Luan van chuyen de 240034 thiet ke mang truyen hinh cap huu tuyen chuan

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

3.3.3.2 – Các nguyên nhân gây nên suy hao...................................................3
3.3.4 - Độ nhạy thu và quỹ công suất.................................................................3
3.3.5 - Các giới hạn bởi suy hao.........................................................................3
3.3.6 - Truyền lan ánh sáng trong sợi quang......................................................3
3.3.6.1 – Truyền lan tín hiệu trong sợi quang.................................................3
3.3.6.2 – Các mode truyền lan.........................................................................3
3.3.7 - Tán sắc sợi quang....................................................................................3

Đồ án tốt nghiệp

1


3.3.7.1 – Tán sắc trong mode (Intramode Dispersion)....................................3
3.3.7.2 – Tán sắc mode....................................................................................3
3.3.7.3 – Tán sắc tổng cộng của sợi................................................................3
3.3.7.4 – Sự hạn chế do tán sắc.......................................................................3
3.4 - Các mối hàn và các bộ kết nối (Connector) trong mạng quang....................3
3.4.1 - Phương pháp hàn cáp..............................................................................3
3.4.2 - Các Connector.........................................................................................3
3.5 – Ghép công suất quang..................................................................................3
Chương IV - Các thiết bị chính trong mạng đồng trục......................................3
4.1 - Cáp đồng trục................................................................................................3
4.1.1 - Suy hao do phản xạ.................................................................................3
4.1.2 - Trở kháng vòng.......................................................................................3
4.2 - Các bộ khuếch đại RF (Radio Friquency)....................................................3
4.2.1 - Đặc điểm các bộ khuếch đại...................................................................3
4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế.....................................................................3
4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ............................................................................3
4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đường dây.................................................................3

4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.........3
4.3 - Bộ chia và rẽ tín hiệu....................................................................................3
Chương V – Phương Pháp thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến.............3
5.1 – Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến........3
5.1.1 - Phân bố dải tần tín hiệu...........................................................................3
5.1.2 - Tính tốn kích thước node quang cho yêu cầu hiện tại..........................3
5.2 – Thiết kế........................................................................................................3
5.2.1 - Lựa chọn sợi quang.................................................................................3
5.2.2 - Tính tốn suy hao của hệ thống..............................................................3
5.3 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng quang.........................................................3
5.4 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục....................................................3
5.5 – Thuyết minh phần mạng quang....................................................................3
5.6 – Tính tốn phần mạng quang.........................................................................3
5.7 – Thuyết minh thiết kế phần mạng đồng trục.................................................3
5.8 – Tính tốn phần mạng đồng trục...................................................................3
5.9 – Thuyết minh thiết kế mạng HFPC...............................................................3
5.10 – Tính tốn mạng HFPC...............................................................................3
5.11 – So sánh mạng HFC và mạng HFPC...........................................................3
Kết luận...................................................................................................................3
Tài liệu tham khảo.................................................................................................3

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

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
Phương thức truyền khơng đồng bộ
Bit Error Rate
Tỉ số lỗi bit
Community Antenna Television
Hệ thống truyền hình cáp cộng đồng
System
Tỉ số sóng mang trên nhiễu
Carrier-to-Noise Ratio
Tổng đài trung tâm
Central Office
Laser hồi tiếp phân tán
Distributed Feedback laser
Ghép kênh phân chia theo mật độ
Dense Wavelength Division
bước sóng
Multiplexing
Vệ tinh quảng bá trực tiếp
Direct Broatcast Satellite
Đường thuê bao số
Digital Subscriber Line
Ghép kênh truy nhập đường thuê bao
DSL Access Multiplexing

