KHẢO sát hệ THỐNG CUNG cấp DỊCH vụ INTERNET TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH cáp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

LỜI MỞ ĐẦU
Trên toàn thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng, đang từng bước nâng cao đời
sống của người dân. Đời sống nâng cao, ngoài nhu cầu vật chất cơ bản để tồn tại là ăn
và mặc thì ngày nay đòi hỏi cần nâng cao đời sống tinh thần, thưởng thức cái ngon cái
đẹp, cái thiện, cái mỹ và có kiến thức sâu rộng để hòa nhập vào thế giới khi Việt Nam
đã là thành viên chính thức thứ 150 của WTO.
Để làm được những điều đó, không thể phủ nhận được vai trò của thông tin
liên lạc, điều đó đã chứng minh qua hàng thế kỷ và cho đến ngày nay càng khẳng định
lại vai trò quan trọng của nó.
Trước đây danh từ Internet chỉ được nhắc đến bởi 1 số bộ phận dân cư, nhưng
ngày nay với sự tiện dụng và lợi ích cả về vật chất lẫn tinh thần mà nó mang lại, đã
quyết định tính tất yếu của Internet trong nền kinh tế không chỉ ở Việt Nam mà còn
mang tính toàn cầu.
Có nhiều hình thức để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao: qua
đường dây điện thoại, qua kênh thuê riêng, qua truyền hình cáp (cáp đồng trục) v.v…
Cung cấp dịch vụ Internet qua truyền hình cáp là công nghệ mới được ứng dụng và có
nhiều lợi điểm như sau: chỉ có 1 sợi cáp vào nhà, băng thông rộng, đường truyền ổn
định do chống nhiễu tốt, triển khai nhanh do đã có sẵn hệ thống truyền hình cáp v.v…
Đây là dịch vụ có nhiều tiềm năng, là sản phẩm của xu thế mới trong kinh doanh viễn
thông, đó là sự kết hợp giữa các dịch vụ viễn thông, truyền thông và giải trí.
Dịch vụ Internet qua truyền hình cáp là một giải pháp công nghệ khả thi để
thực hiện truy nhập các dịch vụ băng rộng hiện nay ở nhiều nơi trên thế giới và đã
được lựa chọn đưa vào nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng ở Việt Nam
hiện nay, là chìa khóa đi vào công nghệ hiện đại.
Đối với sinh viên chuyên ngành điện tử viễn thông, đây là một lĩnh vực mới,
hứa hẹn và mở ra nhiều triển vọng. Để tìm hiểu rõ thêm về dịch vụ Internet qua truyền
hình cáp, em đã thực hiện luận văn “khảo sát hệ thống cung cấp dịch vụ internet

trên mạng truyền hình cáp”.
Đồ án này mang đến cái nhìn tổng quan về hệ thống cung cấp dịch vụ Internet
qua truyền hình cáp. Tuy nhiên đây là một đề tài rất mới và rộng, hơn nữa do thời gian
và tài liệu tham khảo cộng với trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong sự góp ý của thầy cô giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trương Hoàng Hoa Thám và các bạn đã
nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
ĐẶNG ĐỨC HẬU

- Trang 1 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC CÔNG NGHỆ CUNG CẤP
INTERNET HIỆN NAY
Hiện nay, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, các nhà cung cấp dịch
vụ internet đang sử dụng 2 công nghệ chính để cung cấp dịch vụ internet cho khách
hàng. Đó là công nghệ kết nối internet qua mạng điện thoại công cộng (Dial-up) và
công nghệ kết nối Internet băng rộng (Broadband).
Từ năm 2000 trở về trước, tất cả các dịch vụ kết nối cung cấp cho khách hàng
hầu hết được các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp qua mạng điện thoại có dây. Với
Dial-up, để kết nối internet phải đòi hỏi thời gian thiết lập kết nối trên đường điện
thoại (Thời gian này khoảng vài giây tùy thuộc vào khu vực). Modem quay số có tốc
độ tối đa là 56Kbps (Chuẩn V.92) nhưng tốc độ trung bình chỉ đạt từ 33- 43Kbps.
Mức độ nhiễu và các nguyên nhân khác như suy hao đã làm cho tốc độ truy nhập
internet của khách hàng thấp. Và một hạn chế nữa là khi khách hàng truy cập internet

thì dịch vụ thoại không được sự dụng đồng thời. Để Dial- up, khách hàng cần một đôi
cáp thoại có sẵn và một thiết bị đầu cuối (Chuẩn V.92 hoặc V.90) để truyền dữ liệu
trên đường dây điện thoại.
Từ sau năm 2000, công nghệ truy cập internet băng rộng đã dần thay thế dịch
vụ truy cập internet qua dial-up trên toàn thế giới. Với ưu điểm là tốc độ truy cập lớn
hơn rất nhiều lần so với Dial-up (Tốc độ có thể lớn hơn 1Mbps) nên dịch vụ băng
rộng đã phát triển mạnh và kéo theo sự phát triển của các dịch vụ giá trị gia tăng đi
kèm. Đến nay, hầu như kết nối internet đều sử dụng Broadband trên tất cả các nước.
Việc kết nối Internet bằng phương pháp quay số đã không còn sử dụng.
Băng thông rộng trong viễn thông đề cập tới những phương pháp dùng tín hiệu
truyền dữ liệu trong một phạm vi lớn về tần số, có thể được quyết định trong những
kênh hay tần số khác nhau. Băng thông rộng rất tốt trong việc mang thông tin. Ví dụ,
với radio, mỗi dải băng hẹp tín hiệu sẽ mang mã Morse, một giải băng rộng sẽ mang
tốc độ, một giải băng thông vẫn còn rộng được đòi hỏi để mang theo nhạc mà không
mất đi tần số âm thanh chất lượng cao đòi hỏi cho việc sao chép âm thanh thực. Một
anten truyền hình mô tả bình thường có thể được kết nối hay nhận một luồng tin chắc
chắn, với dạng như “broadband” sẽ nhận được nhiều kênh hơn. Trong việc truyền dữ
liệu, một modem sẽ truyền một dãy thông tin 64 kilobit mỗi giây trên một đường dây
điện thoại; trên một đường dây điện thoại tương tự tốc độ kết nối có thể lên vài
megabit mỗi giây bằng ADSL, với kết nối bằng broadband sẽ duy trì tốc độ không
thay đổi với các dịch vụ khác nhau. Khách hàng có thể vừa gọi điện thoại vừa truy
cập internet.
Dịch vụ Băng thông rộng (Broadband) hay còn gọi là Internet tốc độ cao có tốc
tốc độ truyền dự liệu lớn và hiện nay có 2 kỹ thuật cung cấp Internet cho khách hàng
dùng băng thông rộng phổ biến nhất là ADSL và Cable Modem.

