhiễu xung, nhiễu cụm 55
* Điều chế Hum 56
3.3.2 Quản lý modem 57
3.3.3 An toàn thông tin 58
3.4 So sánh với modem ADSL
60
3.5
Một số nghiên cứu phát triển tương lai cho modem cáp

63

Chương IV:
TRUY NHẬP BĂNG RỘNG VỚI MẠNG CATV Ở
VIỆT NAM

4.1 Tình hình phát triển các mạng truyền hình ở Việt Nam

65

4.2 Các mạng truyền hình cáp hữu tuyến ở Việt Nam
68

4.2.1 Mạng truyền hình cáp hữu tuyến Đài truyền hình Việt Nam
68

4.2.2 Mạng truyền hình cáp hữu tuyến Đài truyền hình Hà Nội
70

Kết luận 78
Phụ lục 79


Phụ lục A-1 Ví dụ danh mục cho dịch vụ IPPV 79


Phụ lục A-2 Các hình thức thanh toán trong giao dịch điện tử
80

Phụ lục A-3 So sánh Euro-DOCSIS và DVB-RCC
81

Phụ lục B-1: Mô hình các phần tử nhiễu
82

Phụ lục B-2: Tạp âm nền tương ứng băng tần tạp âm đường lên
82

Phụ lục C: Danh sách khu vực đã có truyền hình cáp
83
Các thuật ngữ viết tắt 87
Tài liệu tham khảo 91



Danh sách các hình và bảng
Hình 1-1 Cấu trúc hệ thống ADSL Trang 4
Hình 1-2 Mạng truy nhập PLC Trang 6
Hình 1-3 Mạng truy nhập quang kiểu FTTC Trang 7
Hình 1-4 Mạng truy nhập HFC hai chiều băng rộng Trang 8
Hình 2-1 Mạng CATV một chiều đồng trục Trang 10
Hình 2-2 Sơ đồ phân bố phổ tần trên cáp Trang 11
Hình 2-3 Cấu trúc HFC dạng sao Trang 11
Hình 2-4 Cấu trúc HFC dạng vòng Trang 12
Hình 2-5 Sơ đồ khối hoạt động mạng CATV hai chiều Trang 13
Hình 2-6 Sơ đồ khối mô tả thành phần mạng CATV hai chiều Trang 14
Hình 2-7 Sơ đồ khối mô tả bộ khuếch đại hai chiều Trang 15
Hình 2-8 Đáp ứng tần số của bộ duplexer Trang 15
Hình 2-9 Đáp ứng đầu ra của bộ khuếch đại theo tần số Trang 16
Hình 2-10 Sơ đồ khối của cầu rẽ 4 cổng 20 dB Trang 17
Hình 2-11 Sơ đồ khối của node quang Trang 18
Hình 2-12 Vị trí của Modem tại nhà thuê bao Trang 19
Hình 2-13 Các loại modem cáp Trang 19
Hình 2-14 Vị trí CMTS trong mạng Trang 20

Hình 2-15 Một số các server trong mạng modem cáp Trang 20
Hình 2-16 Hệ thống quản lý truy nhập có điều kiện Trang 22
Hình 2-17 Ví dụ truyền hình tương tác AOL Trang 23
Hình 2-18 Trình duyệt web trên TV Trang 24
Hình 2-19 Tiêu chuẩn hoá cho các hệ thống cáp Trang 29
Hình 3-1 Định nghĩa ngăn giao thức DOCSIS trên giao diện
RF
Trang 31
Hình 3-2 Cấu trúc của gói MPEG chứa dữ liệu DOCSIS Trang 32
Hình 3-3 Cấu trúc khung MAC theo giao thức DOCSIS Trang 34
Hình 3-4 Tìm kiếm kênh đồng bộ Trang 35
Hình 3-5 Bản tin đồng bộ Trang 36
Hình 3-6 Bản tin UCD Trang 36
Hình 3-7 Bản tin MAP Trang 36
Hình 3-8 Quá trình điều chỉnh phạm vi Trang 36
Hình 3-9 Yêu cầu kết nối IP Trang 38
Hình 3-10 Yêu cầu đáp ứng ToD Trang 38
Hình 3-11 Truyền các tham số hoạt động Trang 38
Hình 3-12 Bản tin yêu cầu đăng kí Trang 38
Hình 3-13 Bản tin đáp ứng REG-RSP Trang 39
Hình 3-14 Sơ đồ khối 4 lớp mã hóa sửa lỗi FEC Trang 42
Hình 3-15 Cấu trúc khung FEC đối với điều chế 64-QAM Trang 43
Hình 3-16 Sơ đồ khối đơn giản một modem cáp Trang 44
Hình 3-17 Cấu trúc của CMTS Trang 46
Hình 3-18 Quá trình khởi động modem cáp Trang 47
Hình 3-19a) Ánh xạ ký hiệu QPSK Trang 50
Hình 3-19b) Ánh xạ ký hiệu 16 QAM Trang 50
Hình 3-20 Mô hình ảnh hưởng của nhiễu với đường xuống Trang 52
Hình 3-21 Mô hình ảnh hưởng của nhiễu với đường lên Trang 52
Hình 3-22 Ảnh hưởng của yếu tố tạp âm tích luỹ quang Trang 53

Hình 3-23 Một số nguồn nhiễu đầu vào phổ biến Trang 54
Hình 3-24 Một số điểm tiếp xúc gây méo đường chung Trang 55
Hình 3-25 Nhiễu corona và nhiễu khe do đường điện cao thế Trang 56
Hình 3-26 Cấu trúc truy nhập Internet từ HFC Trang 61
Hình 3-27 Cấu trúc truy nhập Internet từ mạng ADSL Trang 62
Hình 4-1 Cấu trúc mạng truyền hình cáp hữu tuyến Hà Nội Trang 76
Hình 4-2 Cấu trúc mạng HFC hai chiều Hà Nội Trang 76
Hình A-1 Ví dụ mô tả danh sách lựa chọn chương trình Trang 79

Bảng 1.1 Mô tả chung các công nghệ trong họ xDSL Trang 4
Bảng 2.1 So sánh kĩ thuật giữa các tiêu chuẩn Trang 30
Bảng 3.1 Các tốc độ ký hiệu với độ rộng băng tương ứng Trang 31
Bảng 3.2 Quá trình nhận các tham số đường lên Trang 36
Bảng 3.3 Quá trình thiết lập kết nối IP Trang 38
Bảng 3.4 Các thông số đường xuống 64/256-QAM theo chuẩn
J.83B ITU-T và J.83A ITU-T
Trang 38
Bảng 3.5
Các giá trị chuẩn
N
nền
ứng với (B
d
) đường xuống
Trang 41
Bảng 3.6 So sánh giữa modem cáp và modem ADSL Trang 53
Bảng 4.1 Các thông số kĩ thuật chính của mạng truyền hình cáp
Hà N
ội do Đ
ài truy

ền h
ình Vi
ệt Nam thực hiện

Trang 63
Bảng B-1 Mô hình toán học các phần tử nhiễu Trang 82
Bảng B-2
Các giá trị
N
nền
ứng với (B
u
) đường lên
Trang 82