số
Khối cân bằng
Equalizer
Ghép kênh phân chia theo tần số
Frequency Division Multiplexing
Cáp quang đến khu vực
Fiber To The Curb
Cáp quang đến toà nhà
Fiber To The Building
Cáp quang đến gia đình
Fiber To The Home
Cáp quang trong mạng thuê bao
Fiber In The Loop
Chỉ số chiết suất Gradient
Gratded Index
Tán sắc vận tốc nhóm
Group Velocity Dispersion
Thiết bị đầu cuối số trung tâm
Host Digital Terminal
Mạng lai cáp quang/ cáp đồng trục
Hybrid Fiber/ Coaxial network
Mạng HFC thụ động
Hybrid Fiber Passive/ Coaxial network Mạng lai cáp quang/ không dây
Hybrid Fiber/ Wireless network
Mạng lai cáp quang/ vô tuyến
Hybrid Fiber/ Radio network
Bộ lọc thông cao
Hight Pass Filter
Mạng liên kết số đa dịch vụ
Intergrated Services Digital Network

Bộ lọc thông thấp
Low Pass Filter
Giá phối dây chính
Main Distribution Frame
Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh
Multipoint Multichanel Distribution
Service
Khẩu độ số
Numerical Aperture
Đơn vị mạng quang

Đồ án tốt nghiệp

3


OTU
POTS
QPSK
QAM
RF
SDH
SI
STB
SMF
STM
VOD

Optical Network Unit
Optical Terminal Unit

Plain Old Telephone Service
Quadrature Phase Shift Keying
Quadrature Ampliture Modulation
Radio Frequency
Synchronous Digital Hierarchy
Step Index
Set – Top - Box
Single Mode Fiber
Synchronous Transfer Mode
Video On Demand

Đồ án tốt nghiệp

4

Đơn vị đầu cuối quang
Dịch vụ thoại thơng thường
Điều chế khố dịch pha cầu phương
Điều chế biên độ cầu phương
Tần số cao tần
Phân cấp số đồng bộ
Chỉ số chiết suất phân bậc
Đầu thu tín hiệu số
Sợi quang đơn mode
Phương thức truyền đồng bộ
Truyền hình theo yêu cầu


LỜI NĨI ĐẦU
Truyền hình cáp (CATV) từ lâu đã khơng còn xa lạ đối với người dân ở các

nước phát triển trên thế giới. Tuy nhiên việc phát triển và mở rộng các mạng
truyền hình cáp vẫn chưa được quan tâm nhiều bởi vì trước đây mạng truyền hình
cáp chỉ đơn thuần cung cấp các dịch vụ về truyền hình, không thể cung cấp các
dịch vụ khác như thoại, số liệu…Thuật ngữ CATV xuất hiện lần đầu tiên vào năm
1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến và thuật
ngữ CATV được hiểu là hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (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
đường truyền vô tuyến đã được lắp đặt thành cơng. Từ đó thuật ngữ CATV được
dùng để chỉ chung cho các hệ thống truyền hình cáp vơ tuyến và hữu tuyến.
Những năm gần đây, do tăng nhu cầu thưởng thức các chương trình truyền
hình chất lượng cao, nội dung phong phú cũng như sự tiến bộ trong công nghệ,
các mạng truyền hình cáp đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Giờ đây không
chỉ cung cấp các chương trình truyền hình thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của
người xem mà chúng còn trở thành một tiềm lực cạnh tranh đáng kể đối với các
mạng viễn thông khác trong cung cấp các dịch vụ viễn thông.
Tại Việt Nam hiện nay có các dịch vụ truyền hình như truyền hình quảng
bá, dịch vụ truyền hình MMDS và dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến. Truyền
hình quảng bá sử dụng mơi trường hồn tồn khơng khí để truyền tín hiệu và các
thuê bao chỉ việc cắm anten để thu tín hiệu từ anten phát của các đài truyền hình
là đã có thể xem chương trình nên các th bao khơng cần phải đóng cước dịch vụ
và các nhà sản xuất chương trình cũng khơng phải tốn kém về phương tiện truyền
dẫn. Tuy nhiên vì là chương trình truyền hình tương tự và sử dụng dải tần số
ngồi khơng gian nên tài nguyên bị hạn hẹp dẫn đến số lượng kênh phát ra của
dịch vụ truyền hình quảng bá rất hạn chế và nó chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các
nguồn nhiễu của môi trường truyền dẫn như: nhiễu công nghiệp, nhiễu từ các đài
phát lân cận … và nó cũng chịu ảnh hưởng rất lớn của thời tiết. Dịch vụ truyền
hình quảng bá khơng thể tăng thêm kênh chương trình khác do băng thơng bị hạn
chế. Vì tài ngun tần số không gian là một tài nguyên quý giá đối với mỗi quốc