- Trang 2 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

I.1. ADSL – Đường dây thuê bao số đối xứng (Asymmetric Digital
Subscriber Line)
I.1.1. Khái quát
ADSL là một dạng của DSL, một kỹ thuật mà cho phép việc truyền dữ liệu
nhanh hơn thông qua đường dây điện thoại. Nó thực hiện điều này bằng tần số đang
sử dụng không trùng với tần số thoại. Với một bộ tách hoặc bộ lọc nhỏ cho phép kết
nối cả dịch vụ ADSL và điện thoại ngay cùng một thời điểm. Vì đường dây điện thoại
thì khác nhau về chất lượng, mà ban đầu nó không được dùng cho ADSL nên nhìn
chung nó chỉ có thể được dùng ở khoảng cách ngắn, khoảng trong vòng 5km.
ADSL sử dụng 2 tần số riêng biệt, đó là dải upstream và downstream. Dải
upstream được sử dụng để thông tin từ user đến tổng đài. Dải downstream sử dụng để
kết nối từ tổng đài đến user. Với chuẩn, dải từ 25,8kHz - 138kHz là upstream, và
138kHz - 1104kHz là dải downstream

Hình 1: Dải tần số Upstream và dải Downstream

Dịch vụ ADSL cung cấp một số kênh truyền tải khác nhau với sự kết
hợp một số dịch vụ khác:
Dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với các dịch vụ dải tần
thoại (bao gồm POTS và các dịch vụ truyền số liệu dải tần thoại). Tín hiệu ADSL
chiếm dải tần số cao hơn dải tần thoại và được tách ra bởi các bộ lọc.
Dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với dịch vụ ISDN. Tín hiệu
ADSL chiếm dải tần số cao hơn dải tần thoại và được tách ra bởi các bộ lọc.
Dịch vụ ADSL trên cùng một đôi dây với dải tần thoại (bao gồm
POTS và các dịch vụ truyền số liệu dải tần thoại) và với dich vụ ISDN với đôi dây
bên
cạnh.

Theo chiều từ mạng tới phía khách hàng (Downtream) các kênh truyền tải có thể bao
gồm các kênh truyền tải song công tốc độ thấp và các kênh truyền tải đơn công tốc độ
cao. Trong chiều ngược lại (uptream) ADSL chỉ cung cấp các kênh truyền tải tốc độ
thấp.

- Trang 3 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Hệ thống truyền dẫn được thiết kế để hoạt động trên cáp kim loại xoắn đôi
nhiều cỡ dây hỗn hợp. Kỹ thuật truyền tải ADSL được xây dựng dựa trên điều kiện
không có cuộn tải và có một vài trường hợp bị hạn chế của các nhánh rẽ được chấp
nhận.
Nhà cung cấp có thể hỗ trợ những băng tần cao hơn, tuy nhiên đòi hỏi phải kết
hợp với các thiết bị được hỗ trợ bởi nhà cung cấp trên hai đầu đường truyền, và sẽ
gây ra nhiễu giao thoa trên các đường truyền trong cùng một dải. Có một sự liên hệ
trực tiếp giữa số lượng kênh có sẵn và khả năng dung lượng của kết nối ADSL. Dung
lượng chính xác trên một kênh truyền phụ thuộc vào phương pháp điều chế được sử
dụng.
Ưu nhược điểm của công nghệ ADSL:


Ưu điểm:
-

Dễ triển khai do sử dụng cơ sở mạng điện thoại sẵn có.

-

Chi phí hợp lý.

-

Có thể tải dữ liệu về vơi tốc độ 8Mbps.

-

Tốc độ đường truyền là 8Mbps xuống và 64- 640Kbps lên

-

Sử dụng đồng thời fax, voice mà không cần ngắt mạng.

-

Hoạt động Fulltime.

-

Có khả năng hỗ trợ một số dịch vụ như VoIP, VPN…

-

Phù hợp với các doanh nghiệp vừa và lớn.
Nhược điểm:

-

Tốc độ đường lên và đường xuống chênh lệch nhau khá lớn.

-

Không phù hợp với các công ty cần tốc độ đường lên cao.

-

Khoảng cách tối đa 5km tốc độ < 1Mbps.
I.1.2. Điều chế

ADSL ban đầu tồn tại ở hai dạng là CAP và DMT. CAP là chuẩn không được
chính thức của ADSL triển khai đến năm 1996. CAP và DMT là đều là các kiểu điều
chế tạo mã đường hiệu quả hoạt động ở dải tần số cao phía trên băng tần thoại. Do

- Trang 4 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

DMT và CAP có những nguyên lý hoạt động rất khác nhau nên một bộ thu phát áp
dụng kỹ thuật DMT không tương thích với bộ thu phát dựa trên mã CAP.
Tuy nhiên, DMT được chọn làm chuẩn ITU-T ADSL đầu tiên, gồm G.992.1 và
G.992.2. Do đó, các hệ thống hiện nay của ADSL đều dựa vào nguyên tắc điều chế
DMT.


Mã đa tần rới rạc DMT

Modem ADSL dựa trên DMT bao gồm rất nhiều (256) modem con, mỗi
modem con có băng tần khoảng 4KHz, hoạt động đồng thời. DMT sử dụng rất nhiều
kênh mang để tạo thành các kênh con, mỗi kênh con mang một phần nhỏ của tổng số
thông tin. Các kênh con này được điều chế một cách độc lập với tần số sóng mang
tương ứng với tần số trung tâm của kênh con và được sử lý song song. Mỗi kênh con
được điều chế QAM và có thể mang từ 0 đến 15 bit/symbol/Hz. Số bit thực tế được
mang trên một kênh phụ thuộc vào đặc tính đường dây. Một số kênh con bị ảnh hưởng
của nhiễu từ bên ngoài có thể không được sử dụng.
Theo lý thuyết, dải băng tần lớn nhất hướng lên là:
25 kênh x 15 bit/symbol/Hz/kênh x 4 KHz = 1,5 Mbit/s
Dải băng tần lớn nhất hướng xuống là:
249 kênh x 15 bit/symbol/Hz/kênh x 4 KHz = 14,9 Mbit/s
Sơ đồ điều chế DMT:
Mã DMT chia băng tần thành các kênh nhỏ. Mỗi kênh có một sóng mang
riêng, không phụ thuộc vào nhau. Tín hiệu được đưa tới bộ mã hoá phía phát để chia
thành các kênh nhỏ có sóng mang riêng, các kênh này được kiểm tra để xác định xem
liệu chúng có thể dùng để truyền thông tin hay không, rồi được tính tổng của các sóng
mang đảo và bộ biến đổi D/A. Tại phía đầu thu tín hiệu được xử lý FFT để giải mã
chuỗi bit tới.

