Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tại tỉnh bắc ninh

CÔNG TY CÔNG NGHỆ PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH ĐÔNG ĐÔ





BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG HOÁ PHỤC VỤ CẢNH BÁO, GIÁM SÁT
VÀ ĐIỀU HÀNH CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP
HỮU TUYẾN TẠI TỈNH BẮC NINH


CNĐT: PHẠM MẠNH THẮNG











9145


HÀ NỘI – 2011

CÔNG TY CÔNG NGHỆ
PHÁT THANH &TRUYỀN HÌNH
ĐÔNG ĐÔ
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2011


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

A. THÔNG TIN CHUNG

1. Tên đề tài/dự án:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát
và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tại tỉnh Bắc Ninh
Mã số đề tài, dự án: 03/2009
Thuộc: Đề tài NCKH theo nghị định 119/1999 của Chính phủ.
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
Họ và tên: Phạm Mạnh Thắng
Ngày, tháng, năm sinh: 24-02-1973 Nam/ Nữ: Nam
Học hàm, học v

ị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Giảng viên
Chức vụ: PCN. Khoa, Chủ nhiệm bộ môn. Trưởng PTN.
Cơ quan công tác: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia
Hà Nội, Nhà G2, 144 Xuân Thủy - Cầu Giấy - Hà Nội
Điện thoại: 04-37549667 DĐ: 094.686 3 686
Fax: 04-37547724 Email:
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Công ty Công nghệ Phát thanh Truyền hình Đông Đô (DOTECH Co. Ltd.).
Địa chỉ trụ sở chính: Khu Công nghiệp Từ Sơn, huy
ện Từ Sơn, Tỉnh Bắc Ninh
Điện thoại: 0241 3743637 Fax: 0241 3743 638
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Khoa học và Công nghệ


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 2


B. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 6 năm 2009 đến tháng 5 năm 2011
- Thực tế thực hiện: từ tháng 6 năm 2009 đến tháng 12 năm 2011
- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1 từ tháng 6 năm 2011 đến tháng 12 năm 2011.
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2800 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 750 tr.đ.

+ Kinh phí từ doanh nghiệp: 2050 tr.đ.
b) Tình hình cấp và s
ử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng,
năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 2009 400 1/2010 461,0

2 2010 250 10/2010 226.6

3 2011 100 12/2011 62.4
Tổng 750,0 687.6 62.4
3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt
kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ
trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Quyết định số
02/QĐ - HĐQLQ
ngày 1 tháng 6 năm
2009 của Hội đồng
Quản lý Quỹ KHCN
Quyết định hỗ trợ kinh phí cho
các đề tài NCKH của doanh
nghiệp năm 2009 theo NĐ
119/1999/NĐ-CP của Chính
phủ.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 3


Quốc gia.
2 Số: 03/2009/HĐ –
KHCN – DN ngày
8/6/2009.
Hợp đồng NCKH & PTCN.
3 Quyết định số
/QĐ - ……….

ngày tháng
năm 2011 của Chủ
tịch HĐ Quản lý
Quỹ.
Quyết định cho phép kéo dài thời
gian thực hiện đề tài đến 30
tháng 12 năm 2011.


4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia
chủ yếu
Sản phẩm
chủ yếu
đạt được
Ghi
chú*
1 Khoa CHKT
&TĐH
Trường Đại

học Công
nghệ -
ĐHQGHN
Địa chỉ: 144
Xuân Thủy -
Cầu Giấy -
Hà Nội
Khoa CHKT
&TĐH Trường
Đại học Công
nghệ -
ĐHQGHN
Địa chỉ: 144
Xuân Thủy -
Cầu Giấy - Hà
Nội
Thiết kế hệ
thống điều
khiển thành
phần
Thiết kế
một số bo
mạch đo
lường và
giao di
ện
HMI trong
hệ SCADA

2 Công ty Dịch

vụ Phát thanh
và truyền
hình Hà Nội
(BTS) – Đài
PTTH Hà
Nội. Địa chỉ:
30 Trung Liệt
– Đống Đa –
Hà Nội
Công ty Dịch
vụ Phát thanh
và truyền hình
Hà Nội (BTS)
– Đài PTTH
Hà Nội. Địa
chỉ: 30 Trung
Liệt – Đống Đa
– Hà Nội
Khảo sát và
nghiên cứu
cấu trúc
mạng truyền
hình cáp
phục vụ mục
đích đo
lường, giám
sát
Báo cáo
khoa học
về cấu trúc

mạng
truyền hình
cáp CATV
Bắc Ninh



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 4


- Lý do thay đổi (nếu có):
5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

