tìm hiểu mạng truyền hình cáp

Mục lục
I – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP. .3
I.1 – Các hệ thống truyền hình cáp trên thế giới 3
I.2 - Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp 4
I.3 - Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp 7
I.3.1 - Truyền dẫn tín hiệu tương tự 9
I.3.2 - Truyền dẫn tín hiệu số 10
I.4 - Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp 11
I.4.1 - Mạng toàn cáp đồng trục 11
I.4.2 - Mạng lai HFC (Hybrid Fiber/Coaxial) 12
I.4.3 - Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng 15
I.4.4 - Mạng toàn cáp quang 16
I.5 - Các tác động ảnh hưởng đến hệ thống 16
I.5.1 - Duy trì đáp ứng tần số biên độ 18
I.5.2 - Trễ nhóm của tín hiệu khi đi qua hệ thống cáp 18
I.5.3 - Phản hồi của hệ thống 18
I.5.4 - Nhiễu pha 19
I.5.5 - Méo khuếch đại và ảnh hưởng của chúng 19
I.5.6 - Ảnh hưởng của nhiễu do các tần số radio gây ra 19
I.6 - Hệ thống quản lí thuê bao và tính cước 20
I.7 - Khả năng dung lượng cao của hệ thống cáp 22
I.7.1 - KÜ thuËt nÐn video sè 22
I.7.2 - Video On Demand và Near Video On Demand 23
II - TRUYỀN SỐ LIỆU TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
24
II.1 - Giới thiệu 25
II.2 - Phân bố tần số trong hệ thống cáp 26
II.3 - Lưu lượng kênh 26
III - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP HỮU TUYẾN 27
III.1 – Sơ đồ thiết kế hệ thống 27
III.1.1 – Sơ đồ tổng quát của một mạng cáp đa dịch vụ 27

III.1.2 – Sơ đồ khối tại Headend /Hub 28
III.1.3 – Các thiết bị trung tâm hệ thống truyền hình cáp hai chiều 29
III.1.5 – Kết nối hệ thống (Distribution Center) 30
III.2 – Cấu hình thiết bị 31
III.2.1 – CMTS router 31
III.2.2 - CMTS 33
III.2.3 – Cable modem 34
III.2.4 – Setop box 35
IV – Mô hình thiết bị của hãng Syspol Indonexia 35
1
VI.1 – Các thiết bị được sử dụng: 35
VI.2 – Đặc điểm hệ thống 36
V – Hệ thống truyền hình cáp Hà Tĩnh 37
Đặc điểm: 37
V.1 - Lựa chọn công nghệ: 37
V.2 – Thiết bị triển khai trong giai đoạn 1 (Tài liệu tham khảo kèm theo) 38
V.3 – Triển khai thiết bị cho hệ thống cáp hai chiều 38
V.3.1 – Thiết kế hệ thống 38
V.3.2 – Yêu cầu dịch vụ 38
V.3.3 – Thiết bị 39
V.3.4 – Các phần mềm điều khiển 41
VI – Một số chuẩn truyền dữ liệu 42
VI.1 - Giới thiệu chung về chuẩn MPEG 42
VII – Phụ lục 42
VII.1 - Telcordia IGCS (Ver2.3) 42
VII.2 – Cisco AS5400 44
VII.3 – Cisco MGX 8000 Series 45
VII.4 – Samsung SCM 220U 47
VII.5 – Innomedia EMTA 3528 48
VII.6 – DV6000 50

MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN
2
I – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
I.1 – Các hệ thống truyền hình cáp trên thế giới
Hệ thống truyền hình cáp xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40.
Các hệ thống này được gọi là truyền hình ăng ten chung hay CATV (community
antenna telivision). Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phát các chương
trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiện khó khăn về địa hình không thể
thu được bằng các ăng ten thông thường, gọi là vùng lõm sóng. Nói đến truyền
hình cáp có hai loại là truyền hình cáp vô tuyến và truyền hình cáp hữu tuyến.
Truyền hình cáp vô tuyến MMDS (Multiprogram Multipoint Distribution System)
sử dụng môi trường truyền sóng là sóng viba tại dải tần 900Mhz. Tuy triển khai
mạng MMDS rất đơn giản do chỉ dùng angten mà không cần kéo cáp đến từng nhà
nhưng nó có rất nhiều nhược điểm:
• Hạn chế vùng phủ sóng: do sử dụng dải tần 900Mhz, MMDS đòi hỏi
angten thu và phát phải nhìn thấy nhau. Vì vậy với những hộ gia đình
ở sau các vật cản lớn như các tòa nhà thì không thể thực hiện được.
• Chịu ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu công nghiệp: do sử dụng phương
thức điều chế tín hiệu truyền hình tương tự không có khả năng chống
lỗi, lại truyền bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hưởng rất
mạnh bởi các nguồn nhiễu công nghiệp.
• Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ như mưa to,
sét…tín hiệu MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian,
dẫn đến giảm mạnh chất lượng tín hiệu hình ảnh.
• Yêu cầu dải tần số vô tuyến quá lớn: mỗi kênh truyền hình cần một
dải tần là 8Mhz, nếu muốn cung cấp 13 kênh truyền hình thì cần một
dải thông là 13 X 8= 104 MHz. Đây là một dải tần vô tuyến lớn trong
khi nguồn tài nguyên vô tuyến là rất quí giá.
• Gây can nhiễu cho các đài phát vô tuyến khác: mặc dù được phần
phối một dải tần riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như các máy

phát vô tuyến khác luôn sinh ra các tần số hài bậc cao có thể ảnh
hưởng đến các trạm phát sóng vô tuyến khác.
• Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số:
• Không thể cung cấp các dịch vụ hai chiều:
3
Chính vì những khó khăn trên, MMDS đã không được phát triển một cách
rộng rãi.
Truyền hình cáp hữu tuyến là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫn
thẳng từ trung tâm chương trình đến hộ dân bằng một sợi cáp (cáp đồng trục, cáp
quang hoặc cáp xoắn). Nhờ đó người dân có thể được xem các chương trình truyền
hình chất lượng cao mà không phải sử dụng các cột angten. Về góc độ kĩ thuật
truyền hình cáp hữu tuyến có những ưu điểm vượt trội so với các hệ thống truyền
hình khác:
• Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp: Tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến
được dẫn đến thuê bao qua các sợi cáp quang hoặc đồng trục. Các sợi cáp này
có khả năng chống nhiễu công nghiệp cao hơn gấp nhiều lần so với tín hiệu vô
tuyến, vì thế sẽ hạn chế tối đa nhiễu công nghiệp, đảm bảo chất lượng cho tín
hiệu.
• Không bị ảnh hưởng của thời tiết: Các chương trình truyền hình trên cáp sẽ
không chịu ảnh hưởng của thời tiết do khả năng cách ly và chống nhiễu tốt của
cáp.
• Không chiếm dụng phổ tần số vô tuyến: là một mạng thông tin hữu tuyến riêng
biệt, mạng truyền hình cáp được xây dựng sẽ cho phép cung cấp hàng chục
chương trình truyền hình mà không chiếm dụng cũng như ảnh hưởng đến phổ
tần số vô tuyến đã chật chội, điều này càng trở nên quí giá khi càng ngày các
đài phát thanh truyền hình mắt đất càng tăng số lượng chương trình phát sóng.
• Không gây can nhiễu cho các trạm phát sóng nghiệp vụ khác: Các tín hiệu
truyền trên các sợi cáp được cách ly và chống nhiễu tốt sẽ không gây ra nhiễu
vô tuyến cho các trạm phát vô tuyến khác.
• Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác:

