kl huynh le duy 811099d

LVTN THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VỚI QUY MƠ MỘT PHƯỜNG PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN HÌNH - Truyền hình là một hệ thống viễn thơng

Trang 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

-–&– -Chúng em xin gửi đến thầy cô trường Đại Học Tôn Đức Thắng, đặc biệt

là thầy cô khoa Điện – Điện Tử lòng biết ơn sâu sắc với những kiến thức quí báu mà các thầy, các cô đã tận tâm truyền đạt trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy ĐẶNG NGỌC KHOA đã tận tâm

giảng dạy và nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo về những kiến thức và cung cấp tài liệu giúp chúng em hoàn thành tốt bản luận văn này

Một lần nữa cho phép em được gửi lời tri ân và kính chúc Quý Thầy, Cô trong khoa Điện – Điện tử được nhiều sức khoẻ và thành đạt nhất

TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

Trang 3

MỤC LỤC

-š¯› -

PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN HÌNH 1 - 2 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP 2

I Lịch sử phát triển truyền hình 2 - 7 II Phân lọai các hệ thống truyền hình cáp 7

1 Hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến 7

1.1 Hệ thống mạng cáp MATV 8 - 9 1.2 Hệ thống mạng cáp CATV 10

1.2.1 Giới Thiệu 10

1.2.2 Ưu Và Nhược Điểm Của Mạng CATV 10

1.2.2.1 Ưu Điểm 10 - 11 1.2.2.2 Nhược Điểm 11

2 Hệ thống truyền hình cáp vô tuyến 11

2.1 Hệ thống truyền hình cáp MMDS 11 - 12 2.2 Hệ thống truyền hình cáp DTH (DIREC TO HOME) 12 - 13 2.3 Hệ thống truyền hình cáp HYPER CABLE 13 - 14 III Một số cấu trúc hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình qua các trạm phát lại 15

1 Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục (TRUNK – FEEDER) 16

1.1 Sơ đồ .16

1.2 Nguyên lý hoạt động 16 - 17 2 Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kết hợp cáp quang và cáp đống trục(hfc) .17

1.1 Sơ đồ .17

1.2 Nguyên lý hoạt động 18

3 Mạng có cấu trúc cáp quang kết hợp cáp xoắn đồng 18 - 19 PHẦN HAI: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CÁP SỢI QUANG 20

I Cấu tạo 20 - 21 II Đặc tính truyền 21 - 22 III Các loại sợi quang 22

1 Sợi quang đa mode 22 - 23 1.1 Sợi quang đa mode chiếc suất nhẩy nấc SI(đa mode khúc xạ bước) 23

1.2 Sợi đa mode chiếc suất biến đổi điều GI 23

2 Sợi quang đơn mode 24

IV Các yếu tố ảnh hưởng đến đến sự truyền dẫn sợi quang 24

1 Suy hao do hấp thụ 24 - 25 2 Suy hao do tán xạ RAYLEIGH .25

Trang 4

3 Suy hao tán xạ do cấu trúc sợi quang không đồng nhất gây ra 25

4 Suy hao bức xạ gây nên do bị uốn cong 25

5 Suy hao vi cong 26

6 Suy hao hàn nối 26

7 Suy hao ghép nối sợi quang và các linh kiện thu phát quang 26 - 27 8 Suy hao do tán sắc 27

V Ứng dụng sợi quang vào mạng HFC 27 - 28 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÁP ĐỒNG TRỤC 29

I Cấu tạo 29 - 30 II Phân loại cáp đồng trục 30 - 31 III Các loại cáp đồng trục sữ dụng trong mạng HFC 32 - 35 1 Cáp RG6 35 - 36 2 Cáp RG11 36 - 37 VI Ứng dụng của cáp đồng trục 37

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CHỨC NĂNG CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG HFC TỪ HEADEND ĐẾN USER 38

I Sơ đồ tổng quát của mạng HFC (Hybrid Fiber Coaxial) 38 - 39 II Chức năng của các thiết bị trong mạng HFC 39

1 Hệ thống trung tâm (HEADEND SYSTEM) 39 - 41 1.1 Các loại antenna thu 41

1.1.1 Antenna yagi 41 - 42 1.1.2 Antenna MMDS 42 - 43 1.1.3 Antenna parapol 43 - 44 1.2 Receiver (Bộ thu) 44

1.2.1 Đầu thu kỹ thuật số mặt đất DVB-T .45

1.2.2 Đầu thu kỹ thuật số vệ tinh DVB-S 45 - 46 1.2.3 Simcard giải mã, thiết bị mua bản quyền 46

1.3 Bộ converter 47 - 48 1.4 Bộ điếu chế (MODULATOR) 48 - 49 1.5 Bộ giả điều chế (DEMODULATOR) 49 - 50 1.6 Bô ghép kênh COMBINER 51 - 53 1.7 Bộ mã hóa 53