Hình 2: Phân chia băng tần của DMT
- Trang 5 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Ưu nhược điểm của phương pháp mã hoá DMT
Ưu điểm:

Truyền được tốc độ bit tối đa trong các− khoảng băng tần nhỏ bởi vì các kênh
con độc lập có thể thao tác một cách riêng biệt với các đường dây được xem xét.
DMT đo tỷ số S/N một cách riêng biệt đối với mỗi kênh con và ấn định số bit được
mang bởi mỗi kênh con tương ứng. Thông thường, các tần số thấp có thể mang nhiều
bít hơn bởi vì chúng bị suy hao nhỏ hơn tại các tần số cao.
DMT linh hoạt hơn trong việc điều chỉnh tốc độ− truyền, nó có thể thích ứng
tốc độ dữ liệu đối với điều kiện đường dây cụ thể. Mỗi kênh con mang một số bit cụ
thể phụ thuộc vào tỷ số S/N. Bằng việc hiệu chỉnh số bit trên một kênh, DMT có thể
tự điều chỉnh tốc độ bit dữ liệu.
Nhược điểm:
Do có nhiều sóng mang nên thiết bị rất phức tạp và− đắt.


Điều chế pha biên độ không sóng mang – CAP

Phương pháp điều chế pha biên độ không sóng mang này dựa trên phương
pháp điều chế biên độ cầu phương QAM. Vì thế phương pháp này hoạt động tương tự
như QAM, sử dụng cả điều chế biên độ và điều chế pha.
Sự khác nhau giữa CAP và QAM ở trong việc thực hiện chúng. Với QAM, hai
tín hiệu được kết hợp trong một miền tương tự. Tuy nhiên, do tín hiệu sóng mang
không mang thông tin nên CAP không gửi một chút sóng mang nào. Tín hiệu điều chế
được thực hiện một cách số hoá nhờ sử dụng hai bộ lọc số với các đặc tính biên độ
cân bằng và khác pha. Tín hiệu điều chế CAP là số chứ không phải là tương tự do đó
tiết kiệm được chi phí. Tuy nhiên chính sự vắng mặt của sóng mang lại tạo nên nhược
điểm của CAP đó là chòm sao mã hoá của CAP là không cố định trong khi chòm sao

mã hoá của QAM là cố định. Do đó bộ thu CAP phải có chức năng quay để phát hiện
ra vị trí có liên quan của chòm sao.
Các bit dữ liệu được đưa vào bộ mã hoá, đầu ra bộ mã hoá là các symbol được
đưa đến các bộ lọc số. Tín hiệu sau khi qua bộ lọc số đồng pha và lọc số lệch pha 900
sẽ được tổng hợp lại, đi qua bộ chuyển đổi D/A, qua bộ lọc phát và tới đường truyền.
Tại đầu thu tín hiệu nhận được qua bộ chuyển đổi A/D, qua các bộ lọc thích
ứng và đến phần xử lý sau đó là giải mã. Bộ lọc phía thu và bộ xử lý là một phần của
việc cân bằng điều chỉnh để chỉnh méo tín hiệu.
 Ưu nhược điểm của phương pháp CAP
Ưu điểm:

- Trang 6 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Do CAP dựa trên− QAM một cách trực tiếp nên nó là một kỹ thuật hoàn thiện
dễ hiểu và do không có các kênh con nên thực thi đơn giản hơn DMT.
Trong CAP, việc thực thi tốc độ− có thể đạt được bởi việc thay đổi kích cỡ
chòm sao mã hoá (4-CAP, 64-CAP, 512-CAP ...) hoặc bằng cách tăng hoặc giảm phổ
tần sử dụng.
Mạch thực hiện− đơn giản.
Nhược điểm:
Không có sóng mang nên năng lượng suy giảm nhanh trên đường truyền, và
cũng do không có sóng mang mà tín hiệu thu chỉ biết biên độ mà không biết pha do
đó đầu thu phải có bộ thực hiện chức năng quay nhằm xác định chính xác điểm tín
hiệu.


Các tiêu chuẩn của ADSL

Truy cập ADSL sử dụng băng tần 1.1MHz, còn ADSL2+ sử dụng băng tần
2.2MHz.
I.1.3. Thiết bị quản lý: Bộ phân kênh truy cập đường dây thuê bao số
(Digital Subscriber Line Access Multiplexer - DSLAM)
DSLAM cho phép đường dây điện thoại kết nối nhanh hơn đến Internet. Nó là
một thiết bị mạng, đặt tại trung tâm công ty điện thoại, kết nối với nhiều khách hàng
đường dây thuê bao số đến đường dây chính Internet tốc độ cao sử dụng kỹ thuật phân
kênh. DSLAM tạo ra 1 mạng tương tự như mạng LAN nhưng không đưa ra giới hạn
khoảng cách Ethernet, do đó cung cấp một kết nối Internet cho các thuê bao.

- Trang 7 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Đường đi được định tuyến bởi dữ liệu đến DSLAM đặt tại CO
1. Nguồn hộ gia đình: modem DSL được gắn vào máy tính của khách hàng.
2. Lặp nội bộ: công ty điện thoại gắn đường dây từ khách hàng đến trung tâm
của công ty điện thoại.
3. Khung phân phát chính (MFD): rack đường dây kết nối bên ngoài đường
dây, đường dây thuê bao với đường dây nội bộ. Nó được sử dụng để kết nối các
đường dây công cộng hoặc riêng biệt đang nối vào các tòa nhà đến mạng Internet.
Trong trung tâm của công ty điện thoại khu vực, MDF giống như là vòm cable (cable
vault) và không xa từ chuyển mạch điện thoại.
4. DSLAM: một thiết bị cho dịch vụ DSL. Gửi vào khách hàng hoặc luồng

xuống (downstream), nó trộn lưu thông thoại và lưu thông VHSL vào đường dây DSL
của khách hàng. Về việc nhận, nó chấp nhận và phân chia ra dạng điện thoại và tín
hiệu dữ liệu từ khách hàng. Nó đưa tín hiệu dữ liệu lên upstream tới mạng sở hữu của
nó, và tín hiệu thoại đưa vào chuyển mạch thoại.
5. Từ các đường dây điện thoại DSLAM, bây giờ làm tốt tín hiệu DSL, đi qua
lại MDF đến bộ chuyển mạch thoại do đó khách hàng sẽ có được dịch vụ điện thoại.
Tín hiệu thoại cũ truyền giữa bộ chuyển mạch thoại và đường dây thuê bao qua
DSLAM, mà không gây nhiễu chúng nhưng được hoạt động ở tần số cao để mang dữ
liệu đến dịch vụ Internet.


Nhiệm vụ của DSLAM

DSLAM tại CO lấy các tín hiệu số từ nhiều port modem và kết nối chúng
thành một tín hiệu chung, thông qua bộ phân kênh.
Phụ thuộc vào sản phẩm, DSLAM kết nối đường dây DSL với một vài kết nối
của các mạng ATM, hoặc giao thức Internet.
Trong mô hình OSI, DSLAM có vai trò như chuyển mạch mạng, vì chức năng
của nó hoàn toàn như lớp 2.
Tín hiệu được gộp chung lại sau đó đi qua thiết bị chuyển mạch chính, rồi tới
mạng truy cập (access network_AN), cũng được hiểu như là nhà cung cấp dịch vụ
Internet, với tốc độ lên đến 10 Gbps và nối đến mạng Internet chính.
DSLAM chức năng như một bộ chuyển mạch, tập hợp dữ liệu modem ADSL
(được kết nối đến nó thông qua cặp dây xoắn hoặc không xoắn) và phân kênh dữ liệu
thông qua liên kết gigabit, vào xương sống của Telco.