Dải thông lớn của mạng truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép không chỉ cung
cấp các dịch vụ truyền hình tương tự mà còn cho phép cung cấp nhiều các
chương trình truyền hình số, truyền hình tương tác và đặc biệt là khả năng cung
cấp các dịch vụ viễn thông hai chiều, truy cập Internet, truyền số liệu tốc độ
cao mà một mạng viễn thông cũng khó mà đạt được.
I.2 - Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp
Mạng truyền hình cáp hữu tuyến bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống thiết
bị tại trung tâm, hệ thống mạng phân phối tín hiệu và thiết bị thuê bao.
4
Hệ thống thiết bị
trung tâm
(Headend System)
Thiết bị thuê bao
(Customer System)
Mạng phân phối
tín hiệu
(Distribution Network)
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend System): là nơi cung cấp, quản lí
chương trình cho hệ thống mạng truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập
các thông tin giám sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu
điều khiển mạng. Ngoài khả năng cung cấp các dịch vụ tương tác, truyền số liệu,
hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như: mã hóa tín hiệu quản lí
truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các hệ thống mạng viễn thông như
mạng Internet…
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu
từ trung tâm mạng đến các thuê bao. Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu
tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu 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, cáp
nguồn và phân phối tín hiệu truyền hình đến tận thiết bị của thuê bao. Hệ thống

mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến chất lượng dịch
vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng và nâng cấp
mạng.
Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi trong việc phân phối các chương trình
truyền hình. Đương kính chuẩn của cáp là 0.5; 0.75; 0.875 và 1 Inch. Trở kháng
đặc tính của cáp là 75Ω. Tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền theo chiều dài của cáp.
Lượng suy giảm phụ thuộc vào đường kính cáp, tần số tín hiệu, hệ số sóng đứng và
nhiệt độ.
Để có thể phân phối được tín hiệu đi xa, trên đường truyền người ta sử dụng
các bộ khuếch đại để bù lại sự suy hao, các bộ khuếch đại này đóng vai trò quan
trọng khi thiết kế hệ thống. Mỗi bộ khuếch đại còn chứa một bộ ổn định để bù lại
sự suy giảm ở các tần số khác nhau.
Trong truyền hình cáp thường sử dụng bộ khuếch đại cầu. Với trở kháng vào
lớn, tín hiệu từ đường trung chuyển có thể được lấy ra mà không ảnh hưởng đến
5
chất lượng của toàn bộ kênh truyền. Yêu cầu đối với một bộ khuếch đại ổn định là
rất nghiêm ngặt, do có sự tích lũy độ suy hao của rất nhiều thành phần mắc nối
tiếp:
- Chúng phải làm việc được trên một phạm vi dải tần số rộng, hệ số
khuếch đại phải đạt được giá trị thích hợp tại các miền tần số cao.
- Bộ ổn định có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách thỏa đáng.
- Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao, để tránh xuyên âm và tạo ra
các tần số giữa các kênh.
- Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại va đặc tuyến tần số để bù lại sự
thay đổi do nhiệt độ.
- Tỉ số giứa tín hiệu trên nhiễu của một bộ khuếch đại riêng phải đủ cao
để chống được mức nhiễu tầng của các bộ khuếch đại.
Các mạch khuếch đại đường dây chia đương trục ra thành nhiều đoạn có
chiều dài khác nhau và độ suy giảm tại tần số cao nhất bằng hệ số khuếch đại của
bộ khuếch đại. Bộ ổn định được cộng thêm vào nhằm làm giảm độ khuếch đại ở

tần số thấp hơn vì ở tần số càng cao độ suy giảm càng lớn. Như vậy độ khuếch đại
của mỗi đoạn trung chuyển gồm cả bộ khuếch đại ổn định là 0 dB.
Một hệ thống cáp có nhiều tầng khuếch đại được mắc nối tiếp. Sự thay đổi hệ
số khuếch đại hay đặc tuyến tần số của một thành phần sẽ gây ra sự thay đổi lớn
của toàn hệ thống. Để duy trì sự ổn định của hệ số khuếch đại và đặc tuyến tần số,
một tín hiệu pilot được cộng vào ở đầu và cuối mỗi dải băng tần. Các tín hiệu này
sẽ là các tín hiệu chuẩn để theo đó các tham số của đặc tuyến tần số và hệ số
khuếch đại được duy trì ổn định.
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
modem cáp… Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đến tivi và các máy
tính để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: chương trình tivi, truy nhập
Internet, truyền dữ liệu…
6
I.3 - Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp
Tín hiệu cung cấp cho hệ thống truyền hình cáp được lấy từ nhiều nguồn
khác nhau: từ hệ thống truyền hình quảng bá mặt đất, từ vệ tinh, từ vi ba hoặc
được cung cấp trực tiếp từ bộ phận sản xuất chương trình. Tất cả các tín hiệu đó
trước khi truyền vào mạng cáp phân phối được xử lí theo sơ đồ khối dưới đây:
Đầu tiên, các tín hiệu truyền hình ở nhiều dạng điều chế khác nhau được giải
điều chế, giải mã để đưa về mã cơ sở. Các tín hiệu này cùng các byte đồng bộ
được chuyển thành định dạng khung chuẩn chuẩn MPEG-2. Theo chuẩn MPEG-2
thì dòng dữ liệu video được chia thành các gói tin có kích thước 188 bytes, trong
đó có 1 byte đồng bộ và 187 bytes thông tin.
Khối Out Coding có nhiệm vụ tạo thêm các thông tin sửa lỗi cho các gói tin,
thường sử dụng mã Read-Solomon. Khi sử dụng mã sửa sai Reed-Solomon với
T=8 thì mỗi gói tin được thêm vào 16 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa được 8

bytes lỗi trong mỗi gói tin. Như vậy kích thước của mỗi gói bao gồm cả phần sửa
lỗi là 2
8
-1= 255 bytes, trong đó phần mang tin là 255-16=239 bytes, nhưng kích
thước của một gói tin video chỉ có 188 bytes cho nên trước khi vào bộ mã hóa mỗi
7
Data
Clock
Baseband
Physical
Interface
and Syn
Baseband
Physical
Interface
and Syn
Energy
Dispersal
Energy
Dispersal
Outer
Coding
Outer
Coding
Interleaver
I=12
Interleaver
I=12
Waveform
Shaping

