Phương pháp thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (935.14 KB, 88 trang )

Mục Lục
Mục Lục..................................................................................................................1
Bảng chữ viết tắt.....................................................................................................3
Lời nói đầu..............................................................................................................5
Chơng I -Tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến............................................8
1.1 Tổng quan về truyền hình cáp......................................................................8
1.2 - Vị trí các mạng truyền hình cáp và xu hớng phát triển..................................9
1.3 - Các công nghệ truy nhập cạnh tranh.............................................................10
1.3.1 - Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line).........................10
1.3.2 - Fiber-In-The-Loop (FITL)......................................................................12
1.3.3 - Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS (Direct Broadcast Satellite).................13
1.3.4 - Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS)........................................14
Chơng II Kiến trúc mạng truyền hình cáp.....................................................17
2.1 - Kiến trúc mạng CATV truyền thống.............................................................17
2.2 - Kiến trúc mạng có cấu trúc...........................................................................19
2.2.1 - Các đặc điểm cơ bản mạng HFC.............................................................19
2.2.2 - Ưu và nhợc điểm của mạng HFC............................................................20
2.2.3 - Kết luận....................................................................................................22
Chơng III Các thiết bị chính trong mạng quang...........................................23
3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend...........................................23
3.1.1 - Sơ đồ khối cơ bản của Headend..............................................................23
3.1.2 - Nguyên lý hoạt động của Headend.........................................................26
3.1.3 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang............................27
3.1.3.1 Cấu tạo.............................................................................................27
3.1.3.2 Hoạt động của máy phát.................................................................33
3.2 Cấu tạo và hoạt động của node quang........................................................33
3.3 Sợi quang.....................................................................................................34
3.3.1 - Cấu tạo và dạng sợi quang.......................................................................34
3.3.2 - Sợi đơn mode và sợi đa mode..................................................................35
3.3.3 - Các đặc tính của sợi quang......................................................................37
3.3.3.1 Suy hao............................................................................................37

3.3.3.2 Các nguyên nhân gây nên suy hao.................................................37
3.3.4 - Độ nhạy thu và quỹ công suất.................................................................39
3.3.5 - Các giới hạn bởi suy hao.........................................................................40
3.3.6 - Truyền lan ánh sáng trong sợi quang......................................................41
3.3.6.1 Truyền lan tín hiệu trong sợi quang...............................................41
3.3.6.2 Các mode truyền lan.......................................................................43
3.3.7 - Tán sắc sợi quang....................................................................................44
3.3.7.1 Tán sắc trong mode (Intramode Dispersion).................................45
3.3.7.2 Tán sắc mode..................................................................................46
3.3.7.3 Tán sắc tổng cộng của sợi...............................................................47
3.3.7.4 Sự hạn chế do tán sắc......................................................................48
3.4 - Các mối hàn và các bộ kết nối (Connector) trong mạng quang...................49
3.4.1 - Phơng pháp hàn cáp.................................................................................53
3.4.2 - Các Connector..........................................................................................55
3.5 Ghép công suất quang.................................................................................55
Chơng IV - Các thiết bị chính trong mạng đồng trục.......................................57
4.1 - Cáp đồng trục.................................................................................................57

Đồ án tốt nghiệp

1

4.1.1 - Suy hao do phản xạ..................................................................................57
4.1.2 - Trở kháng vòng........................................................................................57
4.2 - Các bộ khuếch đại RF (Radio Friquency)....................................................58
4.2.1 - Đặc điểm các bộ khuếch đại...................................................................58
4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế......................................................................59
4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ.............................................................................60
4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đờng dây....................................................................60

4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.......61
4.3 - Bộ chia và rẽ tín hiệu.....................................................................................62
Chơng V Phơng Pháp thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến................63
5.1 Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến.....63
5.1.1 - Phân bố dải tần tín hiệu...........................................................................63
5.1.2 - Tính toán kích thớc node quang cho yêu cầu hiện tại............................65
5.2 Thiết kế........................................................................................................66
5.2.1 - Lựa chọn sợi quang..................................................................................66
5.2.2 - Tính toán suy hao của hệ thống..............................................................66
5.3 Nguyên tắc thiết kế phần mạng quang.......................................................68
5.4 Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục.................................................69
5.5 Thuyết minh phần mạng quang..................................................................70
5.6 Tính toán phần mạng quang.......................................................................71
5.7 Thuyết minh thiết kế phần mạng đồng trục...............................................75
5.8 Tính toán phần mạng đồng trục..................................................................76
5.9 Thuyết minh thiết kế mạng HFPC..............................................................82
5.10 Tính toán mạng HFPC..............................................................................82
5.11 So sánh mạng HFC và mạng HFPC..........................................................86
Kết luận.................................................................................................................87
Tài liệu tham khảo...............................................................................................88

Đồ án tốt nghiệp

2

ADSL
AGC
APD
ATM

BER
CATV
CNR
CO
DFB
DWDM
DBS
DSL
DSLAM
EQ
FDM
FTTC
FTTB
FTTH
FITL
GI
GVD
HDT
HFC
HFPC
HFW
HFR
HPF
ISDN
LPF
MDF
MMDS
NA
ONU
OTU

POTS
QPSK
QAM
RF
SDH
SI
STB
SMF

Bảng chữ viết tắt
Asymetric Digital Subcriber Loop
Vòng Thuê bao số không đối xứng
Automatic Gain Control
Tự điều chỉnh hệ số khuếch đại
Angled Physical Contact
Tiếp xúc góc
Asynchronous Transfer Mode
Phơng thức truyền không đồng bộ
Bit Error Rate
Tỉ số lỗi bit
Community Antenna Television System Hệ thống truyền hình cáp cộng đồng
Carrier-to-Noise Ratio
Tỉ số sóng mang trên nhiễu
Central Office
Tổng đài trung tâm
Distributed Feedback laser
Laser hồi tiếp phân tán
Dense Wavelength Division
Ghép kênh phân chia theo mật độ bMultiplexing
ớc sóng

Direct Broatcast Satellite
Vệ tinh quảng bá trực tiếp
Digital Subscriber Line
Đờng thuê bao số
DSL Access Multiplexing
Ghép kênh truy nhập đờng thuê bao
số
Equalizer
Khối cân bằng
Frequency Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số
Fiber To The Curb
Cáp quang đến khu vực
Fiber To The Building
Cáp quang đến toà nhà
Fiber To The Home
Cáp quang đến gia đình
Fiber In The Loop
Cáp quang trong mạng thuê bao
Gratded Index
Chỉ số chiết suất Gradient
Group Velocity Dispersion
Tán sắc vận tốc nhóm
Host Digital Terminal
Thiết bị đầu cuối số trung tâm
Hybrid Fiber/ Coaxial network
Mạng lai cáp quang/ cáp đồng trục
Hybrid Fiber Passive/ Coaxial network Mạng HFC thụ động
Hybrid Fiber/ Wireless network
Mạng lai cáp quang/ không dây

