Thiết kế mạng truyền hình cáp cho khách sạn hoa lư ninh bình

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Ngày nay, nhu cầu xem được nhiều kênh truyền hình với chất lượng hình ảnh
và nội dung phong phú của người dùng ngày càng cao. Chính vì thế, sự ra đời
của truyền hình CATV đã trở thành một điều tất yếu, bên cạnh chất lượng âm
thanh và hình ảnh cao thì truyền hình CATV còn cung cấp nhiều kênh truyền
hình đa dạng đáp ứng mọi nhu cầu của đối tượng. Ở nước ta nhu cầu sử dụng
truyền hình cáp đang ngày càng nhiều, tuy bước đầu mới phát triển mạnh ở các
khu đô thị, thành phố, thị xã nhưng tiềm năng mở rộng phát triển của loại hình
truyền hình cáp chắc chắn sẽ còn tiến xa hơn nữa. Xuất phát từ tính thực tiễn đó,
em đã chọn nghiên cứu tìm hiểu về truyền hình cáp CATV, với tên đồ án là
“Thiết kế mạng truyền hình cáp cho khách sạn Hoa Lư – TP. Ninh Bình”. Nhiệm
vụ chủ yếu của đồ án là:
1. Tìm hiểu tổng quan về truyền hình cáp, với các vấn đề được đề cập đến
như: lịch sử ra đời của truyền hình cáp, mô hình tổng quá của truyền hình
cáp và các loại truyền hình cáp hiện nay.
2. Các thiết bị sẽ được sử dụng trong hệ thống mạng truyền hình cáp CATVHFC hiện nay, đặc tính và chỉ tiêu kỹ thuật của từng thiết bị.
3. Nghiên cứu vấn đề thiết kế mạng truyền hình cáp cho khách sạn và cụ thể
là lên kế hoạch và tính toán xây dựng mạng truyền hình cáp CATV-HFC
cho khách sạn Hoa Lư – TP. Ninh Bình.
Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong
nhận được ý kiến nhận xét của thầy cô và các bạn để em hoàn thiện hơn phần
kiền thức của mình.

1


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm
ơn các thầy giáo, cô giáo Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền
Thông, những người đã dạy dỗ, trang bị cho em những kíến thức bổ ích trong 5
năm học vừa qua.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo Th.S Vũ Chiến
Thắng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực tập và
làm đồ án.
Nhân dịp này em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè,
những người thân đã cổ vũ, động viên tiếp thêm cho em nghị lực để em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện đồ án bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012
Sinh Viên thực hiện

Bùi Thị Ngọc Lan

2


LỜI CAM ĐOAN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định và đáp ứng được
yêu cầu đề ra, em đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi, tích lũy kiến thức đã học. Em có
tham khảo một số tài liệu đã nêu trong phần “Tài liệu tham khảo” nhưng không
sao chép nội dung từ bất kỳ đồ án nào khác.
Em xin cam đoan đồ án là công trình nghiên cứu của cá nhân nghiên cứu,
xây dựng dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Vũ Chiến Thắng. Nội dung lý thuyết
trong đồ án có sự tham khảo và sử dụng của một số tài liệu, thông tin được đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo danh mục tài liệu của đồ án.
Em xin cam đoan những lời khai trên là đúng, mọi thông tin sai lệch em
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng.

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012
Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Ngọc Lan

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………..6
DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………9
DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………...10
KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT…………………………………………...12
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP………………………...14
1.1.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TRUYỀN HÌNH CÁP…………………...14

1.2.

MÔ HÌNH TỔNG QUAN CỦA TRUYỀN HÌNH CÁP………………….15

1.3

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÔ TUYẾN MMDS……………….16

1.3.1. Giới thiệu ......................................................................................... .16
1.3.2. Quá trình phát triển ........................................................................... 17
1.3.3. Mục đích của truyền hình MMDS ..................................................... 18
1.3.4. Triển vọng phát triển của MMDS ...................................................... 19

1.3.5. Mô hình hệ thống MMDS ................................................................. 20
1.3.5.1. Hệ thống tương tự MMDS .......................................................... 20
1.3.5.2. Hệ thống kỹ thuật số MMDS....................................................... 21
1.4. TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CATV………………………………23
1.4.1. Ưu điểm và nhược điểm của CATV .................................................. 26
1.4.2. Hệ thống mạng cáp HFC ( Hybrid Fiber Coaxial). ............................ 33
1.4.3. Hệ thống mạng cáp HFPC ................................................................. 36
CHƯƠNG 2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH
CÁP CATV – HFC……………………………………………………………….37
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP CATV-HFC…38
2.1.1. Trung tâm Headend ........................................................................... 38
2.1.2. Truy cập - thuê bao ........................................................................... 40
2.2. CÁC THIẾT BỊ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT……………………………..40
2.2.1. Tủ đựng thiết bị ................................................................................. 40
2.2.2. Các loại anten thu .............................................................................. 41
2.2.3. Phễu thu sóng (bộ LNB) .................................................................... 44
2.2.4. Các loại đầu thu................................................................................. 48
2.2.5. Bộ điều chế và bộ giải điều chế ......................................................... 52
2.2.5.1. Bộ điều chế ................................................................................. 52