Waveform
Shaping
QAM Modulator
IE Physical
Interface
QAM Modulator
IE Physical
Interface
Cable
Network
Quá trình xử lí tín hiệu
gói tin được thêm vào 51 bytes được đặt giá trị toàn bằng 0. Sau khi đã mã hóa
xong 51 bytes này lại bị loại bỏ, như vậy sau mã hóa kích thước mỗi gói tin video
là 204 bytes.
Do mã sửa sai Reed-Solomon cũng chỉ sửa được các lỗi rời rạc lên tiếp theo
dòng bít được ghép xen để hạn chế khả năng sai, lỗi ở một dãy bít liên tiếp gây
khó khăn cho việc sửa lỗi ở đầu thu. Sơ đồ nguyên lí chung của việc ghép xen
ngoại với độ sâu l=12 được minh họa trong hình vẽ dưới đây:
Bộ ghép gồm 12 nhánh, được kết nối theo kiểu vòng với các byte số liệu
bằng chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh j sẽ là một thanh ghi dịch First in-First out,
với j x M ô nhớ. Trong đó: M = 17 = N/I, N = 204 byte, mỗi ô của thanh ghi dịch
chứa một byte. Trong trường hợp này là ghép xen các bytes với nhau, chu kĩ ghép
xen đúng bằng 204.
Khối Baseband Shaping có nhiệm vụ chia dòng tín hiệu thành hai tín hiệu I
và Q (In-phase, Quadrature phase) để tiến hành điều chế QAM (Quadrature
Amplitude Modulation). Sau cùng, tín hiệu đã được điều chế này được đưa vào
mạng cáp truyền dẫn để chuyển đến thuê bao.
Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông cận
dưới của băng UHF. Các kênh truyền hình cáp được chia thành các băng VHF
thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband). Căn cứ vào dải thông hay số

lượng kênh mà hệ thống có thể phục vụ người ta chia làm các hệ thống nhỏ vừa
hay lớn. Bảng dưới đây chỉ ra một cách phân chia các hệ thống:
Dải thông Phạm vi tần số hoạt động
Small 170 MHz 50 MHz- 220MHz
8
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép và tách ngoại
220 MHz 50 MHz- 270MHz
Medium 280 MHz 50 MHz- 330MHz
350 MHz 50 MHz- 400MHz
Large
400 MHz 50 MHz- 450MHz
500 MHz 50 MHz- 550MHz
700 MHz 50 MHz- 750MHz
950 MHz 50 MHz- 1000MHz
Phân loại các hệ thống truyền hình cáp
Toàn bộ dải thông của hệ thống được chia thành các kênh vô tuyến có kích
thước 8 Mhz theo tiêu chuẩn của Châu Âu hoặc 6 Mhz theo tiêu chuẩn Bắc Mĩ. Sở
dĩ có hai cách chia là để cho mỗi kênh có thể mang được một kênh truyền hình
tương tự, mà ở Châu Âu thì truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn PAL có dải thông
8 MHz còn ở Bắc Mĩ và Nhật Bản truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn NTSC có
dải thông là 6 Mhz. Tất nhiên trong mỗi kênh này có thể truyền một kênh truyền
hình tương tự hoặc nhiều kênh truyền hình số.
I.3.1 - Truyền dẫn tín hiệu tương tự
Dải thông cần thiết để truyền một kênh truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn
PAL là 8MHz, đúng bằng dải thông một kênh trong hệ thống kênh của truyền hình
cáp. Truyền dẫn tín hiệu truyền hình tương tự trên mạng có ưu điểm là giảm chi
phí thuê bao. Để thu được tín hiệu truyền hình tương tự, thuê bao chỉ cần một máy
thu bình thương, nối đường cáp với đầu nối angten và điều chỉnh máy thu của
mình thu ở dải tần của kênh được phát. Như vậy các thuê bao không phải đầu tư
thiết bị ban đầu khi lắp đặt truyền hình cáp. Tuy nhiên, các hệ thống truyền hình

cáp hữu tuyến tương tự có một số nhược điểm sau:
• Trong thực tế, các bộ lọc thông dải trong các thiết bị điều chế tín hiệu
truyền hình cáp tương tự không đạt được đặc tuyến lý tưởng, dẫn đến
tín hiệu của một kênh chương trình này vẫn gây nhiễu sang các kênh
liền kề, dẫn đến giảm chất lượng hình ảnh khi phát nhiều kênh chương
trình.
• Do khả năng chống nhiễu của phương thức điều chế tín hiệu tương tự
kém nên nhiễu tác động vào tín hiệu trên đường truyền sẽ không thể
loại bỏ được ở máy thu, dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu.
9
• Không thể thực hiện các dịch vụ truyền hình tương tác, truyền hình độ
phân giải cao (HDTV).
I.3.2 - Truyền dẫn tín hiệu số
Sự phát triển của kĩ thuật số và công nghệ thông tin, cũng đã tạo ra cuộc cách
mạng thực sự trong kĩ thuật phát thanh – truyền hình, đó là sự ra đời các chuẩn
truyền dẫn truyền hình số. Sự ra đời của các chuẩn truyền dẫn truyền hình số đã
tạo ra những ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền dẫn và phát tín hiệu truyền
hình tương tự:
• Khả năng chống nhiễu cao: Quá trình điều chế tín hiệu truyền hình số
bao gồm việc xáo trộn dữ liệu (bit-Interleaving, byte-Interleaving), các
khâu này giúp cho khả năng: khi có nhiễu đường truyền tác động vào các
nhóm bít hoặc nhóm byte, do các bít trong nhóm bị lỗi không nằm cạnh
nhau thực sự trong luồng thông tin, dẫn đến số lượng bit bị lỗi trong một
nhóm bit thông tin thực tế rất ít, điều này làm cho ảnh hưởng của nhiễu
giảm xuống rất nhiều so với các tín hiệu truyền hình tương tự.
• Có khả năng phát hiện và sửa lỗi: phương pháp mã hóa bít đặc biệt (mã
hóa Reed-Solomon, mã hóa vòng xoắn- Veterbi), và khả năng ghép thêm
các bít để phát hiện lỗi bít và tự sửa đổi trước khi truyền tín hiệu truyền
hình số làm cho các dòng bit tín hiệu truyền hình số có thể tự phát hiện và
sửa đổi, điều này tín hiệu truyền hình tương tự không thể làm được.

• Chất lượng chương trình trung thực: Do cả khả năng chống nhiễu, phát
hiện và tự sửa lỗi tốt, tại phía thu tín hiệu truyền hình số sẽ được khôi phục
hoàn toàn, giúp cho hình ảnh phía thu hoàn toàn trung thực như phía phát.
• Tiết kiệm phổ tần và kinh phí đầu tư: Bằng cách sử dụng công nghệ
nén tín hiệu MPEG-2 và phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chế
cao (QPSK,QAM,16QAM, 64QAM, 256QAM…), dải tần 8Mhz của một
kênh truyền hình tương tự hệ PAL có thể tải được 4-8 chương trình truyền
hình số với chất lượng cao, điều này nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên
tần số và tiết kiệm cho phí đầu tư cũng như chi phí vận hành bảo dưỡng
thiết bị khi muốn phát nhiều chương trình.
• Khả năng thực hiện truyền hình tương tác, truyền số liệu và truy nhập
Internet: truyền hình số ra đời mở ra một lựa chọn mới cho việc truyền số
liệu và Internet. Việc truyền số liệu kèm theo các chương trình truyền hình
cho phép thực hiện dễ dàng các dịch vụ truyền hình tương tác (truyền hình
10
theo yêu cầu VOD, Web TV…) nhờ các kênh dữ liệu điều khiển từ hướng
thuê bao đến các nhà cung cấp dịch vụ.
I.4 - Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp
Có nhiều phương án để thiết lập một mạng phân phối tín hiệu truyền
hình cáp hữu tuyến:
- Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục.
- Mạng có cấu trúc lai giữa cáp quang và cáp đồng trục HFC (Hybrid
Fiber/Coaxial)
- Mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng xoắn.
- Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp quang.
I.4.1 - Mạng toàn cáp đồng trục
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp đồng trục có cấu hình chủ yếu là
hình cây. Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm các thân cáp chính (trunk), các
nhánh cáp phụ rẽ ra từ các thân cáp chính (feeder) và phần cáp kết nối từ cáp
nhánh đến thuê bao hộ gia đình (drop). Các thân cáp chính (trunk) truyền dẫn tín

