Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền
hình cáp CATV.
Giảng viên hướng dẫn : T.S. TRƯƠNG TRUNG KIÊN
Sinh viên thực hiện : LÊ MẠNH HÙNG
Lớp : VT107A3
Khoá : 2007-2012
Hệ : ĐẠI HỌC TỪ XA
Hà Nội, tháng 12/2012
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: “Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền
hình cáp CATV”
Giảng viên hướng dẫn : T.S. TRƯƠNG TRUNG KIÊN
Sinh viên thực hiện : LÊ MẠNH HÙNG
Lớp : VT107A3
Khoá : 2007-2012
Hệ : ĐẠI HỌC TỪ XA
Hà Nội, tháng 12/2012
MỞ ĐẦU
Công nghệ truyền hình cáp CATV (cable televisions) đã phát triển từ rất sớm tại
các nước trên thế giới nhất là tại các nước thuộc khu vực Châu Âu và nước Mỹ. Tuy
nhiên mức độ phát triển và mở rộng các mạng truyền hình cáp vẫn chưa được quan tâm
bởi vì trước đây mạng truyền hình cáp chỉ cung cấp được các dịch vụ về truyền hình,
chưa thể cung cấp được các dịch vụ khác như dịch vụ thoại, số liệu… . Ngày nay nhờ
công nghệ khoa học phát triển nên trong mạng truyền hình cáp không chỉ cung cấp dịch

vụ truyền hình mà còn có thể cung cấp các dịch vụ thoại, số liệu trên hệ thống mạng
CATV. Do nhu cầu thưởng thức các kênh chương trình truyền hình có độ nét cao, nội
dung kênh chương trình phong phú nên các nhà mạng truyền hình cáp đã có những bước
phát triển công nghệ mạnh mẽ. Trước kia chỉ cung cấp được dịch vụ truyền hình analog
nay đã được thay thế bằng công nghệ số, với các công nghệ truyền hình số SD (standard
definition) và HD (high definition).
Công nghệ truyền hình cáp đã phát triển tại Việt Nam vào khoảng cuối những năm
1998 đầu năm 2000. Với một thời gian rất ngắn, trước nhu cầu sử dụng truyền hình nhiều
kênh chất lượng cao ngày càng gia tăng ở hầu hết các địa phương trong cả nước nên
mạng truyền hình cáp đã có tại nhiều tỉnh thành. Truyền hình cáp hữu tuyến với công
nghệ truyền dẫn quang lai ghép với truyền dẫn cáp đồng trục để cung cấp các dịch vụ cho
khách hàng. Hệ thống truyền dẫn quang quyết định phạm vi cung cấp dịch vụ nên có vai
trò rất quang trọng trong mạng CATV. Vì vậy, trong đồ án này em nghiên cứu đề tài: “
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV ” với trọng tâm là nghiên
cứu hoạt động của hệ thống truyền dẫn quang CATV để có những phương án cải tạo
nâng cấp hệ thống truyền dẫn quang của Truyền hình cáp Hà Nội và ứng dụng internet
trên mạng truyền hình cáp ở Chương 2 và Chương 3. Quyển đồ án gồm 3 chương là:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về mạng truyền hình cáp CATV.
Chương 2: Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của hệ thống truyền dẫn quang CATV.
Chương 3: Ứng dụng Internet trên mạng CATV và phương án cải tạo nâng cấp hệ thống
truyền dẫn quang trong mạng Truyền hình cáp Hà Nội.
Kết luận và kiến nghị.
Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong được sự chỉ dẫn của
các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em chân thành cảm ơn thầy Trương Trung Kiên đã giúp em hoàn thành đồ án này!
Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2012.
Người thực hiện

Lê Mạnh Hùng
NHẬN XÉT VÀ CHO ĐIỂM

(Của giảng viên hướng dẫn)
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………….
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
.
Điểm:………………………………(Bằng chữ:…………………………)
Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án chấm tốt nghiệp?
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2012
Giáo viên hướng dẫn
T.S. Trương Trung Kiên
NHẬN XÉT VÀ CHO ĐIỂM
(Của giảng viên phản biện)