4


2.2.5.2. Bộ dải điều chế ........................................................................... 53
2.2.6. Bộ ghép kênh .................................................................................... 55
2.2.7. Máy phát quang................................................................................. 56
2.2. 8. Bộ chia, bộ Taps............................................................................... 57
2.2.8.1. Bộ chia….. .................................................................................. 57
2.2.8.2. Bộ Taps....................................................................................... 58
2.2.9. Bộ khuếch đại tín hiệu ....................................................................... 60

2.2.10. Cáp quang ....................................................................................... 61
2.2.10.1. Cấu trúc sợi cáp quang .............................................................. 61
2.2.10.2. Cấu trúc cáp quang .................................................................... 62
2.2.10.3. Thông số của sợi quang ............................................................. 64
2.2.10.4. Các nguyên nhân gây suy hao ................................................... 64
2.2.10.5. Các loại sợi quang ..................................................................... 65
2.2.11. Cáp đồng trục .................................................................................. 66
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP CHO KHÁCH SẠN
HOA LƯ – NINH BÌNH…………………………………………………………69
3.1. ĐẶC ĐIỂM VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP NINH BÌNH………………………69
3.2. TÌM HIỂU VỀ KHÁCH SẠN HOA LƯ – NINH BÌNH……………………74
3.3. THIẾT KẾ MẠNG CATV CHO KHÁCH SẠN HOA LƯ – NINH BÌNH…75
3.3.1. Các quy tắc chung khi thiết kế ........................................................... 75
3.3.1.1. Mô hình thiết kế .......................................................................... 75
3.3.1.2. Các bước thiết kế ........................................................................ 76
3.3.2. Khảo sát khách sạn Hoa Lư – Ninh Bình. .......................................... 77
3.3.3. Lựa chọn thiết bị và tính toán chi tiết. ............................................... 78
3.3.3.1. Các thiết bị cần sử dụng ............................................................. .78
3.3.3.2. Tính toán suy hao .......................................................... ………..79
KẾT LUẬN………………………………………………………………………85
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………..86

5


LỜI NÓI ĐẦU
Truyền hình cáp (CATV) từ lâu đã không còn xa lạ đối với người dân ở các
nước phát triển trên thế giới. Thuật ngữ CATV xuất hiện lần đầu tiên vào năm
1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến và
thuật ngữ CATV được hiểu là hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Community

Antenna Television).
Những năm gần đây, do tăng nhu cầu thưởng thức các chương trình truyền
hình chất lượng cao, nội dung phong phú cũng như sự tiến bộ trong công nghệ,
các mạng truyền hình cáp đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Giờ đây không
chỉ cung cấp các chương trình truyền hình thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của
người xem mà chúng còn trở thành một tiềm lực cạnh tranh đáng kể đối với các
mạng viễn thông khác trong cung cấp các dịch vụ viễn thông.
Tại Việt Nam hiện nay có các dịch vụ truyền hình như truyền hình quảng bá,
dịch vụ truyền hình MMDS và dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến. Truyền hình
quảng bá sử dụng môi trường hoàn toàn không khí để truyền tín hiệu và các thuê
bao chỉ việc cắm anten để thu tín hiệu từ anten phát của các đài truyền hình là đã
có thể xem chương trình nên các thuê bao không cần phải đóng cước dịch vụ và
các nhà sản xuất chương trình cũng không phải tốn kém về phương tiện truyền
dẫn. Tuy nhiên vì là chương trình truyền hình tương tự và sử dụng dải tần số
ngoài không gian nên tài nguyên bị hạn hẹp dẫn đến số lượng kênh phát ra của
dịch vụ truyền hình quảng bá rất hạn chế và nó chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các
nguồn nhiễu của môi trường truyền dẫn như: nhiễu công nghiệp, nhiễu từ các đài
phát lân cận … và nó cũng chịu ảnh hưởng rất lớn của thời tiết. Dịch vụ truyền
hình quảng bá không thể tăng thêm kênh chương trình khác do băng thông bị hạn
chế. Vì tài nguyên tần số không gian là một tài nguyên quý giá đối với mỗi quốc
gia và ngoài việc dành cho dịch vụ truyền hình nó còn dành cho nhiều dịch vụ
khác nữa như: thông tin liên lạc trong quân đội, thông tin di động …
Còn dịch vụ truyền hình MMDS thì sử dụng sóng mang phụ của thông tin vi
ba (900MHz) để truyền tải các kênh truyền hình và kéo cáp từ trung tâm truyền
hình đến trạm vi ba, sử dụng anten phát của trạm vi ba để phát sóng đến các vùng