hiệu, khuếch đại và phân chia tín hiệu ra các cáp nhánh (feeder) bằng các thiết bị
chia tín hiệu (Splitter). Tín hiệu đưa đến thuê bao được trích ra từ các cáp nhánh
nhờ bộ trích tín hiệu (tap) và truyền đến thuê bao qua các cáp thuê bao.
11
Headend
Headend
Thân cáp chính (trunk)
Cáp nhánh (feeder)
Cáp dẫn đến thuê bao (drop)
Bộ khuếch đại
Bộ trích tín hiêu (tap)
Thuê bao truyền hình cáp
Nguồn cấp cho bộ khuếch đại
Bộ chia tín hiệu (splitter)
Mạng phân phối cáp đồng trục hình cây
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 lấy tín
hiệu từ mạng điện sở tại. Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn cũng chính
bằng sợi cáp đồng trục dòng đến các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ được tách
riêng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại.
Do truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, dẫn đến cần
phải đặt nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền, dẫn đến các chi phí khác
kèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng lên.
Do sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu để bù suy hao cáp, nhiễu đường truyền
tác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ không hết và
tích tụ trên đường truyền, nên càng xa trung tâm chất lượng tín hiệu càng giảm,
dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ.
I.4.2 - Mạng lai HFC (Hybrid Fiber/Coaxial)
Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kết hợp cáp quang và cáp đồng trục HFC

(Hybrid Fiber/Coaxial) sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền
dẫn tín hiệu. Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các nút quang là cáp quang, còn
từ các nút quang đến các thuê bao là cáp đồng trục.
Sử dụng cáp quang để truyền dẫn tín hiệu, mạng HFC sẽ tận dụng được 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.
Các sợi quang sản xuất với công nghệ hiện đại hiện nay cho phép truyền các
tín hiệu có tần số lên đến hàng trăm Tetra Hezt (10
14
– 10
15
Hz). Đây là dải thông
tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải thông đường truyền mà
không phương tiện truyền dẫn nào có thể có được.
Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong hai cửa sổ
bước sóng quang là 1310nm và 1550nm. Đây là hai cửa sổ có suy hao tín hiệu rất
nhỏ: 0,3dB/Km với bước sóng 1310nm và 0,2 dB/Km với bước sóng 1550nm.
Điều này cho thấy với bước sóng 1550nm, năng lượng tín hiệu quang chỉ bị suy
hao 0,2dB khu truyền trên 1 Km, trong khi đó với một sợi cáp đồng trục loại có
suy hao thấp nhất cũng phải mất 43 dB/Km tại tần số 1Ghz.
12
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 vì thế tuổi thọ của sợi quang cao.
13
Bộ trích tín hiêu (tap)
Headend

Headend
Primary
HUB
Primary
HUB
Primary
HUB
Secondary
HUB
Secondary
HUB
Thân cáp chính (trunk)
Cáp nhánh (feeder)
Cáp dẫn đến thuê bao (drop)
Bộ khuếch đại
Thuê bao truyền hình cáp
Nguồn cấp cho bộ khuếch đại
Bộ chia tín hiệu (splitter)
Hình 2.5: Mạng truyền dẫn tín hiệu cáp quang lai cáp đồng trục HFC
Mạng HFC bao gồm ba mạng con là mạng truyền dẫn (Transport segment),
mạng phân phối (Distribution segment) và mạng truy nhập (Access segment).
Mạng truyền dẫn (Transport segment) bao gồm một 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/ tới các nút quang và
chuyển tiếp tín hiệu quang tới các hub khác.
Mạng phân phối (Distribution segment) bao gồm hệ thống cáp quang, các
hub thứ cấp và các nút quang. Tín hiệu thu quang từ các hub sẽ được chuyển thành
tín hiệu điện tại các nút quang để truyền đến thuê bao. Ngược lại trong trường hợp
mạng hai chiều, tín hiệu từ mạng truy nhập (Access segment) sẽ được thu lại ở nút
quang và truyền đến các hub.

Mạng truy nhập (Access segment) bao gồm các đường cáp đồng trục nối từ
các hub thứ cấp đến các thiết bị thu của thuê bao. Người ta chia ra làm hai loại
mạng truy nhập đồng trục là mạng truy nhập đồng trục tích cực và mạng truy nhập
đồng trục thụ động. Mạng truy nhập đồng trục tích cực là mạng mà trong đó có
chứa các bộ khuếch đại tín hiệu, các bộ khuếch đại này đều tích hợp các phần tử
tích cực. Mạng truy nhập đồng trục thụ động là mạng mà không chứa bất kì một
phần tử tích cực nào.
Theo kinh nghiệm của các nhà điều hành mạng cáp Châu Âu và Châu Mỹ,
trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các
thết bị ghép nguồn cho chúng. Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc
định vị sửa chữa và khắc phục chúng thông thường không thể thực hiện nhanh
được, vì thế ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ của mạng. Với mạng truy nhập
đồng trục tích cực, khi cung cấp dịch vụ hai chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp
phần tử khuếch đại tín hiệu cho các tín hiệu ngược dòng, tức là số lượng phần tử
tích cực của mạng tăng lên dẫn đến độ ổn định của mạng càng giảm. Hiện nay xu
hướng trên thế giới đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động, tại đó
không sử dụng bất kì một thiết bị tích cực nào, tức là bộ khuếch đại cao tần sẽ
không được sử dụng mà chỉ có các bộ chia tín hiệu, các bộ ghép hướng và các bộ
trích tín hiệu thụ động. Một mạng HFC chỉ sử dụng các thết bị cao tần thụ động
được gọi là mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial). Sử dụng
mạng truy nhập thụ động hoàn toàn sẽ tạo ra những ưu điểm lớn sau:
- Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu mà hoàn toàn chẻ sử dụng các
thiết bị thụ động cho nên tín hiệu đến thuê bao sẽ không ảnh hưởng của nhiễu tích
tụ do các bộ khuếch đại, dẫn đến nâng cao chất lượng tín hiệu.
14
- Các sự cố mạng sẽ giảm rất nhiều khi sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ
động, dẫn đến tăng độ ổn định và chất lượng phục vụ của mạng.
- Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo hai chiều, vì thế
độ ổn định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ hai chiều.
Tuy nhiên, việc triển khai mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động cũng