Đồ án tốt nghiệp

5


gia và ngồi việc dành cho dịch vụ truyền hình nó cịn dành cho nhiều dịch vụ
khác nữa như: thơng tin liên lạc trong quân đội, thông tin di động …
Cịn 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 được chia thành các
cell hình dải quạt để phủ sóng. Đối với dịch vụ này thì thuê bao cũng chỉ cần
dựng cột anten là có thể thu được chương trình truyền hình và giải mã để xem.
Tuy nhiên đây là phương thức truyền trong tầm nhìn thẳng nên anten thu của thuê
bao bắt buộc phải nhìn thấy anten phát của trạm vi ba gần nó thì mới thu được tín
hiệu. Đây là một nhược điểm của dịch vụ vì nó sẽ hạn chế đối với các vùng dân
cư trong khu vực có nhiều tồ nhà cao tầng che chắn (như là các khách sạn) hoặc
các khu vực dân cư có nhiều cây cối che phủ. Các khu vực đó khơng thể bắt được
tín hiệu do tín hiệu khơng thể xun qua chướng ngại vật hoặc đi cong xuống.
Cịn nữa nó cũng tương tự như dịch vụ truyền hình quảng bá ở chỗ băng thơng bị
hạn chế nên kênh truyền hình phát ra cũng bị hạn chế và nó cũng chịu ảnh hưởng
mạnh mẽ của các nguồn nhiễu công nghiệp, nhiễu của các đài phát lân cận và
chính nó cũng gây nhiễu cho các đài phát khác, cũng chịu ảnh hưởng mạnh của
thời tiết.
Do các hạn chế của các dịch vụ truyền hình như ở trên nên việc phát triển
truyền hình cáp hữu tuyến HFC là điều tất yếu vì: Mạng HFC sử dụng cáp quang
ở mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu nên đã sử dụng được các ưu điểm của
cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác như: Băng thông của cáp quang
rất lớn (1014 ~ 1015 Hz), suy hao đường truyền rất nhỏ, không chịu ảnh hưởng bởi
nhiễu của mơi trường ngồi và nhiễu điện từ, có thể tích hợp được nhiều dịch vụ

trên cùng một đường truyền…
Tại Hà Nội, nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến qui mơ,
hiện đại cung cấp nhiều chương trình cho người dân Thủ đơ đã được lập kế hoạch
phát triển và đang được triển khai trên diện rộng.
Cùng với sự phát triển này, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế mạng truyền hình
cáp 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, hướng phát triển
của mạng và so sánh các ưu nhược điểm của mạng HFC với các dịch vụ truyền

Đồ án tốt nghiệp

6


dẫn cạnh tranh khác. Nội dung bản đồ án gồm năm chương được giới thiệu sơ
lược sau đây:
Chương I: Giới thiệu tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến nói chung, vị
trí của truyền hình cáp trên thị trường thơng tin và xu hướng phát triển của nó
trong thời gian tiếp theo sau này. Ngồi ra cịn điểm qua một số cơng nghệ truy
nhập cạnh tranh với mạng truyền hình cáp.
Chương 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.
Chương 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.
Chương IV: Giới thiệu về các thiết bị chính dùng trong mạng cáp đồng
trục (mạng truy nhập tín hiệu).
Chương 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. Ngồi ra

có thiết kế thêm thí dụ về kiến trúc mạng HFPC để so sánh với kiến trúc mạng
HFC và đưa ra kết luận về việc lựa chọn kiến trúc mạng nào thì phù hợp cho tình
hình nước ta hiện nay.Trong chương này có tính tốn 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.
Trong q trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp nên không tránh khỏi
những sơ suất và một số nội dung chưa được chi tiết, mong các thầy cơ giáo góp ý
và thơng cảm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo cũng như các anh chị trong phịng
thiết kế của cơng ty truyền hình cáp Hà Nội đã tận tính giúp đỡ trong q
trình làm đồ án.