Hybrid Fiber/ Radio network
Mạng lai cáp quang/ vô tuyến
Hight Pass Filter
Bộ lọc thông cao
Intergrated Services Digital Network
Mạng liên kết số đa dịch vụ
Low Pass Filter
Bộ lọc thông thấp
Main Distribution Frame
Giá phối dây chính
Multipoint Multichanel Distribution
Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh
Service
Numerical Aperture
Khẩu độ số
Optical Network Unit
Đơn vị mạng quang
Optical Terminal Unit
Đơn vị đầu cuối quang
Plain Old Telephone Service
Dịch vụ thoại thông thờng
Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế khoá dịch pha cầu phơng
Quadrature Ampliture Modulation
Điều chế biên độ cầu phơng
Radio Frequency
Tần số cao tần
Synchronous Digital Hierarchy
Phân cấp số đồng bộ
Step Index

Chỉ số chiết suất phân bậc
Set Top - Box
Đầu thu tín hiệu số
Single Mode Fiber
Sợi quang đơn mode
Synchronous Transfer Mode
Phơng thức truyền đồng bộ

Đồ án tốt nghiệp

3

STM
VOD

Video On Demand

§å ¸n tèt nghiÖp

TruyÒn h×nh theo yªu cÇu

4

Lời nói đầu
Truyền hình cáp (CATV) từ lâu đã không còn xa lạ đối với ngời dân ở các nớc phát triển trên thế giới. Tuy nhiên việc phát triển và mở rộng các mạng truyền
hình cáp vẫn cha đợc quan tâm nhiều bởi vì trớc đây mạng truyền hình cáp chỉ đơn
thuần cung cấp các dịch vụ về truyền hình, không thể cung cấp các dịch vụ khác
nh thoại, số liệuThuật 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
đợc hiểu là hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV).
Một năm sau, cũng tại Mỹ hệ thống truyền hình cộng đồng sử dụng anten
(Community Antenna Television-CATV) cung cấp dịch vụ cho thuê bao bằng đờng
truyền vô tuyến đã đợc lắp đặt thành công. Từ đó thuật ngữ CATV đợc dùng để chỉ
chung cho các hệ thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến.
Những năm gần đây, do tăng nhu cầu thởng thức các chơng trình truyền
hình chất lợng cao, nội dung phong phú cũng nh sự tiến bộ trong công nghệ, các
mạng truyền hình cáp đã có những bớc phát triển mạnh mẽ. Giờ đây không chỉ
cung cấp các chơng trình truyền hình thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của ngời
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 nh truyền hình quảng bá,
dịch vụ truyền hình MMDS và dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến. Truyền hình
quảng bá sử dụng môi trờng 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 chơng trình nên các thuê bao không cần phải đóng cớc dịch vụ và các
nhà sản xuất chơng trình cũng không phải tốn kém về phơng tiện truyền dẫn. Tuy
nhiên vì là chơng trình truyền hình tơng tự và sử dụng dải tần số ngoài không gian
nên tài nguyên bị hạn hẹp dẫn đến số lợng kênh phát ra của dịch vụ truyền hình
quảng bá rất hạn chế và nó chịu ảnh hởng mạnh mẽ bởi các nguồn nhiễu của môi
trờng truyền dẫn nh: nhiễu công nghiệp, nhiễu từ các đài phát lân cận và nó
cũng chịu ảnh hởng rất lớn của thời tiết. Dịch vụ truyền hình quảng bá không thể
tăng thêm kênh chơng 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 nh: 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

xung quanh trạm trong một phạm vi bán kính nhất định, nó đợc 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 đợc chơng trình truyền hình và giải mã để xem. Tuy nhiên đây

Đồ án tốt nghiệp

5

là phơng 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 đợc tín hiệu. Đây là
một nhợc điểm của dịch vụ vì nó sẽ hạn chế đối với các vùng dân c trong khu vực
có nhiều toà nhà cao tầng che chắn (nh là các khách sạn) hoặc các khu vực dân c
có nhiều cây cối che phủ. Các khu vực đó không thể bắt đợc tín hiệu do tín hiệu
không thể xuyên qua chớng ngại vật hoặc đi cong xuống. Còn nữa nó cũng tơng tự
nh 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 hởng 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 hởng mạnh của thời tiết.
Do các hạn chế của các dịch vụ truyền hình nh 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 đợc các u điểm của cáp
quang so với các phơng tiện truyền dẫn khác nh: Băng thông của cáp quang rất lớn
(1014 ~ 1015 Hz), suy hao đờng truyền rất nhỏ, không chịu ảnh hởng bởi nhiễu của
môi trờng ngoài và nhiễu điện từ, có thể tích hợp đợc nhiều dịch vụ trên cùng một
đờng truyền
Tại Hà Nội, nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến qui mô,
hiện đại cung cấp nhiều chơng trình cho ngời dân Thủ đô đã đợc lập kế hoạch phát
triển và đang đợc triển khai trên diện rộng.
Cùng với sự phát triển này, đề tài tốt nghiệp Phơng pháp thiết kế mạng

truyền hình cáp hữu tuyến 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, hớng phát
triển của mạng và so sánh các u nhợc điểm của mạng HFC với các dịch vụ truyền
dẫn cạnh tranh khác. Nội dung bản đồ án gồm năm chơng đợc giới thiệu sơ lợc
sau đây:
Chơng I: Giới thiệu tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến nói chung, vị
trí của truyền hình cáp trên thị trờng thông tin và xu hớng phát triển của nó trong
thời gian tiếp theo sau này. Ngoài ra còn điểm qua một số công nghệ truy nhập
cạnh tranh với mạng truyền hình cáp.
Chơng II: Giới thiệu về các mạng truyền hình cáp truyền thống và mạng
truyền hình kết hợp. Giới thiệu và so sánh giữa các cấu trúc mạng khác nhau.
Chơng III: Giới thiệu về một số thiết bị quan trọng sử dụng trong việc thiết
kế và lắp đặt mạng quang (mạng truyền dẫn và mạng phân phối tín hiệu truyền
hình). Nêu nguyên tắc làm việc của một trạm trung tâm truyền hình cáp cơ bản,
cấu tạo của thiết bị trung tâm.
Chơng IV: Giới thiệu về các thiết bị chính dùng trong mạng cáp đồng trục
(mạng truy nhập tín hiệu).
Chơng V: Nêu nguyên tắc thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến và thiết
kế một mạng truyền hình cáp cụ thể trên địa bàn thành phố Hà Nội. Ngoài ra có
thiết kế thêm thí dụ về kiến trúc mạng HFPC để so sánh với kiến trúc mạng HFC
và đa ra kết luận về việc lựa chọn kiến trúc mạng nào thì phù hợp cho tình hình nớc ta hiện nay.Trong chơng này có tính toán chi tiết tín hiệu từ trung tâm đến tận
thiết bị nhà thuê bao. Tuy nhiên chỉ chọn lựa thí điểm một số vùng nhất định.