Số
TT
Tên cá nhân đăng ký
theo Thuyết minh
Tên cá nhân đã tham
gia thực hiện
Nội dung tham gia chính
Sản
phẩm
chủ yếu
đạt được
Ghi
chú
*

1
Phạm Mạnh Thắng Phạm Mạnh Thắng
Chủ nhiệm đề tài
Nghiên cứu tích hợp hệ
thống.

2
Nguyễn Kim Minh Nguyễn Hữu Tuyên
Nghiên cứu, khảo sát đặc
tính hệ thống mạng CATV
phục vụ giám sát và đo
lường.

3
Nguyễn Tiến Sỹ Nguyễn Quốc Tuấn
Nghiên cứu đặc tính mạng
CATV để đưa ra các định
hướng và giải pháp phù
hợp.


4
Nguyễn Tiến Nam Hoàng Văn Mạnh
Nghiên cứu cấu hình hệ
thống, tích hợp hệ thống,
phát triển phần cứng, lập
trình nhúng cho sản phẩm.

5
Đặng Đức Việt Nguyễn Công Tuấn

Nghiên cứu, thiết kế chế
tạo các bộ giám sát điều
khiển báo cháy.

6
Nguyễn Thị Hạnh Nguyễn Thị Hạnh
Nghiên cứu đặc tính mạng
CATV. Tham gia viết báo
cáo Khoa học.

7
Phó Đức Kiên Phó Đức Kiên
Nghiên cứu thiết kế chế
tạo các bộ giám sát điều
khiển thành phần về phần
cứng và phần mềm

8
Nguyễn Bình Minh Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu cấu hình hệ
thống, tích hợp hệ thống,
phát triển phần cứng, lập
trình nhúng cho sản phẩm.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 5


- Lý do thay đổi ( nếu có):
6. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo
sát trong nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,
cơ quan
thực hiện
1
Nghiên cứu thiết kế và chế
tạo hệ thống tự động cảnh
báo sự cố từ xa cho CATV.

9/2009
12/2009
9/2009
3/2010

Cả nhóm
2
Nghiên cứu ứng dụng khai
thác một số dịch vụ có giá trị
gia tăng.

8/2009
6/2010
8/2009
6/2010
Cả nhóm
3
Nghiên cứu thiết kế xây dựng
hệ thống SCADA thu thập dữ
liệu, điều khiển, giám sát cho
hệ thống mạng CATV.


2/2010
09/2010

02/2010
3/2011
Cả nhóm
4
Thử nghiệm dài hạn quá trình
vận hành hệ thống, hiệu
chỉnh và hoàn thiện hệ thống.

9/2010

5/2011
6/2010
11/2011
Cả nhóm
5
Viết báo cáo KH, nghiệm thu
đề tài.

4/2011
6/2011



12/2010
1/2011


Cả nhóm


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 6



- Lý do thay đổi (nếu có):
Vì hệ thống tự động hóa cảnh báo, giám sát cho truyền hình cáp CATV Bắc
Ninh bao gồm cả thiết bị phần cứng và phần mềm, hơn nữa việc nhập một số linh

kiện cần thiết để thiết kế hệ thống bị chậm nên việc triển khai thử nghiệm hệ thống
tự động hóa cảnh báo, giám sát cho truyền hình cáp CATV Bắc Ninh mới chỉ được
th
ực hiện từ tháng 6 năm 2011. Bộ Khoa học và Công nghệ đã đồng ý cho phép ra
hạn đề tài đến hết tháng 12/2011.
C. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:

Số
TT
Tên sản phẩm
và chỉ tiêu chất
lượng chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1

Hệ thống tự
động cảnh báo
sự cố từ xa cho
CATV Bắc
Ninh

Bộ
01 01 01
2

Hệ thống
SCADA thu
thập dữ liệu,
điều khiển,
giám sát cho hệ
thống mạng
CATV.


Hệ
thống
01 01 01


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 7


- Lý do thay đổi (nếu có):

b) Sản phẩm Dạng II, III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú

1 Phương pháp xây dựng mô
hình của hệ thống tự động
hoá phục vụ cảnh báo,
giám sát và điều hành cho
hệ thống truyền hình cáp
hữu tuyến tại tỉnh Bắc
Ninh.
Có được phương pháp
khoa học và quy trình xây
dựng mô hình của hệ
thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền
hình cáp hữu tuyến phù
hợp với điều ki
ện tại Việt
Nam
Theo kế
hoạch

2

Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ
mạch in điện tử của hệ
thống tự động cảnh báo sự
cố từ xa cho CATV.