6


xung quanh trạm trong một phạm vi bán kính nhất định, nó được chia thành các

cell hình dải quạt để phủ sóng. Đối với dịch vụ này thì thuê bao cũng chỉ cần
dựng cột anten là có thể thu được chương trình truyền hình và giải mã để xem.
Tuy nhiên đây là phương thức truyền trong tầm nhìn thẳng nên anten thu của
thuê bao bắt buộc phải nhìn thấy anten phát của trạm vi ba gần nó thì mới thu
được tín hiệu. Đây là một nhược điểm của dịch vụ vì nó sẽ hạn chế đối với các
vùng dân cư trong khu vực có nhiều toà nhà cao tầng che chắn (như là các khách
sạn) hoặc các khu vực dân cư có nhiều cây cối che phủ. Các khu vực đó không
thể bắt được tín hiệu do tín hiệu không thể xuyên qua chướng ngại vật hoặc đi
cong xuống. Còn nữa nó cũng tương tự như dịch vụ truyền hình quảng bá ở chỗ
băng thông bị hạn chế nên kênh truyền hình phát ra cũng bị hạn chế và nó cũng
chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các nguồn nhiễu công nghiệp, nhiễu của các đài
phát lân cận và chính nó cũng gây nhiễu cho các đài phát khác, cũng chịu ảnh
hưởng mạnh của thời tiết.
Do các hạn chế của các dịch vụ truyền hình như ở trên nên việc phát triển
truyền hình cáp hữu tuyến HFC là điều tất yếu vì: Mạng HFC sử dụng cáp quang
ở mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu nên đã sử dụng được các ưu điểm của
cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác như: Băng thông của cáp
quang rất lớn (1014 ~ 1015 Hz), suy hao đường truyền rất nhỏ, không chịu ảnh
hưởng bởi nhiễu của môi trường ngoài và nhiễu điện từ, có thể tích hợp được
nhiều dịch vụ trên cùng một đường truyền…
Tại tỉnh Ninh Bình, nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến với
quy mô hiện đại, cung cấp nhiều chương trình cho người dân đã được lập kế
hoạch phát triển và đang được triển khai trên diện rộng.
Cùng với sự phát triển này, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế mạng truyền hình cáp
cho khách sạn Hoa Lư – Ninh Bình” trình bày những nội dung cơ bản nhất các
công nghệ sử dụng trong mạng truyền hình cáp hữu tuyến về kiến trúc mạng
HFC, và các bước thiết kế truyền hình cáp cho một khách sạn. Nội dung bản đồ
án gồm 3 chương được giới thiệu sơ lược sau đây:

7

 Chương 1: Trình bày tổng quan về truyền hình cáp. Giới thiệu lịch sử hình
thành, cũng như mô hình tổng quan truyền hình cáp hiện nay và một số hệ
thống truyền hình cáp.
 Chương 2: Giới thiệu chi tiết về các loại thiết bị được sử dụng trong truyền
hình cáp hữu tuyến CATV (loại hình truyền hình cáp phổ biến được sử
dụng ở Ninh Bình). Ở chương này, em đi sau vào tìm hiểu chức năng và
các thông số kỹ thuật của thiết bị.
 Chương 3: Thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV cho khách sạn
Hoa Lư – Ninh Bình. Chương này bao gồm các bước khảo sát và mô hình
thiết kế khách sạn Hoa Lư,…
Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp nên không tránh khỏi
những sơ suất và một số nội dung chưa được chi tiết, mong các thầy cô giáo góp
ý và thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Chiến Thắng, cũng như các anh
chị trong phòng thiết kế của công ty truyền hình cáp Ninh Bình đã tận tính giúp
đỡ trong quá trình làm đồ án.
Thái Nguyên, Tháng 6 năm 2012
Sinh viên

Bùi Thị Ngọc Lan

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của anten parapol làm bằng lưới nhôm của hãng PSI....43
Bảng 2.2: Chỉ số kỹ thuật của anten parapol làm bằng Tole của hãng JONSA…44
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thiết bị LNBF..…..……………….….………..….45

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của bộ ghép kênh JM-16X NTSC, PAL B/G & D/K....55
Bảng 2.5: Đặc tính suy hao của loại Taps lắp đặt ngoài
trời…………………..…59
Bảng 2.6: Đặc tính suy hao của loại Taps lắp đặt trong
nhà……………….......…59
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của bộ khuếch đại tín hiệu MIC8A32…..….....…..60
Bảng 2.8: Một số loại cáp đồng trục và chỉ số suy hao của
chúng……...……..…67
Bảng
3.1:
Bảng
giá
cước
hàng
tháng
cho
các
thuê
bao………….……....……......71
Bảng 3.2: Kênh truyền hình và dải tần của truyền hình cáp Ninh
Bình..…..….....72
Bảng
3.3:
Tổng
hợp
suy
hao
của
các
tầng

khách
sạn…….…………………..…..84
Bảng
3.4:
Tổng
các
thiết
bị
và
giá
thành
lắp
đặt…………...……….….….….….84

9


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồi khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp……………….15
Hình 1.2: Hệ thống truyền hình MMDS………………………………………17
Hình 1.3: Hệ thống thu truyền hình nhiều kênh MMDS………………...……19
Hình 1.5: Hệ thống truyền hình MMDS kỹ thuật số………………………….21
Hình 1.6: Truyền hình cáp dùng cho khách sạn..……………………………..24
Hình 1.7: Truyền hình cáp dành cho biệt thự…………………………………25
Hình 1.8: Truyền hình cáp dùng cho hộ gia đình điển hình…………………..26
Hình 1.9: Truyền hình cáp dùng cho thị trấn, cụm dân cư……………………26
Hình 1.10: Mô hình mạng sử dụng cáp đồng trục truyền dẫn………………...34
Hình 1.11: Mạng HFC………………………………………………...………...35
Hình 1.12: Mô hình mạng HFPC………………………………………………..37
Hình 2.1: Đồ hình khái quát một mạng truyền hình cáp CATV-HFC…………..38