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………….
………………………………………………………………………………………………
….
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………
Điểm:…………………………(Bằng chữ:………………………………)
Hà Nội, ngày… tháng … năm 2012
Giáo viên phản biện
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
MỤC LỤC
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP CATV 1

1.1 CẤU TRÚC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 1
1.1.1 Hệ thống trung tâm truyền dẫn phát sóng Headend 2
1.1.2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu 5
1.1.3 Mạng truy nhập 8
1.2 PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
HỮU TUYẾN 12
1.2.1 Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông 12
1.2.2 Quy hoạch tần số 17
1.2.3 Tiêu chuẩn giao diện RF 18
CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ HỐNG TRUYỀN
DẪN QUANG CATV 21
2.1 Hệ thống truyền dẫn quang CATV 21
2.1.1 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn quang CATV 21
2.1.2 Nguyên lý hoạt động 24
2.2 Các thiết bị chính trong hệ thống truyền dẫn quang CATV 25
2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang 25
2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khuếch đại quang 29
2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của node quang và chuyển mạch quang 33
2.2.4 Máy thu quang 40
2.2.5 Cáp quang 41
2.2.6 Các thiết bị phụ kiện và dụng cụ quang trong mạng quang CATV 47
CHƯƠNG III ỨNG DỤNG INTERNET TRÊN MẠNG CATV VÀ PHƯƠNG ÁN CẢI
TẠO NÂNG CẤP HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG TRONG MẠNG
TRUYỀN HÌNH CÁP HÀ NỘI 53
3.1 ỨNG DỤNG INTERNET TRÊN MẠNG CATV 53
3.1.1 Xác định chuẩn truyền số liệu cho mạng truyền hình cáp Hà Nội 53
3.1.2 Triển khai dịch vụ Internet và truyền số liệu trên mạng truyền hình cáp hữu 56
tuyến Hà Nội 56
3.2 Phương án cải tạo nâng cấp hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp
Hà Nội 81

GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
i
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
3.2.1 Hiện trạng hệ thống truyền dẫn quang truyền hình cáp Hà nội 81
3.2.2 Phương án cải tạo nâng cấp 82
1 Kết luận 82
2 Kiến nghị 83
1.2.1 Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông…………………………………………… 12
1.2.1.1 Tiêu chuẩn truyền hình tương tự………………………………………………… 12
1.2.1.2 Tiêu chuẩn truyền hình số………………………………………………………… 14
1.2.2 Quy hoạch tần số………………………………………………………………… 16
1.2.3 Tiêu chuẩn giao diện RF……………………………………………………… … 17
1.2.3.1 Đặc tính truyền dẫn RF chiều xuống…………………………………………… 17
1.2.3.2 Đặc tính truyền dẫn RF chiều lên………………………………………………… 18
1.2.3.3 Thông số vào ra cable modem…………………………………………………… 19
CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
DẪN QUANG CATV……………………………………………………… 21
2.1 Hệ thống truyền dẫn quang CATV…………………………………………………… 21
2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn quang CATV …………………… …………… 21
2.1.2 Nguyên lý hoạt động……………………………………………………… …… 23
2.2 Các thiết bị chính trong hệ thống truyền dẫn quang CATV……………….……… 24
2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang…………………………… 24
2.2.1.1 Cấu tạo…………………………………………………………………………… 24
2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động……………………………………………………………… 25
2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khuếch đại quang………………………… 28
2.2.2.1 Sơ đồ khối khuếch đại quang EDFA……………………………………………….28
2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động……………………………………………………………… 29
2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của node quang, chuyển mạch quang………… 32
2.2.3.1 Node quang ………………………………………………………………….…….32
2.2.3.1.1 Cấu tạo……………………………………………………………………… 32