- Có được sơ đồ nguyên lý
mạch điện tử trên cơ sở
các linh kiện điện tử sẵn
có ở Việt Nam.
- Sơ đồ mạch in điện tử ra
tới mức Layout và có thể
dùng trực tiế
p để sản xuất
mạch in điện tử tại Việt
Nam (một hoặc nhiều lớp)
Theo kế
hoạch

3 Phần mềm nhúng cho hệ
thống tự động cảnh báo từ
xa cho CATV.
Có được mã phần mềm
nhúng được trong các
chương trình biên dịch
chuẩn, gần ngôn ngữ máy.
Phần mềm nhúng phải
đảm bảo được các yêu cầu
về điều khiển và giám sát
và cảnh báo như yêu cầu
đặt ra.

Theo kế
hoạch

4 Nghiên cứu phương án khai
thác một số dịch vụ có giá
trị gia tăng.

Báo cáo khoa học về tính
khả thi và phương án của
việc khai thác các dịch vụ
gia tăng trên hệ thống
Theo kế
hoạch.




Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 8


truyền hình cáp hữu tuyến
tại tỉnh Bắc Ninh.
5 Phần mềm của hệ thống
SCADA thu thập dữ liệu,
điều khiển, giám sát cho hệ
thống mạng CATV
Có được mã phần mềm

điều khiển giám sát hệ
thống mạng CATV theo
03 mức: Mức các thiết bị
chấp hành, mức độ của hệ
thống điều khiển tự động,
mức độ quản lý. Phần
mềm phải tích hợp
được
các chuẩn giao tiếp
RS485, OPC.
- Theo kế
hoạch.
- Giao diện
phần mềm
bằng tiếng
Việt.

- Lý do thay đổi (nếu có):

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế
Số
TT
Tên kết quả
đã được ứng dụng
Thời gian
Địa điểm
(Ghi rõ tên, địa
chỉ nơi ứng
dụng)
Kết quả

sơ bộ
1 Mô đun đo lường và
cảnh báo sự cố cho
truyền hình CATV –
Bắc Ninh
2010 -2011 Công ty Công
nghệ PTTH
Đông Đô, Thị
xã Từ Sơn –
Tỉnh Bắc Ninh
Hệ thống hoạt động ổn
định, có khả năng đo
lường và cảnh báo qua
mạng GSM.
2 Phần mềm giám sát
điều khiển với giao
diện HMI cho phòng
điều khiển trung tâm
CATV
6/2011 Công ty Công
nghệ PTTH
Đông Đô, Thị
xã Từ Sơn –
Tỉnh Bắc Ninh
Hệ thống hoạt động ổn
định; truyền thông giữa
các hệ thống thành phần
theo chuẩn giao tiếp
RS485, Modbus. Đáp
ứng được yêu cầu về đo

lường, giám sát



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 9


2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ
công nghệ so với khu vực và thế giới…)
Làm chủ về công nghệ kể cả phần cứng và phần mềm trong việc thiết kế, chế
tạo hệ thống cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyề
n hình cáp hữu
tuyến tại tỉnh Bắc Ninh, trong đó nhóm tác giả đã thiết kế chế tạo các hệ thống
thành phần như sau:
- Modul phần cứng đo lường một số thông số mạng CATV tại các Node quang;
- Modul đo lường một số thông số mạng CATV tại phòng Headend;
- Hệ thống SCADA đo lường giám sát CATV trên cơ sở tích hợp truyền thông
của các phân hệ với giao diện HMI b
ằng tiếng Việt.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản
phẩm cùng loại trên thị trường…)
- Khả năng ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào sản xuất kinh doanh là
rất lớn do các hệ thống thành phần đã được chế tạo mẫu hoàn chỉnh trong khuôn
khổ