1.7.1 Bộ khóa mã – Encoder 53 - 54 1.7.2 Bộ giải mã – Decoder 54 - 55 1.8 Máy phát quang 55 - 56 1.9 Bộ chia quang 56 - 57 1.10 Đầu chuyển hệ PAL / NTSC 57

2 Mạng phân phối tín hiệu 57 - 58 2.1 Bộ thu quang 58 - 59 2.2 Node quang 59 - 61 2.3 Optical amplifier 61 - 62

Trang 5

2.4 Rf amplifier 62 - 63

2.5 Bộ chia SPLITTER/TAP 64

2.5.1 Bộ chia 64 - 65 2.5.2 Bộ tap 66

2.6 Đầu nối (Connector) 67

III Mạng truy cập thuê bao 68

PHẦN BA: THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VỚI QUY MÔ MỘT PHƯỜNG CHƯƠNG 1: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ 69

I Node quang 69

1 Cấu tạo 69 - 70 2 Các thông số hoạt động của một node quang 70

2.1 Ngõ vào quang 70

2.2 Ngõ ra tín hiệu RF 71

2.3 Đường về của tín hiệu 71

2.4 Công suất 71 - 72 2.5 Bảng chi tiết các thông số kỹ thuật của bộ phát 72

2.6 Đặt tính vật lý 72

2.7 Giao tiếp dành cho người sử dụng 72

II Bộ khuếch đại BETA 73

1 Cấu tạo 73 - 74 2 Đặc điểm 74

3 Thông số của bộ khuếch đại BETA 74 - 75 4 Cấu hình 76

III Bộ khuếch đại LAMBDA 77

1 Cấu tạo 77

2 Đặc điểm 78

3 Các thông số một số bộ khuếch đại LAMBDA thường dùng 78 - 80 4 Cấu hình 80 - 81 IV Bộ trích .81

2 Các thông số 81 - 82 3 Bảng suy hao tín hiệu qua thiết bị 82

V Bộ chia 82

2 Các thông số 83

3 Bảng suy hao tín hiệu qua thiết bị 83 - 84 VI Bộ tap 84

Trang 6

2 Các thông số chung cho các loại tap 84

2.1 Bộ tap 2 ngõ ra (MT2) 85

2.2 Bộ tap 4 ngõ ra (MT4) 86

2.3 Bộ tap 8 ngõ ra (MT8) 87

VII Cáp đồng trục 88

1 Các thông số đặc trưng của cáp RG6 88

2 Các thông số đặc trưng của cáp RG11 89

3 Các thông số đặc trưng của cáp RG540 89 - 90 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HFC TRÊN QUY MÔ PHƯỜNG ĐA KAO QUẬN 1 91

I Khảo sát địa bàn cần thiết kế 91

1 Bản đồ phường Đa Kao quận 1 91

2 Số hộ dân quận 1 92

II Địa điểm thiết kế 92

1 Tổng quát các bước thiết kế một hệ thống mạng truyền hình cáp 92 - 93 2 Các bước chi tiết để thiết kế một mạng truyền hình cáp .93

2.1 Khảo sát địa bàn cần thiết kế 93 - 94 2.2 Xác định vị trí node quang 94

2.3 Thiết kế truyến cáp chính 95

2.4 Khoanh vùng các thuê bao đặt tap 96 - 97

2.5 Thiết kế truyến cáp phụ 97 - 98 2.6 Cách sử dụng các thiết bị phân chia và bộ khuếch đại 98 - 99 2.7 Phân biệt các dòng điện truyền bên trong hệ thống mạng 99

2.8 Nguyên tắt thiết kế trên tuyến cáp chính 99 - 100 2.9 Nguyên tắt thiết kế trên tuyến cáp phụ 100 - 102 3 Một nhánh tap sau khi thiết kế 103

III - Các sự cố sau khi thiết kế và cách khắc phục 104

1 Tín hiệu tại thuê bao bị nhiễu 104

2 Tín hiệu tại thuê bao bị nhấp nháy 104

3 Các kênh tín hiệu có mức không đồng điều 104

4 Hình bị các vạch xướt ngang 104 - 105 5 Tín hiệu có vạch ngang liên trục hết màng hình 105

6 Mất tín hiệu 105

7 Tín hiệu màu bị vằn 105

8 Chất lượng tín hiệu tại thuê bao bị xấu đi đột ngột 105

KẾT LUẬN 106

Trang 7

Hiện nay trên thế giới và một số thành phố trong nước ta như thủ đô HÀ NỘI, thành phố HỒ CHÍ MINH, ĐÀ NẲNG, HẢI PHÒNG, NHA TRANG ,thành phố CẦN THƠ…v.v.đã sử dụng phương thức truyền hình cáp (CATV) để

phục vụ cho người dân Đồng thời những năm gần đây do đạt được những thành tựu quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế xã hội nên đời sống của đại bộ phận nhân dân đã được cải thiện nhiều, các dịch vụ thông tin, các dịch vụ truyền hình và dịch vụ giải trí cũng đòi hỏi ngày một cao