Mở đầu
Sự phát triển của các dịch vụ băng rộng ngày nay được đánh giá là bùng
nổ trên toàn cầu: mạnh về quy mô và đa dạng về hình thức. Các phương thức
truy nhập băng rộng ngày càng được giới thiệu nhiều hơn với những ưu nhược
điểm riêng. Sự lựa chọn giải pháp nào là vấn đề quyết định đến khả năng cạnh
tranh giữa các nhà cung cấp dịch vụ về chất lượng phục vụ, mở rộng mạng lưới
và đa dạng hoá dịch vụ. Do đó sự phát triển của mỗi công nghệ phụ thuộc vào
từng khu vực, địa hình phân bố, mức sống người sử dụng, cơ sở hạ tầng mạng
lưới sẵn có và tiềm lực kinh tế của từng nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn
thông.
Trước đây, thuật ngữ CATV được hiểu là Cable TV ( năm 1948, Mỹ thực
hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến). Sau 1949, Mỹ lắp đặt
thành công hệ thống truyền hình cộng đồng sử dụng anten( gọi là Community
Antenna Television), từ đó thuật ngữ CATV được dùng để chỉ chung cho hệ
thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến. Nhưng trong giới hạn đồ án này,

thuật ngữ CATV chỉ được sử dụng với nghĩa mạng truyền hình cáp hữu tuyến.
Phương thức truy nhập băng rộng qua mạng CATV hai chiều đang có
nhiều hứa hẹn lợi ích trong tương lai cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình.
Đây cũng đang là ưu thế cạnh tranh lớn của các công ty cung cấp dịch vụ truyền
hình cáp ở Việt Nam: Trung Tâm DVKTTH Cáp( thuộc Đài truyền hình Việt
Nam ) và công ty BTS ( thuộc Đài truyền hình Hà Nội) đối với các nhà cung cấp
truy nhập băng rộng hiện có ở Việt Nam.
Do đó, với mục tiêu mô tả phương thức truy nhập này, đề tài “Modem
Cáp và dịch vụ băng rộng” trình bày các vấn đề: về truy nhập băng rộng, về
mạng CATV( HFC) hai chiều, về thiết bị modem cáp.
Cụ thể các nội dung này được phân tích theo các chương :
Chương 1: Trình bày tổng quan về các phương thức truy nhập băng rộng:
nhu cầu phát triển dịch vụ băng rộng, một số giải pháp truy nhập băng rộng phổ
biến hiện nay và tình hình ứng dụng các giải pháp đó.
Chương 2: Trình bày các vấn đề cơ bản trong phương thức truy nhập băng
rộng thông qua mạng truyền hình cáp HFC: sự phát triển của mạng truyền hình
cáp, kiến trúc hoạt động của mạng CATV hai chiều, các thành phần cơ bản của
mạng, các dịch vụ băng rộng trên mạng, các vấn đề tiêu chuẩn hoá cho truyền số
liệu trên mạng này.
Chương 3: Mô tả modem cáp và CMTS với: mô hình phân lớp, kĩ thuật
nén ảnh MPEG, điều chế, ,cấu trúc, hoạt động, vấn đề nhiễu, an ninh, quản
lý Và một số ưu điểm của modem cáp so với modem ADSL hiện đang cạnh
tranh trên thị trường.
Chương 4: Trình bày về các mạng truyền hình cáp ở Việt Nam: hiện trạng
và các dự án triển khai phương thức truy nhập băng rộng qua modem cáp cho
các mạng này.
Nội dung đồ án tốt nghiệp này là một vấn đề khá mới ở Việt Nam và được
tham khảo rất hạn chế về tài liệu trong nước. Do vậy, đồ án không tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý để nội dung của đồ án được hoàn
thiện hơn.

Em xin gửi lời cám ơn tới THS. Lê Duy Tiến đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em xin gửi lời cám ơn tới TS. Bùi Thiên Hà- Bưu Điện Hà Nội và anh
Phạm Anh Đức – Đài truyền hình Hà Nội, đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên
cứu và thực hiện đồ án.
Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, nhà trường đã tạo điều kiện
cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Sinh viên
Phạm Thị Thuỷ


Chương I: TỔNG QUAN VỀ TRUY NHẬP BĂNG RỘNG
1.1. Nhu cầu về dịch vụ băng rộng
Các dịch vụ băng rộng ngày càng phát triển mạnh về quy mô và xuất hiện dưới
nhiều hình thức: truy nhập Internet tốc độ cao, dịch vụ truyền hình VOD và NVOD,
dịch vụ giải trí game trực tuyến nhiều người cùng chơi, dịch vụ thương mại điện tử,
Sự phát triển của Internet băng rộng ngày nay được đánh giá là bùng nổ trên toàn cầu:
Theo một dự báo mới của eMarketer: Cuối năm 2003, có khoảng 23,3
triệu gia đình ở Mỹ sử dụng Internet băng rộng( tăng 38% so với con số trong năm là
16,8 triệu ). Tốc độ phát triển này đủ hấp dẫn để các doanh nghiệp giải trí và truyền
thông ở Mỹ đầu tư mạnh vào các dịch vụ trực tuyến: Cuối năm 2002, Công ty giải trí
Disney đã tung ra Game trực tuyến Toontown nhằm vào các thuê bao băng rộng. AOL
Timer Wanner cũng đưa lên mạng các dịch vụ truy nhập nội dung video và audio theo
hình thức thuê bao hàng tháng. Điều này sẽ là một nhân tố thu hút số lượng thuê bao
băng rộng tham gia vào mạng.
Tại Châu Á, thị trường Internet băng rộng cũng phát triển rất nhanh( nếu
con số của năm 1999 mới chỉ là 500 nghìn thuê bao thì con số dự báo của năm 2004 đã
là 35 triệu thuê bao) và tập trung chủ yếu ở những nước phát triển, đứng đầu là Hàn
Quốc: 3/2001 chỉ có 5,5 triệu thuê bao nhưng đến 10/2002 có tới 10 triệu thuê bao trên
tổng số dân là 48 triệu người;

Số lượng thuê bao băng rộng ở Châu Âu cũng đã tăng gần gấp đôi chỉ
trong năm 2002 và trong một nghiên cứu mới công bố vào tháng 7/2003, Forrester dự
đoán năm 2008 có khoảng 30% hộ gia đình ở Châu Âu sẽ kết nối Internet băng rộng
trong đó sẽ có 71% thuê bao ADSL còn lại chủ yếu là thuê bao cáp.
Triển khai truy cập Internet băng thông rộng tại Việt Nam cũng đang
diễn ra rất thuận lợi. Theo mục điểm báo tin ngày 7 tháng 6 năm 2003 của trang tin
www.saigonnet.vn: Tại diễn đàn viễn thông và công nghệ thông tin- ITC 2003( ngày 5
và 6 tháng 6 tại Hà Nội), việc sử dụng công nghệ truy cập Internet băng rộng ADSL
được quan tâm nhiều nhất. Mới đầu dịch vụ này được triển khai thử nghiệm tại Hà
Nội, TP HCM và Hải Phòng. Đến đầu tháng 7-2003 dịch vụ này chính thức khai thác
tại ba thành phố trên và đến tháng 9 mở rộng phạm vi khai thác đến các tỉnh Hải
Dương, Quảng Ninh, Đồng Nai, Bình Dương. Đến cuối năm 2003, 10 tỉnh khác sẽ
được sử dụng dịch vụ VNN-ADSL và trong hai năm 2004-2005 sẽ triển khai tại các
tỉnh còn lại.
Thực tế cho thấy, ở những nơi mà việc truy nhập qua đường dây điện thoại
quay số phải chịu rất nhiều hạn chế về băng thông, tốc độ và chất lượng dịch vụ.
Người sử dụng phải mất nhiều thời gian chờ đợi để duyệt web, load một bản nhạc, một
file ảnh thậm chí còn có thể bị đứt liên kết khi mạng bị ùn tắc vào những giờ cao
điểm. Để nâng cao chất lượng phục vụ và đáp ứng nhu cầu gia tăng về dịch vụ băng
rộng, nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang nỗ lực cố gắng tìm kiếm các giải
pháp nâng cấp, thay thế phần mạng truy nhập áp dụng công nghệ mới phù hợp với
những thế mạnh của mình. Trong đó việc tận dụng cơ sở hạ tầng có sẵn của mình để
có mức giá mới được thuê bao dễ chấp nhận đang là giải pháp mà các công ty độc
quyền sử dụng để phát triển, mở rộng mạng lưới và đa dạng hoá dịch vụ của mình.
1.2. Các giải pháp truy nhập băng rộng
1.2.1 Mạng truy nhập đôi dây đồng xoắn
Đường dây điện thoại trong mạng PSTN hiện dùng mới chỉ khai thác băng tần ở
đoạn 0,3 –3,4 KHz và chỉ cung cấp dịch vụ thoại, truyền số liệu tốc độ thấp( 56 Kb/s
). Khi áp dụng công nghệ xDSL trên đôi dây đồng xoắn ( hình 1-1 minh hoạ) đã cho
phép khai thác băng tần ở vùng cao hơn, lớn hơn và cung cấp đồng thời dịch vụ POTS