Đồ án tốt nghiệp

6

Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp nên không tránh khỏi những
sơ suất và một số nội dung cha đợc chi tiết, mong các thầy cô giáo góp ý và thông

cảm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo cũng nh các anh chị trong phòng thiết
kế của công ty truyền hình cáp Hà Nội đã tận tính giúp đỡ trong quá trình
làm đồ án.

Đồ án tốt nghiệp

7

Chơng I -Tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến
1.1 Tổng quan về truyền hình cáp
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
Hệ thống trung tâm (Headend System) là nơi cung cấp, quản lý chơng 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 tơng
tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ nh: mã
hoá tín hiệu quản lý truy nhập, tính cớc truy nhập, giao tiếp với các mạng viễn
thông nh mạng Internet...
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp:
Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trờng truyền dẫn tín hiệu từ
trung tâm mạng đến các thuê bao. Tuỳ theo đặc trng của mỗi hệ thống truyền hình
cáp, môi trờng truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp nh
MMDS môi trờng truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vô tuyến. Ngợc lại, đối với hệ
thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) môi trờng 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 tợng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lợng thuê bao và
khả năng mở rộng cung cấp mạng.

hub thứ cấp
node quang

headend

TAP

hub sơ cấp
node quang

Mạng truyền dẫn

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 1.2 Cấu hình mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

Đồ án tốt nghiệp

8

Thiết bị tại nhà thuê bao

Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tơng 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 đa đến TV để thuê bao sử dụng các dịch vụ của
mạng: Chơng trình TV, truy nhập Internet, truyền dữ liệu...

1.2 - Vị trí các mạng truyền hình cáp và xu hớng phát triển
Các mạng CATV đã trải qua các giai đoạn phát triển từ mạng tơng tự quảng
bá một chiều đồng trục tới mạng HFC tơng tác 2 chiều truyền tải các kênh Video
tơng tự/ số và dữ liệu tốc độ cao. Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc cây và
nhánh truyền thống đợc hỗ trợ bởi công nghệ RF phục vụ tốt các dịch vụ quảng bá
và các dịch vụ điểm-đa điểm. Dùng nhiều bộ khuếch đại (30 ữ 40), có thể làm
giảm chất lợng và tính năng của kênh Video AM-VSB, làm giảm thị hiếu của
khách hàng. Việc sử dụng các kết nối vi ba mặt đất đã giảm số lợng các bộ khuếch
đại, cải thiện đợc hiệu năng truyền dẫn các kênh quảng bá tơng tự.
Sự tiến bộ vợt bậc trong công nghệ sợi quang từ cuối những năm 80 đã
khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời của laser
điều chế trực tiếp DM-DFB 550 MHz và các bộ thu quang hoạt động ở dải bớc
sóng 1310 nm đã làm thay đổi kiến trúc truyền thống mạng cáp đồng trục. Mạng
HFC cho phép truyền dẫn tin cậy các kênh Video tơng tự quảng bá qua sợi đơn
mode SMF tới các node quang, do đó số lợng các bộ khuếch đại RF đã đợc giảm
đi rất nhiều. Hơn nữa các nhà điều hành còn thực hiện triển khai thiết bị headend
sử dụng các Ring sợi quang để kết nối giữa headend trung tâm và các headend thứ
cấp hoặc các Hub tại những vị trí quan trọng. Do vậy, các nhà điều hành cáp có thể
hạ giá thành và cải thiện hơn nữa chất lợng và tính hữu dụng của các dịch vụ
quảng bá truyền thống.
Sự phát triển của nhiều thiết bị quan trọng nh: Các bộ điều chế QAM, các
bộ thu QAM giá thành hạ, các bộ mã hóa và giải mã tín hiệu Video số, cho phép
các nhà điều hành cáp cung cấp thêm khoảng 10 dịch vụ Video số mới trong các

kênh Video AM/VSB dùng với STB số. Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC
750 MHz và một số dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng cạnh tranh truy nhập và
nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng tại các thị trờng quan trọng.
Vào giữa thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC đã bắt đầu có hớng phát triển mới.
Cuộc cách mạng này là do những áp lực sau của thị trờng:
- Bùng nổ nhu cầu truy nhập dữ liệu tốc độ cao trong các khu vực dân c.
- Nhu cầu chuyển phát các dịch vụ số tơng tác.
- Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các nhà cung
cấp dịch vụ DBS (Direct Broadcast Satellite).

Đồ án tốt nghiệp

9

- Sự tiến bộ trong công nghệ sợi quang, đặc biệt là laser và bộ thu quang và quản
lý mạng cáp.
Những nhu cầu và áp lực của thị trờng đã tác động tới các nhà điều hành cáp
xem lại kiến trúc mạng HFC hiện tại và tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM
(Dense Wavelength Division Multiplexing).
1.3 - Các công nghệ truy nhập cạnh tranh
Có nhiều công nghệ truy nhập có thể phục vụ các dịch vụ băng rộng tới thuê
bao. Phần này sẽ cung cấp tổng quan một số công nghệ cạnh tranh cùng những u
nhợc điểm từng loại.
1.3.1 - Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)
Công nghệ ADSL sử dụng đờng dây thoại xoắn đôi hiện có để cung cấp
băng thông yêu cầu cho các dịch vụ băng rộng nh truy nhập Internet, thoại hội
nghị, đa phơng tiện tơng tác và VOD. Công nghệ ADSL đợc thiết kế để giải quyết
tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng hiện nay trong các mạng thoại giữa tổng đài
trung tâm (CO: Central Office) và thuê bao. ADSL có thể chuyển phát tốc độ dữ

liệu trong khoảng từ 64 kb/s đến 8,192 Mb/s cho kênh đờng xuống và tốc độ trong
khoảng 16 kb/s tới 768 kb/s cho các kênh đờng lên trong khi vẫn đồng thời dùng
các dịch vụ thoại truyền thống POTS (Plain Old Telephone Service).
ADSL rất phù hợp để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao. Đờng
truyền dẫn ADSL cung cấp tốc độ dữ liệu tới 8 Mbit/s xuống khách hàng và 640
Kbit/s luồng lên mở rộng dung lợng truy nhập mà không cần lắp đặt thêm cáp
mới. Ngoài ra, việc sử dụng ADSL sẽ chuyển lu lợng dịch vụ Internet qua các
mạng chuyển mạch gói hoặc ATM giúp hoạt động hiệu quả hơn, giải quyết đợc
vấn đề tắc nghẽn trên mạng thoại.