thực hiện đề tài. Tính năng kỹ thuật của hệ thống điều khiển giám sát và điều
hành CATV đảm bảo được các yêu cầu và chỉ tiêu kỹ thuật, nhưng giá thành sản
phẩm sẽ giảm xuống chỉ còn khoảng 50% so với sản phẩm nhập khẩu toàn bộ.
(Do làm chủ được công nghệ: phần cứng được thiết kế, chế tạo từ các linh kiện
điệ
n tử ; phần mềm nhúng điều khiển và phần mềm quản lý được phát triển trong
khuôn khổ đề tài).
- Trong quá trình phát triển phần cứng, nhóm tác giả sẽ sử dụng tối đa khả năng
tích hợp các linh kiện điện tử sẵn có trên thị trường có xem xét đến cả khía cạnh
trình độ công nghệ sản xuất mạch in tại Việt Nam. Phần mềm được phát triển trên
các công cụ chuẩn quốc tế do vậy sẽ giảm thiểu đáng kể những khó khăn trong
quy trình đưa sản phẩm của đề tài ra sản xuất và đưa vào thị trường.


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 10


- Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ

Lần 1 6/2010
Lần 2 10/2010
II Kiểm tra định kỳ
Lần 1 6/2010 Đề tài bám sát hợp đồng
về nội dung, cơ bản thực
hiện đúng tiến độ.
Lần 2 10/2009 Đề tài đã có các sản
phẩm thành phần và báo
cáo chuyên đề. Tiến độ
công việc bám sát hợp
đồng.
III Nghiệm thu chính thức 12/2011 –
1/2012
Đã nghiệm thu đạt và
đăng ký kết quả KHCN.
……



Chủ nhiệm đề tài

(Họ tên, chữ ký)







TS. Phạm Mạnh Thắng

Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 11


MỤC LỤC
BÁO CÁO THỐNG KÊ 1
A. THÔNG TIN CHUNG 1
B. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 2
C. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 6
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 13
Danh mục các bảng 15
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 16
MỞ ĐẦU 17
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM,TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ĐỐI VỚI
MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP BẮC NINH 25
1.1 Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông 25
1.2.Tiêu chuẩn giao diện truyền dẫn RF 26
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC M
ẠNG CATV BẮC NINH 30
2.1 Hệ thống trung tâm Headend 31
2.2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu 32
2.3 Mạng truy nhập 37
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẢNH BÁO

CHO CATV BẮC NINH 40
3.1 Thiết kế, chế tạo thiết bị phần cứng của hệ thống 40
3.2 Cấu trúc phần mềm nhúng điều khiển cho hệ thống 50
CHƯƠNG 4 - HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ THU
THẬ
P DỮ LIỆU SCADA 59


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 12


4.1 Bộ công cụ Wonderware Intouch và hệ thống SCADA 59
4.2 Giao thức Modbus và mã phần mềm Modbus Slave 67
4.3 Thiết kế, xây dựng hệ thống SCADA 82
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 13


Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

ADC Analog to Digital Converter
AT Attentions Command
ASIC Application Specific Integrated Circuit
AUC Authentication Centre
BSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver Station
CDMA Code Division Multiple Access
CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
CPLD Complex Programmable Logic Device
DSP Digital Signal Processor
DTE Data Terminal Equipment
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
EIA Electronics Industry Associations
EMS Enhanced Messaging Service
FPGA Field-Programmable Gate Arrays
FPL Field Programmable Logic
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communications
HF High Frequency
HLR Home Location Register
IC Integrated Circuit
ICSP In-Circuit Serial Programming
IMT International Mobile Telecommunications
ISDN Integrated Services Digital Network


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 14


ISP In System Programming
I2C Inter-Integrated Circuit
LCD Liquid Crystal Display
LED Light Emitting Diode
LF Low Frequency
MCU Microcontroller unit
MMS Multimedia Messaging System
MS Mobile Station
MSC Mobile Switching Centre
MWF Microwave Frequency
NRE Non-Reoccurring Engineering
PAL Programmable Array Logic
PLA Programmable Logic Arrays
PLD Programmable logic Device
PLL Phase Locked Loop
POR Power-on Reset
PSTN Public-Switched Telephone Network
RF Radio Frequency
SIM Subscriber identity module
SiP System in Package
SMS Short Message Service
SMSC SMS Center
SoC System on Chip
SPI Serial Peripheral Interface Bus
TTL Transistor-Transistor-Logic
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UHF Ultra High Frequency