Đồ án tốt nghiệp

7


CHƯƠNG 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 chương trình
hệ thống mạng truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập các thơng 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 hố tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các
mạng viễn thơng như mạng Internet...
 Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp:

Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là mơi trường truyền dẫn tín hiệu từ
trung tâm mạng đến các thuê bao. Tuỳ theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền
hình cáp, mơi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp
như MMDS mơi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vơ 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 th 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.

Đồ án tốt nghiệp

8


hub thứ cấp
node quang

TAP

headend
hub sơ cấp
node quang

Mạng truyền
dẫn

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 1.2 Cấu hình mạng truyền dẫn và phân phèi tÝn hiÖu

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

1.2 - Vị trí các mạng truyền hình cáp và xu hướng phát triển
Các mạng CATV đã trải qua các giai đoạn phát triển từ mạng tương tự
quảng bá một chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác 2 chiều truyền tải các kênh
Video tương tự/ số và dữ liệu tốc độ cao. Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc cây
và nhánh truyền thống được 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  40), có
thể làm giảm chất lượng 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 lượng các
bộ khuếch đại, cải thiện được hiệu năng truyền dẫn các kênh quảng bá tương tự.

Đồ án tốt nghiệp

9


Sự tiến bộ vượt 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 bước
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 tương tự quảng bá qua sợi đơn
mode SMF tới các node quang, do đó số lượng các bộ khuếch đại RF đã được
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 lượng và tính hữu dụng của
các dịch vụ quảng bá truyền thống.
Sự phát triển của nhiều thiết bị quan trọng như: 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 trường quan trọng.
Vào giữa thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC đã bắt đầu có hướng phát triển
mới. Cuộc cách mạng này là do những áp lực sau của thị trường:
- Bùng nổ nhu cầu truy nhập dữ liệu tốc độ cao trong các khu vực dân cư.
- Nhu cầu chuyển phát các dịch vụ số tương 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).
- 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 trường 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 cơng nghệ truy nhập cạnh tranh
Có nhiều cơng 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 ưu nhược điểm từng loại.
1.3.1 - Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)
Công nghệ ADSL sử dụng đường dây thoại xoắn đôi hiện có để cung cấp
băng thơng u cầu cho các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet, thoại hội
nghị, đa phương tiện tương tác và VOD. Công nghệ ADSL được thiết kế để giải

Đồ án tốt nghiệp

10


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 đường xuống và tốc độ
trong khoảng 16 kb/s tới 768 kb/s cho các kênh đường 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.
Đường 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 lượng truy nhập mà khơng cần lắp đặt thêm
cáp mới. Ngồi ra, việc sử dụng ADSL sẽ chuyển lưu lượng dịch vụ Internet qua
các mạng chuyển mạch gói hoặc ATM giúp hoạt động hiệu quả hơn, giải quyết
được vấn đề tắc nghẽn trên mạng thoại.