Đồ án tốt nghiệp

10

Cấu trúc mạng cơ bản :
Chuyển mạch ATM
Internet
PC
SDLAM
ATU-C

splitter

POTS/ISDN

MDF

Mạch
vòng

TB

POTS/ISDN
SPLITTER

ATU-R

Các đờng
không phải
xDSL

PSTN

Chuyển mạch CO

Hình 1.4 Cấu hình hệ thống sử dụng công nghệ ADSL

Mạch vòng thuê bao là một đôi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao và tổng
đài trung tâm. Đối với ADSL full-rate (cung cấp tốc độ 6ữ8 Mbit/s luồng xuống),
bộ Splitter đợc lắp đặt tại cả hai đầu cuối mạch vòng. Phía khách hàng modem
ADSL mà dây ADSL kết nối tới gọi là khối kết cuối ADSL đầu xa (ATU-R). ở phía
tổng đài, các bộ Splitter đợc lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết cuối trên giá
phối dây chính MDF (Main Distribution Frame), đầu ra có hai đôi dây. Đôi thứ
nhất kết nối tới mạng chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống.
Đôi dây thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tâm (ATU-C).
Để truyền dẫn hiệu quả, các khối ATU-C đợc kết hợp với chức năng ghép kênh
tạo nên bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM: Digital Subscriber Line Access
Multiplexer) trong tổng đài trung tâm và đợc kết nối tới mạng các nhà cung cấp
dịch vụ. Số liệu qua ADSL đợc đóng gói trong các tế bào ATM. DSLAM cần có
khả năng xử lý các tế bào ATM để thực hiện ghép kênh lu lợng thống kê. Tổng

tốc độ các đờng ADSL qua tất cả các khối ATU-C có thể lớn hơn tốc độ đờng
STM-1.
ứng dụng của ADSL
Đặc điểm truyền tốc độ hai chiều không đối xứng của ADSL làm cho kỹ thuật
này phù hợp với hầu hết các ứng dụng yêu cầu băng thông luồng xuống lớn hơn
băng thông luồng lên. VoD là hớng phát triển ban đầu của ADSL nhng sau đó truy
nhập Internet tốc độ cao nhanh chóng trở thành hớng phát triển chủ yếu. Ngoài ra
còn một số ứng dụng khác đang đợc phát triển và sử dụng công nghệ này nh sau:
- Telecommuting: Dịch vụ thoại và truy nhập dữ liệu từ xa, cho phép ngời sử
dụng làm việc tại nhà và kết nối tới cơ sở dữ liệu tại nơi làm việc.
- Dịch vụ truyền video hoặc thông tin thời gian thực: ADSL cho phép phân phối
những ứng dụng băng rộng theo thời gian thực nh tin tức, token chứng khoán,
thời tiết ...

Đồ án tốt nghiệp

11

- Chơng trình đào tạo từ xa: ADSL full-rate với chất lợng dịch vụ đảm bảo có thể
cung cấp luồng video theo tiêu chuẩn MPEG-2 cho phép các trung tâm giảng
dạy gửi video minh hoạ bài dạy và trao đổi trực tiếp với học viên từ nhiều vị trí.
- Chữa bệnh từ xa: Các bác sĩ có thể chẩn đoán và khám chữa bệnh từ xa.
- Hội nghị truyền hình: Mặc dù dịch vụ này yêu cầu băng thông hai chiều đối
xứng nhng ADSL full-rate có thể cung cấp một kênh H0 (384ì384Kbit/s)
chuyên dụng ngoài băng thông có sẵn của ADSL cho ứng dụng này trong khi
vẫn đảm bảo phục vụ các ứng dụng khác.
1.3.2 - Fiber-In-The-Loop (FITL)
Công nghệ truy nhập FITL thờng dùng cáp quang theo kiến trúc hình sao
(điểm-đa điểm), gồm một họ các kiến trúc nh:

- Cáp quang tới tận node FTTN
- Cáp quang tới tận hộ dân c FTTC
- Cáp quang tới tận hộ thuê bao FTTH
Các hệ thống FITL đợc phát triển theo hớng tơng thích với các dịch vụ, hệ
thống truyền dẫn, hệ thống điều hành của các nhà khai thác nội vùng (LEC). Kiến
trúc nguyên thủy FITL đợc chỉ ra trong hình 1.5.
Một mạng FITL gồm một kết cuối host số (HDT: Host Digital Terminal) với
các khối ONU trong kiến trúc hình sao, đợc HDT quản lý. HDT cung cấp các hoạt
động và giao diện cần thiết của hệ thống FITL cho phần còn lại của mạng LEC.
Ví dụ, HDT có thể tách riêng lu lợng chuyển mạch nội hạt và ra bên ngoài
để quản lý định tuyến. Các dịch vụ băng rộng nh Internet, tơng tác đa phơng tiện
và thoại đợc phát tới HDT, HDT có thể đợc đặt tại CO hoặc tại đầu xa, nh tín hiệu
băng gốc. Điều này trái ngợc với các mạng HFC, trong đó các dịch vụ băng rộng
đợc điều chế RF. Tại HDT, tín hiệu số băng gốc đợc chuyển mạch và gửi tới các
khối mạng băng rộng qua cáp quang. ONU đợc đặt gần thuê bao và phục vụ nhiều
khách hàng. ONU thực hiện chuyển đổi quang điện và các chức năng quan trọng
khác. Tín hiệu điện sau đó đợc phát tới thuê bao qua cáp đồng trục hoặc cáp đồng
xoắn đôi. Một khối giao diện mạng đặt tại phía thuê bao sẽ tách tín hiệu Video, tín
hiệu dữ liệu, và tín hiệu thoại nh chỉ ra trong hình 1.5. Tín hiệu Video số đợc tách
kênh và giải mã bởi một STB.