truyền thống với các dịch vụ mới như: Internet tốc độ cao, các dịch vụ đa phương tiện,
mạng riêng ảo

Hình 1-1: Cấu trúc hệ thống ADSL
Họ công nghệ xDSL có thể được chia thành 3 nhóm chính theo hướng ứng
dụng và được mô tả chung theo bảng 1.1 như sau :
+Truyền dẫn hai chiều đối xứng: HDSL/HDSL2, SDSL, IDSL
+Truyền dẫn hai chiều không đối xứng: ADSL/ADSL2, CDSL
+Truyền dẫn hai chiều đối xứng hoặc không đối xứng : VDSL
Công
nghệ
Tốc độ
Khoảng cách
truyền dẫn
Cùng tồn
tại với
POTS
Số đôi dây
đồng sử dụng
IDSL

144 Kb/s đối xứng

5km

Không
1 đôi

HDSL
1,544(2,048)Mb/s

đối xứng

3,6 - 4,5 km Không
2 đôi
(3 đôi)
HDSL2
1,544(2,048)Mb/s
đối xứng

3,6 - 4,5 km Không 1 đôi
SDSL
768kb/s đối xứng
1,544(2,048)Mb/s
một chiều

7 km
3 km
Có

1 đôi
ADSL
1,5- 8 Mb/s
đường xuống
5km (tốc độ cao
thì khoảng cách
Có 1 đôi
1,544 Mb/s
đường lên

ngắn )

VDSL
26 Mb/s đối xứng
13-52 Mb/s
đường xuống
1,5-2,3 Mb/s
đường lên

300 m - 1,5 km
(tuỳ tốc độ)
Có 1 đôi
Bảng 1.1: Mô tả chung các công nghệ trong họ xDSL
Trong các công nghệ này thì hiện nay ADSL đang tỏ ra nổi trội hơn các công
nghệ khác về các ưu điểm truyền dẫn, tính kinh tế khi triển khai, tính phù hợp với nhu
cầu sử dụng không đối xứng của đa số người sử dụng. Hiện nay các vi mạch cho
ADSL đã được các nhà sản xuất lớn tung ra thị trường với giá cả dễ chấp nhận.
1.2.2 Mạng truy nhập đường dây điện lực
Sự ra đời của công nghệ PLC( Power Line Communication) cho phép thực hiện
truyền số liệu tốc độ cao trên mạng lưới đường dây điện đang có sẵn khắp mọi nơi.
Trước đây việc truyền tín hiệu trên đường dây điện đã được thực hiện ở tốc độ thấp(
chỉ tải các thông tin phục vụ ngành điện). Đến nay, trên nền phát triển của công nghệ
phần cứng nói chung, PLC có điều kiện phát triển để trở thành một công nghệ truy
nhập đầy hứa hẹn. Sự chuẩn hoá công nghệ này đang được diễn ra riêng lẻ ở từng
nước, từng khu vực và từng bước trở thành sản phẩm thương mại đưa ra thị trường.
Hai lĩnh vực ứng dụng hiện nay của PLC là truy nhập nội hạt và kết nối mạng
trong nhà với mô hình mô tả khái quát như sau:


Hình 1-2 Mạng truy nhập PLC
Trong mô hình trên, các hộ gia đình chỉ cần một modem PLC có thể tạo ra một
mạng LAN nhờ hệ thống điện trong nhà, trên mạng LAN này thuê bao có thể chia sẻ

tài nguyên, truy nhập Internet, gọi điện, xem truyền hình thông qua ổ cắm điện với tốc
độ, băng thông, chất lượng dịch vụ cao hơn nhiều so với chất lượng dịch vụ truyền
thống.
Mạng truy nhập PLC kết nối tới mạng đường trục viễn thông thông qua các
trạm biến áp( hạ áp hoặc trung áp). Cấu trúc hình học của mạng điện hạ áp phụ thuộc
vào một số yếu tố như : vị trí địa lý mạng (nông thôn, đô thị, khu công nghiệp, khu
thương mại ), mật độ người sử dụng, bán kính phục vụ của mạng.
1.2.3 Mạng truy nhập vô tuyến
a) WLL
Mạng này phục vụ các thuê bao vô tuyến cố định( hoặc di động trong phạm vi
hẹp) có thiết bị đầu cuối (thường là máy điện thoại, máy fax, máy PC ) có thể xách
tay hoặc đặt cố định trong nhà/ ngoài trời. WLL có nhiều ưu điểm như: tổ chức mạng
linh hoạt, lắp đặt bảo dưỡng đơn giản, triển khai nhanh, chi phí thấp.
Nếu như WLL băng hẹp thường được triển khai tại các vùng nông thôn và
ngoại thành thì WLL băng rộng lại tập trung tại các đô thị và cung cấp các dịch vụ:
video theo yêu cầu, truyền hình quảng bá, Internet tốc độ cao, video hội nghị
b) LMDS và MMDS
LMDS là hệ thống phân bố đa điểm nội hạt cung cấp dịch vụ đa phương tiện
hai chiều tốc độ cao giúp cho những nhà cung cấp dịch vụ ở xa có thể cung cấp đến
thuê bao có hiệu quả và kinh tế. LMDS sử dụng dải tần 1GHz từ 27,5 Ghz đến 28,35
Ghz với phạm vi bán kính phục vụ từ 3 đến 6 km.
MMDS là hệ thống phân bố đa điểm đa kênh, cũng thuộc loại mạng truy nhập
băng rộng tương tự LMDS nhưng hoạt động ở dải tần thấp hơn( từ 2 Ghz đến 2,7
Ghz). Kiến trúc cơ bản MMDS bao gồm các khối phát vô tuyến đặt tại các tháp radio
cùng với anten, anten của thuê bao, bộ hạ tần, bộ STB. Mỗi vùng phục vụ được chia
thành các ô (cell) có phần giao nhau, mỗi ô có bán kính khoảng 40 km.
Vì yêu cầu tầm nhìn thẳng của anten cho cả LMDS và MMDS nên nhân tố ảnh
hưởng chủ yếu tới chất lượng là tín hiệu fading nhiều đường.
c) DBS
Là hệ thống vệ tinh quảng bá trực tiếp dựa trên các vệ tinh đồng bộ địa tĩnh