có những nhược điểm sau:
- Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp sẽ
không được bù, dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng.
- Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi một
nút quang sẽ giảm đi. Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử dụng
các bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và tăng số nút
quang lên dẫn đến tăng chi phí rất lớn.
I.4.3 - Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng
Với mạng kiểu này, cáp quang thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu từ trung
tâm đến các nút quang tại khu vực thuê bao, từ nút quang đến thuê bao sẽ là cáp
đồng xoắn điện thoại bình thường.
Cấu trúc mạng này có ưu điểm là sử dụng mạng sẵn có của bưu điện để
truyền tín hiệu truyền hình, do đó không cần đầu tư mới tiết kiệm chi phí ban đầu.
Thực tế hiện nay tín hiệu truyền hình được truyền trên cáp đồng xoắn được
truyền theo công nghệ DSL (Digital Subcriber Line). DSL là công nghệ được phát
triển nhằm truyền số liệu tốc độ cao trên đôi cáp đồng trục đã có sẵn. Công nghệ
DSL bao gồm ba kĩ thuật: HDSL (hight – speed DSL), ADSL (Asynmetrical DSL),
VDSL (very hight bit rate DSL).
Khi triển khai mạng truyền hình cáp bằng phương án kết hợp cáp quang và
cáp đồng xoắn sẽ gặp những khó khăn sau:
• Không thể truyền được tín hiệu truyền hình tương tự vì để truyền một kênh
truyền hình tương tự yêu cầu độ rộng băng thông là 6 Mhz với hệ NTSC và
8Mhz với hệ PAL.
• Chỉ có thể truyền được tín hiệu truyền hình số có nén và chỉ truyền được 2 đến
3 kênh truyền hình. Để khắc phục điều này, người ta chỉ gửi đi kênh truyền
hình được yêu cầu. Như vậy thuê bao không thể cùng một lúc xem được nhiều
kênh với nhiều máy thu.
15
• Muốn thu được tín hiệu truyền hình số theo phương pháp này, thuê bao cần
được trang bị một thiết bị gọi là Set-top-box.

• Nếu triển khai mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng xoắn, rõ ràng hoàn toàn
phải dựa vào hệ thống mạng viễn thông bưu điện dẫn đến không thuận lợi và
linh hoạt trong quá trình triển khai và điều hành mạng.
Kỹ
thuật
Tốc độ bít
hướng lên
(Upstream)
Tốc độ bít
hướng xuống
(Downstream)
Khoảng cách
phục vụ
(Km)
Ứng dụng
HDSL 1,5–2Mb/s 1,5–2Mb/s 5km
Điện thoại, Internet,
truyền hình hội nghị
ADSL 64kb/s 3,5-8Mb/s 5km
Điện thoại, Internet,
truyền hình hội nghị,
VOD
VDSL 2Mb/s 52Mb/s 0,3km
Điện thoại, Internet,
truyền hình hội nghị,
VOD, HDTV
Các đặc tính kĩ thuật của các công nghệ họ xDSL
I.4.4 - Mạng toàn cáp quang
Một mạng truyền dẫn quang hóa hoàn toàn từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận
thuê bao là mơ ước của mọi nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cũng như viễn thông

nói chung do các ưu điểm tuyệt vời của cáp quang. Tuy nhiên khi triển khai một
mạng như thế sẽ phải đầu tư ban đầu rất lớn và gặp nhiều khó khăn khác.
I.5 - Các tác động ảnh hưởng đến hệ thống
Trong quá trình truyền dẫn tín hiệu phải sử dụng các thiết bị để truyền và xử
lí tín hiệu, các thiết bị tích cực và ngay cả các thiết bị thụ động cũng thêm các tín
hiệu nhiễu vào tín hiệu làm cho chất lượng tín hiệu giảm. Các bộ khuếch đại tín
hiệu có đặc tuyến không lí tưởng gây ra nhiễu và các nhiễu này lại được khuếch
đại khi đi qua các bộ khuếch đại nối tiếp nhau tích luỹ lại gây ra méo tín hiệu rất
nghiêm trọng.
Nhiễu trong một hệ thống điện tử bất kỳ gây ra từ nhiều nguồn khác nhau.
Nguồn nhiễu chính là chuyển động nhiệt của các electron trong các thành phần trở
kháng. Với hệ thống cáp ở 20
0
C thì điện áp nhiễu nhiệt của dải tần một kênh đơn
là 1.1 microvolt hay –59.1dBmV. Đây là mức nhiễu thấp nhất gọi là nhiễu nền. Để
16
định lượng cho mức độ nhiễu của hệ thống người ta định nghĩa ra tỷ số SNR và
CNR là tỉ lệ giữa công suất của tín hiệu hay của sóng mang trên công suất của
nhiễu.
Mức ngưỡng của CNR là 40 dB, dưới mức ngưỡng này thì nhiễu làm giảm
độ phân giải và độ tương phản của ảnh gây khó chịu cho người xem. Hệ thống chất
lượng tốt là duy trì được CNR ở mức 46dB, hoàn hảo là 48 đến 50 dB. Tăng công
suất tín hiệu thì tỉ lệ CNR tăng, nhưng khi đó tín hiệu lại bị méo. Mức tín hiệu
càng cao méo sinh ra càng lớn. Các bộ khuếch đại hiện đại sử dụng cấu hình cân
bằng có thể triệt bỏ hầu như toàn bộ các méo này, phần méo còn lại gọi là triple
beats và được đặc trưng bởi một đại lượng là CTB (composite triple beats). Các
tham số của bộ khuếch đại xác định số lượng bộ khuếch đại ghép nối tiếp, do đó
xác định khoảng cách có thể truyền được tín hiệu đến. Yếu tố này được sử dụng để
thiết kế hệ thống trung kế cáp đồng trục.
Giới hạn hoạt động của một hệ thống cáp được xác định bởi mức nhiễu nền

và méo tần được biểu diễn như hình vẽ dưới đây vẽ cho hệ thống ở 300MHz. Hình
vẽ này chỉ ra rằng một hệ thống với 46 bộ khuếch đại có tỉ lệ CNR là 46dB và
CTB là -53dB. Tuy nhiên còn có nhiều nhân tố khác ảnh hưởng đến hoạt động của
hệ thống như: sự phụ thuộc của suy giảm trong cáp và nhiễu vào nhiệt độ, mức
chịu đựng AGC và ASC, đáp ứng tần số của hệ thống, độ chính xác của việc kiểm
tra thiết bị Trong ví dụ này giả sử mức thay đổi cho phép của AGC và ASC là
1dB, mức thay đổi từ điểm cao nhất đến điểm thấp nhất là 3dB, độ chính xác kiểm
tra thiết bị là 2dB, kết quả tổng mức thay đổi cho phép là 6dB. Như vậy số bộ
khuếch đại cho phép là 23 (số bộ khuếch đại giảm một nửa khi giới hạn CTB giảm
6dB hoặc CNR giảm 3dB).
17
CN
R
20.00
10.00
0.00
-10.00
-20.00
-30.00
-40.00
1 10 20 30 40 50
60
số bộ khuếch đại mắc nối tiếp
CTB
46dB CNR và -53dBCTB
Hình 2.6: Đặc tuyến CNR, CTB với hệ thống nối tiếp các bộ khuếch
đại
Như ta đã thấy phạm vi bao phủ của hệ thống cáp phụ thuộc vào số bộ
khuếch đại trên đường truyền, mà số lượng này lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Một trong những điều kiện để có được độ bao phủ tối đa là mỗi bộ khuếch đại phải