DSLAM có các chức năng sau:

- Đấu nối chéo: Phiên dịch các nhận dạng luồng ảo và kênh ảo (VPI/VCI) giữa

tín hiệu từ mạng lõi (giao diện NNI) và tín hiệu xDSL phía thuê bao (giao diện UNI).
PVC được thiết lập thông qua các chức năng đấu chéo này.
- Trang 8 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

- Ghép kênh VP: Ghép các tế bào ATM phía đường dây xDSL của thuê bao vào
luồng ATM/SDH phía mạng lõi và ngược lại.
- Ghép kênh VC: Thực hiện chức năng ghép kênh VC sẽ giúp giảm số lượng
các luồng ảo VP phía chuyển mạch ATM (tuỳ chọn). Người ta có thể sử dụng các bộ
định tuyến băng rộng IP thay cho chuyển mạch ATM. Tương tự như vậy, một số nhà
cung cấp còn sử dụng chuyển mạch ATM ngay trong DSLAM để tận dụng khả năng
ghép kênh thống kê của ATM, giảm được dung lượng cho các cổng phía mạng lõi của
DSLAM.
- Quản lý lưu lượng: Lưu lượng từ các loại dịch vụ có cấp khác nhau như tốc
độ cố định CBR, tốc độ thay đổi-thời gian thực VBR-rt, tốc độ thay đổi-không thời
gian thực VBR-nrt, tốc độ không xác định UBR có thể truyền đi đồng thời. Trong đó
UBR được xử lý ở mức ưu tiên thấp nhất, còn CBR được ưu tiên cao nhất.
Ngoài ra, DSLAM còn có giao diện 10 Base-T Ethernet phục vụ cho các chức
năng OAM của nhà khai thác mạng. Trong XpressLink, bộ chia phía tổng đài được bố
trí thành Card lắp ngay trên giá máy của DSLAM và có 32 cổng cho mỗi Card.
Khối ATU-R hay modem ADSL phía nhà thuê bao (CPE) có thể tích hợp cùng
với bộ chia hoặc tách rời. Bản thân ATU-R có thể ở dạng Card nằm ngay trong PC
(modem nội) hoặc nằm ngoài giống như các modem thoại thông thường hiện nay.
I.2. Cable modem
I.2.1. Khái quát
Hiện nay, tại một số bưu điện tỉnh và thành phố đã triển khai dịch vụ truy nhập

Internet tốc độ cao nhờ modem ADSL. Loại modem này hoạt động trên cáp xoắn đôi,
tốc độ cực đại đường xuống là 6,114 Mbit/s và tốc độ cực đại đường lên là 640 Kbit/s.
Nếu sử dụng thêm bộ tách công suất thì trên đôi dây đồng xoắn cùng một lúc có thể
truyền tín hiệu thoại và dữ liệu. Tuy nhiên, do tốc độ bít đường lên bị hạn chế nên
modem ADSL không thích hợp cho các dịch vụ có tốc độ cao hơn.
Để khắc phục hạn chế này, trong những năm gần đây nhiều nước đã phát triển
dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao khi sử dụng modem cáp. Modem cáp hoạt động
trên cáp đồng trục của mạng cáp truyền hình (CATV) và cung cấp các dịch vụ dữ liệu,
trò chơi thời gian thực, hội nghị video v.v…
Modem cable là một loại modem cung cấp sự truy cập đến tín hiệu dữ liệu
được gửi qua cơ sở hạ tầng truyền hình cáp. Modem cable nhiệm vụ chính để phân
phát các truy cập Internet băng thông rộng, tận dụng có hiệu quả phần băng thông
không sử dụng trên truyền hình cáp.
Cũng có thể xem Modem cable không phải là một modem nhưng nó như là
thiết bị có vai trò làm cầu mạng (network bridge).
I.2.2. Truy cập Internet cable
- Trang 9 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Internet cable là sự phân phát dịch vụ Internet thông qua cơ sở hạ tầng cáp. Sự
tăng nhanh của cable modem cùng với kỹ thuật DSL, làm cho việc truy cập internet
băng thông rộng ở nhiều quốc gia đang trở thành hiện thực.
Băng thông của dịch vụ modem cable cho công ty chạy từ 3Mbps đến 30Mbps
hoặc nhiều hơn. Băng thông upstream cho các dịch vụ modem cable cho hộ gia
đình thay đổi từ 384Kbps đến 6Mbps.
Đường cáp đồng trục dùng trong mạng truyền hình cáp (HFC – Hybrid Fiber

Coaxial) còn có thể chuyển tải dữ liệu tới con số hàng trăm MHz cho tất cả các kênh
TV. Nếu như trước đây, khách hàng thuê bao các kênh truyền hình qua cáp chỉ có
được một dịch vụ duy nhất là xem TV thì nay mọi chuyện đã khác. Người sử dụng
Cable TV cũng có thể kết nối Internet với tốc độ cao thông qua 1 mô hình liên kết
giữa các Service Provider. Họ có thể lướt web và sử dụng nhiều dịch vụ khác trên nền
Internet với tốc độ khá cao Công nghệ Cable Modem, nói chung là hoàn toàn có thể
cạnh tranh được với công nghệ ADSL hiện đang chiếm lĩnh thị trường Internet (Cable
Modem tối đa đạt 10Mbps, trong khi đó ADSL chỉ đạt 2Mbps).
Giống như tất cả các kỹ thuật mạng băng rộng cho hộ gia đình, tổng số băng
thông được chia sẻ bởi dân số của các user (trong trường hợp này, user trong
cùng khu vực chia sẽ băng thông có sẵn được cung cấp bởi một đường dây cáp
đồng trục). Do đó, tốc độ kết nối có thể thay đổi phụ thuộc vào việc có bao nhiêu
người đang sử dụng dịch vụ tại cùng một thời điểm. Việc sắp đặt này cho phép nhà
vận hành mạng sử dụng được những ưu điểm của bộ phân kênh để cung cấp một
mức độ phù hợp của dịch vụ với giá cả thỏa đáng. Tuy nhiên, nhà vận hành phải
giám sát các cách thức sử dụng, và tỉ lệ mạng thích hợp, để bảo đảm rằng khách
hàng nhận được dịch vụ thỏa đáng ngay cả trong suốt các lần sử dụng đỉnh điểm.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ internet cable thường liên kết với truyền hình
cable. Họ làm điều này để được tốc độ cao hơn và hiệu quả kinh tế hơn.
I.2.3. Thiết bị quản lý: Hệ thống đầu cuối Modem Cable (Cable Modem
Termination System - CMTS)
CMTS là thiết bị điển hình được tìm thấy trong headend của công ty cable,
được sử dụng để cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, như là cable internet đến
các thuê bao cable.
Để cung cấp cho các dịch vụ tốc độ cao này, công ty cable sẽ kết nối các
headend đến Internet thông qua các liên kết dữ liệu dung lượng cao đến nhà cung cấp
dịch vụ mạng. Xét về khía cạnh thuê bao của headend, CMTS cho phép giao tiếp với
modem cable của thuê bao đó. CMTS có khả năng cung cấp từ 4000 đến 150000
modem cable hoặc nhiều hơn. Một headend có thể có 6 đến 12 CMTS để phục vụ cho
số lượng modem cable.