Đồ án tốt nghiệp

12

Mạng
PSTN

Video server

tơng tác

ONU

Video server

Cổng Internet

splitte
r

Mạng
ATM
Hệ thống truy
nhập chuyển
mạch số

Cáp
đồng
trục

Hình 1.5 Cấu hình hệ thống Fiber in the loop

Một kiến trúc FITL khác là FTTH. Nh tên gọi của nó, cáp quang sẽ thay thế
cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi từ ONU đến thuê bao. Sự khác nhau giữa
kiến trúc FTTH và FTTC nằm ở vị trí lắp đặt của ONU.
Trong kiến trúc FTTH, ONU đợc đặt tại nhà thuê bao. Vì vậy, nhu cầu dùng công
nghệ cáp xoắn đôi ngoài nhà thuê bao đợc loại bỏ trong kiến trúc FTTH. Phần
mạng giữa HDT và các ONU trở thành mạng quang thụ động, điều này trở nên rất
quan trọng khi nâng cấp trong tơng lai. Băng thông rộng sẵn có (hàng THz) của

sợi quang để chuyển phát các dịch vụ băng rộng cho thuê bao là một trong những u điểm của kiến trúc mạng toàn quang này. Với việc dùng công nghệ WDM, các
hệ thống FTTH có khả năng truyền tải tốc độ hàng Gb/s ví dụ OC-48/STM-16
(2.5GHz) hoặc các dịch vụ băng rộng tơng thích với SONET/SDH tới thuê bao.
Hơn nữa, vì mỗi ONU đợc đặt tại nhà thuê bao, do vậy không cần thiết công suất
ngoài hoặc bảo dỡng thêm.
Nhợc điểm chính của FTTH là giá thành mỗi OTU tơng đối cao và chi phí
lắp đặt cáp quang ban đầu. Bất chấp nhợc điểm này, kiến trúc FTTH có nhiều tiềm
năng hứa hẹn để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao.
1.3.3 - Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS (Direct Broadcast Satellite)
Công nghệ DBS dựa trên các vệ tinh đồng bộ địa tĩnh cung cấp các chơng
trình truyền hình đa kênh cho các thuê bao có trang bị các bộ thu DBS. Tuy nhiên
ở Việt Nam hiện nay cha có vệ tinh riêng và cũng cha có các kênh truyền hình trả
tiền qua vệ tinh riêng. Các chơng trình truyền hình qua vệ tinh đợc cung cấp bởi
các nhà cung cấp dịch vụ nớc ngoài và thông qua các vệ tinh nớc ngoài. Ngời dân
muốn đăng ký dịch vụ truyền hình qua vệ tinh cần phải đợc sự cho phép của Bộ
Văn Hoá Thông Tin. Vì vậy, truyền hình trả tiền qua vệ tinh ở Việt Nam gặp nhiều
hạn chế nh: không có kênh truyền hình và ngôn ngữ tiếng việt đăng ký dịch vụ
phức tạp, chi phí thuê bao cao. Chính vì những lý do này mà số lợng ngời xem
truyền hình qua vệ tinh ở Việt Nam rất ít.

Đồ án tốt nghiệp

13

1.3.4 - Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS)
(MMDS: Multipoint Multichanel Distribution Service)
Công nghệ truy nhập MMDS là một công nghệ không dây (wireless) khác
đợc dựa trên các kênh Video tơng tự và số quảng bá mặt đất. Kiến trúc cơ bản
MMDS gồm các khối phát vô tuyến MMDS đặt tại các tháp radio cùng với anten,

một anten của thuê bao, một bộ hạ tần và một STB. Mỗi vùng phục vụ đợc chia
thành các cell có phần giao nhau, mỗi cell có bán kính 40 km. Đối với truyền dẫn
yêu cầu mức tin cậy cao, tầm nhìn giữa anten phát và thu đợc yêu cầu bình thờng.
Vì tầm nhìn luôn không thuận lợi nên nhân tố ảnh hởng tới chất lợng chủ yếu
trong hệ thống MMDS là tín hiệu fading nhiều đờng. Sử dụng công nghệ MMDS
có những thuận lợi và khó khăn sau:
1 Thuận lợi
Triển khai mạng đơn giản, chi phí thấp: Do môi trờng truyền dẫn tín hiệu
MMDS là sóng vi ba (sóng vô tuyến) cho nên khi triển khai mạng đến thuê bao
không cần phải kéo cáp tới tận hộ thuê bao, mà chỉ cần dựng cột anten thu tại thuê
bao sao cho có thể nhìn thấy cột anten phát (tại cột anten của đài THVN) là có thể
thu đợc tín hiệu và giải mã để xem. Đặc điểm này sẽ giúp nhà cung cấp dịch vụ
MMDS không mất thời gian, công sức và chi phí đào đờng rải cáp, đảm bảo mỹ
quan đô thị.
2 Khó khăn
- Hạn chế vùng phủ sóng: Do sử dụng sóng viba tại dải tần 900MHz để truyền
tín hiệu Video, MMDS đòi hỏi anten phát và anten thu phải nhìn thấy nhau thì
mới thu đợc tín hiệu tốt. Vì vậy đối với các hộ dân c nằm ở phía sau các khu
khách sạn cao tầng, các khu cao ốc, việc thu tín hiệu MMDS rất khó thực hiện.
Điều này cũng xảy ra đối với các gia đình ở trong các ngôi nhà thấp, bị các vật
cản nh cây cối che chắn. Đât chính là trở ngại lớn cho việc cung cấp dịch vụ
MMDS đến với mọi ngời dân sử dụng dịch vụ.
- Chịu tác động mạnh bởi nhiễu công nghiệp: Do sử dụng phơng thức điều chế
tín hiệu truyền hình tơng tự (analog) không có khả năng chống lỗi, lại truyền
bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hởng rất mạnh bởi các nguồn nhiễu
công nghiệp: nhiễu từ mạng điện lới, nhiễu từ các thiết bị điện: môtơ điện, quạt
điện mà không có cách hạn chế và khắc phục. Điều này dẫn đến giảm chất lợng hình ảnh của dịch vụ MMDS.
- Chịu ảnh hởng lớn bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ nh ma to, sét tín hiệu
MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian, dẫn đến giảm mạnh chất
lợng tín hiệu hình ảnh.