có đáp ứng tần số biên độ phẳng.
I.5.1 - Duy trì đáp ứng tần số biên độ
Tại mỗi bộ khuếch đại, khoảng cách từ đỉnh tới đáy các nhấp nhô của đáp
ứng biên độ–tần số không được vượt quá [N/10+1] dB, ở đây N là số bộ khuếch
đại mắc nối tiếp trên đường truyền. Điều này làm tối thiểu sự suy giảm của tỉ số
CNR ở các kênh rơi vào phần thấp của đáp ứng tần số. Các khuyến nghị trong thực
tế qui định rằng biên độ sóng mang của các kênh cạnh nhau khác nhau không được
quá 3 dB. Tất cả các kênh phải nằm trong toàn bộ 12dB dải thông của cửa sổ đáp
ứng.
Để đánh giá đáp ứng tần số của hệ thống có hai phương pháp là quét từ
50MHz đến hết dải thông của hệ thống và phân tích phổ. Phương pháp quét cho
phép các bộ khuếch đại điều chỉnh để đạt được đáp ứng phẳng nhất. Tại mỗi bộ
khuếch đại có thể được lắp một mạch điều chỉnh đáp ứng tần số gọi là mạch mop-
up. Các mạch này có thể làm mất đi các đỉnh nhỏ (nhỏ hơn 1.5dB) của đáp ứng do
các bộ khuếch đại hoặc cáp gây ra.
I.5.2 - Trễ nhóm của tín hiệu khi đi qua hệ thống cáp
Các bộ khuếch đại trung kế có khả năng khuếch đại theo cả hai hướng nhờ
các bộ lọc kép, là bộ lọc kết hợp cả lọc thông thấp và lọc thông cao với vùng tần số
giao nhau 40MHz. Các bộ lọc này gây ra trễ nhóm làm giảm độ phân giải của hình
ảnh. Các bộ lọc xuất hiện tại các headend và hub ở các kết nối với các thiết bị xử
lý kênh hoặc các bộ điều chế kênh. Mỗi kênh thường chỉ có một thiết bị này, do
vậy các ảnh hưởng trễ của các thiết bị này không gây ra vấn đề gì. Tuy nhiên với
một số cấu hình của các hệ thống truyền tín hiệu, các bộ lọc thêm vào các kênh
đơn hoặc kênh kép có thể được thêm vào và gây ra trễ ở các hub.
I.5.3 - Phản hồi của hệ thống
Sự phản hồi tín hiệu xuất hiện khi qua hệ thống cáp gây ra bởi sự không phối
hợp trở kháng, được gọi là micro-reflections. Đại lượng đặc trưng cho sự phản hồi
là tỷ số về biên độ của tín hiệu truyền và tín hiệu phản xạ (return loss). Return loss
càng lớn càng tốt, trong trường hợp lí tưởng tỉ số này là vô cùng lớn. Nếu Return
loss nhỏ, tức là tín hiệu phản xạ lại lớn, sẽ gây ra hiện tượng hình ảnh bị có bóng

mờ.
18
I.5.4 - Nhiễu pha
Nhiễu pha được thêm vào tín hiệu gốc trong quá trình điều chế và biến đổi
tần số. Nhiễu pha băng hẹp (20 kHz) trên kênh truyền hình tạo ra sự thay đổi mức
độ chói và mức màu xuất hiện dưới dạng một đường kẻ ngang trong hình ảnh.
Mức có thể cảm nhận được của nhiễu pha trong sóng mang video là nhỏ hơn sóng
mang 53dB tại 20kHz. Nếu quá trình điều chế và biến đổi tần số hoạt động gần với
các chỉ tiêu kĩ thuật, thì có thể làm suy yếu nhiễu pha đến mức không còn cảm
nhận được tại tivi của khách hàng trừ khi bộ chuyển đổi có chất lượng kém.
I.5.5 - Méo khuếch đại và ảnh hưởng của chúng
Kĩ thuật khuếch đại dựa trên feedforward và kĩ thuật gấp đôi công suất làm
tăng mức công suất với mức méo nhỏ hơn, tuy nhiên phần nguồn thêm vào tạo ra
các tín hiệu bị trễ về mặt thời gian. Các tín hiệu trễ này gây ra hiệu ứng trên hình
ảnh giống như tín hiệu phản hồi lại bởi hệ thống cáp. Nhưng chúng gây ra bởi các
cơ chế khác nhau, ở đây tín hiệu đến bộ khuếch đại được chia ra và khuếch đại
song song từng phần một sau đó cộng lại.
Với một bộ khuếch đại feedforward các tín hiệu được xử lý trễ đi một số
dòng một cách chủ định. Nếu thời gian truyền dẫn không giống nhau ở các mạch
khuếch đại song song thì các tín hiệu bị trễ các lượng khác nhau được cộng lại.
Trong hầu hết các trường hợp lượng trễ khác nhau này rất nhỏ nên không tạo ra
bóng của ảnh, nhưng nó làm mất sự sinh động của ảnh.
Trong các hệ thống truyền số kênh lớn hơn 30, CTB chính là giới hạn méo.
Sự phân kênh HRC (harmonically related carriers) và IRC (incrementally related
cariers) được phát triển để cực tiểu hoá sự thăng giáng của chất lượng ảnh gây ra
bởi CTB.
CSO (composite second-order beats) có thể trở thành một hệ số giới hạn
trong các hệ thống có thể truyền 60 kênh hoặc hơn và sử dụng kế hoạch phân chia
kênh HRC và IRC. Các méo xuất hiện dưới dạng chữ chi mờ trên màn hình tivi.
Các phách CSO rơi trong khoảng 0.75MHz đến 1.25MHz trên sóng mang video.