2.2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động của node quang……………………………………………34
2.2.3.2 Chuyển mạch quang……………………………………… ……… 37
2.2.4 Máy thu quang …………………………………………………………… …… 38
2.2.5 Cáp quang…………………………………………………………………… ….39
2.2.5.1 Cấu trúc cáp quang……………………………………………… ………………39
2.2.5.2 Mã mầu cáp quang…………………………………………… ………….………40
2.2.5.3 Sợi quang………………………………………………………………………… 41
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
ii
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
2.2.5.3.1 Cấu tạo cơ bản sợi quang ……………………………………………………… 41
2.2.5.3.2 Phân loại sợi quang…………………………………………………………… 41
2.2.5.3.3 Các đặc tính truyền dẫn của sợi quang……………………………………… …42
2.2.6 Các thiết bị phụ kiện và dụng cụ quang trong mạng quang CATV……………… 44
2.2.6.1 Các thiết bị phụ kiện quang……………………………………………………… 44
2.2.6.2 Thiết bị dụng cụ quang…………………………………………………………… 48
2.2.6.2.1 Quy trình vận hành sử dụng máy hàn quang, máy đo OTDR, máy đo công suất
quang…………………………………………………………………………… 48
CHƯƠNG III ỨNG DỤNG INTERNET TRÊN MẠNG CATV VÀ PHƯƠNG ÁN CẢI
TẠO NÂNG CẤP HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG TRONG MẠNG
TRUYỀN HÌNH CÁP HÀ NỘI………………………………………… … 50
3.1 Ứng dụng Internet trên mạng CATV……………………………………………… 50
3.1.1 Xác định chuẩn truyền số liệu cho mạng truyền hình cáp Hà Nội………………….50
3.1.2 Triển khai dịch vụ Internet và truyền số liệu trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến Hà
Nội……………………………………………………………… …….……… 53
3.1.2.1 Triển khai mạng internet sử dụng công nghệ CMTS……………………………….54
3.1.2.1.1 Thông tuyến mạng ngược chiều …………………………………………… …55
3.1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của CMTS…………………………………… …………57
3.1.2.2 Triển khai mạng internet sử dụng công nghệ thiết bị EOC……………………… 59
3.1.2.2.1 Giới thiệu công nghệ EOC…………………………………………… ……… 59

3.1.2.2.2 Công nghệ truy nhập EOC…………………………………… ……………….60
3.1.2.2.2.a Topo công nghệ EOC+Fiber Transceiver………………………………………62
3.1.2.2.2.b Phương án thi công lắp đặt EOC Master……………………………………….69
3.1.2.2.2.c Một số sự cố thường gặp khi triển khai công nghệ EOC……………………….75
3.1.2.3 So sánh công nghệ CMTS và công nghệ EOC…………………………………… 77
3.2 Phương án cải tạo nâng cấp hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp
Hà Nội……………………………………………………………………………… … 78
3.2.1 Hiện trạng hệ thống truyền dẫn quang truyền hình cáp Hà nội………………… …78
3.2.2 Phương án cải tạo nâng cấp………………………………………………… …… 79
3.2.2.1 Phương án bổ sung mới các tuyến cáp quang…………………………………… 79
3.2.2.2 Phương án cấp nguồn tín hiệu quang……………………………………………….79
3.2.2.3 Phương án thay thế thiết bị quang……………………………………………….…80
3.2.2.4 Phương án vận hành khai thác và bảo dưỡng hệ thống truyền dẫn quang………….80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………… ……………………………………….….82
1 Kết luận…………………………………………………………………………………… 82
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
iii
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
2 Kiến nghị……………………………………………………………………………….……83
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………84
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
iv
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH
KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt
ATT Attenuator Bộ suy hao
ATSC Advance Television System
Committee
Thức đẩy ủy ban hệ thống