- Yêu cầu phổ tần số vô tuyến quá lớn: Muốn có khả năng cung cấp nhiều chơng
trình truyền hình tơng tự, MMDS đòi hỏi phải có dải tần đủ lớn . Ví dụ: để có
thể cung cấp 13 kênh truyền hình tơng tự, MMDS đòi hỏi phải có dải tần tối
thiểu là 13kênh x 8MHz/kênh = 104MHz. Đây là một dải tần vô tuyến rất lớn,
và khi càng tăng số lợng chơng trình thì yêu cầu độ rộng băng tần cũng tăng
theo. Trong khi đó phổ tần vô tuyến là nguồn tài nguyên quý giá đối với mỗi
một quốc gia. Không chỉ có dịch vụ truyền hình MMDS, truyền hình quảng bá
mặt đất sử dụng nguồn tải nguyên quý giá này, mà còn rất nhiều các dịch vụ
viễn thông khác cũng nh các trạm phát vô tuyến thuộc nghiệp vụ an ninh

Đồ án tốt nghiệp

14

quốc phòng tham gia sử dụng nguồn tài nguyên quý giá này. Vì thế việc chiếm
dụng phổ tần vô tuyến quá lớn của MMDS là không hiệu quả.
- Gây can nhiễu các đài phát vô tuyến khác: Mặc dù đợc phân một dải tần riêng,
nhng máy phát MMDS cũng nh các máy phát vô tuyến khác luôn sinh ra các
tần số hài bậc cao có thể ảnh hởng đến các trạm phát vô tuyến nghiệp vụ khác.
- Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số: Hiện nay việc không sử
dụng MMDS để cung cấp dịch vụ truyền hình là xu hớng thực tế trên thế giới
(do các nhợc điểm trên) . Chính vì thế việc các thiết bị phát tín hiệu truyền hình
số MMDS không đợc phát triển, thêm nữa, các thiết bị giải mã ở phía thuê bao
cũng không đợc các nhà sản xuất thiết bị nghiên cứu và sản xuất. Do đó việc
ứng dụng truyền hình số để nâng cao chất lợng hình ảnh, dịch vụ của MMDS sẽ
không có tính khả thi.

Đồ án tốt nghiệp

15

Khối phát vô
tuyến MMDS

Môi trờng
truyền dẫn
Khối hạ tần
STB

Trung tâm

Hình 1.6 Cấu hình mạng dịch vụ phân phối đa kênh đa điểm MMDS

Một công nghệ gần với MMDS là công nghệ lai ghép giữa cáp quang và
không dây (HFW) hay còn gọi là lai ghép giữa quang và vô tuyến (HFR). Kiến
trúc này tơng tự nh HFC ở đó một headend trung tâm phát các dịch vụ băng rộng
tới nhiều cell RF qua cáp đơn mode SMF, tới thuê bao đợc thực hiện qua 2 chiều
MMDS.
Có nhiều u điểm trong kiến trúc này:
- Tăng độ tin cậy truyền dẫn 2 chiều giữa thuê bao và headend so với kiến trúc
MMDS truyền thống.
- Giảm lắp đặt vùng RF và chi phí bảo dỡng.
- Kiến trúc này thờng phù hợp triển khai trên diện rộng trong các khu vục thành
thị tại đó mạng cáp quang đã đợc xây dựng.

Đồ án tốt nghiệp

16

Chơng II Kiến trúc mạng truyền hình cáp
2.1 - Kiến trúc mạng CATV truyền thống
Hình 2.1 là sơ đồ đơn giản của một mạng cáp toàn đồng trục. Các chơng
trình thu đợc từ vệ tinh hoặc viba tại headend, headend thực hiện nhiệm vụ sau:

Head
end

Thuê
bao

Thuê
bao

Thuê
bao

Cáp
trung kế

Cáp fidơ
Chú thích
Pad
Bộ khuếch
đại
Spliter
Tap

Cáp
thuê bao

Hình 2.1 Kiến trúc đơn giản mạng CATV truyền thống

- Thu các chơng trình (ví dụ từ NBC, CBS, và các mạng cáp nh MTV& ESPN)
- Chuyển đổi từng kênh tới kênh tần số RF mong muốn, ngẫu nhiên hóa các
kênh khi có yêu cầu.
- Kết hợp tất cả các tần số vào một kênh đơn tơng tự băng rộng (ghép FDM).
- Phát quảng bá kênh tơng tự tổng hợp này xuống cho các thuê bao .
Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm:
- Cáp chính trung kế (Trunk cable).

Đồ án tốt nghiệp

17

- Fidơ cáp: Cáp rẽ ra từ các cáp trung kế
- Cáp thuê bao (Drop cable): Phần cáp kết nối từ cáp nhánh fidơ đến thuê bao hộ
gia đình.
Lu lợng Video tổng đờng xuống phát từ headend và đợc đa tới các cáp
trung kế. Để cung cấp cho toàn một vùng, các bộ chia tín hiệu (spliter) sẽ chia lu lợng tới các cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế. Tín hiệu đa đến thuê bao đợc trích ra từ
các cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ bộ trích tín hiệu Tap.
Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phơng tần số trung tâm khi truyền qua
cáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ và cáp thuê bao). Do vậy tín hiệu ở tần số càng cao
suy hao càng nhanh so với tần số thấp. Đó là lý do tại sao các nhà cung cấp mong
muốn ít kênh. Mức tín hiệu cũng bị suy giảm khi đi qua các bộ Spliter và Tap .
Trên đờng đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu đợc đặt ở các khoảng
cách phù hợp để khôi phục tín hiệu bị suy hao. Các bộ khuếch đại đợc cấp nguồn

nhờ các bộ cấp nguồn đặt rải rác trên đờng đi của cáp, các bộ nguồn này đợc nuôi
từ mạng điện sở tại. Các bộ khuếch đại xa nguồn đợc cấp nguồn cũng chính bằng
cáp đồng trục: dòng điện một chiều đợc cộng chung với tín hiệu nhờ bộ cộng. Đến
các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ đợc tách riêng để cấp nguồn cho bộ khuếch
đại.
Vì các kênh tần số cao tín hiệu suy hao nhanh hơn nhất là trên khoảng cách
truyền dẫn dài, các kênh tần số cao cần có mức khuếch đại cao hơn so với các
kênh tần số thấp. Do đó cần phải cân bằng công suất trong dải tần phát tại những
điểm cuối để giảm méo. Để phủ cho một vùng, một bộ khuếch đại có thể đặt ở
mức cao, kết quả là cả mức tín hiệu và méo đều lớn. Do vậy tại nhà thuê bao gần
headend cần một thiết bị thụ động làm suy giảm bớt mức tín hiệu gọi là Pad.
Các hệ thống cáp đồng trục cải thiện đáng kể chất lợng tín hiệu thu của TV.
Mặc dù nhiều vùng tín hiệu truyền hình vô tuyến quảng bá thu đợc có chất lợng
khá tốt nhng CATV vẫn đợc lựa chọn phổ biến vì khả năng lựa chọn nhiều chơng
trình. Tuy nhiên mạng toàn cáp đồng trục có một số nhợc điểm sau:
Mặc dù đạt đợc một số thành công về cung cấp dịch vụ truyền hình, các hệ
thống thuần túy cáp trục không thể thỏa mãn các dịch vụ băng rộng tốc độ cao.
Dung lợng kênh của hệ thống không đủ để đáp ứng cho phát vệ tinh quảng bá
trực tiếp DBS. Hệ thống cáp đồng trục có thể cung cấp hơn 40 kênh nhng các
thuê bao DBS có thể thu đợc gấp 2 lần số kênh trên, đủ cho họ lựa chọn chơng
trình. Các mạng cáp yêu cầu cần thêm dung lợng kênh để tăng cạnh tranh.
Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, nên cần phải đặt
nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đờng truyền. Do vậy phải có các chi phí khác
kèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng lên
dẫn đến chi phí cho mạng lớn.
Các hệ thống cáp đồng trục thiếu độ tin cậy. Nếu một bộ khuếch đại ở gần
headend không hoạt động (ví dụ nh mất nguồn nuôi), tất cả các thuê bao do bộ
khuếch đại đó cung cấp sẽ mất các dịch vụ.
Mức tín hiệu (chất lợng tín hiệu) sẽ không đủ đáp ứng cho số lợng lớn các thuê
bao. Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao cáp, nhiễu đờng truyền tác