I.5.6 - Ảnh hưởng của nhiễu do các tần số radio gây ra
Khi hệ thống cáp đặt gần nguồn phát sóng radio, sóng radio có thể dò vào tạo
nên các sóng mang giả rơi vào trong phổ tín hiệu truyền trong cáp. Hiện tượng dò
là do cáp bị rạn nứt hoặc các chỗ nối chất lượng kém.
Nếu các trạm truyền hình có sóng mang cùng tần số với kênh truyền hình cáp
và thiết bị xử lý kênh ở headend đồng pha với tín hiệu sóng đất, ảnh hưởng của sự
19
giao thoa này là hình ảnh có bóng. Bóng xuất hiện trước hình do thời gian truyền
qua không khí nhỏ hơn thời gian truyền trong cáp. Nếu các tín hiệu này không
đồng pha với nhau trên hình ảnh xuất hiện các dòng và phách nhiễu.
Trong phân kênh HRC và IRC, các thiết bị điều chế và xử lý kênh ở headend
được khoá với một dao động đồ tham chiếu. Không thể nào vừa khoá pha của một
kênh theo kế hoạch phân kênh vừa theo pha của tín hiệu sóng đất. Với IRC có thể
không khoá pha một kênh theo một nguồn tham chiếu và khoá nó với trạm sóng
đất, tuy nhiên ưu điểm của nhóm khoá pha bị mất. Với hệ thống HRC tần số sóng
mang video nhỏ hơn 1.25MHz so với kênh tương ứng trong sóng đất. Do đó không
thể mang bất cứ một kênh nào trong các kênh phân chia sóng đất trừ khi các kênh
kề vơí kênh tương ứng này chưa sử dụng đến.
I.6 - Hệ thống quản lí thuê bao và tính cước
Điều cốt yếu nhất đối với những nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền là
có thể quản lí được vấn đề truy nhập dịch vụ thuê bao và tính cước của thuê bao
theo dịch vụ. Một phương pháp phổ thông và hiệu quả nhất là sử dụng các thuật
toán mã hóa 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 lí 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 hóa tín hiệu để
chống xem trộm được sử dụng là biện pháp xáo trộn tín hiệu (scrambling). Thực
chất việc xáo trộn tín hiệu 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 được trộn sẽ được truyền đến mọi thuê bao và được thu bởi các bộ thu tín
hiệu (set-top-box). Thông thường qui tắc giải trộn tín hiệu nằm ngay trong bộ thu
tín hiệu của thuê bao hoặc được cài trong một bản mạch có thể cắm vào bộ thu tín
hiệu (set-top-box), bản mạch này thường được gọi là bản mạch thông minh. Ngược
lại, tín hiệu cho phép bộ giải trộn thực hiện nhiệm vụ giải trộn tín hiệu lại 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. Các bộ chuyển đổi hay giải trộn tần có khả năng địa chỉ hoá
được lập trình thông qua các dăm trong hoặc chíp nhớ bán dẫn PROM để giải mã
các kênh được quyền truy nhập. Sự thay đổi quyền truy nhập phải được thay đổi
20
vật lý bởi người quản lí. Các bộ chuyển đổi có khả năng địa chỉ hoá được điều
khiển bởi các tín hiệu tạo ra bởi một máy tính ở headend. Tín hiệu này đặt cấu
hình từ xa cho khả năng xem của các bộ chuyển đổi.
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 giống nhau. Các hệ thống này
không cho phép các nhà cung cấp dịch vụ quản lí đến tận thuê bao, nhà cung cấp
không thể cắt dịch vụ đến một trong một vài 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 lí thuê bao, quản lí 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 lí mạng theo từng khu vực địa lí, 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 lí 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 theo thời gian xem (Pay Per
View - PPV) và dịch vụ tương tác như truyền hình theo yêu cầu VoD (Video on

Demand).
Hình vẽ dưới đây mô tả sơ đồ tổng quát cho một hệ thống quản lí truy nhập
có điều kiện và có khả năng đánh địa chỉ đến từng thuê bao:
21
Mạng
quang
Ghép
kênh
các
chương
trình
Trộn
Scranbling
Thêm các
thông tin
quản lí
Điều chế
cao tần
Thông tin
phụ đi kèm
các chương
trình
Hệ thống
cho phép
quyền thuê
bao
Hệ thống
quản lí thuê
bao
Mật mã cho

phép giải
trộn
Phát chương trình
Sơ đồ phát hệ thống truy nhập có điều kiện cho truyền hình trả tiền
I.7 - Khả năng dung lượng cao của hệ thống cáp
Có hai xung hướng cải tiến để có thể nâng cao dung lượng của hệ thống cáp.
Vào đầu những năm 1990 người ta quan tâm nhiều đến nâng cấp đặc tính vật lí của
đường truyền, đến những năm giữa thập kỉ 90 người ta lại quan tâm đến các kĩ
thuật nén video (DVC) và DVC đã làm cho hệ thống cáp có thể phát số lượng kênh
tăng rất nhiều.
I.7.1 - KÜ thuËt nÐn video sè
Các kĩ thuật nén video số kết hợp với các kĩ thuật điều chế số đã tạo ra một
khả năng tăng dung lượng kênh rất lớn. HDTV chính là một ví dụ, tín hiệu HDTV
tương tự với dải tần mỗi màu 30MHz, tổng số khoảng 100MHZ khi số hoá yêu cầu
một tốc độ truyền dẫn hàng giga bit. Bằng cách sử dụng DVC đã loại bỏ được sự
dư thừa trong các bức ảnh và trong một chuỗi ảnh để có thể truyền HDTV trong
kênh 6MHz. Không những thế DVC còn được sử dụng để ghép nhiều tín hiệu
truyền hình số có độ phân giải tiêu chuẩn vào một kênh 6MHz gọi là truyền hình
độ phân giải tiêu chuẩn (SDTV).
22
Thu tín
hiệu cao
tần
Giải điều
chế cao
tần
Giải trộn
De-
scrambling
Mạng

quang
Tách, xử lí
thông tin
quản lí và
mật mã
Giới hạn các
kênh truyền
hình có thể
xem
Máy
thu
Thu tín hiệu tại
thuê bao
Sơ đồ thu hệ thống truy nhập có điều kiện cho truyền hình trả tiền
Một kĩ thuật khác được sử dụng trong tăng dung lượng kênh là các phương
thức điều chế. Có hai phương pháp điều chế chính được sử dụng là điều chế cầu
phương (QAM) và điều chế vết (VSB), mà điển hình là 256-QAM và 16-VSB.
Sự kết hợp HFC và DVC tạo ra sự thay đổi rất ấn tượng không chỉ trong
truyền hình cáp mà còn trong nhiều ứng dụng khác. Video không còn là độc quyền
của hệ thống truyền hình cáp mà từ nhiều nguỗn khác nhau: thu trực tiếp từ vệ
tinh, thu từ mạng thoại, cellular TV, MMDS (hệ thống phát vi ba đa điểm)
I.7.2 - Video On Demand và Near Video On Demand
VOD là bạn có thể xem video bất cứ lúc nào bạn muốn với các chức năng
như một đầu VCR ảo, có nghĩa là bạn có thể dừng hình, tạm dừng, tua nhanh,
chậm Tất cả những điều đó nghe như không thể thực hiện được, cần có sự thoả
thuận với khách hàng. Một câu hỏi đặt ra là mức độ như thế nào thì khách hàng
chấp nhận được và sự cân nhắc giữa giá cả và sự thuận lợi.
NVOD dựa trên nguyên lí Pareto, nguyên lí này nói rằng tất cả các mong
muốn chỉ tập trung vào một số chủ để thông dụng. Có lẽ khoảng 80% thậm chí ít
hơn các chủ đề là thông dụng. Tiếp theo nữa là giới hạn tần suất truy nhập dịch vụ