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 15


WDT Watchdog Timer
MỞ ĐẦU

Mục tiêu của đề tài:
Trong những năm gần đây, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Việt
Nam đã có những bước phát triển rất nhanh. Cùng với những bước đi thành công đó
là nhu cầu văn hoá tinh thần của cán bộ, nhân dân tỉnh Bắc Ninh đang ngày càng
được nâng cao. Khoa học và công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển tạo điều
kiện thúc đẩy truyền hình với những bước tiến mới, đáp ứ
ng nhu cầu văn hoá, tinh
thần của nhân dân.
Mục tiêu của đề tài ở đây là hệ thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến đang
được triển khai xây dựng tại tỉnh Bắc Ninh. Các tiêu chí đánh giá chất lượng của hệ
thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến liên quan đến kiến trúc hệ thống mạng, chất
lượng hình ảnh và âm thanh đến các hộ thuê bao, độ tin cậy toàn hệ thống. Tại Việt
Nam, cho đến nay, truyền hình phát triển theo hai phương thức: truyền tải tín hiệu
bằng sóng (vô tuyến) và cáp (hữu tuyến). Ngày nay truyền hình vô tuyến thường kết
hợp với truyền hình hữu tuyến để hỗ trợ và bổ sung cho nhau nhằm tăng cường hiệu
quả truyền hình, hỗ trợ những khiếm khuyết của truyền hình vô tuyến.
Phương pháp truyền hình cáp hữu tuyến CATV (Cable TV) sử dụng mạng
cáp đồng trụ
c để truyền tải tín hiệu nên có nhiều ưu điểm vượt trội hơn truyền hình
vô tuyến về chất lượng tín hiệu, số lượng chương trình, chức năng thông tin, sử dụng

dễ dàng, an toàn tiết kiệm. Truyền hình cáp CATV còn góp phần làm sạch đẹp mỹ
quan các đô thị và các thị trấn trong tỉnh. Mạng truyền hình cáp hữu tuyến bao gồm
3 thành phần chính: Hệ thống thiết bị tại trung tâm, h
ệ thống mạng phân phối tín
hiệu và thiết bị thuê bao.




Hệ thống thiết bị
trung tâm
(Headend System)


Thiết bị thuê bao
(Customer
System)

Mạng phân phối
tín hiệu
(Distribution
Network
)


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 16



Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
Trên kinh nghiệm thực tế trong quá trình vận hành mạng truyền hình cáp hữu
tuyến tại huyện Từ Sơn tỉnh Bắc Ninh là cơ sở cho phép đề ra những mục tiêu
nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữ
u tuyến tại tỉnh Bắc
Ninh" nhằm nâng cao chất lượng và hiệu năng sử dụng của mạng truyền hình cáp
hữu tuyến đang được xây dựng tại đây như sau:
a) Mục tiêu thứ nhất là: Đề xuất được mô hình của hệ thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến phù hợp với
điề
u kiện cấu trúc mạng tại tỉnh Bắc Ninh. Hệ thống tự động cảnh báo, giám sát và
điều hành CATV phải được lập trình, số hoá và là một mạng lưới các thiết bị điện tử
hiện đại và đảm bảo được các tiêu chí cơ bản như sau:
- Tiêu chí ổn định: Tự động thu thập dữ liệu các thông số như nhiệt độ công tác,
độ ẩm, điện áp t
ại hệ thống trung tâm của CATV (Headend Systems), đưa ra
cảnh báo sự cố trong trường hợp các thông số này vượt mức cho phép, điều
khiển các thiết bị chấp hành xử lý sự cố.
- Tiêu chí an toàn: Giám sát và cảnh báo về an ninh, cháy nổ trong phòng điều
khiển trung tâm cũng như các địa điểm đặt các thiết bị chính của hệ thống để
đưa ra những giải pháp phù hợp trong những khoảng thời gian ngắ
n nhất.
- Tiêu chí tiết kiệm: Góp phần tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nhân công và giảm
thiểu chi phí vận hành.
b) Mục tiêu thứ hai là: Làm chủ về công nghệ kể cả phần cứng và phần mềm
trong việc thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến trong đó tập trung vào 03 hệ

thống
thành phần như sau:
1. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động cảnh báo sự cố từ xa cho
CATV.
2. Nghiên cứu đề suất phương án khai thác một số dịch vụ có giá trị gia
tăng (Dịch vụ truyền dữ liệu, Internet, Game Online Channel ).