Hình 2.2: Tủ đựng thiết bị thông dụng………………………...………………..41
Hình 2.3: Anten Yagi..…………………………………………………….…….42
Hình 2.4: Anten parapol làm bằng Tole……………………………...…………43
Hình 2.5: Anten parapol làm bằng lưới nhôm….……………………..……….. 44
Hình 2.6: Phễu thu sóng…….…………………………………………...……... 44
Hình 2.7: Một bộ 5 LNB để thu 5 vệ tinh……………………………………….46
Hình 2.8: Thiết bị LNBF standar C/Ku band…………………………………47
Hình 2.9: Thiết bị LNBF C band………………………………………………46
Hình 2.10: Sơ đồ khối của LNB………………………………………….……..48
Hình 2.11: Máy thu kỹ thuật số mặt đất VTC…………………………………..48
Hình 2.12: Máy thu kỹ thuật số vệ tinh…………………………………………50
Hình 2.13: Bộ converter……………………………………………...…………51
Hình 2.14: Bộ điều chế 48- 870 MHz NTSC, PAL………………….………….53
Hình 2.15: Bộ giải điều chế WDM 200L……………………………………….54
Hình 2.16: Bộ ghép kênh JM-16X NTSC, PAL B / G & D / K………………..55
Hình 2.17: Máy phát quang GW - OT3000………………………………....…54
Hình 2.18: Bộ chia 4 loại thiết bị trong nhà………………………...…………..58
10


Hình 2.19: Bộ chia 3 loại thiết bị ngoài trời…………………………………… 58
Hình 2.20: Bộ khuếch đại tín hiệu MIC-8A32………………………………….60
Hình 2.21: Cấu tạo sợi quang…………………….……………………………..62
Hình 2.22: Cấu trúc cáp quang………………………………………………….63
Hình 2.23: Cáp quang ngoài trời……………..……………………..…………..63
Hình 2.24: Cấu tạo của cáp đồng trục…………………………….……………..66
Hình 2.25: Cáp đồng trục RG6…………….……………………..……………..65
Hình 2.26: Cáp đồng trục loại RG 11…….…………………………..…………66
Hình 3.1: Mô hình thiết kế mạng CATV……….……………………………….75
Hình 3.2: Mô hình cấu trúc hình cây……………………………...…………….76

Hình 3.3: Mô hình cấu trúc hình xương cá………………………….…………..76
Hình 3.3: Mô hình đi dây và lắp đặt thiết bị mạng cho khách sạn Hoa Lư…...………...78
Hình 3.4: Mô hình lắp đặt thiết bị truyền hình cáp ở tầng 4…………………….80
Hình 3.5: Mô hình lắp đặt thiết bị tầng 3 khách sạn Hoa Lư……………………82
Hình 3.6: Mô hình thiết kế mạng truyền hình cáp tầng 2 khách sạn Hoa Lư…..………83

11


KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
AC

Alternating Current

Dòng xoay chiều

CATV

Community Antenna
Television

Truyền hình cáp

CAS

Conditional Access
System

Hệ thống truy nhập có
điều kiện

CVBS

Colour Video Baseband
Signal

Tín hiệu Video màu

DiSEqC

Digital Satellite
Equipment Control

Bộ điều khiển tín hiệu
số vệ tinh

DTH

Direct to home

Truyền hình kỹ thuật
số qua vệ tinh

FCC

Federal Communications
Commission

Uỷ ban truyền thông
liên bang

HFC

Hybrid fiber-coaxial

Mạng lai cáp đồng trục

IEC

International
Electrotechnical
Commission

Ủy ban kỹ thuật điện
quốc tế

ISO

International
Standardization
Organization

Tổ chức tiêu chuẩn
hóa quốc tế

LNB

Low noise Block
Converter

Chuyển đổi xuống tần
số thấp

MMDS

Multichannel Multipoint
Distribution Service

Dịch vụ đa kênh phân
phối đa điểm

MIC

Microwave Integrated
Circuit

Mạch tích hợp vi ba

MPEG

Moving picture Expert

Chuẩn video

12


Group
MATV

Master Antenna
Television

Truyền hình sử dụng
anten chủ

MDS

Multipoint Distribution
System

Hệ thống phân phối đa
điểm

NTSC

National Television
System Committee

Hệ tiêu chuẩn truyền
hình và video

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

PAL

Phase Alternative Line

Hệ truyền hình PAL

PSK

Phase Shift Keying

Kỹ thuật khóa chuyển
pha

QAM

Quadrature Ampliture
Modulation

Điều chế biên độ cầu
phương

QPSK

Quadrature Phase Shift
Keying

Điều chế khoá dịch
pha cầu phương

SDH

Synchronous Digital

Hierarchy

Hệ thống đồng bộ số

SMF

Single Mode Fiber

Sợi quang đơn mode

STB

Set – Top - Box

Đầu thu tín hiệu số

SPDIF

Sony Philips Digital
Interface Format

Chuẩn giao tiếp kỹ
thuật số của Sony và
Philips

TVRO

Television Receiver Only

Truyền hình vệ tinh

TV

Television

Tivi

VDC

volts-direct current

Dòng một chiều

VHF

Very High Frequency

Tần số cao

UHF

Ultra High Frequency

Siêu cao tần

13


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP
1.1.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TRUYỀN HÌNH CÁP
Bắt đầu hình thành từ những năm 1948 tại Pennsylvania - Mỹ. Đây là khu