động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại đợc loại bỏ không hết và
tích tụ trên đờng truyền, nên càng xa trung tâm, chất lợng tín hiệu càng giảm,
dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ của mạng.
Các hệ thống cáp đồng trục rất phức tạp khi thiết kế và vận hành hoạt động.
Việc giữ cho công suất cân bằng cho tất cả các thuê bao là vấn đề rất khó.

Đồ án tốt nghiệp

18

Để giải quyết các nhợc điểm trên, các nhà cung cấp cùng đi tới ý tởng sử dụng cáp
quang thay cho cáp trung kế đồng trục. Toàn hệ thống sẽ có cả cáp quang và cáp
đồng trục gọi là mạng lai giữa cáp quang và đồng trục (mạng lai HFC). Yêu cầu
đối với hệ thống quang tơng tự là duy trì sự tơng thích với các thiết bị cáp kim loại
hiện có.
2.2 - Kiến trúc mạng có cấu trúc
2.2.1 - Các đặc điểm cơ bản mạng HFC
Khái niệm:
Mạng HFC (Hybrid Fiber/Coaxial network) là mạng lai giữa cáp quang và cáp
đồng trục, sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền và phân phối
tín hiệu. Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các node quang là cáp quang, còn
từ các node quang đến thuê bao là cáp đồng trục.
Mạng HFC bao gồm 3 mạng con (segment) gồm:
- Mạng truyền dẫn (Transport segment)
- Mạng phân phối (Distribution segment)
- Mạng truy nhập (Acess segment)
Mạng truyền dẫn bao gồm 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/đến các node quang và chuyển tiếp tín hiệu quang tới

các Hub khác.
Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, các Hub thứ cấp và
các node quang. Tín hiệu quang từ các Hub sẽ đợc chuyển thành tín hiệu điện tại
các node quang để truyền đến thuê bao. Ngợc lại trong trờng hợp mạng 2 chiều,
tín hiệu điện từ mạng truy nhập sẽ đợc thu tại node quang và chuyển thành tín hiệu
quang để truyền đến Hub về headend.
Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, các thiết bị thu phát cao
tần có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu cao tần RF giữa node quang và các thiết bị
thuê bao. Thông thờng bán kính phục vụ của mạng con truy nhập tối đa khoảng
300m.

Đồ án tốt nghiệp

19

Mạng truyền dẫn
(backbone)

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 2.2 Kiến trúc mạng HFC

Hoạt động của mạng:
Tín hiệu Video tơng tự cũng nh số từ các nguồn khác nhau nh: Các bộ phát
đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video sever đợc đa tới headend trung tâm.
Tại đây tín hiệu đợc ghép kênh và truyền đi qua Ring sợi đơn mode (SMF). Tín
hiệu đợc truyền từ headend trung tâm tới thông thờng là 4 hoặc 5 Hub sơ cấp. Mỗi

Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng hơn 150.000 thuê bao. Có khoảng 4
hoặc 5 hub thứ cấp và headend nội hạt, mỗi hub sơ cấp chỉ cung cấp cho khoảng
25000 thuê bao. Hub thứ cấp đợc sử dụng để phân phối phụ thêm các tín hiệu
video tơng tự hoặc số đã ghép kênh với mục đích giảm việc phát cùng kênh video
tại các headend sơ cấp và thứ cấp khác nhau. Các kênh số và tơng tự của headend
trung tâm có thể cùng đợc chia xẻ sử dụng trên mạng backbone. Mạng backbone
đợc xây dựng theo kiến trúc Ring sử dụng công nghệ SONET/SDH hoặc một số
công nghệ độc quyền.
Các đặc điểm của SONET/SDH đợc định nghĩa cấp tốc độ số liệu chuẩn từ tốc độ
OC-1 (51,84 Mb/s)/STM-1 (155,52 Mb/s) tới các tốc độ gấp nguyên lần tốc độ
này.
Trong mạng SONET/SDH, tín hiệu Video tơng tự đợc số hoá, điều chế,
ghép kênh TDM và đợc truyền ở các tốc độ khác nhau từ OC-12/STM-4 (622
Mb/s) tới OC-48/STM-16 (2448 Mb/s). ở đây sử dụng kỹ thuật ghép kênh thống
kê TDM để tăng độ rộng băng tần sử dụng. Ghép kênh thống kê TDM thực hiện
cấp phát động các khe thời gian theo yêu cầu để thực hiện các dịch vụ có tốc độ
bít thay đổi qua mạng SONET/SDH. Để giảm chi phí lắp đặt, phần lớn các nhà
điều hành CATV lựa chọn sử dụng thiết bị tơng thích với chuẩn SONET/SDH, tuỳ
theo các giao diện mạng. Dung lợng node quang đợc xác định bởi số lợng thuê
bao mà nó cung cấp tín hiệu. Node quang có thể là node cỡ nhỏ với khoảng 100
thuê bao hoặc cỡ lớn với khoảng 2000 thuê bao.
2.2.2 - Ưu và nhợc điểm của mạng HFC