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 17


3. Nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data
Acquisition) thu thập dữ liệu, điều khiển, giám sát cho hệ thống mạng
CATV.
c) Mục tiêu thứ ba là: Các kết quả của đề tài phục vụ được cho giáo dục đào tạo:
Thông qua đề tài, các cán bộ nghiên cứu của cơ sở sẽ nắm bắt và làm chủ
được công nghệ trong thiết kế và ứng dụng các linh kiện điện t
ử tiên tiến trong các
chuyên ngành: Kỹ nghệ vật liệu mới, Điện tử-viễn thông, Tự động hoá , đặc biệt là
ứng dụng các kết quả nghiên cứu này trong một lĩnh vực công nghệ mới tại
Việt Nam đó là truyền hình cáp hữu tuyến CATV.
d) Mục tiêu về sản xuất kinh doanh : Việc thực hiện các nhiệm vụ của đề tài tạo
ra một số các sản phẩm mẫ
u cho thị trường (sản phẩm đơn giản) hoặc một số sản
phẩm R&D làm cơ sở cho các đầu tư tiếp theo để có các sản phẩm hoàn thiện, ứng
dụng cho các hệ thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến quy mô toàn hệ thống tại
Tỉnh Bắc Ninh và Tỉnh Bắc Giang cũng như tại các địa phương khác.

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của Đề tài
Ngoài n
ước:
Khu vực Bắc Mỹ dẫn đầu thế giới về phát triển truyền hình cáp hữu tuyến với
gần 100 triệu thuê bao, chiếm hơn 90% tổng số người xem truyền hình trong khu
vực. Ở Canada, truyền hình cáp hữu tuyến phát triển rất sớm để phục vụ những vùng
nông thôn xa xôi. Năm 1982 Canada thực hiện chương trình thu lệ phí truyền hình
cáp làm tăng số lượng người xem tới 60% chiếm hơn 7 triệu thuê bao. Khu v
ực
Châu Âu với thị trường truyền hình cáp ở Đức là 50%, Thụy Điển và Pháp: 36%.
Các nước Bỉ, Hà Lan, Lucxămbua, Thụy sĩ có khoảng 10%. Nước Anh đứng đầu về
sản xuất chương trình truyền hình cáp ở Châu Âu. Sở dĩ khu vực Tây Âu giàu có này
ít dùng CATV công cộng vì dân chúng sử dụng an-ten thu trực tiếp từ vệ tinh (DAB)
đắt tiền, thực chất cũng là truyền hình CATV thu nhỏ trong gia đình.


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 18


Các nước phát triển và các nước công nghiệp hóa nêu trên đã quan tâm đến lĩnh
vực liên quan đến đề tài từ nhiều năm nay. Các hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
tại các nước này được đầu tư xây dựng đồng bộ, theo phương án truyền dẫn tín hiệu
truyền hình số hai chiều. Các hệ thống trung tâm này đều được trang bị hệ thống tự
động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều hành.

Hình vẽ 2: Sơ đồ tổng thể hệ thống HFC mạng cáp hữu tuyến 02 chiều.

Với mức độ tự động hóa cao nên các hệ thống này hoạt động ổn định với một
bộ máy cán bộ kỹ thuật gọn nhẹ và được điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm
qua các hệ thống SCADA. Các dịch vụ gia tăng được khai thác đồng thời với mạ
ng


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 19


cáp hữu tuyến có thể kể như: Truyền dữ liệu và dịch vụ Internet, xem phim theo nhu
cầu, Game Online and e-Shoping do vậy mạng truyền hình cáp hữu tuyến tại các
nước này luôn cung cấp được dịch vụ truyền hình tốt nhất đến với khách hàng.

Hình vẽ 3: Sơ đồ hệ thống quản lý, giám sát và điều khiển cho mạng cáp hữu
tuyến CATV.
Ngoài việc khai thác triệt để các dịch vụ gia tăng đi kèm với dịch vụ truyền
hình cáp hữu tuyến, những nhà cung cấp dịch vụ CATV còn có nhiệm vụ duy trì hệ
thống hoạt động ổn định 24/24h, giảm thiểu tối đa và tốt hơn cả là không để xảy ra
tình trạng m
ất tín hiệu do hệ thống Headends tại phòng điều khiển trung tâm hoạt
động không ổn định do nhiễu hoặc ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như điện áp
thay đổi; nhiệt độ làm việc hoặc độ ẩm môi trường tăng quá cao Hệ thống tự động
cảnh báo sự cố từ xa được trang bị các thiết bị đo và cảm biến để thu nhập các thông
số
đang cần theo dõi. Trong trường hợp các đại lượng nêu trên vượt mức cho phép,
hệ thống này có khả năng tự động gửi tin nhắn hoặc quay số đến cán bộ kỹ thuật và
người quản lý hệ thống để có những ứng xử kịp thời qua mạng GSM đồng thời điều

khiển các thiết bị chấp hành như: bật hệ thống điều hòa, thông gió để làm giảm nhi
ệt