vực miền núi nơi sóng mặt đất không thể bao phủ tới được. Để cung cấp tín hiệu
cho các khu vực thung lũng thì John Walson đã nghĩ ra giải pháp đặt các bộ
antena trên các đỉnh núi cao, sau đó tín hiệu được đưa đến vào bộ lưu trữ và
truyền đến các hộ gia đình thông qua hệ thống khuếch đại và cáp đồng trục. Đây
có thể coi là hệ thống cáp đầu tiên trên thế giới. Để xem được các chương trình
này người dân bắt buộc phải trả cho nhà cung cấp khoảng 2 đôla trên một tháng
hoặc là 100 đôla trọn gói.
Đầu những năm 1950 truyền hình vẫn còn là công nghệ khá mới mẻ đối với
công chúng. Để quảng bá rộng rãi truyền hình tới người dân, FCC đã lên kế
hoạch xây dựng mới và cải tạo các trạm phát tín hiệu khắp nơi trên nước Mỹ và
kết quả là rất nhiều ti vi được bán ra tương ứng với số anten mọc lên như nấm.
Milton Jerrold Shap, người sau đó trở thành thống đốc bang Pennsylvania đã
phát triển một hệ thống anten master (MATV) để cung cấp tín hiệu truyền hình
cho tất cả các tivi trong một tòa nhà bằng việc sử dụng hệ thống cáp đồng trục và
các bộ khuếch đại. Trên khắp các thành phố nước Mỹ, rất nhiều nhà cung cấp áp
dụng mô hình của John Walson để xây dựng hệ thống mạng truyền hình cáp,
cung cấp tín hiệu truyền hình đến các hộ gia đình. Năm 1952, đã có 70 hệ thống
cung cấp dịch vụ truyền hình cáp với 14000 thuê bao. Với sự trợ giúp của Milton
Shapp thì truyền hình cáp phát triển với tốc độ nhanh chóng và rộng khắp các
vùng nước Mỹ. Cuối những năm 1960 truyền hình cáp bắt đầu thể hiện các ưu
việt so với truyền hình vô tuyến về chất lượng tín hiệu và khả năng phủ sóng
rộng. Với đà phát triển mạnh mẽ truyền hình cáp thực sự trở thành một ngành
công nghiệp thương mại. Tuy nhiên số lượng ban đầu 3 kênh chương trình trên
một hệ thống mạng chưa đáp ứng được nhu cầu người xem.
14

Năm 1964 đã có 800 hệ thống cấp tín hiệu truyền hình cáp với 850.000 thuê
bao. Tuy nhiên, việc cung cấp tín hiệu truyền hình cáp tới các nơi xa có thể gây
rắc rối cho các nhà quảng bá tín hiệu truyền hình địa phương những người này
không muốn tạo ra sự cạnh tranh vì thế họ đã yêu cầu chính phủ dừng việc tiếp
nhận tín hiệu. FCC đã chấp nhận và hạn chế việc nhận tín hiệu từ các trạm phát
truyền hình cáp và việc hạn chế này đã gây ảnh hưởng đến ngành công nghiệp
cáp và việc này kéo dài đến năm 1972 cho đến khi FCC nới lỏng điều kiện thu tín
hiệu. Tháng 12 năm 2011, đã có hơn 5300 hệ thống phục vụ khoảng 60 triệu thuê
bao trong hơn 34.000 cộng đồng. Hệ thống cáp đang hoạt động tại các tiểu bang
của Hoa Kỳ và ở nhiều quốc gia khác, chẳng hạn như Canada và Úc, và khắp
Châu Âu và nhiều khu vực Đông Á.
1.2.

MÔ HÌNH TỔNG QUAN CỦA TRUYỀN HÌNH CÁP
Cáp truyền hình là loại hình mà các dịch vụ video được cung cấp bởi một

nhà điều hành cáp cho thuê bao thông qua một cáp đồng trục hoặc cáp quang.
Mạng truyền hình cáp 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.
Hệ thống thiết bị
trung tâm
(Headend
System)

Mạng phân phối
tín hiệu
(Distribution
Network)

Thiết bị thuê
bao
(Customer
System)

Hình 1.1: Sơ đồi khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp
 Hệ thống thiết bị trung tâm:
Hệ thống trung tâm (Headend System) là nơi cung cấp, quản lý chương trình
hệ thống mạng truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin
quan sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển.
Với các hệ thống mạng hiện đại có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền
tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ
như: mã hoá tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các
mạng viễn thông như mạng Internet...
15


 Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp:
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ
trung tâm mạng đến các thuê bao. Tuỳ theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền
hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình
cáp như MMDS môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vô tuyến. Ngược lại,
đối với hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) môi trường truyền dẫn sẽ
là các hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp đồng xoắn ...).
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu
phát ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp.
Các thiết bị khác trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối
tín hiệu hình đến tận thiết bị của thuê bao. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu
truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục
vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng cung cấp mạng.