cung cấp các chương trình video số đa kênh cho các thuê bao có trang bị các bộ thu
DBS.
Truyền hình trực tiếp chiếm ưu thế ngay từ khi được triển khai năm 1994 gồm
một đĩa anten vệ tinh và một bộ IRD tích hợp khối thực hiện và giải mã, thực hiện dò
sóng, giải mã kênh số được chọn.
Nhược điểm chung của truy nhập vô tuyến gặp phải là khó khăn khi triển khai
vùng đô thị, chịu ảnh hưởng lớn của thời tiết, khó khăn khi muốn tăng vùng phủ sóng
với DBS( phải tăng thêm vệ tinh).
1.2.4 Mạng truy nhập quang
Một số kiểu kiến trúc mạng thuộc loại công nghệ truy nhập FITL ( Fiber In The
Loop) này là :
+FTTN -Fiber To The Node: cáp quang tới node
+FTTC -Fiber To The Curb: cáp quang tới cụm thuê bao
+FTTH -Fiber To The Home: cáp quang tới hộ thuê bao
Dạng kiến trúc sơ khai của FITL là kiểu FTTC được minh hoạ hình 1-3 :


Hình 1-3 Mạng truy nhập quang kiểu FTTC
Trong kiến trúc trên khối ONU được đặt gần thuê bao và phục vụ một nhóm
thuê bao. Tín hiệu sau ONU sẽ được đưa đến từng thuê bao qua đoạn cáp đồng trục
hoặc đôi dây đồng xoắn . Đối với kiến trúc FTTH, vị trí của ONU sẽ nằm tận nhà thuê
bao và không còn đoạn dây đồng phía ngoài nhà thuê bao. Nhược điểm chính hiện nay
của FITL vẫn là vấn đề chi phí đầu tư lớn và giá thành cao đối với nhà thuê bao.
1.2.5 Mạng truy nhập băng rộng truyền hình cáp
Mạng truyền hình cáp( CATV) hiện nay phổ biến là mạng HFC( mạng lai ghép
cáp quang và cáp đồng trục). Cấu hình mạng CATV tương tác băng rộng có dạng minh
hoạ sau:

Hình 1-4 Mạng HFC hai chiều băng rộng
Các hệ thống HFC hiện đại có thể hoạt động ở tần số lên đến 750 MHz với

phổ tần cho mỗi kênh ở Bắc Mỹ là 6 MHz (7 hoặc 8 MHz tiêu chuẩn Châu Âu). Như
vậy hệ thống này có thể cung cấp khoảng 100 kênh đường xuống cho truyền hình. Khi
cung cấp dịch vụ số liệu trên mạng cáp, một kênh băng tần truyền hình đường xuống
sẽ được dùng làm đường truyền số liệu xuống hộ gia đình còn đường lên sẽ là một hay
nhiều kênh ở phổ tần đường lên.
Việc trưng dụng các kênh khác cho truyền số liệu tuỳ vào sự sẵn có và mức độ
hoạt động kinh doanh của các kênh khác mà số lượng người sử dụng modem cáp mà
một Headend phục vụ có thể tăng lên. Thị trường modem cáp dự báo sẽ tăng đột biến
trong vài năm tới do nhu cầu ngày càng cao của khách hàng đối với các dịch vụ và
những tính năng đầy hứa hẹn của công nghệ này.
1.3. Tình hình phát triển và ứng dụng các giải pháp này
Mỗi giải pháp có những ưu thế riêng và được lựa chọn ưu tiên phát triển riêng
với mỗi nhà khai thác dịch vụ viễn thông. Do đó, sự phát triển của mỗi công nghệ ở
những khu vực khác nhau là phụ thuộc vào một số yếu tố cơ bản như: đặc điểm phát
triển cơ sở hạ tầng viễn thông, đặc điểm địa hình phân bố và mức sống tiêu thụ của
người dân, tiềm lực kinh tế của các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ viễn thông.
Tuy nhiên, theo Thống kê của Yankee Group 2003, ta cũng có thể có được một
tỉ lệ thị phần tương đối của các công nghệ truy nhập Internet băng rộng như biểu đồ
sau:



Chương
II
: TRUY NHẬP BĂNG RỘNG QUA MẠNG CATV HAI
CHIỀU

2.1 Sự phát triển của mạng CATV
Mạng truyền hình khi mới triển khai chỉ có những nhiệm vụ đơn giản, chất
lượng tín hiệu truyền hình thu được rất kém( nhất là ở những vùng ngoại ô).

Sau đó, công nghệ của những năm 1960 cho phép hình thành các mạng cung
cấp dịch vụ quảng bá được xây dựng độc lập, phục vụ cho các khu cộng đồng riêng
với kiến trúc cây nhánh như hình 2-1:

Hình 2-1: Mạng CATV một chiều đồng trục

Đặc điểm chính của kiến trúc này là: mạng lưới cáp là hoàn toàn đồng trục, các
kênh truyền hình 6 MHz (7 hoặc 8 MHz tiêu chuẩn Châu Âu)được điều chế FDM và
được sắp xếp vào băng thông của cáp như hình 2-2, các bộ khuếch đại được sử dụng
trong mạng này là các bộ khuếch đại một chiều( đường xuống đến thuê bao ).
Để phủ hết địa bàn một khu vực, mạng cáp chia thành nhiều đoạn:
+ Đoạn trung kế có dạng cấu hình sao gồm các loại cáp có chất lượng cao,
chiều dài khoảng 24 km
+ Đoạn phân phối tín hiệu thường có cấu hình dạng bus gồm các loại cáp
các chất lượng kém hơn và ngắn hơn (từ 1,5 đến 3 km)
+ Đoạn nối từ Drop đến cửa nhà thuê bao rất ngắn và chất lượng thấp nhất.

Hình 2-2: Sơ đồ phân bố phổ tần trên cáp
Hạn chế của cấu hình này là khoảng cách phục vụ thuê bao quá ngắn và
việc sử dụng các bộ khuếch đại điện dẫn đến yêu cầu phải có nguồn nuôi xoay chiều
nên độ tin cậy phục vụ sẽ bị ảnh hưởng khi nguồn nuôi gặp sự cố. Và nếu đoạn đường
kéo cáp càng dài thì số lượng các bộ khuếch đại được sử dụng càng lớn sẽ làm cho
mạng phức tạp và tốn kém chi phí đầu tư, bảo dưỡng hơn.
Vì những hạn chế này, các đoạn trung kế đồng trục đã được thay bằng các sợi
quang làm tăng khoảng cách từ Headend đến mạng phân phối lên đến 80 km, số thuê
bao từ 500 thuê bao lên đến 2000 thuê bao.
Sự kết hợp cả sợi quang và cáp đồng trục tạo nên mạng truyền dẫn HFC với hai
kiểu cấu trúc: dạng sao và dạng vòng( ring) như hình vẽ:

- Dạng cấu trúc sao ở mạng

đường trục là sự lựa chọn của các
nhà khai thác cho các hệ thống
được xây dựng mới hoặc là được
nâng cấp từ mạng đồng trục cũ.

Hình 2-3: Cấu trúc HFC dạng sao
- Dạng cấu trúc vòng ở mạng đường trục sử dụng công nghệ truyền dẫn
SONET/SDH hoặc là một công nghệ truyền dẫn nào đó. Đây là dạng được lựa
chọn cho các cấu hình mạng đi nhờ trên các vòng Ring đường trục của cơ sở hạ
tầng mạng sẵn có.