Đồ án tốt nghiệp

11


Cu trỳc mng c bn :
Chuyển mạch ATM

Internet
PC
SDLA
M

ATU-C

MDF

splitter

POTS/ISDN

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 nghƯ ADSL

Mạch vịng th bao là một đơi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao và
tổng đài trung tâm. Đối với ADSL full-rate (cung cấp tốc độ 68 Mbit/s luồng
xuống), bộ Splitter được lắp đặt tại cả hai đầu cuối mạch vịng. Phía khách hàng
modem ADSL mà dây ADSL kết nối tới gọi là khối kết cuối ADSL đầu xa (ATUR). ở phía tổng đài, các bộ Splitter được lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết
cuối trên giá phối dây chính MDF (Main Distribution Frame), đầu ra có hai đơi
dây. Đơi 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 được 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 được kết nối tới mạng các nhà
cung cấp dịch vụ. Số liệu qua ADSL được đóng gói trong các tế bào ATM.
DSLAM cần có khả năng xử lý các tế bào ATM để thực hiện ghép kênh lưu
lượng thống kê. Tổng tốc độ các đường ADSL qua tất cả các khối ATU-C có thể
lớn hơn tốc độ đường 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 hướng phát triển ban đầu của ADSL nhưng sau đó
truy nhập Internet tốc độ cao nhanh chóng trở thành hướng phát triển chủ yếu.

Đồ án tốt nghiệp

12


Ngồi ra cịn một số ứng dụng khác đang được phát triển và sử dụng công nghệ
này như sau:

- Telecommuting: Dịch vụ thoại và truy nhập dữ liệu từ xa, cho phép người 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 như tin tức, token chứng khoán,
thời tiết ...
- Chương trình đào tạo từ xa: ADSL full-rate với chất lượng 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 đốn và khám chữa bệnh từ xa.
- Hội nghị truyền hình: Mặc dù dịch vụ này yêu cầu băng thông hai chiều đối
xứng nhưng ADSL full-rate có thể cung cấp một kênh H0 (384384Kbit/s)
chun dụng ngồi băng thơng 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 thường dùng cáp quang theo kiến trúc hình sao
(điểm-đa điểm), gồm một họ các kiến trúc như:
- Cáp quang tới tận node FTTN
- Cáp quang tới tận hộ dân cư FTTC
- Cáp quang tới tận hộ thuê bao FTTH
Các hệ thống FITL được phát triển theo hướng tương 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 được 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, được 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 lưu lượng chuyển mạch nội hạt và ra bên
ngoài để quản lý định tuyến. Các dịch vụ băng rộng như Internet, tương tác đa
phương tiện và thoại được phát tới HDT, HDT có thể được đặt tại CO hoặc tại

đầu xa, như tín hiệu băng gốc. Điều này trái ngược với các mạng HFC, trong đó
các dịch vụ băng rộng được điều chế RF. Tại HDT, tín hiệu số băng gốc được
chuyển mạch và gửi tới các khối mạng băng rộng qua cáp quang. ONU được 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 được phát tới thuê bao
qua cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi. Một khối giao diện mạng đặt tại phía

Đồ án tốt nghiệp

13


thuê bao sẽ tách tín hiệu Video, tín hiệu dữ liệu, và tín hiệu thoại như chỉ ra trong
hình 1.5. Tín hiệu Video số được tách kênh và giải mã bi mt STB.

Mạng
PSTN

Video server
tơng tác

ONU

Video server

Cổng Internet

splitter

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. Như 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 được đặt tại nhà thuê bao. Vì vậy, nhu cầu dùng
cơng nghệ cáp xoắn đơi ngồi nhà th bao được 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 tương lai. Băng thơng rộng sẵn có (hàng
THz) của sợi quang để chuyển phát các dịch vụ băng rộng cho thuê bao là một
trong những ưu điểm của kiến trúc mạng tồn quang này. Với việc dùng cơng
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 tương thích với
SONET/SDH tới th bao. Hơn nữa, vì mỗi ONU được đặt tại nhà thuê bao, do
vậy không cần thiết cơng suất ngồi hoặc bảo dưỡng thêm.
Nhược điểm chính của FTTH là giá thành mỗi OTU tương đối cao và chi
phí lắp đặt cáp quang ban đầu. Bất chấp nhược 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 chương
trình truyền hình đa kênh cho các thuê bao có trang bị các bộ thu DBS. Tuy nhiên