Đồ án tốt nghiệp

20

- Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ sử dụng các u điểm vợt
trội của cáp quang so với các phơng 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. Với các sợi quang đợc sản xuất với công nghệ hiện đại ngày nay, các sợi
quang cho phép truyền các tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz (10 14 ữ 1015
Hz). Đây là dải thông tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải
thông đờng truyền mà không một phơng tiện truyền dẫn nào khác có thể có đợc.
- Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ bớc
sóng quang là 1310 nm và 1550 nm. Đây là 2 cửa sổ có suy hao tín hiệu rất
nhỏ: 0,3 dB/km với bớc sóng 1310 nm và 0,2 nm với bớc sóng 1550 nm. Trong
khi đó với một sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp nhất cũng phải mất 43
dB/km tại tần số 1 GHz.
- Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vậy không bị ảnh hởng bởi các
nhiễu điện từ từ môi trờng dẫn đến đảm bảo đợc chất lợng tín hiệu trên đờng
truyền. Đợc 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 dẫn đến tuổi thọ của sợi cao.
- Có khả năng dự phòng trong trờng hợp sợi quang bị đứt.
Trớc đây các mạng con truy nhập thờng sử dụng các thiết bị tích cực là các
bộ khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu đi xa. Theo kinh
nghiệm của các nhà điều hành mạng cáp của châu Âu và châu Mỹ, trục trặc của
mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các thiết bị ghép
nguồn cho chúng. Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc định vị, sửa
chữa thông thờng không thể thực hiện nhanh đợc nên ảnh hởng đến chất lợng phục
vụ khách hàng của mạng. Với các mạng truy nhập đồng trục, khi cung cấp dịch vụ
2 chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại tín hiệu cho các tín
hiệu ngợc dòng dẫ đến độ ổn định của mạng giảm. Hiện nay xu hớng trên thế giới
đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động, tại đó không sử dụng bất
cứ một thiết bị tích cực nào nữa, mà chỉ còn các bộ chia tín hiệu, các bộ ghép định
hớng và các bộ trích tín hiệu thụ động. Một mạng HFC chỉ sử dụng các thiết bị
cao tần thụ động đợc gọi là mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive
Coaxial) nh thể hiện trong hình 2.3. Sử dụng mạng truy nhập thụ động hoàn toàn
sẽ tạo ra các u điểm sau:

- Chất lợng tín hiệu đợc nâng cao do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu
mà hoàn toàn chỉ dùng các thiết bị thụ động nên tín hiệu tới thuê bao sẽ không
bị ảnh hởng của nhiễu tích tụ do các bộ khuếch đại.
- Sự cố của mạng sẽ giảm rất nhiều dẫn đến tăng độ ổn định và chất lợng phục
vụ mạng vì trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ
khuếch đại và thiết bị ghép nguồn cho chúng.
- Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo 2 chiều vì thế độ ổn
định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ 2 chiều.
- Sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ động sẽ giảm chi phí rất lớn cho việc cấp
nguồn bảo dỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí
điều hành mạng.
- Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lợng thuê bao tại một node quang sẽ
giảm đi, dẫn đến dung lợng đờng truyền cho tín hiệu hớng lên sẽ tăng lên, tạo
ra khả năng cung cấp tốt các dịch vụ 2 chiều tốc độ cao cho thuê bao.

Đồ án tốt nghiệp

21

Tuy nhiên, mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC cũng có một số nhợc
điểm sau:
- Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp
sẽ không đợc bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng.
- Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lợng thuê bao có thể phục vụ bởi một
node quang có thể giảm đi. Để có thể phục vụ số lợng thuê bao lớn nh khi sử
dụng các bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và
tăng số node quang dẫn đến tăng chi phí rất lớn cho mạng.

Bộ chia

Bộ chia

Mạng truyền dẫn
(Backbond)

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 2.3 Cấu trúc mạng HFPC

2.2.3 - Kết luận
Nh đã trình bày ở trên, u điểm của mạng này là nhợc 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 lợng node
quang lớn hơn mạng HFC. Vì vậy:
- Trong điều kiện mạng quang đã có sẵn, nên chọn phơng án xây dựng mạng
HPFC nhằm mục đích giảm chi phí đầu t cho mạng đồng trục, đẩy nhanh tốc
độ triển khai mạng, nâng cao chất lợng tín hiệu và hiệu quả khai thác.
- Trong điều kiện mạng quang còn hạn hẹp, nên chọn phơng án xây dựng mạng
HFC. Khi đó, để đẩy nhanh tốc độ mở rộng mạng phải vơn dài mạng đồng trục
bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại cao tần.
Đối với tình hình nớc ta hiện nay thì cấu trúc mạng HFC hợp lý hơn vì ở
Việt Nam mạng truyền hình cáp vẫn đang còn mới mẻ, mạng mới đợc đa vào sử
dụng trong khoảng thời gian ngắn nên cơ sở hạ tầng còn thiếu thốn. Hệ thống
mạng hầu nh phải kéo mới nên để giảm chi phí lắp đặt cho cả nhà khai thác lẫn
các thuê bao thì mạng HFC là hợp lý nhất nên trong phạm vi đồ án này em chỉ xét
cấu trúc mạng HFC và phơng pháp thiết kế mạng này.

Đồ án tốt nghiệp

22

Chơng III Các thiết bị chính trong mạng quang
3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend
3.1.1 - Sơ đồ khối cơ bản của Headend
1/ Khối RF/IF là khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần (RF) của truyền hình quảng
bá lên tín hiệu trung tần (IF) của hệ thống truyền hình cáp (hay còn gọi là bộ
upconverter).
2/ Khối thu tín hiệu vệ tinh là khối có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu vệ tinh (là
hai tín hiệu audio và video tách biệt) có tần số cao xuống tín hiệu trung tần (IF)
của hệ thống truyền hình cáp (gọi là bộ downconverter).
3/ Khối IF/IF là bộ lọc trung tần có chức năng lọc đúng tần số của kênh truyền
hình cần thu.
4/ Khối IF/RF là khối chuyển đổi từ tín hiệu trung tần lên tín hiệu cao tần trong
dải tần của hệ thống truyền hình cáp để ghép kênh và truyền lên mạng đến thuê
bao.
5/ Khối combiner là khối kết hợp kênh hay còn gọi là khối ghép kênh nó có chức
năng ghép các kênh truyền hình thu đợc từ truyền hình quảng bá và từ vệ tinh vào
một dải tần đờng xuống (65MHz ~ 862MHz) của hệ thống truyền hình cáp theo
phơng thức ghép kênh theo tần số (FDM).
6/ Khuếch đại RF là bộ khuếch đại tín hiệu cao tần trớc khi đa vào bộ chia tín hiệu
cao tần để vào máy phát.
7/ Máy phát quang có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu điện thành tín hiệu quang
và ghép nó vào sợi quang để truyền đi.

Đồ án tốt nghiệp

23