Cả hai cấu hình này đều có ưu điểm là kéo dài bán kính phục vụ mà không phải
tăng thêm số lượng bộ khuếch đại và có khả năng dự phòng tốt của cấu hình ring. Tuy
nhiên, phần truy nhập vẫn là cáp đồng trục với các bộ khuếch đại cao tần do vậy một
xu hướng phát triển khác của đoạn này là kiểu mạng thụ động không dùng các bộ
khuếch đại nữa nhưng điều đó sẽ làm giảm bán kính phục vụ và số lượng thuê bao
được phục vụ của một node, phải kéo cáp nhiều hơn nên chi phí đầu tư nhiều hơn song
cũng có ưu điểm là giảm chi phí cấp nguồn, bảo dưỡng, sự cố mạng và tăng chất
lượng, dung lượng phục vụ.
2.2 Kiến trúc và hoạt động của mạng CATV hai chiều
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng và hoạt động của mạng CATV hai chiều:
a) Hoạt động phía Headend:
* Tín hiệu từ vệ tinh hay sóng vi ba ở dạng tương tự được giải điều chế ( hạ tần
xuống dạng số băng gốc), giải mã, giải ghép kênh thành các chương trình số riêng lẻ.
Từ đó chuyển sang dạng tín hiệu truyền hình audio+video băng gốc và tiếp tục
được ngẫu nhiên hoá trong bộ xử lý điều chế ảnh cho ra tín hiệu kết hợp video+audio ở
tần số trung tần tiêu chuẩn ( ví dụ với sóng mang ảnh cho NTSC là 45,7 MHz cho
Trung Quốc là 38,0 MHz).
Sau đó, tín hiệu IF này được gán cho kênh truyền dẫn tần số vô tuyến RF trong

bộ UP-converter.
* Tín hiệu cần thu ở dạng số và đã ghép kênh thì được thu ở bộ thu IRT-
Integrated Receiver/Transcoder- giải điều chế, giải mã, điều chế QAM trên sóng mang
trung tần để tín hiệu số đó phù hợp với hệ thống đổi tần( chuyển từ tín hiệu IF sang tín
hiệu RF).
* Các tín hiệu vô tuyến khác cũng được đưa đến các bộ xử lý hạ tần sóng mang
tới và nâng tần vào tần số vô tuyến cáp.
Các đầu ra từ các bộ nâng tần và các bộ điều chế kết hợp nhau tạo thành tín
hiệu bù hoàn toàn và gửi đến các thiết bị kế tiếp. Các thiết bị này sẽ khuếch đại và gửi
cho bộ phát quang( có kết hợp kèm Laser bán dẫn được thiết kế riêng cho truyền dẫn
tương tự).
Sau đó, tín hiệu điện tần số vô tuyến RF sẽ điều chế công suất quang đầu ra của
Laser( tức là có sự chuyển đổi tín hiệu điện điều biên sang tín hiệu quang điều chế trực
tiếp).

Hình 2-5: Sơ đồ khối chức năng hoạt động của mạng CATV hai chiều

b) Hoạt động phía mạng cáp:
Tín hiệu quang được đưa vào vòng Ring sơ cấp( khoảng từ 4 đến 5 hub sơ cấp,
mỗi hub phục vụ khoảng 150 nghìn thuê bao), tiếp đến là các vòng hub thứ cấp,( mỗi
hub phục vụ khoảng 25 nghìn thuê bao )và các Headend nội hạt.
Tốc độ bit tiêu chuẩn trong mạng SONET( Bắc Mỹ) đường trục là khoảng từ
51,84 Mb/s ( hoặc OC1) đến nguyên lần các tốc độ này.
Sau đó, tín hiệu quang sẽ qua node quang chuyển thành tín hiệu video tương tự
/số và được phân phối đi xa thông qua mạng cây nhánh đồng trục.
Kích cỡ của mỗi node quang có thể nhỏ( khoảng 100 thuê bao) hoặc có thể lớn
khoảng 2000 thuê bao.
Để tiếp cận đến từng thuê bao các tín hiệu sẽ phải qua các cầu rẽ( tap) và cuối
cùng là theo đoạn cáp Drop cable vào từng nhà thuê bao.
Tương tự với đường lên cũng sử dụng cáp giống như vậy: tín hiệu đường lên từ

thiết bị thuê bao qua mạng cáp đồng trục đến node quang( chuyển sang dạng quang),
rồi qua các vòng Ring đến Headend( chuyển sang dạng điện và gửi vào các bộ thu cho
các ứng dụng đường lên).
Trong quá trình truyền, có sự tham gia của các bộ khuếch đại nên phải kể đến
sự tham gia của dòng điện xoay chiều nguồn nuôi cho các bộ khuếch đại này. Nguồn
nuôi được cung cấp trên mạng cáp đồng trục: tại mỗi node/mỗi bộ khuếch đại, dòng
xoay chiều được tách ra từ tín hiệu RF bằng bộ lọc thông thấp và gửi đến khối nguồn
trên bản mạch. Khối này có nhiệm vụ chuyển nó sang dạng một chiều +24V ( mức
điện áp chuẩn công nghiệp cho các phần tử khuếch đại lai ghép). Sau đó, nguồn xoay
chiều này lại được chèn vào như cũ trước khi ra ngoài để tiếp tục cấp nguồn cho các
phần tử khác.
2.2.2 Các thành phần cơ bản mạng CATV hai chiều:
Mạng CATV băng rộng tương tác được mô tả khái quát như sơ đồ sau:

Hình 2-6: Sơ đồ mô tả một số thành phần mạng CATV hai chiều
* Bộ khuếch đại
Trong phần mạng cáp đồng trục các bộ khuếch đại được sử dụng là hai chiều và
có dạng sơ đồ khối được mô tả trên cơ sở so sánh với bộ khuếch đại một chiều như
hình 2-7.
Bộ khuếch đại được chia thành hai loại:
+ Bộ khuếch đại phân phối ( khuếch đại tín hiệu RF và đặt vào 2 hoặc 4 đầu cáp
ra khác).
+ Bộ khuếch đại đường dây mở rộng-Line Extender Amplifier.

Hình 2-7: Sơ đồ khối mô tả bộ khuếch đại hai chiều
Trong đó, bộ diplexer có đặc tuyến tần số được mô tả như hình 2-8:

Hình 2-8: Đáp ứng tần số của bộ duplexer
Một hệ thống HFC hiện đại thường có từ 4 đến 6 bộ khuếch đại cho tầng
khuếch đại RF sau mỗi node. Đa số các bộ khuếch đại đó có hệ số khuếch đại tự điều

chỉnh để bù đắp những thay đổi khác nhau theo nhiệt độ của suy hao và đáp ứng tần
số.
Do cáp có suy hao lớn ở dải tần cao hơn trong khi mong muốn đầu ra của các
bộ khuếch đại trong một tầng là giống nhau, nên đầu ra của bộ khuếch đại sẽ bị dốc lên
khoảng từ 8 đến 12 dB như hình 2-9:

Hình 2-9: Đáp ứng đầu ra của bộ khuếch đại theo tần số
Vì các dịch vụ số được bổ sung sau các dịch vụ tương tự nên nó được đặt ở
vùng tần số cao hơn. Tỉ số C/N yêu cầu cho truyền dẫn số là thấp hơn so với tương tự
nên công suất cho dịch vụ số thấp hơn so với tương tự khoảng từ 6 đến 10 dB. Do vậy
công suất phải thêm vào ở các bộ khuếch đại sẽ được giảm bớt.
* Cáp quang và cáp đồng trục trong mạng
Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 144 sợi quang tuỳ theo kích cỡ mỗi loại cáp.
Loại sợi quang được sử dụng ở đây thường là sợi đơn mode-SM có suy hao khoảng
0,4 dB/km ở bước sóng hoạt động λ=1310 nm hoặc là suy hao 0,25 dB/km ở λ=1550
nm ( mức suy hao này ổn định trong dải nhiệt độ thường và độc lập với dải tần số vô
tuyến) .
Loại cáp đồng trục được chia tuỳ theo vị trí trong mạng ví dụ:
+ Đoạn xuất phát từ node quang toả ra có đường kính lớn nhất( từ 0,78 đến
1,09 cm ) chất lượng tốt nhất, mức suy hao 45 dB/km ở 750 MHz hoặc 9 dB/km ở 40
MHz( mức suy hao này phụ thuộc vào nhiệt độ: tăng khoảng 0,11%/
0
F( = 0,2%/
0
C)
tuỳ chiều dài của cáp).
+ Đoạn cuối gần sát nhà thuê bao dài khoảng 25 cm- 50 cm, đường kính nhỏ,
suy hao khoảng 114 dB/km ở 750 MHz và 24 dB/km ở 40 MHz(mức suy hao này phụ
thuộc vào nhiệt độ và chiều dài của cáp).
* Cầu rẽ ( Tap):

Mỗi cầu rẽ có hai phần tử chức năng chính là: Khối ghép định hướng và bộ chia
công suất. Trong đó, bộ chia công suất chia tín hiệu tuỳ theo số lượng cổng của cầu rẽ(
có thể là 2, 4, 8 ) còn khối ghép định hướng có nhiệm vụ đổi hướng một số tín hiệu
đầu vào xác định như hình 2-10.

Hình 2-10: Sơ đồ khối của cầu rẽ 4 cổng 20 dB

.
Mỗi cầu rẽ được đặc trưng bởi một giá trị rẽ( Tap Value). Giá trị rẽ là tỉ số ( dB)
giữa tín hiệu ở đầu ra rẽ của Tap với tín hiệu đầu vào. Thường thì giá trị này vào
khoảng 4- 29 dB( 3 dB/1 nấc).
Có ba tham số suy hao quan trọng trong Tap là:
+ Suy hao xen( Insertion Loss): là công suất tổn hao giữa cổng vào và
cổng ra. Suy hao này thường không phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số.
+ Suy hao cách ly( Isolation Loss) là suy hao giữa cổng vào và cổng rẽ(
cổng ra khác). Độ lớn của suy hao này có ý nghĩa quan trọng đối với các hệ thống
CATV hai chiều để ngăn tín hiệu đường lên của một thuê bao này lọt vào tín hiệu
đường xuống của thuê bao khác. Thường thì suy hao này vào khoảng 20 dB giữa dải
tần lên và xuống.
+ Suy hao rẽ ( Tap loss) thường không phụ thuộc vào tần số và nhiệt độ,
nó biểu hiện cho sự thất thoát công suất ra ngoài và suy hao nội tại( từ 1 đến 2 dB).
* Node quang:
Là phần tử nằm trên đường ranh giới giữa vùng cáp đồng trục và cáp quang, có
nhiệm vụ cơ bản là: chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện cho đường xuống(
ngược lại cho đường lên), sau đó khuếch đại và phân phối trên mạng cáp đồng trục với
3 hoặc 4 đầu ra ở mỗi node như hình 2-11:

Hình 2-11: Sơ đồ khối của node quang
* Thiết bị kết cuối truyền hình-STB( Set-Top-Box) :

Là một thiết bị thu tín hiệu truyền hình với hai loại: STB tương tự và STB số.
Trong đó, STB tương tự (ra đời trong thập niên 1970-1980) cho thuê bao thu
các kênh truyền hình tương tự qua mạng HFC thay vì các kênh phát quảng bá vô tuyến
mặt đất trước đây. Thông qua nó, các nhà điều hành cáp cung cấp dịch vụ xem phim
và một số dịch vụ đặc biệt khác theo hình thức thanh toán ngay IPPV và sử dụng điện
thoại làm đường lên cho các hoạt động tương tác.
Đến 1996, STB số được giới thiệu với một số chức năng cơ bản:
- Dò tìm kênh số và các dịch vụ video tương tự trong các dải tần đường xuống.
- Giải điều chế kênh số thu được/ Điều chế kênh số phát lên.
- Giải mã / Mã hoá các kênh đã chọn.
- Quản lý báo hiệu thuê bao từ Headend.
- Cung cấp giao diện thuê bao người sử dụng.
Gần đây, các STB cải tiến được triển khai bởi Motorola/ General Instrument.
Các STB này có chứa các bộ dò sóng kép và modem cáp tích hợp bên trong, cho phép
thuê bao sử dụng cả dịch vụ truyền hình và cả dịch vụ mạng Internet băng rộng như:
IP telephony, IP video phone, Interactive games.
Lúc này STB cải tiến hoạt động như một cổng gia đình-RGW:
+ Phân phát các gói giao thức IP đến các thiết bị bên ngoài như là IP voice, IP
video phone.
+ Truyền tải, xử lý, giải mã các tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao HDTV.
* Modem cáp-CM( Cable Modem):
Là thiết bị nằm trong nhà thuê bao, cho phép truy nhập đến mạng máy tính(
thường là mạng Internet )trên phương tiện vật lý dùng cho truyền hình.
Có ba loại modem cáp được mô tả như hình 2-13 :

Hình 2-12 : Vị trí của Modem


Hình 2-13: Các loại modem cáp

+ Loại khối cắm ngoài: kết nối với máy tính thông qua kết nối Ethernet( có
thể có nhiều máy tính cùng kết nối vào mạng Ethernet, lúc này modem cáp còn có chức
năng của một bộ định tuyến) hoặc giao diện kết nối USB .
+ Loại card cắm trong: thường là dạng cắm thêm PCI cho máy tính. Loại
này có giá thành rẻ nhất song chỉ dùng được cho máy tính để bàn còn sẽ phải có sự
thiết kế khác cho dạng máy tính MAC và máy tính xách tay.
+ Loại thứ ba của modem cáp là dạng được tích hợp bên trong các STB
cải tiến tương tác như đã trình bày ở trên.

* Hệ thống kết cuối modem cáp- CMTS:

Hệ thống này nằm trong Headend, thuộc về phía bên kia của mạng so với
modem cáp. Là thiết bị kết cuối cho đường lên từ phía thuê bao đến đích là các
Headend của các công ty cáp, do đó CMTS cũng được coi là giao diện giữa các
modem cáp và mạng Internet IP như hình 2-14.
CMTS có nhiều chức năng giống như một DSLAM trong hệ thống DSL, CMTS
đón lưu lượng đường lên từ một nhóm thuê bao trên một kênh đơn và định tuyến nó
đến ISP để kết nối vào mạng Internet.
Mỗi CMTS chứa một hoặc nhiều card đường dây modem cáp ( CMLC). Các
CMLC chuyển các dòng số liệu IP thành các tín hiệu RF đường xuống( đến nhà thuê
bao) sau đó đưa qua bộ nâng tần để đưa các kênh tín hiệu đó vào một kênh xác định
và ghép chung với các tín hiệu truyền hình và trình tự ngược lại với đường lên.