ở Việt Nam hiện nay chưa có vệ tinh riêng và cũng chưa có các kênh truyền hình

Đồ án tốt nghiệp

14


trả tiền qua vệ tinh riêng. Các chương trình truyền hình qua vệ tinh được cung cấp
bởi các nhà cung cấp dịch vụ nước ngồi và thơng qua các vệ tinh nước ngoài.
Người dân muốn đăng ký dịch vụ truyền hình qua vệ tinh cần phải được sự cho
phép của Bộ Văn Hố Thơng Tin. Vì vậy, truyền hình trả tiền qua vệ tinh ở Việt
Nam gặp nhiều hạn chế như: khơng có kênh truyền hình và ngơn ngữ tiếng việt
đăng ký dịch vụ phức tạp, chi phí thuê bao cao. Chính vì những lý do này mà số
lượng người xem truyền hình qua vệ tinh ở Việt Nam rất ít.
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
được dựa trên các kênh Video tương 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 được 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 được yêu cầu bình
thường. Vì tầm nhìn ln khơng thuận lợi nên nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng
chủ yếu trong hệ thống MMDS là tín hiệu fading nhiều đường. Sử dụng cơng
nghệ MMDS có những thuận lợi và khó khăn sau:
1 – Thuận lợi
Triển khai mạng đơn giản, chi phí thấp: Do mơi trường truyền dẫn tín hiệu
MMDS là sóng vi ba (sóng vơ 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 được 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 đường rải cáp, đảm bảo mỹ
quan đơ thị.
2 – Khó khăn
- Hạn chế vùng phủ sóng: Do sử dụng sóng viba tại dải tần 900MHz để truyền
tín hiệu Video, MMDS địi hỏi anten phát và anten thu phải nhìn thấy nhau thì
mới thu được tín hiệu tốt. Vì vậy đối với các hộ dân cư 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 như cây cối che chắn. Đât chính là trở ngại lớn cho việc cung cấp dịch vụ
MMDS đến với mọi người dân sử dụng dịch vụ.
- Chịu tác động mạnh bởi nhiễu cơng nghiệp: Do sử dụng phương thức điều chế
tín hiệu truyền hình tương tự (analog) khơng có khả năng chống lỗi, lại truyền

Đồ án tốt nghiệp

15


-

-

-

bằng sóng vơ tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hưởng rất mạnh bởi các nguồn
nhiễu công nghiệp: nhiễu từ mạng điện lưới, nhiễu từ các thiết bị điện: môtơ
điện, quạt điện… mà khơng có cách hạn chế và khắc phục. Điều này dẫn đến
giảm chất lượng hình ảnh của dịch vụ MMDS.
Chịu ảnh hưởng lớn bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ như mưa to, sét… tín

hiệu MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian, dẫn đến giảm mạnh
chất lượng tín hiệu hình ảnh.
u cầu phổ tần số vơ tuyến q lớn: Muốn có khả năng cung cấp nhiều
chương trình truyền hình tương tự, MMDS địi hỏi phải có dải tần đủ lớn . Ví
dụ: để có thể cung cấp 13 kênh truyền hình tương tự, MMDS địi 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 lượng chương trình thì yêu cầu độ rộng băng
tần cũng tăng theo. Trong khi đó phổ tần vơ 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 cịn rất nhiều
các dịch vụ viễn thơng khác cũng như các trạm phát vô tuyến thuộc nghiệp vụ
an ninh – quốc phòng tham gia sử dụng nguồn tài nguyên quý giá này. Vì thế
việc chiếm dụng phổ tần vơ tuyến quá lớn của MMDS là không hiệu quả.
Gây can nhiễu các đài phát vô tuyến khác: Mặc dù được phân một dải tần
riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như các máy phát vô tuyến khác luôn sinh
ra các tần số hài bậc cao có thể ảnh hưởng đến các trạm phát vơ tuyến nghiệp
vụ khác.
Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số: Hiện nay việc khơng sử
dụng MMDS để cung cấp dịch vụ truyền hình là xu hướng thực tế trên thế giới
(do các nhược điểm trên) . Chính vì thế việc các thiết bị phát tín hiệu truyền
hình số MMDS khơng được phát triển, thêm nữa, các thiết bị giải mã ở phía
th bao cũng khơng được các nhà sản xuất thiết bị nghiên cứu và sản xuất. Do
đó việc ứng dụng truyền hình số để nâng cao chất lượng hình ảnh, dịch vụ của
MMDS sẽ khơng có tính khả thi.