truyền hình
ATM Ansynchrony Transmission
mode
Phương thức truyền dẫn dị bộ
APC Angled Physical contact Kiểu tiếp xúc vát chéo
Billing Bộ tính cước
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
v
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
CMTS Cable Modem Termination
Systems
Hệ thống kết cuối modem
cáp
CM Cable Modem Modem cáp
CATV Cable Television Truyền hình cáp hữu tuyến
C/N Carrier/Noise Tỷ số sóng mang trên nhiễu
CPE Customer Premises Equipment Thiết bị kết cuối thuê bao
Customer System Mạng truy nhập thuê bao
Combiner Bộ cộng
CTB Méo hài bậc 3
CSO Méo hài bậc 2
Default gateway Cổng mặc định
DVB Digital Video Broadcasting Phát thanh truyền hình số
Distribution network Mạng truyền dẫn và phân
phối tín hiệu
DIBEG Digital Broadcasting Experts
Group
Các chuyên gia phát thanh
truyền hình kỹ thuật số
DVB-RCC Digital Video Broadcasting

Return Channel via Cable
Truyền hình số trên cáp hữu
tuyến
DVB-T Digital Video Broadcasting
Terrestrial
Chuẩn cho truyền dẫn tín
hiệu truyền hình qua mạng
phát mặt đất
DVB-S Digital Video Broadcasting
Satellite
Chuẩn cho truyền dẫn tín
hiệu truyền hình qua mạng
phát vệ tinh
DVB-C Digital Video Broadcasting
Cable
Chuẩn cho truyền dẫn tín
hiệu truyền hình qua mạng
phát cáp hữu tuyến
DAVIC Digital Audio/Visual
Consortium
Hiệp hội truyền hình số
DOCSIS Data Over Cable System
Interface Specification
Đặc tả giao diện truyền dữ
liệu qua mạng cáp
Downstream Đường xuôi dòng
DHCP Dynamic Host Control
Protocol
Giao thức điều khiển máy
chủ

EOC Ethernet Over Coaxial Truy nhập băng rộng trên cáp
đồng trục
EDF Erbium Doped Fiber Sợi Erbium
EQ Equalizer Bộ suy hao tạo độ dốc
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
vi
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
E/O Electrical/Optical Bộ chuyển đổi điện quang
Frequency offset Dịch tần số
EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Bộ khuếch đại quang sợi
FTTH Fiber to the Home Mạng cáp quang tới tận nhà
FDM Frequency Division
Modullation
Ghép kênh phân chia theo tần
số
FC Fiber Connecter Đầu nối kiểu fiber
Hub Khối trung tâm
HE Headend System Hệ thống truyền dẫn phát
sóng
HFPC Hybrid Fiber Positive Coaxial Mạng đồng trục không có
phần tử tích cực
HFC Hybrid Fiber Coaxial Mạng lai cáp đồng trục
High pass Filter Bộ lọc thông cao
ISI Intersymbol Interfecence Nhiễu giao thoa giữa các ký
tự
IOS Internetwork Operation
System
Hoạt động của hệ thống
tương tác
IP Internet Protocol Giao thức internet

IF Intermadiade Frequency Tín hiệu trung tần
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
Link loss Liên kết bị mất
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phương
tiện
MMDS Multichanel Multipoint
Distribution System
Hệ thống phân phối đa điểm
đa kênh
MCNS Multimedia Cable Network
System
Hệ thống mạng cáp đa
phương tiện
Node Điểm node
ONU Optical Network Unit Khối mạng quang
ONT Optical Network Transceiver Khối mạng quang thu phát
OFDM Orthogonal Frequency
Division Multiplexing
Kỹ thuật điều chế và đa truy
nhập
ODF Optical Distribution Fiber Phân phối sợi quang
Output Cổng ra
O/E Optical/ Electrical Bộ chuyển đổi quang điện
QoS Quality of Service Chất lượng của dich vụ
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
vii
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha cầu
phương
QAM Quadrature Amplitude

Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
Router TP Link Bộ định tuyến TP lien kết
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
SM Single Mode Sợi đơn mode
SC Square Connecter Đầu nối kiểu vuông
Test point Điểm kiểm tra
TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền file nhỏ
Time offset Dịch thời gian
TOD Time of Day Thời gian ngày
TV Television Máy thu hình(Tivi)
UPC Ultra Physical Contact Dạng tiếp xúc
Update Cập nhật
Upstream Đường ngược dòng
VOD Video on Demand Video theo yêu cầu
PAL Phase Alteration Line
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
viii
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH
CÁP CATV
1.1 CẤU TRÚC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
Mạng truyền hình cáp CATV (Cable Television) có cấu trúc gồm ba thành phần
chính:
- Hệ thống Trung tâm truyền dẫn phát sóng Headend.
- Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu.
- Mạng truy nhập thuê bao.
Hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép truyền dẫn tín hiệu truyền hình
từ Trung tâm truyền hình cáp đến thẳng từng hộ dân, nhờ đó người dân có thể xem các
chương trình có chất lượng cao. Truyền hình cáp có khả năng cung cấp nhiều chương

trình và dịch vụ, chất lượng tín hiệu tốt và đặc biệt là giá thành khi hòa mạng và cước
phí thuê bao hợp lý. Nên truyền hình cáp hữu tuyến được phát triển rộng rãi và là một
phương thức hữu hiệu cung cấp các chương trình truyền hình đối với người dân. Hiện
nay mạng truyền hình cáp hữu tuyến đang phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam.
Hệ thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến có thể khắc phục được hoàn toàn các
nhược điểm mà truyền hình vô tuyến MMDS (Multichanel Multipoint Distribution
System) cũng như truyền hình qua vệ tinh đang gặp phải. Một số ưu điểm của mạng
truyền hình cáp:
- Không bị hạn chế vùng phủ sóng: các sợi cáp tín hiệu có thể được dẫn đến từng
hộ thuê bao tại bất kỳ vị trí nào.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
HỆ THỐNG TRUNG
TÂM TRUYỀN DẪN
PHÁT SÓNG
( Headend System )
MẠNG TRUY NHẬP
THUÊ BAO
(Customer System)
MẠNG TRUYỀN DẪN
VÀ PHÂN PHỐI TÍN
HIỆU
(Distribution Network)
Hình 1.1 : Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến CATV
1
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
- Ít bị ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp.
- Không chiếm dụng phổ tần vô tuyến.
- Không bị ảnh hưởng nhiễu của thời tiết.
- Không gây can nhiễu cho các trạm phát sóng vô tuyến nghiệp vụ khác.
- Có khả năng cung cấp tốt các dịch vụ truyền hình số chất lượng cao và các dịch

vụ tượng tác trên cùng một hệ thống. Dải thông lớn của mạng truyền hình cáp
hữu tuyến ( 5MHz – 862MHz) 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 có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông,
truyền số liệu tốc độ cao, truy cập internet.
Cấu trúc một mạng truyền hình cáp CATV còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như:
địa hình, địa lý, mật độ dân cư, giá thành đầu tư mạng ban liên quan đến việc nâng cấp
hệ thống mạng sau này và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên hầu hết mạng CATV đều có
cấu trúc theo kiểu vòng - sao - chuỗi.
Hình 1.2: Cấu trúc mạch vòng cáp quang hai cấp
1.1.1 Hệ thống trung tâm truyền dẫn phát sóng Headend
Sơ đồ tổng quát một hệ thống Headend.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
2
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
Hình 1.3: Sơ đồ tổng quát một hệ thống Headend
Hệ thống trung tâm truyền dẫn phát sóng là nơi thu nhận tín hiệu từ nhiều
nguồn khác nhau: như tín hiệu truyền hình quảng bá, vệ tinh, tín hiệu các kênh của các
nhà mạng CATV khác truyền dẫn qua hệ thống cáp quang, sản xuất chương trình tại
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
3
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
chỗ, chèn tín hiệu sản xuất nội bộ… . sau khi qua các bước xử lý như giải điều chế,
điều chế, phân kênh, mã hóa, trộn…) chuyển đổi từng kênh thu được sang từng tần số
RF mong muốn, ngẫu nhiên hóa các kênh khi có yêu cầu, kết hợp tất cả các tần số một
kênh đơn tương tự băng rộng ( ghép FDM ) tín hiệu được đưa ra ngoài mạng truyền
dẫn và phân phối tới khách hàng thuê bao.
Đối với Headend phát triển các dịch vụ tương tác như: Internet, VOD, Điện
thoại… Headend sẽ nhận tín hiệu ngược dòng từ thiết bị đầu/cuối của các hộ thuê bao
sau đó đưa tới các hệ thống bộ phận liên quan như CMTS, Telephone Switch… để kết