- Trang 10 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Một CMTS có thể hiểu như một router với giao tiếp Ethernet trên một đầu và
đầu còn lại là nối với giao tiếp RF. Giao tiếp RF mang tín hiệu RF đến và từ các
modem cable của thuê bao.
Hầu hết CMTS có cả giao tiếp Ethernet và giao tiếp RF. Do đó, lưu thông đến
từ Internet có thể được định tuyến thông qua giao tiếp Ethernet, qua CMTS và sao đó
vào giao tiếp RF đã được kết nối đến hybrid fiber coax của công ty cable (HFC). Lưu
thông định tuyến con đường của nó từ HFC đến đầu cuối tại modem cable trong nhà
của thuê bao. Lưu thông đi từ các hệ thống nhà của một thuê bao đi qua modem cable
và ra ngoài Internet bằng hướng đối lập nhau.
CMTS chỉ mang lưu thông IP. Lưu thông về phía modem cable từ Internet,
được biết như là lưu thông downstream, mang gói IP được đóng gói trong gói MPEG.
Các gói MPEG này được mang trên luồng dữ liệu, được điều chế ở dạng QAM.
Dữ liệu Upstream (data từ modem cable đến headen hoặc Internet) được mang
trong những khung Internet mà được điều chế dạng QPSK,16-QAM, 32-QAM, 64QAM, or S-CDMA.
Một CMTS tiêu biểu cho phép máy tính của thuê bao có một địa chỉ IP bằng
việc gửi yêu cầu DHCP đến các server thích hợp. Sever DHCP này quay trở lại, giống
như một đáp ứng bao gồm địa chỉ IP được gán cho các địa chỉ máy tính,
gateway/router để sử dụng các dịch vụ DNS.
CMTS có thể thực thi việc lọc cơ bản để bảo vệ chống lại các user không được
phép và các tấn công khác. Hình thức lưu thông đôi khi được thực hiện để gán trước
các lưu thông ứng dụng. Tuy nhiên, chức năng của hình thức lưu thông này được thực
hiện bởi Policy Traffic Switch. Một CMTS có thể thực hiện như một router hay

bridge.
Modem cable của thuê bao không thể giao tiếp trực tiếp với các modem khác
trên cùng một line. Nhìn chung, lưu thông modem cable được định tuyến đến các
modem khác hoặc đến Internet thông qua một dãy các CMTS và các router truyền
thống. Mặc định có khả năng đi qua một CMTS đơn.
CMTS cung cấp nhiều chức năng giống như DSLAM trong hệ thống DSL.
I.2.4. Các tiêu chuẩn của Cable Modem (DOCSIS)
DOCSIS là một chuẩn quốc tế được phát triển bởi CableLabs và áp dụng cho
các công ty như: ARRIS, BigBand Networks, Broadcom, Cisco, Conexant, Correlant,
Intel, Motorola, Netgear, Terayon, và Texas Instruments. DOCSIS định nghĩa các giao
tiếp và vận hành hổ trợ các yêu cầu bề mặt cho dữ liệu qua hệ thống cable. Nó cho
phép thêm vào việc truyền dữ liệu tốc độ cao đến các hệ thống truyền hình cáp. Nó
được sử dụng bởi nhiều nhà vận hành truyền hình cáp để cung cấp cho việc truy cập
Internet thông qua cơ sở hạ tầng HFC đã tồn tại.

- Trang 11 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Vì băng tần được chỉ định khác nhau giữa hệ thống CATV của US và Châu Âu,
chuẩn DOCSIS được hỗ trợ cho việc sử dụng ở Châu Âu. Sự khác nhau chính là sự
phân biệt băng thông kênh truyền hình. Kênh truyền hình cáp Châu Âu theo chuẩn TV
hệ PAL và độ rộng 8MHz. Độ rộng băng thông ở kỹ thuật EuroDOCSIS cho phép
băng thông lớn hơn để được phân phối cho đường đi dữ liệu luồng xuống.


Các đặc điểm:

DOCSIS cung cấp nhiều đặc điểm cho lớp 1 và lớp 2 của mô hình OSI, lớp vật
lý và lớp MAC.
- Lớp vật lý:
Độ rộng kênh truyền: DOCSIS 1.0/1.1 chỉ ra độ rộng kênh truyền trong khoảng
200kHz và 3.2 MHz. DOCSIS 2.0 xác định là 6.4 MHz, nhưng những phiên bản cũ
để thích hợp với phiên bản mới càng sớm, độ rộng kênh truyền càng hẹp đi.
Điều chế: DOCSIS 1.0/1.1/2.0 xác định điều chế QAM 64 mức hoặc QAM 256
mức được sử dụng cho dữ liệu luồng xuống, và QPSK hoặc PAM 16 mức điều chế
cho luồng lên. DOCSIS 2.0 cũng chỉ ra việc sử dụng điều chế 32-QAM, 64-QAM,
128-QAM cũng thích hợp cho luồng lên.
- Lớp MAC:
DOCSIS dùng một sự hỗn hợp của các phương pháp truy cập theo thuyết quyết
định, đặc biệt TDMA cho DOCSIS 1.0/1.1 và cả TDMA và S-CDMA cho DOCSIS
2.0, với giới hạn sử dụng của các vấn đề về yêu cầu băng thông. Đối với DOCSIS 1.1
lớp MAC cũng bao gồm các đặc điểm về dịch vụ chất lượng giúp cho việc hỗ trợ có
hiệu quả cho các ứng dụng, ví dụ thoại qua IP (Voice over IP), nó có những yêu cầu
về lưu thông đặc biệt.
Lưu lượng: tất cả các đặc điểm này kết hợp để làm cho tổng số lưu lượng của
luồng lên là 30.72 Mbps trên một kênh truyền. Ba phiên bản của chuẩn DOCSIS đều
hỗ trợ lưu lượng luồng xuống đạt tới 42.88 Mbps trên một kênh truyền với điều chế
256-QAM.
DOCSIS 3.0 mô tả IPV6 và xây dựng kênh truyền, cho phép nhiều kênh truyền
luồng xuống và luồng lên để được sử dụng cùng nhau tại một thời điểm bởi một
khách hàng.