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 20


độ, độ ẩm ; đóng các thiết bị ổn áp, chỉnh nguồn. Như vậy các hệ thống Headends
đắt tiền luôn được hoạt động theo các điều kiện chuẩn của nhà sản xuất, giảm thiểu
thời gian bị quá tải, hạn chế tối đa nhiễu cũng như mất tín hiệu truyền hình. Ngoài ra
hệ thống SCADA còn cho phép kiểm tra tình trạng hoạt động của toàn hệ thống
b
ằng nhiều phương thức khác nhau như: Qua giao diện thân thiện người / máy HMI
(Human Machine Interface), qua phần mềm quản lý (Visualization Programme) trên
máy tính PC tại phòng điều khiển trung tâm hoặc theo dõi tình trạng CATV qua các
mạng LAN/WAN hoặc Internet. Phương thức truyền dữ liệu hiện nay có thể thực
hiện theo nhiều kỹ thuật khác nhau như nối dây truyền thống, không dây (wireless)
bằng sóng vô tuyến, trực tiếp qua cáp TV hoặc qua mạng di dộng GSM.
Tại các nước trong khu vực, trong những năm gầ
n đây truyền hình cáp phát
triển khá nhanh. Hiện nay tại Thái Lan có khoảng vài trăm ngàn thuê bao truyền
hình cáp với cước thuê bao hàng tháng 20USD/tháng. Tại Indonesia, truyền hình cáp
lần đầu tiên được triển khai tại Indonesia là hệ thống mạng K@belvision tại Jakarta
với 88 kênh. K@belvision là hệ thống mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục
HFC (Hybrid Fiber/ Coaxial). Hệ thống truyền hình cáp tại Trung Quốc năm 1999
có khoảng 80 triệu thuê bao truyền hình cáp hữu tuyến, đến nay có khoảng 95 triệu
thuê bao, đứng thứ hai trên thế giới sau B

ắc Mỹ về số lượng thuê bao. Dịch vụ
truyền hình cáp hữu tuyến tại Trung Quốc hiện nay được cung cấp bởi một số nhà
cung cấp dịch vụ khác nhau sử dụng chủ yếu hệ thống sợi quang kết hợp cáp đồng
trục HFC.
Tuy phát triển nhanh nhưng truyền hình cáp tại các nước trong khu vực vẫn có
mức độ tự động hóa chưa cao do chi phí ban đầu lớn. Trong thời gian gần đây, một
số nước có công nghệ điện tử phát triển trong khu vực (Taiwan, Hongkong, China )
đã đầu tư đáng kể vào nghiên cứu phát triển (R&D) và đưa ra thị trường các thiết bị
chính của hệ thống CATV cũng như các hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo,
giám sát và điều hành cho mạng cáp hữu tuyến (Unionman Technology Co. Ltd/
HongKong; WellAV Technologies Ltd, Kingtype Group /China ). Đặc điểm
chung của các hệ thống này là giá thành của sản phẩm cao. Ngoài chi phí ban đầu là


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 21


đáng kể, những bí quyết về công nghệ dẫn đến việc khi chúng ta ở Việt nam sử dụng
những hệ thống nhập ngoại sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào các dịch vụ sửa chữa, bảo
dưỡng, bảo trì và gây thất thoát một lượng đáng kể cho ngân sách nhà nước.
Trong nước:
Cho đến nay, truyền hình quảng bá mặt đất vẫn là phương tiện chủ yếu để
truyền tải thông tin chương trình đến đại đa số người dân ở Việt Nam. Tuy nhiên
trong một vài năm trở lại đây, đã xuất hiện một số dịch vụ truyền hình có trả tiền
mới như: truyền hình cáp vô tuyến MMDS và truyền hình cáp hữu tuyến CATV,
truyền hình vệ tinh của VTC.
Truyền hình cáp hữu tuyến CATV được triển khai tại Việt Nam từ năm 2000