cũng như giới hạn yêu cầu của thuê bao. Thay vì thuê bao có thể xem ngay lập tức
một bộ phim bất kì mà mình yêu cầu thì một số bộ phim đang được ưa thích sẽ
được phát nối tiếp trên một vài kênh. Ví dụ trong hệ thống Time Warner Quantum,
giả sử mỗi khi yêu cầu một bộ phim khách hàng phải đợi tối đa 30 phút, độ dài
mỗi bộ phim là 2 giỏ thì mỗi bộ phim sẽ yêu cầu 4 kênh. Khi đó trên mỗi kênh liên
tục phát bộ phim đó lệch nhau 30 phút. Với kĩ thuật nén video số khả năng tăng
dung lượng kênh là rất lớn do đó có thể xem các bộ phim với thời gian đợi nhỏ
hơn bằng việc tăng số kênh cho mỗi bộ phim.
Ta xét cụ thể một ví dụ sau: Một hệ thống cáp có tần số tối đa là 750MHz.
Phạm vi từ 50 đến 450MHz để mang các kênh tương tự. (Dưới 50MHz được sử
dụng cho dành cho đường lên). Phổ 400 MHz này được dùng cho các dịch vụ cáp
thông thường. Phổ tần 300MHz từ 450 đến 750 MHz chứa 50 kênh mỗi kênh
6MHz. Nếu chúng ta có thể nén các bộ phim trong một dòng 3Mbps và nếu sử
dụng phương pháp điều chế 16VSB, 256QAM hay 64QAM tương ứng với tốc độ
38.5, 38.5, 27 Mbps chúng ta sẽ có thể mang 12, 12, 9 bộ phim trong một kênh
6MHz. Vì vậy 50 kênh 6MHZ tương ứng với 600,600 hoặc 450 kênh ảo cho mỗi
bộ phim.
23
Xem xét trường hợp một danh sách 10 bộ phim hay nhất được phát (mỗi bộ
phim dài 135 phút), mỗi bộ phim được phát trên 12 kênh ảo. Như vậy thời gian đợi
cho yêu cầu một bộ phim nào đó là 135/12 = 11,25 phút. Tiếp tục sắp xếp 20 bộ
phim khác vào 160 kênh mỗi bộ phim chiếm 8 kênh, thời gian đợi là 16.9 phút.
Tiếp tục đặt 40 bộ phim vào 160 kênh, 60 bộ phim vào 60kênh. Tóm lại chúng ta
phát được trong hệ thống cáp quang 130 bộ phim trong tổng số 500 kênh, và chúng
ta còn dư ra 100 kênh phục vụ cho các dịch vụ khác.
II - TRUYỀN SỐ LIỆU TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ viễn thông và công nghệ
tin học, truyền hình ngày nay cũng đang phát triển để có thể đáp ứng được yêu cầu
ngày càng cao của người dùng.
Từ hệ thống truyền hình phát quảng bá phải sử dụng anten để thu sóng, tín

hiệu thu không ổn định do có quá nhiều các sóng trong không gian, có những vùng
không thể bắt được tín hiệu, người dùng có thể yên tâm về chất lượng tín hiệu, có
thể xem được nhiều kênh truyền hình trong nước và nước ngoài với hệ thống
truyền hình cáp (CATV: Community Antena Television).
Với công nghệ truyền hình số, người xem có cơ hội được thưởng thức những
chương trình truyền hình độ phân giải cao, chất lượng âm thanh tốt (HDTV: Hight
Definition Television). Người xem cũng có thể lựa chọn các chương trình mình
thích để yêu cầu được xem vào bất cứ lúc nào với hệ thống truyền hình theo yêu
cầu (VOD: Video On Demand).
Thế giới đã bước vào một kỉ nguyên mới của thời đại thông tin bằng sự hội tụ
của các phương tiện truyền thông. Hàng rào giữa các dịch vụ sẽ bị xoá bỏ, các dịch
vụ hoà nhập tạo thành một hệ thống duy nhất phục vụ các nhu cầu của người
dùng. Truyền hình cũng đi theo hướng đó với công nghệ truyền hình mới gọi là
truyền hình tương tác. Khi đó người dùng có thể sử dụng truyền hình để yêu cầu
các chương trình cần xem, để tham gia các chương trình đào tạo từ xa, để mua bán,
để kết nối Internet
Các dịch vụ tương tác hai chiều là yếu tố khẳng định sự phát triển trong
truyền hình viễn thông. Ở đây mạng máy tính là các thiết bị xử lí thông tin trong
thời gian không thực, và truyền hình là các thiết bị xử lí thông tin thời gian thực.
Mạng máy tính có hiệu quả trong môi trường thông tin điểm-điểm, trong khi đó
truyền hình là dịch vụ điểm-đa điểm. Sự kết hợp của máy tính và truyền hình tạo
24
nên một hệ thống mang nhiều lợi điểm trong mạng tổng hợp. Với hệ thống truyền
hình này, người dụng không chỉ có thể tự quyết định chương trình mình cần xem
thông qua các lựa chọn mà có thể sử dụng truyền hình như một thiết bị cho phép
thu nhận các thông tin dạng khác, như số liệu, văn bản và các dịch vụ thương mại
như mua và bán.
Trong chương này sẽ tìm hiểu cách thức tận dụng mạng truyền hình cáp để
triển khai các dịch vụ yêu cầu băng thông rộng như: truy nhập Internet tốc độ cao,
truyền hình theo yêu cầu, điện thoại số….

II.1 - Giới thiệu
Như đã biết, thông tin băng rộng là một xu hướng phát triển tất yếu của các
mạng viễn thông. Trong qua trình quá độ để xây dựng một mạng quang hoá hoàn
toàn có băng thông rất lớn để tích hợp các dịch vụ thì giải pháp tận dụng dải thông
của mạng truyền hình cáp (mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục) để truyền số
liệu là một giải pháp vừa kinh tế vừa hiệu quả. Các kết nối bằng cáp đồng trục cho
phép bao phủ gần như toàn cầu, tạo ra một nên tảng vững chắc để cung cấp khả
năng truy nhập dữ liệu tốc độ cao tới các gia đình và doanh nghiệp nhỏ.
Tuy vậy, để cung cấp được các dịch vụ viễn thông khác ngoài truyền hình thì
cần phải nâng cấp hệ thống truyền hình cáp đơn hướng truyền thống lên thành các
hệ thống hai chiều hiện đại. Ban đầu, các hệ thống cáp được thiết kế để cung cấp
các tín hiệu truyền hình quảng bá tới các gia đình một cách hiệu quả. Để đảm bảo
rằng khách hàng vẫn nhận được các dịch vụ cáp bằng chính những tivi mà họ đang
dùng để thu các tín hiệu truyền hình quảng bá băng vô tuyến, các nhà khai thác
dịch vụ cáp tái tạo lại một phần của phổ tần số vô tuyến trong đường cáp đồng trục
kín hoặc mạng cáp quang được thiết kế và sử dụng cho phân bố truyền hình cáp.
Hệ thống cáp sẽ được nâng cấp với các bộ khuếch đại hai chiều được đưa vào
mạng để có thể khuếch đại tín hiệu truyền đi theo cả hai hướng. Hầu hết các mạng
truyền hình cáp hiện nay đều là mạng lai ghép giữa cáp sợi quang và cáp đồng
trục. Các tín hiệu đi từ điểm phân phối trung tâm (headend) đến các điểm gần thuê
bao qua các đường cáp quang, sau đó chúng được truyền đi qua đường cáp đồng
trục chạy đến nhà thuê bao. Các tín hiệu tần số cao sẽ truyền đến nhà thuê bao còn
các tín hiệu tần số thấp sẽ được gửi về headend phát.
Ngoài vấn đề nâng cấp mạng cáp thành một hệ thống hai chiều, còn một vấn
đề nữa cần phải quan tâm đến khi sử dụng mạng truyền hình cáp để cung cấp các
dịch vụ viễn thông, đó là phải có hệ thống các headend có chức năng kết nối với
25