Hình 2-14: Vị trí của CMTS trong mạng
* Một số server trong mạng modem cáp

- Máy chủ DHCP( Dynamic Host Configuration Protocol) được xác định bởi
RFC 2181. Server này cung cấp các địa chỉ IP theo nhu cầu cho cả modem cáp và các
thiết bị PC theo sau nó.
- Máy chủ ToD( Time of Day) được xác định bởi RFC 868, có nhiệm vụ là gán

các tem thời gian cho các sự kiện điều hành hệ thống.
- Máy chủ TFTP( Trivial File Transfer Protocol) được xác định bởi RFC 1350
để đăng kí và tải về các file cấu hình modem cáp cho các dịch vụ thuê bao riêng lẻ.
Các server này được mô tả như trong hình 2-15:

Hình 2-15 Một số các server trong mạng modem cáp
* Hệ thống IP phone:

Đây là hệ thống sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn
thông, trong đó giao thức IP là giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói trong mạng
LAN, WAN, Mạng IP mang số liệu độc lập với lớp vật lý.
Việc tích hợp được hệ thống truyền tải thoại vào mạng băng rộng HFC có ý
nghĩa lớn trong việc tạo thuận lợi để HFC thực hiện một xa lộ thông tin thực sự-truyền
mọi loại tín hiệu : voice, data, video.
Hệ thống VoIP này sử dụng thiết bị kết cuối là máy điện thoại IP phone hoặc
máy điện thoại truyền thống-POTS phone kết nối với một modem cáp/ một STB số.
Trong đó, máy IP phone là một thiết bị khá mới. Nó không kết nối đến một tổng
đài sở hữu nào mà kết nối đến cổng Ethernet chuẩn trong một modem cáp/ một STB
số/ một PC trong nhà. Máy IP phone hoạt động như một thiết bị IP tiêu chuẩn và có
địa chỉ IP riêng của nó.
Còn để kết nối một POTS phone đến một modem cáp/ STB số thì phải có các
môdun giao diện mới được phát triển và gắn vào trong các modem cáp/ STB số để
cung cấp chức năng này.
* Hệ thống thiết bị quản lý thuê bao và tính cước dịch vụ
Điều cốt yếu nhất với các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền là có thể
quản lý truy nhập dịch vụ thuê bao và tính cước cho thuê bao theo dịch vụ. Một
phương pháp phổ thông và hiệu quả nhất là sử dụng các thuật toán mã khoá tín hiệu(
chỉ các thuê bao được phép của nhà cung cấp dịch vụ mới có khả năng giải mã tín hiệu
để xem). Hệ thống thiết bị quản lý truy nhập của thuê bao và tính cước được gọi là hệ
thống truy nhập có điều kiện.

Trong các hệ thống truy nhập có điều kiện, phương pháp mã hoá tín hiệu để
chống xem trộm là xáo trộn tín hiệu (Scrambling). Thực chất của sự xáo trộn này là
sắp xếp tín hiệu video theo một qui tắc đặc biệt, chỉ có các thuê bao được cung cấp quy
tắc sắp xếp lại thì mới có khả năng giải trộn tín hiệu để xem.
Việc trộn tín hiệu được thực hiện tại nơi cung cấp dịch vụ. Tín hiệu truyền hình
đã trộn sẽ được truyền đến mọi thuê bao và được thu bởi các bộ thu STB. Thông
thường, qui tắc giải trộn tín hiệu nằm ngay trong bộ thu STB của thuê bao hoặc được
cài trong một bản mạch có thể cắm vào bộ thu( Bản mạch này được gọi là bản mạch
thông minh- Smart Card). Sau đó tín hiệu cho phép bộ giải trộn thực hiện nhiệm vụ
giải trộn tín hiệu được nhà cung cấp dịch vụ gửi đến thuê bao kèm theo tín hiệu đã
được trộn.
Các hệ thống truyền hình trả tiền có thể là các hệ thống không đánh địa chỉ hoặc
đánh địa chỉ.
+ Trong hệ thống không đánh địa chỉ, các thuê bao khác nhau đều được cung
cấp một mức dịch vụ, số lượng các chương trình dịch vụ giống nhau. Các hệ thống này
không cho phép các nhà cung cấp dịch vụ quản lý đến tận thuê bao, không thể cắt dịch
vụ đến một hoặc vài nhà thuê bao ngay tại trung tâm điều hành và cũng không thể
cung cấp các chương trình khác nhau theo sở thích của từng thuê bao.
+ Trong hệ thống đánh địa chỉ, mỗi thuê bao được cung cấp một địa chỉ duy
nhất trong hệ thống mạng, tín hiệu quản lý thuê bao, quản lý dịch vụ cũng như là các
thông tin tính phí dịch vụ có thể được truy nhập chính xác đến từng thuê bao.
Ngoài ra, việc đánh địa chỉ cho các thuê bao còn cho phép các nhà cung cấp
dịch vụ quản lý mạng theo từng khu vực địa lý, rất ích lợi cho việc thống kê và phát
triển mạng, chiến lược tiếp thị và quảng cáo chương trình với khách hàng. Hệ thống
quản lý theo địa chỉ cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các dịch vụ truyền số
liệu hai chiều, các dịch vụ truyền hình trả tiền Pay-per-View và dịch vụ tương tác như
truyền hình theo yêu cầu VoD.
Hình vẽ sau mô tả sơ đồ tổng quát cho một hệ thống quản lý truy nhập có điều
kiện và có khả năng đánh địa chỉ đến từng thuê bao.

Hình 2-16: Hệ thống quản lý truy nhập có điều kiện
2.3 Các dịch vụ băng rộng trên mạng CATV hai chiều
2.3.1. Các ứng dụng băng rộng trên cơ sở truyền hình
a) PPV và IPPV

PPV-Pay Per View: Đây là kiểu ứng dụng cho phép người sử dụng có thể xem
một chương trình quảng bá yêu thích( ví dụ: một bộ phim, một sự kiện thể thao )
bằng cách đặt mua từ nhiều tuần trước khi thời điểm bắt đầu chiếu hoặc chậm nhất là
15 phút sau khi chương trình bắt đầu phát. Có nhiều kiểu giao diện danh sách( menu)
khác nhau trên màn hình của thuê bao: có thể là liệt kê theo tiêu đề bộ phim, theo thời
điểm chiếu, theo thể loại chương trình, theo đối tượng xem Trên menu đó nhà khai
thác cáp cũng có thể chèn các biểu tượng-logo của mình vào để quảng cáo. Hình A-1(
phụ lục A) là một ví dụ minh hoạ cho những chi tiết trên.
IPPV là kiểu PPV thanh toán ngay cho phép người xem thanh toán các chương
trình xem bằng thẻ tín dụng.
Khi chọn mua: thông tin thanh toán( thời điểm, ngày, tiêu đề, giá tiền ) được
phát đi không cần thời gian thực và tốc độ thấp đến hệ thống Server tích cước ( được
đặt tại HE) thông qua kênh đường lên ngoài băng. Thông tin thanh toán của thuê bao
cũng được lưu lại trong một bộ nhớ ổn định( ví dụ: bộ nhớ Flash) trong STB của thuê
bao.
b) VOD và NVOD
VOD là một trong các ứng dụng cơ
bản của truyền hình số. Trong hệ thống
VOD, khách hàng có thể sử dụng điều
khiển từ xa STB để đặt một chương trình
theo yêu cầu và xem khi nào muốn. Kiểu
dịch vụ này cũng có danh sách liệt kê các
chương trình để thuê bao có thể tìm kiếm,
lựa chọn mua và xem bộ phim mong
muốn từ danh sách sẵn có. Hiện nay có

một số nhà đầu tư đề xuất các giải pháp
hệ thống VOD thương mại như: DIVA,
SeaChange International, ViViD
Technologies