Đây thực sự là động lực mạnh để thúc đẩy sự ra đời của hệ thống truyền hình cáp, nhằm đáp ứng nhu cầu thích đáng của nhân dân cũng như các nhà đầu tư và du khách

Trang 8

LVTN THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VỚI QUY MƠ MỘT PHƯỜNG PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN HÌNH

- Truyền hình là một hệ thống viễn thơng mà trong đĩ các ảnh nhất thời của các đối tượng tĩnh hoặc chuyển động được chuyển đi Các thơng tin hình ảnh được biến thành tín hiệu điện thơng qua quá trình quét ống camera thực hiện Sau đĩ tín hiệu được truyền qua một đường truyền dẫn và ở đĩ thơng tin gốc được tái tạo lại thành hình ảnh đơn sắc hoặc ảnh màu trên ống đèn hình sau khi thiết lập đồng bộ với phía phát

- Truyền hình cũng là phương tiện truyền thơng mà trong đĩ tín hiệu mang thơng tin về hình ảnh và tiếng nĩi Nĩ được áp dụng rộng rãi trên tồn thế giới với nhiều mục đích khác nhau, chẳng hạn như về thể thao, giải trí và tin tức Thơng thường thơng tin được phát từ các trạm mặt đất và bằng những bộ Television từ mỗi gia đình, nên phạm vi phủ sĩng rất hẹp, thơng tin khơng được đi xa

- Phương thức truyền dẫn là sử dụng khả năng truyền lan của sĩng trừ trong mơi trường xác định Mơi trường ở đây cĩ thể là khơng gian, bề mặt kim loại…khi truyền ra khơng gian người ta gọi là sĩng vơ truyến Cịn khi được truyền trên bề mặt

của dây dẫn bằng kim loại thì gọi là hữu tuyến

- Định dạng tín hiệu cĩ 2 loại chính: tín hiệu tương tự và tín hiệu số.Tín hiệu tương tự là tín hiệu biến đổi liên trục theo thời gian Tín hiệu số là tín hiệu khơng liên trục theo thời gian người ta chỉ lấy những tín hiệu theo một chu kỳ nhất định theo thời gian, những thời điểm khác bị loại bỏ

- Cùng với sự phát triển chung của đất nước, trong những năm gần đây, ngành Truyền hình cũng đã cĩ những bước tiến quan trọng trên nhiều phương diện, từ việc đa dạng hĩa nội dung chương trình đến nâng cao chất lượng dịch vụ, mở rộng vùng phủ sĩng, hiện đại hĩa cơng nghệ sản xuất chương trình và phương thức truyền dẫn tín hiệu…

- Với kỹ thuật ngày nay, người ta đã sử dụng vệ tinh địa tĩnh làm phương tiện chuyển tiếp giữa các trạm mặt đất với nhau và được biết là truyền hình vệ tinh Truyền hình vệ tinh cĩ nhiều ưu việt hơn so với truyền hình mặt đất thơng thường Vùng phủ sĩng bằng vệ tinh rất rộng, cĩ thể vượt qua phạm vi cả nước Ở Việt Nam hiện nay truyền hình vệ tinh được ứng dụng rộng rãi Việc thu hình trực tiếp từ vệ tinh cĩ thể thực hiện tại mỗi gia đình, khách sạn, nhà cao tầng…… hoặc đài phát quảng bá mặt đất

- Ngày nay kỹ thuật số ứng dụng trong truyền hình vệ tinh dần dần thay thế kỹ thuật tương tự Nĩ cĩ nhiều ưu điểm hơn so với truyền hình tương tự Nĩ cĩ thể ghép nhiều chương trình thành dịng truyền tải, bảo mật thơng tin từ nhà điều hành

- Nhu cầu địi hỏi của khán giả truyền hình khơng dừng lại ở đĩ, mà cịn tăng thêm Càng ngày càng cĩ nhiều nhu cầu về cơng nghệ truyền hình như: Người thì thích xem phim, người thì thích xem ca nhạc, người thì thích xem tin tức, trẻ em thì thích xem hoạt hình, chương trình thiếu nhi, v.v…mà các đài truyền hình trong nước chỉ phát sĩng được một vài kênh truyền hình tổng hợp ít ỏi nên khơng thể thoả mãn được nhu cầu về truyền hình của đơng đảo khán giả

- Vậy yêu cầu đặt ra đối với truyền hình ngày nay là làm sao phải đáp ứng được nhu cầu của mọi người, mọi lứa tuổi ở khắp mọi nơi Muốn được như vậy thì chương trình truyền hình phải phong phú, đa dạng, chất lượng âm thanh hình ảnh đẹp, phát

Trang 9

LVTN THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VỚI QUY MÔ MỘT PHƯỜNG

sóng liên tục và vùng phủ sóng rộng khắp… Những công nghệ cổ xưa không cho phép thực hiện tốt điều đó