Bảng so sánh tiêu chuẩn Docsis - EuroDocsis
DOCSIS

EuroDOCSIS

Độ rộng kênh truyền

6M

8M

Tốc độ Downsload

38M

51M

- Trang 12 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Tốc độ Upload

9M

9M

Bảng tốc độ



Tốc độ đồng bộ (tốc độ sử dụng)
DOCSIS

Luồng xuống

Luồng lên

1.x

42.88 (38) Mbit/s

10.24 (9) Mbit/s

Euro

57.20 (51) Mbit/s

10.24 (9) Mbit/s

2.0

42.88 (38) Mbit/s

30.72 (27) Mbit/s

3.0

+160 Mbit/s

+12 Mbit/s

I.2.5. Thiết bị

- Trang 13 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Cấu trúc DOCSIS bao gồm hai thành phần chính: một modem cable được tại
khu vực khách hàng, và hệ thống đầu cuối modem cable (CMTS) đặt tại headend
CATV.
Một CMTS tiêu biểu là một thiết bị nhận các port luồng lên luồng xuống. Đối
với giao tiếp kép giữa CMTS và CM hai port vật lý được yêu cầu (không giống như
Ethernet, chỉ cần một port cung cấp cho giao tiếp kép). Vì nhiễu trên các đường dội
lại (upstream), có nhiều port luồng lên hơn là port luồng xuống, các port luồng lên
được thêm vào cung cấp cách bù cho các đường nhiều.
Trước khi một công ty cable có thể thực hiện DOCSIS 1.1, nó phải nâng cấp
mạng HFC để hỗ trợ một đường đi phản hồi cho lưu thông luồng lên. Không có
đường phản hồi, chuẩn DOCSIS 1.0 vẫn cho phép sử dụng dữ liệu qua hệ thống cable,
bằng việc thực thi đường đi phản hồi qua đường dây điện thoại.
Các khách hàng PC và các thiết bị ngoại vi liên quan được gọi là thiết bị cho
khách hàng (Customer-premises equipment_CPE). CPE được kết nối đến modem
cable, được kết nối qua mạng HFC đến CMTS. CMTS định tuyến lưu thông giữa
HFC và Internet. Sử dụng CMTS, cable, người vận hành cable thực hiện điều khiển
đầy đủ thông qua cấu hình của modem cable, cấu hình CM được thay đổi để điều
chỉnh các điều kiện đường dây khi có sự biến đổi và các yêu cầu dịch vụ khách hàng.


Tốc độ truyền

Hầu hết các modem cable DOCSIS có giới hạn tốc độ upload và download.
Những giới hạn này được thiết lập bởi việc truyền một file cấu hình đến modem,
thông qua TFTP khi modem thiết lập một kết nối đến thiết bị của nhà cung cấp.
Một kênh truyền luồng xuống có thể điều khiển hàng trăm modem cable. Khi
hệ thống phát triển, CMTS có thể được nâng cấp với nhiều port luồng lên và luồng
xuống hơn. Nếu mạng HFC rộng lớn, CMTS có thể được nhóm vào các hub để sự
quản lý có hiệu quả.
Một vài user thử vượt quá giới hạn băng thông và đạt được sự truy cập băng
thông toàn bộ của hệ thống (thường là 30Mbps), bằng việc uploading file cấu hình
riêng đến modem cable, một quá trình được gọi là không giới hạn (uncapping).
Uncapping thường vi phạm đến sự thỏa thuận về các điều khoản dịch vụ.
I.2.6. Hệ thống cung cấp dịch vụ internet trên cơ sở hạ tầng mạng truyền
hình cáp
- Đây là một loại hình dịch vụ tương đối mới ở Việt Nam chúng ta, và hiện chỉ
được cung cấp bởi số ít các ISP và nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp. Trước đây,
đã có 1 số nhà cung cấp đi tiên phong thử nghiệm trong lĩnh vực này. Và hiện nay tại
Việt Nam đang phát triển mạnh loại hình dịch vụ này là EVNTelecom, MediaNet,
VTC (Đang thử nghiệm).

- Trang 14 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

- Về ý tưởng, loại hình dịch vụ này sẽ cho phép thuê bao thuộc mạng truyền

hình cáp có thể đồng thời truy cập được mạng Internet thông qua tuyến cáp đồng trục
đã được triển khai với tốc độ truy cập khá cao. Khi ấy, thuê bao sẽ phải đầu tư một
modem chuyên dụng cho việc chuyển đổi tương ứng từ đường cáp truyền hình mà
mình đã đăng ký thuê bao (RG6) thì mới có thể truy cập được Internet.
- Cần lưu ý là tín hiệu truy cập mạng Internet sẽ được chuyển giao trực tiếp từ
hạ tầng cung cấp dịch vụ của các nhà cung cấp dịch vụ trực tiếp sang tuyến cáp đồng
trục của nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp trước khi đến máy tính đầu cuối, hoặc
hệ thống mạng LAN nội bộ của thuê bao. Đây là điểm khác biệt của loại hình dịch vụ
này so với các loại hình dịch vụ đòi hỏi sự tồn tại của 1 tuyến cáp đồng mà chúng ta
hiện đang cung cấp như đã giới thiệu bên trên.
Như đã giới thiệu ở trên, dịch vụ truy nhập internet bằng quay số (Dial-up) đã
lạc hậu do tốc độ chậm, không linh hoạt. Chỉ sử dụng được dịch vụ internet khi không
dùng thoại và ngược lại. Thay thế vào đó, dịch vụ truy nhập internet băng rộng đã
ngày càng phổ biến trên khắp thế giới. Chủ yếu là dịch vụ ADSL và Cable Modem.


ƯU ĐIỂM CỦA DỊCH VỤ

- Có thể kết nối lnternet và khai thác dịch vụ truyền hình cáp đồng thời trên
cùng tuyến cáp đồng trục thuê bao đã có sẵn.
- Cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ cao.
- Dịch vụ được cung cấp trên một phần độc lập so với của hạ tầng cung cấp
dịch vụ Internet hiện nay nên tình trạng nghẽn sẽ ít xảy ra trong khi thời gian đáp ứng
sẽ được cải thiện đáng kể.
- Tối ưu hóa cho truy nhập Internet: Với điều chế QAM 64 (chiều
Downstream) hệ thống cable internet có thể đạt tốc độ download tới 36 Mbps. Và
QPSK (chiều Upstream) sẽ cho tốc độ upload lên đến 8Mbps
- Luôn sẵn sàng (Always on) : không tín hiệu bận, không thời gian chờ.
- Tính cước theo lưu lượng dữ liệu gửi/nhận với giá cước rẻ. Không sát thức
qua phương thức PPPoE mà sử dụng giao thức IPDR (Internet Protocol Detail

Record) để tính cước.
- Thuê bao có thể kết hợp khai thác thêm nhiều loại hình dịch vụ giá trị gia
tăng khác như: Thoại, Video, VoIP…

- Trang 15 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
II.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 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...