 Thiết bị tại nhà thuê bao:
Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê
bao có thể chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu. Với
mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao gồm các
bộ chia tín hiệu, các đầu thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) và các cáp dẫn...
Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đến TV để thuê bao sử dụng các
dịch vụ của mạng: Chương trình TV, truy nhập Internet, truyền dữ liệu...
1.3

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÔ TUYẾN MMDS

1.3.1. Giới thiệu
Hệ truyền hình MMDS_Multi point Multi Channel Distribution System:
là loại dịch vụ truyền hình đa điểm, đa đường bằng sóng viba, một loại truyền
dẫn mang đầy đủ tính ưu việt về kỹ thuật và kinh tế. Sóng viba ở dải tần rất
cao từ 2.5÷2.7 GHz, với độ rộng dải tần từ 6MHz÷8MHz cho mỗi kênh được
dùng với tín hiệu analog. Nó cho phép truyền được nhiều chương trình cùng
một lúc. Người ta gọi đó là hệ thống truyền hình MMDS (Viba truyền hình
nhiều đường). Cự ly phủ sóng trung bình từ 1km đến vài chục km.
Hệ MMDS có thể truyền tải nhiều chương trình cùng lúc, ngoài ra còn có

16


thể truyền và nhận tất cả các dạng tín hiệu truyền hình, kể cả hệ CMAC và
D2MAC, các tín hiệu teletex và dữ liệu máy tính.
Thường người ta có thể phát xen kênh, cứ bỏ một kênh, phát một kênh để
khỏi ảnh hưởng đến nhau. Có thể phát sóng theo kiểu phân cực đứng (V) hay
phân cực ngang (H). Cũng có thể phát cả hai cùng một lúc V và H. Như vậy về
phần anten cả thu và phát phức tạp hơn nhiều.

Hình 1.2: Hệ thống truyền hình MMDS
1.3.2. Quá trình phát triển
Ban đầu dải tần số từ 2.5÷2.7 GHz được dành riêng cho việc truyền các
chương trình giáo dục, được phát theo phương thức điểm nối điểm phục vụ
trong các trường đại học, đồng thời cũng có một hệ thống dịch vụ phân phối
đa điểm MDS_ Multipoint Distribution System có dải tần số từ 2150÷2156 MHz
dùng phát các chương trình truyền hình có thu phí.
Các anten phát thường được đặt trên tháp cao hay là nóc các tòa nhà cao
tầng để phát sóng đến thuê bao. Anten phát thường là anten đẳng hướng có khả
năng phủ sóng trong vòng bán kính rộng lớn, từ đó công nghệ MDS còn gọi là
truyền hình cáp không dây.

17


Công nghệ MDS đặc biệt thích hợp cho những vùng chưa có TH cáp
CATV. Sau này thì MDS được phát triển thành hệ truyền hình MMDS.
1.3.3. Mục đích của truyền hình MMDS
 Quản lý chương trình người xem. Người xem có thể mua thiết bị TVRO
để thu thẳng và xem trực tiếp. Với hình thức đó nhà nước cũng như cơ quan
chức năng không thể quản lý được. Hệ thống MMDS thu lại các tín hiệu của
nước ngoài qua vệ tinh rồi mới đưa vào máy phát MMDS để phát đi, do đó có
thể quản lý được chương trình của người xem.
 Về lâu dài sẽ dùng các thiết bị phát chậm lại. Do đó có thể kiểm soát
được toàn bộ chương trình cần phát và hơn nữa ngoài tiếng nước ngoài còn có
phụ đề tiếng việt kèm theo.
 Cập nhật tin tức mỗi ngày được dễ dàng hơn. Hệ thống MMDS có số
kênh phát cố định, chỉ việc ấn nút chuyển đổi chương trình là xem được ngay.
 Thiết bị thu MMDS gọn nhẹ, không cồng kềnh, không chiếm nhiều vị trí

như chảo anten TVRO. Giá tiền vừa phải.
 Ngoài ra còn có thể xem các thông tin cần thiết, chỉ cần ấn nút {MSG}
trên bộ điều khiển từ xa, bộ giải mã sẽ cho ta biết được thông tin cần thiết như
về thời tiết, giá cả một số mặt hàng cần thiết cũng như các thông tin về dịch vụ,
hàng không, xe lửa và các dịch vụ tham quan du lịch …

18


Hình 1.3: Hệ thống thu truyền hình nhiều kênh MMDS
1.3.4. Triển vọng phát triển của MMDS
MMDS là hệ thống truyền dẫn tín hiệu qua viba, không cần phải xây
dựng mạng cáp truyền dẫn với những ưu điểm được trình bày ở phần trên. Tuy
nhiên, có những yếu tố ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của hệ truyền hình
MMDS như:
 Chủ yếu hệ MMDS phục vụ các vùng chưa có mạng CATV.
 MMDS cần tăng thêm số lượng kênh truyền. Sự phát triển của các kỹ
thuật mới cho phép phát nhiều chương trình trên một kênh, trong đó có kỹ
thuật cho phép phát đồng thời 2 chương trình khác nhau trên cùng một
kênh. Ngoài ra còn có loại máy phát có thể phát 8 loại chương trình truyền hình.
 Chi phí đầu tư cho mạng MMDS ít tốn kém hơn so với mạng CATV do
không phải đầu tư vào việc xây dựng và bảo trì mạng cáp phân phối.
 Thiết bị truyền hình MMDS được thiết kế đặc biệt để có thể phát sóng

ở dải tần sóng vi ba băng rộng, các máy phát đa kênh phải sử dụng giàn
anten phát xạ dải rộng đặt trên các tháp cao và các đầu thu LNB cực nhạy
đặt trên cao để nhìn thấy anten phát xạ. Công nghệ MMDS đòi hỏi một quy
trình đầu tư, quản lý, khai thác và bảo dưỡng rất khắt khe.