- Do đó đã thôi thúc nhiều công nghệ, dịch vụ truyền hình ra đời với nhiều chủng loại, nhiều phương pháp truyền dẫn khác nhau, cung cấp càng ngày càng nhiều chương trình truyền hình hấp dẫn và phong phú nhằm phục vụ cho nhu cầu đòi hỏi của các tầng lớp khán giả

- Có nhiều loại truyền hình được ra đời như: truyền hình analog, truyền hình cáp (DVB-C), truyền hình số mặt đất (DVB-T), truyền hình số vệ tinh (DVB-S ) Trong đó với những ưu điểm riêng của mình, Công nghệ truyền hình cáp ngày càng đang và sẽ rất phổ biến trên toàn thế giới nói chung và nước ta nói riêng

Trang 10

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP

I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH CÁP

- Hệ thống truyền hình cáp (CATV) xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40 Thuật ngữ CATV xuất hiện đầu tiên vào năm 1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable Television) Một năm sau, cũng tại

Mỹ hệ thống truyền hình anten chung (CATV – community Antenna Television ) cung cấp dịch vụ thuê bao bằng đường truyền vô tuyến đã được lắp đặt thành công Từ đó thuật ngữ CATV được dùng để chỉ chung cho các hệ thống truyền hình cáp vô tuyến

và hữu tuyến Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phát các chương trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiện khó khăn về địa hình không thể thu được bằng các anten thông thường, gọi là vùng lõm sóng

- Một hệ thống cáp đơn giản nối những tín hiệu truyền hình thu được từ anten tới những thuê bao được tạo ra bởi cáp đồng trục và những bộ khuếch đại băng rộng Những bộ khuếch đại đầu tiên được chế tạo bằng việc sử dụng đèn điện tử và được cấp nguồn riêng 120 VAC, nguồn điện thế này thì rất nguy hiểm Những bộ khuếch đại này được sử dụng trong thời gian dài trước khi hội chăm sóc sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp ( OSHA ) của sở lao động Hoa Kỳ thành lập Tầng khuếch đại cáp rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, sự điều chỉnh liên tục của nhân viên kĩ thuật thì cần thiết để hạn chế độ lợi và đáp ứng tần số Sự suy giảm cáp gia tăng rõ rệt khi tần số mang hình tăng, điều này làm cho những hệ thống cáp ban đầu chỉ có thể mang từ kênh 2 đến kênh 6, và hệ thống này gọi là hệ thống năm kênh Những trạm truyền hình nhận tín hiệu ở tần số siêu cao (UHF) hoặc trên kênh từ 7 đến 13 và sau đó tại thiết bị đầu cuối

nó được biến đổi thành những kênh trong băng tần từ 2 đến 6 Tại thời điểm đó, vào đầu những năm 1950, năm kênh đã là nhiều và những người thuê bao phải chịu đựng nhiều sự lỗi thời và những vấn đề kỹ thuật của hệ thống hơn chúng ta ngày nay

- Khi mà dây cáp trở nên khan hiếm và có thêm nhiều hệ thống được xây dựng, những nhà sản xuất đã đáp lại bằng việc cải thiện lại bộ khuếch đại và dây cáp Cáp với vỏ bọc bằng nhôm bên trong được đổ đầy bột polyethelence và dây dẫn nhôm phủ đồng ở giữa sớm trở thành tiêu chuẩn công nghiệp Trong suốt những năm 60 và 70 kiểu dây cáp này có hai loại kích cở chính: loại có đường kính ngoài 0,412 inch và 0,500 inch Cáp 0,412 inch được sử dụng làm dây feeder và loại 0,500 inch được sử dụng cho những mục đích trung chuyển

- Bên cạnh đó, việc thiết kế hệ thống cũng được cải thiện, thay vì nối những thuê bao tới một hệ thống khuếch đại cáp đơn thì một sơ đồ vận chuyển tín hiệu theo dạng hệ thống trunk – feeder được phát triển Tại đây hệ thống cáp chính (trunk) cho những tín hiệu truyền hình từ thiết bị đầu cuối tới những đầu của hệ thống, mà những đầu này biến đổi theo khoảng cách và số lượng những đường chia hệ thống Những cáp dẫn (feeder) nối tới thuê bao được bắc cầu ra từ hệ thống đường cáp chính tại những bộ khuếch đại trung chuyển (trunk amplifier), do vậy nó cung cấp sự cách ly hệ thống thuê bao với hệ thống cáp chính Với sự phát triển của transistor, những bộ khuếch đại cáp sớm được cải thiện về hiệu suất và tiêu hao công suất thấp

- Trong những năm 1960 mạng dây dẫn (feeder) đã cung cấp những tín hiệu tới thuê bao thì được gọi là pressure tap Về cơ bản một lỗ được lấy lõi bên trong vỏ bọc ngoài bằng nhôm và chân trung tâm của bộ nối ra được đặt vào giữa lỗ để nối tới dây dẫn trung tâm Những sợi nối ra cùng loại và một bộ giữ cung cấp áp suất để giữ chặt