tại Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh. Trong thời gian gần đây đã trở thành một hình thức
truyền hình phổ thông nhất để phổ cập đến mọi người dân có thu nhập thấp, là một
hình thức truyền hình quảng bá có sức thu hút lớn do truyền tải được nhiều chương
trình truyền hình phong phú, có giá thành lắp đặt và giá thuê bao rẻ, ứng dụng được
nhiều công nghệ mới tiên tiến của ngành viễn thông.
Mục tiêu chính của truyền hình là đem nội dung và thông tin hình ảnh - tiếng
nói trung thực đến với mọi người dân. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng truyền hình
cáp hữu tuyến tại Việt Nam đưa ra tiêu chí hàng đầu trong quá trình xây dựng mạng
là làm sao có thể đáp ứng và phù hợp với mọi đối tượng, đặc biệt là người có thu
nhập thấp với giá thành thuê bao có thể chấp nhận được. Một đặc điểm nữa của hệ
thống mạng truyền hình cáp là các thiết bị chính rất đắt tiền nên các hệ thống truyền
hình cáp hữu tuyến CATV được xây dựng trên địa bàn cả nước mới chỉ được triển
khai xây dựng ở mức độ đơn giản, theo phương thức truyền dữ liệu tương tự một
chiều. Hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống
truyền hình cáp hữu tuyến vẫn chưa được đầu tư hoặc mới chỉ được dự kiến nhập


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 22


khẩu trong những giai đoạn tiếp theo. Mặt khác, CATV là lĩnh vực mới được triển
khai từ năm 2000 tại Việt Nam, các thiết bị đều nhập ngoại và vẫn chưa có các công
trình nghiên cứu về thiết kế các hệ thống tự động cảnh báo, quản lý giám sát và khai
thác các dịch vụ gia tăng trong lĩnh vực này.
Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước như nói trên
cho thấy việc nghiên cứu hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tại tỉnh Bắc Ninh nói riêng và cho

CATV Việt Nam nói chung tuy là không sớm so với thế giới nhưng ở thời điểm này
là rất phù hợp với tình hình phát triển xây dựng các mạng truyền hình cáp của
Việt Nam. Mặc khác, việc tự nghiên cứu theo các mục tiêu của đề tài đặt ra còn cho
phép có được các hệ thống có được “tính mở“ (opened architect). Các cán bộ nghiên
cứu của đề tài sẽ có điều kiện thiết kế phát triển các hệ thống có thể cập nhật phần
cứng cũng như phần mềm trong tương lai gần khi mà các công nghệ này thay đổi rất
nhanh trên thế giới. Việc tự giải quyết như vậy làm tăng tính kinh tế và tính bền
vững của đề tài.
Tính mới của đề tài bao gồm một số khía cạnh như sau:
- Là một trong số ít cơ sở nghiên cứu ứng dụng vấn đề cảnh báo, giám sát và
điều khiển các thông số trong mạng cáp truyền hình hữu tuyến CATV.
- Lần đầu tiên nghiên cứu ứng dụng việc tích hợp các kỹ thuật truyền thông tiên
tiến trên cùng một hệ thống giám sát cảnh báo. Đó là việ
c sử dụng các cảm biến hiện
đại kết hợp với việc truyền thông tin đồng thời qua các mạng truyền thông hiện đại
(như mạng chuyên dụng có dây, mạng không dây, mạng thông tin di động). Kết quả
tích hợp này cho được tính hiệu quả và độ tin cậy, ổn định của toàn hệ thống.
- Làm chủ về công nghệ kể cả về phần cứng và phần mềm trong hệ thố
ng tự
động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tại tỉnh
Bắc Ninh. Tạo ra sản phẩm và một hướng đi mới cho ngành Tự động hoá ở Việt


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 23


Nam, đó là : Đi sâu vào nghiên cứu ứng và sản xuất các hệ thống tự động hoá phục

vụ cho CATV, góp phần giảm thiểu chi phí đầu tư, tiện nghi và hiện đại hơn cho
người sử dụng.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 24


CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM, TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT YÊU CẦU ĐỐI VỚI
MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP BẮC NINH


I.
Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông:
1. Tiêu chuẩn truyền hình tương tự:
Căn cứ theo đặc điểm kỹ thuật Ngành Phát thanh-Truyền hình Việt nam, mạng
truyền hình cáp Bắc Ninh khai thác dịch vụ truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn
PAL D/K với các thông số kỹ thuật như sau:
STT Tên thông số Giá trị
1 Số lượng dòng/ảnh 625
2 Tần số quét dòng (Hz) 50
3 Tần số quét mành (Hz) 15625
4 Dải thông/kênh (MHz) 8
5 Băng thông sóng mang video (MHz) 6
6 Khoảng cách giữa sóng mang video và audio (MHz) 6.5

Hình I.1: Mô tả tiêu chuẩn PAL D/K