nối với đơn vị cung cấp dịch vụ mạng viễn thông bên ngoài. Trong quá trình này, bộ
phận tính cước ( Billing) tính các dung lượng trao đổi của khách hàng để xác định phí
sử dụng dịch vụ hàng tháng.
Chức năng các khối cơ bản của Headend:
- Khối thu tín hiệu vệ tinh: là khối có chức năng thu tín hiệu vệ tinh sau đó thực
hiện quá trình chuyển đổi từ tín hiệu vệ tinh ( là dạng hai tín hiệu audio và
video tách biệt nhau) có tần số cao xuống tín hiệu trung tần (IF) của hệ thống
truyền hình cáp (gọi là bộ dowconverter).
- Khối bộ lọc trung tần: có chức năng lọc tần số của kênh truyền hình cần thu.
- Khối bộ điều chế (Modulators): là khối có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu
trung tần lên tín hiệu cao tần trong dải tần số (5MHz – 862MHz) của hệ thống
truyền hình cáp để ghép kênh và truyền lên mạng cấp đến thuê bao.
- Khối bộ ghép kênh (Combiner): là khối ghép kênh nó thực hiện chức năng
ghép các kênh truyền hình thu được sau khi đã được điều chế tần số vào một dải
tần số đường xuống (65MHz ~ 862MHz ) của hệ thống truyền hình cáp theo
phương thức ghép kênh theo tần số (FDM).
- Bộ khuếch đại RF: là bộ khuếch đại tín hiệu cao tần RF ( làm tăng mức tín hiệu
RF ) sau đó cấp vào bộ chia tín hiệu cao tần để phân phối cho các hệ thống
giám sát và điều chế cho máy phát quang.
- Máy phát quang: gồm có hai loại máy phát quang, loại máy phát quang tại bước
sóng 1310nm và máy phát quang tại bước sóng 1550nm. Tùy thuộc vào mục
đích sử dụng mà các Đơn vị khai thác truyền hình cáp sử dụng một trong hai
loại máy phát hoặc cũng có thể dùng đồng thời cả hai loại. Chức năng của máy
thực hiện việc chuyển đổi từ nguồn tín hiệu điện thành nguồn tín hiệu quang và
ghép vào sợi quang để truyền đi.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
4
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
- Khuếch đại quang: là các bộ khuếch đại quang sử dụng bước sóng 1550nm,
chức năng khuếch đại tín hiệu quang và các bộ khuếch đại quang thường được

sử dụng tại Headend hoặc tại các trạm lặp quang.
- Bộ chia quang: có chức năng chia rẽ phân phối nguồn tín hiệu quang cho các
khuếch đại quang và node quang.
- Bộ chia tín hiệu RF chức năng chia rẽ phân phối tín hiệu RF.
1.1.2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu
Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ
Headend đến các trạm lặp, node quang và nhà thuê bao. Trong truyền hình cáp hữu
tuyến HFC, môi trường truyền dẫn là cáp quang. Điển hình là một hay nhiều mạch
vòng cáp quang kết nối giữa HEADEND và các HUB sơ cấp, trong một số trường hợp
khác thì các vòng thứ cấp lại liên kết giữa các HUB sơ cấp với các HUB thứ cấp. Từ
đây các node quang được liên kết với các HUB hoặc HEADEND theo dạng cấu trúc
hình sao.
Cấu trúc mạch vòng có dự phòng 1+1 cho độ tin cậy của hệ thống cao hơn vì
khi trên đường truyền có xảy ra sự cố thì sẽ thực hiện chuyển mạch tự động hoặc nhân
công sang hệ thống dự phòng để đảm bảo tín hiệu truyền được liên tục.