Trang 11

thiết bị nối ra với dây cáp Một mạch nhỏ của những điện trở và những tụ điện được cung cấp cáp trở kháng 75 ohm (Ω) để cho phù hợp với dây cáp và sự cách ly với dây dẫn tới thuê bao

- Việc kết nối cáp cũng được cải thiện, nhiều kiểu thiết kế được dùng trong những năm 60 và 70 Vấn đề chính lúc đó là giữ cho chỗ nối được kính và có thể chịu đựng được thời tiết, để tránh hơi ẩm làm hư hỏng cáp cũng như hạn chế phản xạ và suy hao tín hiệu Bằng việc những hệ thống cáp được xây dựng bởi những công nghệ

và sản phẩm được cải tiến, những hình ảnh được cung cấp tốt hơn, xác thực hơn Thêm vào đó, những kênh tần số rất cao (VHF), từ kênh 7 đến kênh 13 có thể sử dụng nâng tổng số kênh lên 12 kênh

- Khi hệ thống phát triển hơn thì bộ nối định hướng và bộ chia tín hiệu được cải thiện, điều này làm xuất hiện thiết bị nối ra nhiều đường tới thuê bao Những thiết bị nối ra này (TAP) ban đầu chỉ có 2 hoặc 4 cổng tới thuê bao Ngày nay thiết bị nối ra ( TAP ) có 8 cổng là thông dụng, đặt biệt là ở những vùng dân cư đông đúc Những bộ khuếch đại cũng được cải thiện về hình thức và giá cả Từ khi bộ khuếch đại truyền âm không chuẩn từ kênh 2 đến kênh 6 giảm xuống băng tần giữa thì được loại ra bởi những bộ khuếch đại hiện đại, thường phổ của băng tần giữa có thể mang nhiều chương trình Nhiều hệ thống cáp nơi khu vực băng tần giữa được mang những sóng chuẩn được điều chế FM trong khoảng tần số từ 88 ÷108MHZ trong không gian.Vẫn còn khoảng tần số từ 108 MHZ trở lên tới kênh 7 (175MHz) thêm 9 tín hiệu truyền hình có thể được mang, như vậy là có một hệ thống 21 kênh

- Vấn đề chính tại thời điểm này đó là người sử dụng những bộ thu hình có thể không chỉnh được những kênh này, bởi vì tất cả họ có là những kênh 2 đến kênh 13 và kênh UHF 14 đến 83 Làm sáng tỏ vấn đề này, một khối biến đổi được sử dụng Khối biến đổi này lựa chọn băng tần giữa và biến đổi 9 kênh thành các kênh, ví dụ như UHF

27 đến 35 Kết nối khối chuyển đổi thì được biểu diễn trong hình 1.0 sau

Hình 1.0: Kết nối chuyển đổi

Trang 12

- Năm 1970 thời gian này số lượng trạm truyền hình UHF được gia tăng đáng

kể Những hệ thống cáp chỉ có thể mang tới kênh 13 (216MHZ), vì vậy sự lựa chọn hoạt động hệ thống truyền hình cáp để chuyển đổi tại headend của một số trạm UHF thành 9 kênh băng tần giữa có thể sử dụng được

- Năm 1980 vào thời gian đầu các chương trình giải trí trở nên sẵn có thông qua các kênh vệ tinh Các chương trình này đầu tiên được chuyển đổi sang hệ NTSC để điều chế một số kênh sóng mang hướng lên vệ tinh và hệ thống phát của vệ tinh chuyển tới trạm anten thu mặt đất của một hệ thống truyền hình cáp địa phương Hệ thống thu tại thời điểm này dùng những anten lớn (10m) bởi vì những bộ khuếch đại anten vi sóng có nhiễu và độ lợi bị hạn chế Suốt những 1980 đã cải thiện được những

bộ khuếch đại anten thu nhiễu thấp hay những bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNAS) có kích thước nhỏ và chi phí thấp.Những anten thu parabol được xuất hiện nhiều trong thời điểm này Sự ra đời của những bộ chuyển đổi nhiễu thấp (LNBC) sau những năm

1980 thì chất lượng được cải thiện và giá thành thấp LNBC về bản chất là bộ khuếch đại nhiễu thấp được lắp trên anten Theo lý thuyết thì nhiễu và suy hao sẽ càng cao ở tần số càng cao Vì vậy khi thâu tín hiệu từ vệ tinh về thì tần số sẽ rất cao Tín hiệu tần

số 4000 MHz (4GHz) thấp hơn bao gồm 24 kênh chương trình được chuyển đổi thành

24 kênh trong băng tần, ví dụ như từ 950 đến 1450 MHz Vì thế cáp từ anten xuống bộ thu có suy hao thấp hơn tại 950 đến 1450MHz so với tại 3.7 đến 4.2 GHz