Đồ án tốt nghiệp

16

Môi trờng
truyền dẫn
Khối phát vô
tuyến MMDS

Khối hạ tần
STB

Trung tâm

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

Một cơng nghệ gần với MMDS là cơng nghệ lai ghép giữa cáp quang và
khơng dây (HFW) hay cịn gọi là lai ghép giữa quang và vô tuyến (HFR). Kiến
trúc này tương tự như 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 được thực hiện qua 2
chiều MMDS.
Có nhiều ưu 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 dưỡng.
- Kiến trúc này thường phù hợp triển khai trên diện rộng trong các khu vục
thành thị tại đó mạng cáp quang đã được xây dựng.

Đồ án tốt nghiệp

17


CHƯƠNG 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 chương
trình thu được 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 chương trình (ví dụ từ NBC, CBS, và các mạng cáp như 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 tương tự băng rộng (ghép FDM).

Đồ án tốt nghiệp

18


- Phát quảng bá kênh tương tự tổng hợp này xuống cho các thuê bao .
Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm:
- Cáp chính trung kế (Trunk cable).
- 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.
Lưu lượng Video tổng đường xuống phát từ headend và được đưa tới các
cáp trung kế. Để cung cấp cho toàn một vùng, các bộ chia tín hiệu (spliter) sẽ chia
lưu lượng tới các cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế. Tín hiệu đưa đến thuê bao được
trích ra từ các cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ bộ trích tín hiệu Tap.
Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương 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 đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các
khoảng cách phù hợp để khơi phục tín hiệu bị suy hao. Các bộ khuếch đại được

cấp nguồn nhờ các bộ cấp nguồn đặt rải rác trên đường đi của cáp, các bộ nguồn
này được nuôi từ mạng điện sở tại. Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn
cũng chính bằng cáp đồng trục: dịng điện một chiều được cộng chung với tín hiệu
nhờ bộ cộng. Đến các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ được 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 cơng 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 lượng tín hiệu thu của
TV. Mặc dù nhiều vùng tín hiệu truyền hình vơ tuyến quảng bá thu được có chất
lượng khá tốt nhưng CATV vẫn được lựa chọn phổ biến vì khả năng lựa chọn
nhiều chương trình. Tuy nhiên mạng tồn cáp đồng trục có một số nhược điểm
sau:
 Mặc dù đạt được một số thành công về cung cấp dịch vụ truyền hình, các hệ
thống thuần túy cáp trục khơng thể thỏa mãn các dịch vụ băng rộng tốc độ cao.
 Dung lượng 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 nhưng các
thuê bao DBS có thể thu được gấp 2 lần số kênh trên, đủ cho họ lựa chọn
chương trình. Các mạng cáp yêu cầu cần thêm dung lượng kênh để tăng cạnh
tranh.

Đồ án tốt nghiệp

19


 Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, nên cần phải đặt

nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường 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 khơng hoạt động (ví dụ như mất nguồn ni), tất cả các th bao do
bộ khuếch đại đó cung cấp sẽ mất các dịch vụ.
 Mức tín hiệu (chất lượng tín hiệu) sẽ khơng đủ đáp ứng cho số lượng lớn các
thuê bao. Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao cáp, nhiễu đường truyền
tác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ khơng hết
và tích tụ trên đường truyền, nên càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng
giảm, dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ 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.
Để giải quyết các nhược điểm trên, các nhà cung cấp cùng đi tới ý tưởng sử dụng
cáp quang thay cho cáp trung kế đồng trục. Tồn 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 tương tự là duy trì sự tương 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 được chuyển thành tín hiệu điện tại
các node quang để truyền đến thuê bao. Ngược lại trong trường hợp mạng 2 chiều,

Đồ án tốt nghiệp

20