Hình 1.4: Cấu trúc mạng truyền hình cáp CATV
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
5
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
Hình 1.5: Cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang đơn giản bước sóng 1310nm
Sơ đồ cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang sử dụng bước sóng 1310nm
(Hình 1.5) ở trên cho biết sơ bộ chi tiết một số thiết bị trong mạng quang. Tín hiệu
sau khi được xử lý tại Headend được đưa ra ngoài mạng thông qua cáp sợi quang, đến
các trạm lặp HUB. Tại đây tín hiệu được đưa vào máy thu quang để thực hiện quá trình
chuyển đổi từ O/E tín hiệu ra khỏi máy thu quang là dạng tín hiệu cao tần RF, tín hiệu
RF thu được này dùng để điều chế cho máy phát quang sau đó thông qua các bộ chia
quang theo tỷ lệ để cấp đến trạm lặp quang thứ cấp, đến các node quang. Cũng có
trường hợp máy phát quang được đặt ngay tại Hệ thống trung tâm Headend để cấp đến
các node quang . (Tuỳ thuộc vào địa hình, địa bàn, phân bố dân cư… mà quyết định

thiết kế có cần đặt trạm lặp quang hay không).
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
6
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
Hình 1.6: Cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang đơn giản bước sóng 1550nm
Đối với cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang sử dụng bước sóng 1550nm thì
nguồn quang 1550nm từ Headend đưa ra ngoài mạng đến các node quang và trạm lặp,
tại trạm lặp tín hiệu quang được đưa thẳng vào các bộ khuếch đại quang EDFA để
khuếch đại tín hiệu sau đó cấp cho hệ thống các node quang, trạm lặp thứ cấp thông
qua các bộ chia quang 1550nm.
Hiện tại trên hệ thống mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu của các Đơn vị
khai thác truyền hình cáp ở Việt nam đều đã thực hiện việc chuyển đổi từ hệ thống
quang bước sóng 1310nm sang hệ thống 1550nm do đặc tính ưu việt của hệ thống
quang 1550nm là: suy hao đường truyền thấp hơn hệ thống 1310nm, cự ly truyền dẫn
xa do được sử dụng các bộ khuếch đại quang 1550nm có công suất lớn, tín hiệu cao
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
7
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
tần thu được tại phía thu sau khi chuyển đổi từ O/E có chất lượng cao, đặc biệt là hình
ảnh của các kênh có độ xâu hình cao hơn so với hệ thống quang 1310nm.
1.1.3 Mạng truy nhập
Mạng truy nhập được chia theo 2 kiểu: HFPC và HFC. Tùy thuộc vào địa hình, địa lý,
chất lượng hệ thống, các dịch vụ khai thác trên hệ thống, giá thành xây dựng mạng ban đầu
mà sử dụng một trong hai kiểu trên.
1.1.3.1 Mạng truy nhập kiểu HFPC
Mạng HFPC là loại mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục mà trong đó chỉ
dùng các thiết bị thụ động để chia rẽ tín hiệu mà không sử dụng bất cứ một thiết bị
tích cực nào trên mạng đồng trục.