19

1.3.5. Mô hình hệ thống MMDS
Bao gồm có:
 Hệ thống tương tự MMDS
 Hệ thống kỹ thuật số MMDS

Hình 1.4: Mô hình hệ thống tương tự MMDS
1.3.5.1. Hệ thống tương tự MMDS
a) Các Headend:


Thiết bị như bộ xử lý tín hiệu, demodulators và nhận truyền hình vệ tinh để
tạo ra video baseband đầu vào và tín hiệu âm thanh.



Bộ điều biến chấp nhận video baseband và tín hiệu âm thanh, cung cấp sóng
mang theo tiêu chuẩn điều chế trong khoảng 222MHz đến 406MHz tần số.



Một hệ thống mã hóa tùy chọn để tranh giành một số kênh hoặc kiểm soát
một hệ thống địa chỉ để kiểm soát các bộ giải mã tại cơ sở của thuê bao.

b) Bộ phát
Thực hiện chuyển đổi các tín hiệu băng thông rộng được cung cấp bởi các bộ
điều chế thành tần số sóng viba truyền (2500-2586 MHz) và khuếch đại tín
hiệu sóng viba thành mức năng lượng mong muốn để truyền.
Nếu máy phát ở khoảng cách xa so với headend, người ta sử dụng dây cáp để

vận chuyển tín hiệu video từ các headend để phát MMDS
c) Anten

20


Hệ thống Antenna bao gồm các dây cáp và ống dẫn sóng kết nối các máy
phát đến ăn-ten. Các mô hình bức xạ của ăng ten phát (phân cực, độ che phủ góc
phương vị, độ nghiêng) phải được lựa chọn để phù hợp với phạm vi phủ sóng
mong muốn địa lý cho chiều cao máy phát và vị trí lắp đặt.
d) Thiết bị thuê bao
Trang thiết bị thuê bao gồm một thiết bị ngoài trời (một anten tích sóng + bộ
chuyển đổi xuống), chuyển đổi tín hiệu sóng vi ba nhận được với tần số
trong phạm vi 220MHz đến 408MHz, đó là sóng phù hợp để chuyển đến bộ TV.
Nếu tín hiệu truyền đến không được mã hóa thì nó sẽ được kết nối trực tiếp
đến máy của thuê bao. Ngược lại nếu tín hiệu truyền đến đã được mã hóa, thì ta
phải sử dụng thiết bị trong nhà STB (set-top box) để chuyển đổi tín hiệu trước
khi đưa tín hiệu đến máy thu truyền hình của thuê bao.
Các bộ chuyển đổi địa chỉ làm nhiệm vụ kết nối hoặc ngắt kết nối dịch vụ
cho mỗi thuê bao bằng cách gửi các hướng dẫn thông qua một máy PC
trong các Headend.
1.3.5.2. Hệ thống kỹ thuật số MMDS

Hình 1.5: Hệ thống truyền hình MMDS kỹ thuật số
Hệ thống kỹ thuật số MMDS của cáp AML trong băng tần từ 2500 đến 2686
MHz và có thể được cấu hình để phát sóng tổng cộng 186 chương trình truyền

21

hình. Mối khe tần số với độ rộng 6MHz có thể mang từ 1 đến 6 chương trình
truyền hình hệ NTSC và PAL. Hệ thống này cũng có thể được dễ dàng nâng cấp
trong lĩnh vực cung cấp tốc độ cao hai chiều dịch vụ truy cập internet một số
lượng lớn thuê bao (lên tới vài nghìn).
Các thành phần trong hệ thống MMDS kỹ thuật số:
a) Headend
Headend bao gồm: các module chấp nhận video dải tương tự và âm thanh đầu
vào, chuyển đổi chúng thành dữ liệu số, ghép kênh các dòng dữ liệu vào một tín
hiệu sóng mang đơn và điều chế các sóng mang bởi điều chế 64-QAM. Các yếu
tố khác của Headend là CAS (hệ thống truy cập có điều kiện), EPG (Electronic
Program Guide). CAS kiểm soát các thuê bao được ủy quyền để giải mã chương
trình và các chương trình mỗi thuê bao được phép xem.
b) Hệ thống phát
Hệ thống phát bao gồm: các máy phát băng thông rộng hoặc thiết bị phát sóng
và các thiết bị truyền dẫn (ăng-ten và các phụ kiện). Các máy phát này thường
nằm gần các ăng-ten để giảm thiểu sự mất tín hiệu thông qua các đường truyền
dẫn kết nối.
c) Antenna truyền dẫn
Hệ thống Antenna bao gồm các dây cáp và ống dẫn sóng kết nối các máy phát
đến ăng-ten. Các mô hình bức xạ của ăng ten phát (phân cực, độ che phủ góc
phương vị, độ nghiêng điện và đạt được) phải được lựa chọn để phù hợp với
phạm vi bảo hiểm mong muốn địa lý cho một chiều cao máy phát và vị trí.
d) Thuê bao thiết bị
Thiết bị thuê bao bao gồm một thiết bị ngoài (một ăng-ten kết hợp công cụ
chuyển đổi xuống) phù hợp với tín hiệu số 64-QAM. Các thiết bị ngoài
trời được kết nối thông qua một cáp đồng trục tới hệ thống dây điện nhà của thuê
bao hoặc trực tiếp đến các STB (Set Top Box) cấp dữ liệu TV của thuê bao. Một
số các thiết bị ngoài trời có sẵn, tùy thuộc vào ăngten thu yêu cầu, kích thước, và
các tính năng như bộ giảm nhiễu, các loại bộ giải mã set-top được xác định
bởi CAS (hệ thống truy nhập có điều kiện).