Hình 2-17: Ví dụ truyền hình tương tác AOL

Kiến trúc hệ thống VOD chứa các Video Server hiệu năng cao ( chứa một thư
viện lớn các bộ phim). Chúng được kết nối tới một hệ thống quản lý mạng và một hệ
thống tính cước ở Headend. Ví dụ : Video Server DVS 5000 của DIVA chứa nhiều
môdun xử lý, một bộ nhớ RAID 12 đĩa, một chuyển mạch MPEG ( không nghẽn) 34
Gb/s được cấu hình tới 16 cổng liên kết các môdun Server để hình thành nên các
Video Server Cluster. Một Cluster này có thể phân phát mọi nơi từ 500 đến hơn 20
nghìn luồng 3.4 Mb/s.
Trên thực tế, sự phát triển của loại hình dịch vụ này được đánh giá trong trang
tin của Vnexpress ( Ngày 20 tháng8 năm 2003, theo nguồn tin từ CNet): VoD là một
ngành kinh doanh đang phát đạt của các công ty truyền hình cáp. Giới nghiên cứu thị
trường dự báo đến năm 2007, trên thế giới sẽ có khoảng 15 triệu thuê bao đăng kí dịch
vụ này. Hiện nay đã có khoảng 40% số thuê bao truyền hình cáp trên thế giới có thể
truy nhập dịch vụ này( khoảng 5 triệu người đã đăng kí sử dụng dịch vụ ). Một trong
những thách thức lớn nhất của các nhà cung cấp dịch vụ là thói quen sử dụng thiết bị
playback tiện dụng như đầu VCR và DVD thông thường. Ngoài ra họ còn phải đối đầu
với một số loại dịch vụ cạnh tranh như: dịch vụ thu hình video kĩ thuật số TiVo- công
cụ này cho phép khách hàng lập trình những nội dung mà họ muốn thu và điều khiển
máy khi thu những chương trình phát trực tiếp.
Trong hệ thống NVOD, điểm khác cơ bản với VOD là không có khả năng điều
khiển VCR: với NVOD, chỉ có số giới hạn các chương trình xuất hiện trên các kênh số
khác nhau với một khoảng thời gian cố định ( ví dụ : khoảng 30 phút ) và người sử
dụng vẫn có thể dễ dàng chọn ngày/ giờ muốn xem những chương trình đã chọn.
Việc cung cấp dịch vụ NVOD thì rẻ và đơn giản hơn dịch vụ VOD vì hệ thống

NVOD có thể thực hiện bằng cách sử dụng các Server phương tiện số ( Digital Media
Server) trên cơ sở các PC rẻ tiền và không cần giải mã hay chuyển mạch luồng lưu
lượng lớn thời gian thực MPEG 2.
2.3.2
Các ứng dụng băng rộng trên cơ sở Internet
a) Web Browser trên STB

Về cơ bản, giống như các trình duyệt Web thông thường trên PC là: cho phép
thuê bao nhận nội dung Web đa phương tiện và biểu diễn trên màn hình tivi của họ.
Tuy nhiên, trong môi trường STB, các trình duyệt gặp nhiều khó khăn hơn như là:
Giới hạn kích thước bộ nhớ, khả năng xử lý của CPU. Vì vậy, nó không thể hỗ trợ tất
cả các dạng khác nhau của nội dung Web như là đồ hoạ 3D
Việc truy cập Internet của STB diễn
ra bởi việc kết nối đến một File Server(
đặt ở HeadEnd) thông qua mạng CATV.
File Server này sử dụng giao thức HTTP
truyền file siêu văn bản, nhận và đáp ứng
các yêu cầu từ thuê bao.
Ngoài ra Web Server còn đáp ứng cho các
nhiệm vụ khác như: bảo vệ nội dung trang
Web với những đối tượng không được
phép xem và gửi các yêu cầu đến các Web
Server khác trên mạng Internet.

Hình 2-18: Trình duyệt web trên TV


Để phục vụ cho duyệt Web, STB số thường kết hợp bên trong phần mềm Proxy
Server bảo mật giữa mạng CATV và mạng Internet công cộng, đồng thời cung cấp các
tính năng quản lý dễ sử dụng. Một số Proxy Server cho phép các nhà điều hành cáp và

các thuê bao ngăn cấm sự truy nhập đến một số website chứa nội dung kích động hay
những nội dung không phù hợp.
Sự bảo mật giữa STB số và Proxy Server thường được thiết lập bằng sử dụng
giao thức SSL( Secure Sockets Layer). Tính năng kiểm tra của SSL cho phép người
dùng nhận dạng một Server và ngược lại: khi chạy trên STB, nó cũng cho phép một
Server xác nhận nhận dạng của người sử dụng. Sự nhận dạng này rất quan trọng nhất
là khi một ngân hàng gửi thông tin tài chính đến một khách hàng của họ.
Một tính năng khác của Web Browser là web casting. Thiết bị kết cuối ( Set-
Top web casting) xử lý việc phân phối nội dung đa phương tiện bởi Web Server đến
STB thuê bao qua mạng CATV. Nếu như VOD được ví như là công nghệ kéo-“pull”
Technology thì web casting lại được ví như là công nghệ đẩy-“push” Technology ( tức
là phía cung cấp chủ động đưa nội dung đa phương tiện đến thuê bao chứ không chờ
đợi các yêu cầu từ thuê bao). Trong thực tế, việc đẩy này là xuất phát từ cả người sử
dụng và nhà điều hành cáp, sự thu nhận được coi như là kết quả yêu cầu từ người sử
dụng.
b) Email:
Email là sự truyền thông không thời gian thực giữa các máy tính nối mạng.
Việc sử dụng Email đã trở thành phổ biến cùng với sự bùng nổ Internet hiện nay. Dự
báo sự phát triển của Email cho rằng: nhờ Email thuận tiện, nhanh và rẻ hơn là thực
hiện một cuộc gọi, 1 bản fax nên người sử dụng Email sẽ có đến hơn 1 tỷ người sử
dụng trên thế giới trong vòng 3 năm tới.
Trong ứng dụng Email, mỗi thuê bao có một địa chỉ thư duy nhất và một hộp
thư để lưu trữ và quản lý cước ở Email Server. Email Server hoạt động như một cổng
gateway kết nối đến Internet, sử dụng các tiêu chuẩn giao thức phổ biến như là SMTP
và S/MIME.
c) Thương mại điện tử
Là một ứng dụng Internet, thường được hiểu là sự mua bán hàng hoá trên
Internet. Theo nghiên cứu của Forrester : Thương mại điện tử B2C trực tuyến
(Business to Customer) được dự đoán là đạt đến 200 tỉ đôla trong sức mua của khách
hàng đến năm 2004. Sự phát triển của loại hình này là bùng nổ không chỉ do dễ sử

dụng, phạm vi hiện diện rộng lớn của nhiều sản phẩm mà còn bởi vì nó điều chỉnh giá
cả giảm xuống và các hàng hoá, dịch vụ được mua trên mạng không bị đánh thuế .
Các nhà cung cấp dịch vụ phải nắm bắt các cơ hội kinh doanh điện tử hấp dẫn
để triển khai các ứng dụng thương mại điện tử mới và trở thành những đối tác được
chia phần lợi nhuận với những nhà kinh doanh tham gia trên mạng.