Hình 1.7: Mạng truy nhập HFPC

Đặc điểm của mạng HFPC:
+ Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
8
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
+ Sử dụng node quang có công suất lớn.
+ Mạng đồng trục chỉ có các tuyến trục chính và tuyến cáp thuê bao với các
thiết bị chia thụ động
+ Khả năng phục vụ từ 400-600 thuê bao / node quang.
Ưu điểm:
+ Chất lượng tín hiệu tốt do không sử dụng các bộ khuếch đại.
+ Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần nên việc thi công lắp đặt, vận
hành dễ dàng.
+ Các thiết bị thụ động có khả năng truyền 2 chiều nên độ ổn định mạng vẫn
cao khi triển khai mạng 2 chiều.
+ Số lượng thuê bao/node quang nhỏ nên có khả năng cung cấp tốt dịch vụ 2
chiều với tốc độ cao.
+ Giảm chi phí: cấp nguồn điện cho mạng, bảo dưỡng, thay thế các thiết bị tích
cực.
Nhược điểm:
+ Khả năng bao phủ của 1 node quang nhỏ do không sử dụng khuếch đại.
+ Yêu cầu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định.
1.1.3.2 Mạng có cấu trúc HFC
Mạng HFC là loại mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục mà trong đó có
dùng các thiết bị tích cực (các bộ khuếch đại cao tần) trên mạng đồng trục.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
9
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV

Hình 1.8: Mạng truy nhập HFC

Đặc điểm của mạng HFC:
+ Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều
+ Mạng đồng trục chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể.
+ Mạng đồng trục được chia thành 3 cấp:
Cấp trục chính: bao gồm cáp đồng trục trục chính, khuếch đại trục, bộ chia tín
hiệu đường trục.
Cấp trục nhánh: bao gồm cáp đồng trục trục nhánh, khuếch đại nhánh, bộ chia
tín hiệu đường nhánh.
Cấp mạng thuê bao: bao gồm cáp đồng trục thuê bao, TV.
+ Khả năng phục vụ từ 1500-2000 thuê bao / node quang.
Ưu điểm:
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
10
Hệ thống truyền dẫn quang trong mạng truyền hình cáp CATV
+ Phạm vi bao phủ của 1 node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục bởi sử
dụng các khuếch đại cao tần.
+ Chi phí ban đầu thấp nhờ sử dụng ít node quang.
Nhược điểm:
+ Chất lượng tín hiệu thấp hơn kiểu mạng HFPC.
+ Không thuận lợi khi triển khai thành mạng 2 chiều do sử dụng các thiết bị tích
cực.
+ Yêu cầu về nguồn điện cấp cho node quang: nguồn điện cấp tại chỗ và cấp từ
xa phải có độ ổn định cao, nếu điểm cấp nguồn nào đó mất điện thì toàn bộ
tuyến phía sau cũng bị mất tín hiệu.
+ Cơ chế thi công, vận hành, bảo dưỡng phức tạp.
1.1.3.3 Nhận xét
Như đã trình bày ở trên ưu điểm của mạng này sẽ là nhược điểm của mạng kia.
Tuỳ thuộc vào mô hình kinh tế, điều kiện địa lý để áp dụng loại mạng nào cho phù
hợp. Nếu xét trong cùng một phạm vi phục vụ, mạng HFPC yêu cầu số lượng node
quang nhiều hơn mạng HFC. Vì vậy:

- Trong điều kiện mạng quang đã có sẵn, nên chọn phương án xây dựng mạng
HFPC nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư cho mạng đồng trục, đẩy nhanh tốc
độ triển khai mạng, nâng cao chất lượng tín hiệu và hiệu quả khai thác.
- Trong điều kiện mạng quang còn hạn hẹp, nên chọn phương án xây dựng mạng
HFC. Khi đó, để đẩy nhanh tốc độ mở rộng mạng phải vươn dài mạng đồng trục
bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại cao tần. Đối với tình hình nước ta hiện
nay thì cấu trúc mạng HFC hợp lý hơn vì ở Việt Nam mạng truyền hình cáp vẫn
đang phát triển, mạng mới được đưa vào sử dụng trong khoảng thời gian ngắn
nên cơ sở hạ tầng còn thiếu thốn. Hệ thống mạng phải thi công mới nên để giảm
chi phí lắp đặt cho cả nhà khai thác lẫn các thuê bao thì mạng HFC là hợp lý
nhất.
GVHD: Trương Trung Kiên SVTH: Lê Mạnh Hùng, Lớp : VT107A3
11