- Bởi vì những kênh truyền hình vệ tinh là các kênh xem phải trả tiền nên một vài cách thức của việc chia tín hiệu tại đường nối ra tới thuê bao rất cần thiết để ngăn tín hiệu tới thuê bao không muốn trả tiền cho dịch vụ Một mạch gồm các điện trở, tụ điện và cuộn dây được làm theo dạng ống như một bộ lọc bẫy và được cài đặt trong một cái hộp bằng kim loại Bộ lọc này có ý nghĩa loại bỏ các kênh không mong muốn

từ nhà của thuê bao và nó được gọi là bộ bẫy tín hiệu kiễu negative Muốn làm thất bại

kĩ thuật này thì chỉ cần loại bỏ cái bẫy này ra khỏi đường dây truyền dẫn, điều này rất khó và dể bị phát hiện và nguy hiểm

- Các chương trình vệ tinh xuất hiện ngày càng nhiều và vì vậy những hệ thống

vệ tinh nhiều hơn 24 kênh được dùng, điều này làm cho những nhà khai thác hệ thống truyền hình cáp đặt kế hoạch tăng dung lượng kênh lên Dĩ nhiên loại cáp chất lượng tốt nhất và những bộ khuếch đại được cải thiện, những hệ thống mới được thiết kế tới

30 kênh ( 55 đến 270 MHz ), 35 kênh ( 55 đến 300 MHz ), 40 kênh (55 đến 450 MHz ), 52 kênh ( 55 đến 400 MHz ), 62 kênh ( 55 đến 450 MHz), cho đến 78 kênh ( 55 đến

550 MHz )

- Phương pháp bẫy để bảo mật kênh sớm trở nên khó điều khiển, bởi vì những cái bẩy này phải được sắp xếp để bẫy lại những thuê bao không trả phí dịch vụ Làm sáng tỏ vấn đề này, thì kĩ thuật mã hoá tín hiệu được phát triển Ở lối vào đặt một tín hiệu gây nhiễu lên tín hiệu thực ( tới thuê bao ), do đó thuê bao không thể xem được các chương trình trên TV Bẫy này đặt trên cổng nối tới thuê bao, để loại đi tín hiệu gây nhiễu này để thuê bao có thể xem được Một vài kênh thuộc gói dịch vụ sẽ được xáo trộn bởi tín hiệu gây nhiễu Một vài gói cũng có thể được trộn bởi một vài kiểu của những tín hiệu gây nhiễu ở những nơi mà bẫy tín hiệu thì cần thiết cho mỗi chương trình Phương pháp bẫy này được gọi là bẫy positive, và những cái bẫy này thường được xem như là bộ lọc phân lớp Các bẫy negative cũng được hình thành để loại bỏ băng tần của tín hiệu Cả hai phương pháp bẫy này giúp hạn chế số lượng bẫy gắn ở đầu nối Có một điều là bẫy negative loại bỏ dịch vụ từ những người không thuê

Trang 13

bao còn bẫy positive cung cấp dịch vụ trả tiền tới thuê bao Vì vậy một hệ thống với vài thuê bao trả tiền sẽ có nhiều bẫy negative và có ít bẫy positive

- Với sự gia tăng số lượng kênh, các bộ thu hình có thể điều hưởng các kênh là cần thiết Vẫn còn nhiều bộ thu hình chỉ điều hưởng từ kênh 2 đến kênh 13 và UHF (14 đến 83) Những bộ thu mới hơn thường được gọi là cable-ready, thì có thể điều hưởng một số kênh mới Nó nhận tín hiệu từ cáp và được chuyển đổi lựa chọn thành kênh cố định, thường là kênh 2, 3 hoặc 4 và cung cấp những kênh này để đến truyền

hình thu Hinh 1.1 sau nó minh hoạ một vài phương pháp kết nối với bộ chuyển đổi

Hình 1.1: Kết nối với bộ chuyển đổi

- Trong những năm đầu 1980 đã phát triển phương pháp triệt tiêu (tiếng ồn) làm cho đồng bộ tín hiệu Phương pháp này sử dụng những mạch xử lý tín hiệu video tại đầu cuối (headend) để chuyển đổi hoặc khử nhiễu nằm ngang những xung đồng bộ từ tín hiệu video Những hình ảnh mong muốn được xem nếu giữ chặt tín hiệu nằm ngang trong máy thu hình thì được điều chỉnh Những mạch điện khôi phục lại tín hiệu thì được gắn vào mạch chuyển đổi thuê bao Những thuê bao yêu cầu dịch vụ chuyển đổi chương trình được cài sẵn của họ với chíp IC (Intergrated circuit) chương trình nhớ chỉ đọc (PROM) thì kích hoạt những mạch khôi phục lại để triệt tiêu tín hiệu nằm ngang làm cho tín hiệu đồng bộ