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. Tùy 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.

- Trang 16 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Hình 3: Cấu hình mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu


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...
II.2. Mạng HFC (Hybrid fiber-coaxial network)
II.2.1. 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 được chuyển thành tín hiệu điện tại các
node quang để truyền đến thuê bao. Ngược lại trong trường hợp mạng 2 chiều, tín
- Trang 17 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

hiệu điện từ mạng truy nhập sẽ được 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 thường bán kính phục vụ của mạng con truy nhập tối đa khoảng 300m.

Hình 4: Sơ đồ mạng HFC
Mạng truyền hình cáp bao gồm những thành phần chính sau đây:
- Headend: là trung tâm cung cấp tín hiệu truyền hình cho mạng.
- Các Hub phân phối (distribution hub): đặt tại các Quận Huyện, kết nối về
Headend bằng hệ thống cáp quang.
- Các Node quang (Optical Node) thiết bị quang chuyển đổi tín hiệu trung gian
giữa quang và RF, đặt tại các khu vực, kết nối về Hub phân phối bằng hệ thống cáp
quang.
- HFC (Hybrid fiber-coaxial) là hệ thống mạng cáp gồm cáp quang và cáp
đồng trục. Cáp đồng trục được sử dụng để truyền tín hiệu RF.
- Bộ khuyếch đại (Amplifier): thiết bị khuếch đại tín hiệu RF, đối với các vị trí
ở xa node quang, lắp đặt thêm các bộ khuyếch đại dọc theo các tuyến cáp đồng trục để
đảm bảo tín hiệu thu tại phía khách hàng.
II.2.2. Ưu nhược điểm của mạng HFC
- Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ sử dụng các ưu điểm
vượt trội của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: Dải thông cực lớn,
suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hóa và ăn mòn hóa học tốt. Với
các sợi quang được 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 (1014 ÷ 1015 Hz). Đây là dải
thông tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải thông đường truyền mà
không một phương tiện truyền dẫn nào khác có thể có được.

- Trang 18 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

- Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ
bước 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 bước sóng 1310 nm và 0,2 dB/km với bước 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 hưởng bởi
các nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên đường
truyền. Được chế tạo từ các chất trung tính là Plastic và thủy tinh, các sợi quang là các
vật liệu không bị ăn mòn hóa học dẫn đến tuổi thọ của sợi cao.
- Có khả năng dự phòng trong trường hợp sợi quang bị đứt.
Trước đây các mạng con truy nhập thường 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
thường không thể thực hiện nhanh được nên ảnh hưởng đến chất lượng 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 ngược dòng
dẫn đến độ ổn định của mạng giảm. Hiện nay xu hướng trên thế giới đang chuyển dần
sang sử dụng mạng truy nhập thụ động, tại đó không sử dụng bất cứ một thiết bị tích
cực nào nữa, mà chỉ còn các bộ chia tín hiệu, các bộ ghép định hướng và các bộ trích
tín hiệu thụ động. Một mạng HFC chỉ sử dụng các thiết bị cao tần thụ động được gọi
là mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial).

sau:

Sử dụng mạng truy nhập thụ động hoàn toàn sẽ tạo ra các ưu điểm

- Chất lượng tín hiệu được 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 hưởng 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 lượng
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 dưỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí điều
hành mạng.

- Trang 19 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

- Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao tại một node quang
sẽ giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên sẽ tăng lên, tạo
ra khả năng cung cấp tốt các dịch vụ 2 chiều tốc độ cao cho thuê bao.

Tuy nhiên, mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC cũng có
một số nhược điểm sau:
- Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên
cáp sẽ không được bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng.
- Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi một
node quang có thể giảm đi. Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử dụng
các bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và tăng số node
quang dẫn đến tăng chi phí rất lớn cho mạng.

Hình 5: Sơ đồ mạng HFPC
 Kết luận:
Như đã trình bày ở trên, ưu điểm của mạng này 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 lớn hơn mạng HFC. Vì vậy:
- Trong điều kiện mạng quang đã có sẵn, nên chọn phương án xây dựng mạng
HPFC 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 còn mới mẻ, mạng mới được đưa vào sử dụng
trong khoảng thời gian ngắn nên cơ sở hạ tầng còn thiếu thốn. Hệ thống mạng hầu
như 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.
- Trang 20 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG
TRUYỀN HÌNH CÁP
III.1. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG CÁP QUANG
III.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend
III.1.1.1. 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 được từ truyền hình quảng bá và từ vệ tinh
vào một dải tần đường xuống (65MHz ~ 862MHz) của hệ thống truyền hình cáp theo
phương thức ghép kênh theo tần số (FDM).
6/ Khuếch đại RF là bộ khuếch đại tín hiệu cao tần trước khi đưa 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.

- Trang 21 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

Hình 6: Trung tâm Headend
III.1.1.2. Nguyên lý hoạt động của Headend
Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, …) được thu qua
các anten VHF (very hight friquency), mỗi một kênh truyền hình được thu qua một
anten riêng, các kênh truyền hình thu được sau đó đưa vào khối chuyển đổi từ tín hiệu

cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter). Lúc này tín hiệu thu được từ mỗi
anten là một dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu và các kênh tín hiệu khác lọt vào
(ví dụ: anten VHF cần thu kênh VTV3 nhưng trong tín hiệu thu được có cả các kênh
khác như HTV, VTV2). Tín hiệu trung tần chung này được đưa qua bộ lọc trung tần
để lọc lấy kênh tín hiệu cần thu (VTV3). Mỗi bộ lọc trung tần được điều chỉnh để chỉ
thu một kênh tín hiệu. Tín hiệu trung tần ra khỏi bộ lọc chỉ có một kênh duy nhất. Các
kênh tín hiệu này sẽ được đổi lên tần số RF qua bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu
RF nằm trong dải tần đường xuống của mạng CATV. Sau đó tín hiệu RF này được đưa
vào bộ kết hợp (combiner 16:1) để ghép kênh với các kênh tín hiệu khác theo phương
thức ghép kênh theo tần số (FDM: Friquency Division Multiplexing).
Các tín hiệu vệ tinh được thu qua anten parabol là các tín hiệu truyền hình bao
gồm nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách các kênh này ra thành các kênh độc lập thì

- Trang 22 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

chúng được chia thành nhiều đường bằng các bộ chia vệ tinh. Sau đó mỗi đường sẽ
được đưa vào bộ thu vệ tinh (downconverter) để chuyển từ tần số cao thành tần số
thấp, tín hiệu ra khỏi bộ thu là tín hiệu A/V. Đây chưa phải là tín hiệu mà CATV cần
nên sau đó chúng được đưa vào bộ chuyển đổi A/V thành IF. Tín hiệu ra là tín hiệu IF
trộn cả Audeo và Video. Tín hiệu trung tần này vẫn là sự kết hợp của nhiều kênh tín
hiệu, để lấy ra một kênh theo yêu cầu thì chúng được đưa qua bộ lọc trung tần giống
như khi thu các chương trình truyền hình quảng bá và tín hiệu ra là kênh tín hiệu cần
thu. Các kênh này tiếp tục được đưa vào bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF
nằm trong dải tần CATV. Sau đó được đưa vào combiner 16:1 để ghép kênh với các
kênh truyền hình khác thu từ vệ tinh và các kênh truyền hình quảng bá trong dải tần