22


Những lý do chính khiến các nhà khai thác phải chịu các chi phí bổ sung của
một hệ thống CAS là:


Khả năng ngắt kết nối từ xa tín hiệu không trả tiền thuê bao.



Tín hiệu bảo mật để cản trở việc sử dụng trái phép các tín hiệu MMDS.



Pay-Per-View (PPV) trả tiền cho mỗi lần sử dụng.

Một hệ thống CAS có thể cung cấp một số hoặc tất cả các khả năng trên.
Các loại CAS:
 CAS-A cung cấp on / off kiểm soát các STB.
 CAS-B, ngoài cung cấp tín hiệu tổng thể on/off kiểm soát, cung cấp chương
trình theo chương trình on-off kiểm soát tại mỗi thuê bao. Tính năng này
cho phép thực hiện trả tiền cho mỗi hệ thống xem.
CAS chạy trong một máy trạm PC CAMC (có điều kiện truy cập và giao diện
quản lý). Giao diện điều khiển có một giao diện dòng lệnh để điều khiển lên đến
24.000 hộp Set Top CAMC giữ lại danh sách của STB có thẩm quyền và thông
tin thuê bao của họ.
1.4. TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CATV
Truyền hình cáp hữu tuyến hay còn gọi là truyền hình cáp bằng dây

dẫn_CATV. Những buổi truyền thông đầu tiên trên thế giới đều truyền tín hiệu
thông qua dây dẫn, có nghĩa là hình ảnh từ điểm này được truyền tới địa điểm
khác thông qua dây cáp. CATV có thể coi là được khai sinh vào những năm 50
ở Mỹ. Trong quá trình xây dựng mạng truyền hình phát sóng UHF và VHF, các
nhà kỹ thuật ở Mỹ đã gặp phải vấn đề nan giải là vùng tối ở những khu vực có
nhiều núi cao và nhà cao tầng, giải pháp khi đó là thu sóng tại một điểm thu tốt
rồi dẫn tín hiệu đến các vùng tối bằng dây dẫn. Và truyền hình cáp bằng dây dẫn
đã được ra đời từ đó.
Sau khi mạng CATV ra đời thì nó đã giải quyết được những vấn đề mâu
thuẫn giữa việc gia tăng kênh phát sóng với tình trạng cạn kiệt tần số và vấn
đề can nhiễu. Dần dần thì CATV đã phát triển không chỉ ở những vùng tối mà
còn mở rộng ở những vùng có thể thu sóng tốt, và hiện nay thì nói đến CATV là
nói đến truyền hình trả tiền.

23


Truyền hình bằng cáp là dịch vụ thuê bao. Nó cho phép kéo dài đường cáp
với nhiều trạm phân nhánh, có thể dùng cho hàng trăm máy TV.
Hầu hết loại truyền hình cáp đều ở dạng dịch vụ trá tiền nên cần có các
mạch khống chế thuê bao. Việc khống chế được thực hiện cài mã vào tín hiệu
truyền và giải mã để cung cấp thông tin truyền hình cho người tiêu thụ. Có
nhiều cách cài mã, nhưng thông thường là cài mã vào xung đồng bộ ngang và
đường tiếng, rồi giải mã để hoàn trả lại dạng nguyên thuỷ. Bộ giải mã có chứa
máy thu RF để thu ở một kênh sóng UHF đã cài mã. Sau đó khuếch đại, tách
sóng hình và tiếng, giải mã tín hiệu đồng bộ hình và tiếng rồi điều biên trở lại
vào sóng mang RF để truyền tín hiệu cho người tiêu thụ ở băng VHF hoặc UHF
dành riêng cho TV.
Truyền hình cáp không những truyền các tín hiệu truyền hình mà còn
truyền các dạng thông tin khác, mang tính năng dịch vụ đầy đủ. Do vậy, ở trạm

cáp trung tâm đều có 2 anten thu FM và TVRO.

Tuỳ theo tính năng phục vụ mà có các mạng cáp thích ứng sau đây:

Hình 1.6: Truyền hình cáp dùng cho khách sạn
Tín hiệu từ phòng cáp trung tâm đến phòng máy vi tính (Personal
Computer) để điều khiển và xử lý.
Trước khi cung cấp tín hiệu được khuếch đại và qua phân nhánh chính đưa
đến các điểm phục vụ như hội trường, các phòng của từng lầu. Nếu tầng lầu có

24


nhiều phòng thì cần phải có mạch phân nhánh phụ tiếp theo đặt ở ngoài. Ngoài
ra còn có các mạch phân nhánh nhỏ đặt ở trong các phòng. Mạch phân nhánh
thông thường là chia 2, chia 4, chia 8, chia 10.

Hình 1.7: Truyền hình cáp dành cho biệt thự

Tín hiệu từ trung tâm điều khiển được kiểm tra bằng TV monitor, qua
trung tâm máy tính điều khiển chương trình rồi đưa đến các phòng: phòng họp có
điều khiển từ xa (Teleconference), phòng chứng khoáng (secrity) v.v…

25