đường xuống (70MHz ~ 862MHz). Tín hiệu ra là tín hiệu RF đã ghép kênh bao gồm
nhiều kênh được ghép lại với nhau. Tín hiệu này đã có thể đưa vào máy thu hình của
thuê bao giải mã và xem được, nhưng để truyền đi xa và theo nhiều hướng khác nhau
thì nó được đưa vào bộ khuếch đại để khuếch đại lên sau đó chia ra bằng bộ chia tín
hiệu cao tần (bộ chia ký hiệu ISV hoặc IS). Tín hiệu sau bộ chia mỗi đường được đưa
vào một máy phát quang, tại đây tín hiệu RF được chuyển thành tín hiệu quang và
ghép vào sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC.
III.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang
III.1.2.1. Cấu tạo

Hình 7: Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang
Máy phát quang bao gồm 3 khối chính như sau:
+ Bộ lập mã có chức năng chuyển các mã đường truyền khác nhau (RZ, NRZ,
AMI…) thành mã đường truyền thích hợp trên đường truyền quang, thường là mã
Manchester.
+ Bộ điều khiển có chức năng chuyển tín hiệu vào biểu diễn theo áp thành tín
hiệu biểu diễn theo dòng phù hợp với nguồn laser. Vì nguồn laser chỉ làm việc với tín
hiệu dòng.
+ Nguồn quang trong trường hợp này dùng nguồn laser loại phân bố phản hồi
(DFB) để nâng cao chất lượng tín hiệu.
III.1.2.2. Hoạt động của máy phát quang
Tín hiệu cao tần RF qua bộ lập mã (nếu là tín hiệu số thì nó sẽ được chuyển đổi
mà đường truyền hiện tại thành mã đường truyền thích hợp cho đường truyền quang
thường là mã Manchester) sau đó tín hiệu được đưa vào bộ điều khiển để chuyển tín
hiệu điện áp thành tín hiệu dòng bơm thích hợp cho nguồn laser và nguồn laser có
- Trang 23 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

chức năng chuyển tín hiệu điện đó thành tín hiệu ánh sáng và ghép vào sợi quang qua
bộ nối.
III.1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của node quang
III.1.3.1. Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra

03
01

04

02

05
06 TP
1
TP
2
TP
3

08

07

TP
4

RF

1
RF
2
RF
3
RF
4

Hình 8: Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra
III.1.3.2. Cấu tạo của node quang bao gồm các khối cơ bản sau:
(01) Khối thu quang có chức năng thu tín hiệu từ tuyến đến và sau đó chuyển
thành tín hiệu cao tần (RF)
(02) Khối khôi phục tín hiệu: khối này bao gồm các bộ chia tín hiệu, bộ suy
hao (pad), bộ khuếch đại, chúng Có chức năng lần lượt là chia đều tín hiệu cho các
cổng khác, điều chỉnh mức tín hiệu phù hợp với yêu cầu đầu ra và khuếch đại tín hiệu.
(03) Khối khuếch đại công suất trước khi đưa ra đầu ra.
(04) Khối Diplexer ba cổng: có chức năng rẽ tín hiệu đường xuống và đường
lên. Tín hiệu có đường xuống sẽ đi theo cổng H (Hight) còn đường lên sẽ theo cổng L
(Low).
(05) Là các bộ rẽ tín hiệu (trích tín hiệu ra ) để kiểm tra.
(06) Là khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng
trở về trung tâm)

- Trang 24 -


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: ĐẶNG ĐỨC HẬU

TP (Test Point): là đầu kiểm tra,tại mỗi đầu ra sẽ có một đầu kiểm tra tín hiệu
được trích ra bằng khối chia tín hiệu.
III.1.3.3. Nguyên lý hoạt động của node quang
Tín hiệu quang tại đầu vào được chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua điốt
quang điện vào bộ khuếch đại, tín hiệu cao tần (RF) được chia đều thành hai hướng
vào hai khối tương tự nhau. Tại đây tín hiệu được khôi phục lại nhờ bộ cân chỉnh và
khuếch đại lên đưa vào bộ chia, tín hiệu lại tiếp tục được chia thành hai hướng vào bộ
khuếch đại công suất trước khi đưa ra cổng. Tín hiệu hướng xuống đi qua khối
Diplexer sẽ đi qua cổng H ra cổng ra. Còn tín hiệu cao tần hướng lên (đi từ phía thuê
bao) sẽ đi qua cổng L vào khối Combiner và được kết hợp với tín hiệu đến từ các
cổng khác qua bộ lọc, bộ lọc sẽ lọc lấy khoảng tín hiệu trong băng tần hướng lên
(5MHz ÷ 65MHz) sau đó được khuếch đại và được đưa vào khối phát quang. Tại đây
tín hiệu cao tấn (RF) sẽ được chuyển thành tín hiệu quang qua điôt điện quang để
truyền về trung tâm trên các sợi cáp hướng lên.
III.1.3.4. Chức năng của node quang
Chức năng chính của node quang là chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu
cao tần (RF) và ngược lại. Đồng thời nó cũng khuếch đại tín hiệu và cân chỉnh lại tín
hiệu tương tự như tín hiệu tại máy phát. Vì tín hiệu khi truyền trên sợi quang bị suy
hao và các xung bị giãn ra do hiện tượng tán sắc của sợi quang mà đặc biệt là truyền
trên sợi đơn mode nên sự ảnh hưởng này lại càng lớn. Chúng làm suy giảm chất lượng
tín hiệu vì vậy cần cân chỉnh và khuếch đại. Tín hiệu vào của node quang nằm trong
khoảng –2.5dBm ÷ +2dBm và tín hiệu ra thông thường của một node quang trong
khoảng 108dBµV. Khoảng bước sóng hoạt động là từ 1270 ÷1550nm, trong truyền
hình cáp dùng cửa sổ quang 1310nm để có suy hao trên sợi quang thấp.
III.1.4. Sợi quang
III.1.4.1. Cấu tạo và dạng của sợi quang

Hình 9: Cấu tạo của sợi quang
Để truyền lan được ánh sáng, một sợi quang cơ bản có cấu tạo như hình trên.
Mặc dù trên thực tế, sợi quang có thể có nhiều lớp nhưng chỉ có hai lớp cơ bản là lớp

lõi (core) và lớp vỏ (cladding) đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền lan ánh
sáng. Cả lớp lõi và lớp vỏ được chế tạo từ thuỷ tinh Silic, tuy nhiên chúng có chiết
- Trang 25 -