- Sau những năm 1980 với sự phát triển của máy tính cá nhân, có thể chuyển đổi điều chỉnh thuê bao với sự gắn liền thiết bị xáo trộn âm mà có thể điều khiển được (máy tính “talks” đến bộ chuyển đổi, mỗi bộ chuyển đổi thì có một địa chỉ) Những mạch điện được thêm vào để thuê bao chuyển đổi xử lý dữ liệu được mang bởi sóng mang dữ liệu xuôi dòng (data carrier) Sóng mang dữ liệu này thì trong hầu hết các trường hợp ở đầu của băng tần sóng vô tuyến FM (106.250 MHz ) và được điều chế

mà có thể điều khiển được dòng dữ liệu Khi bộ chuyển đổi thấy được địa chỉ của nó hiện ra trên dòng dữ liệu, nó được rút ra để mã hoá thành số theo lệnh Những lệnh đó

về bản chất được thay thế chổ của PROM theo thông tin được cung cấp ban đầu Thuê bao sẽ tiếp xúc với công ty cáp, nếu họ muốn thay đổi dịch vụ thì người thư ký tại công ty cáp sẽ thêm vào những thay đổi trên máy tính thông qua một giao tiếp giữa

Trang 14

cầu của thuê bao Vì vậy không cần thiết tới nhà của thuê bao để thực hiện việc thay đổi này

- Tất cả các phương pháp cho việc bảo mật tín hiệu lúc này hay lúc khác có thể

bị hư hỏng Những người chỉ muốn xem mà không muốn trả tiền thì họ làm hoặc mua các bẫy positive trái phép và đặt chúng trong nhà của họ ở những nơi kín đáo Những người được gọi là “ người ăn cắp tín hiệu “, họ bán và cài đặt các con chip PROM trái phép để đánh bại bộ biến đổi giải trộn Ngoài ra những cái được gọi là hộp đen được bán cho những thuê bao và chúng được đặt giữa bộ biến đổi có thể định địa chỉ và bộ thu hình Hầu hết các công ty truyền hình cáp dùng các chương trình khác nhau để quản lý vấn đề bảo mật tín hiệu mà họ cung cấp

- Như vậy, truyền hình cáp được hiểu một cách đơn giản là tín hiệu hình ảnh và

âm thanh truyền tới các thuê bao bằng cáp, thay thế cho anten thông thường trên nóc nhà

II PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP

- Hệ thống truyền hình cáp xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40 Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phát các chương trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiện khó khăn như: địa hình, v.v… mà không thể thu được bằng các antenna thông thường Có hai loại truyền hình cáp: truyền hình cáp hữu tuyến

và truyền hình cáp vô tuyến

1 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN

- Truyền hình cáp dây dẫn thường được gọi là “truyền hình cáp hữu tuyến” Ta dùng từ “dây dẫn” thay cho từ “hữu tuyến”, vì “dây dẫn” là từ Thuần Việt, có khả năng diễn đạt chính xác, dễ hiểu và cụ thể

- Trong hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến này ta xét đến hai loại mang như

sau: Hệ thống mạng cáp MATV và Hệ thống mạng cáp CATV 1.1 HỆ THỐNG MẠNG CÁP MATV

- Hệ này chỉ dùng một dàn anten chính cùng với đầu LNB đi kèm để cho ra tín hiệu 950 ÷ 2150MHz như Hình 1.2 Tín hiệu này được khuếch đại tuyến tính khoảng

20dB để đưa đến bộ chia Ngõ ra bộ chia được nối đến các máy thu vệ tinh để truyền qua cáp đến từng gia đình

Hình 1.2: Trạm MATV dùng cho nhiều hộ gia đình

Trang 15

- Tín hiệu qua bộ chia bị tổn hao khoảng 6 ÷ 7dB và còn bị tổn hao trên cáp truyền, cứ 30m tổn hao từ 4 ÷ 6dB tuỳ theo loại cáp Do vậy, nếu đường cáp truyền dài khoảng 30m thì có thể truyền tín hiệu đến 16 hộ gia đình Nếu đường cáp truyền dài hơn 30m thì cần phải thêm một tầng khuếch đại cáp tuyến tính 20dB nữa, nhưng

không được phép truyền cáp dài quá 100m

- Cần nhớ rằng, tổn hao trên đường truyền cáp quá lớn nên cần phải tăng đường kính chảo anten lên so với trạm thu TVRO Ví dụ với cường độ trường của Asisat 1 ở Việt Nam là 35dBw Trong lúc đó ở trạm thu TVRO chỉ cần đường kính anten 1,5m là

nhận được hình tốt, thì ở trạm MATV, CATV phải đến 3 ÷ 3,6m

- Trong hoàn cảnh của chúng ta hiện nay có thể dùng các trạm nhỏ rẻ tiền để phục vụ các cụm dân cư không quá 10 hộ như các mạch sau đây:

Hình 1.3: Trạm MATV dùng cho cụm dân cư nhỏ

- Trường hợp có một số hộ có các loại TV khác nhau, có thể dùng mạch như

Hình 1.4 Tín hiệu Video và Audio qua mạch điều chế cao tần để cho ra tín hiệu TV ở

các kênh tuỳ ý: VHF hayUHF

Hình 1.4: Hệ thống mạng MATV qua mạch điều chế RF

- Hệ thống mạng MATV cho chung cư, khách sạn sử dụng chung 1 anten Yagi,

qua bộ khuếch đại sau đó đưa vào bộ chia đưa đến hộp tiếp điểm của từng hộ gia đình

được thể hiện qua Hình 1.5 như sau:

Trang 16

Hình 1.5: Lắp đặt mạng MATV

- Hệ thống mạng MATV không thể cung cấp cho trên 100 máy TV, nên nó còn mang tính chất phục vụ hơn là dịch vụ

1.2 HỆ THỐNG MẠNG CÁP CATV 1.2.1 Giới Thiệu

- Truyền hình cáp hữu tuyến hay còn gọi là truyền hình cáp bằng dây dẫn CATV Những buổi truyền thông đầu tiên trên thế giới đều truyền tín hiệu thông qua dây dẫn, có nghĩa là hình ảnh từ điểm này được truyền tới địa điểm khác thông qua dây cáp

- CATV có thể coi là được khai sinh vào những năm 50 ở Mỹ Trong quá trình xây dựng mạng TH phát sóng UHF và VHF, các nhà kỹ thuật ở Mỹ đã gặp phải vấn đề nan giải là vùng tối ở những khu vực có nhiều núi cao và nhà cao tầng , giải pháp khi

đó là thu sóng tại một điểm thu tốt rồi dẫn tín hiệu đến các vùng tối bằng dây dẫn Và

TH cáp bằng dây dẫn đã được ra đời từ đó

- Sau khi mạng CATV ra đời thì nó đã giải quyết được những vấn đề mâu thuẫn giữa việc gia tăng kênh phát sóng với tình trạng cạn kiệt tần số và vấn đề can nhiễu Dần dần thì CATV đã phát triển không chỉ ở những vùng tối mà còn mở rộng ở những vùng có thể thu sóng tốt, và hiện nay thì nói đến CATV là nói đến truyền hình trả tiền

- Truyền hình bằng cáp là dịch vụ thuê bao.Nó cho phép kéo dài đường cáp với nhiều trạm phân nhánh, có thể dùng cho hàng trăm máy TV

- Hầu hết loại truyền hình cáp đều ở dạng dịch vụ trả tiền nên cần có các mạch khống chế thuê bao Việc khống chế được thực hiện cài mã vào tín hiệu truyền và giải

mã để cung cấp thông tin truyền hình cho người tiêu thụ Có nhiều cách cài mã, nhưng thông thường là cài mã vào xung đồng bộ ngang và đường tiếng, rồi giải mã để hoàn trả lại dạng nguyên thuỷ Bộ giải mã có chứa máy thu RF để thu ở một kênh sóng UHF

Trang 17

đã cài mã Sau đó khuếch đại, tách sóng hình và tiếng, giải mã tín hiệu đồng bộ hình

và tiếng rồi điều biên trở lại vào sóng mang RF để truyền tín hiệu cho người tiêu thụ ở băng VHF hoặc UHF dành riêng cho TV

- Truyền hình cáp không những truyền các tín hiệu truyền hình mà còn truyền các dạng thông tin khác, mang tính năng dịch vụ đầy đủ Do vậy ở trạm cáp trung tâm đều có 2 anten thu FM và TVRO

- Tuỳ theo tính năng phục vụ mà mạng CATV có các mạng cáp thích ứng với trừng trường hợ như sau: Truyền hình cáp dùng cho khách sạn, Truyền hình cáp dùng cho biệt thự, Truyền hình cáp dùng cho hộ gia đình…v.v.v

- Khả năng tăng kênh phát sóng ở CATV là rất cao

- CATV rất thuận tiện trong việc khai thác truyền hình trả tiền do các tiện lợi

mà nó mang lợi như: hình ảnh chất lượng cao ( cao hơn UHF và VHF ), xem được nhiều kênh ……

1.2.2.2 Nhược Điểm

- Việc triển khai hoàn chỉnh mạng cáp dây dẫn cho một thành phố là rất khó khăn và tốn kém, hệ thống dây cáp chằng chịt sẽ làm mất vẻ mỹ quan của thành phố

- CATV có ưu điểm đơn giản là chỉ cần kết nối từ hộp tín hiệu đến thuê bao là

có tín hiệu để xem nhưng đó cũng chính là nhược điểm vì tín hiệu có thể bị câu trộm

- So với TH cáp vô tuyến thì CATV có phạm vi phục vụ hẹp hơn, tốc độ phát triển thuê bao chậm

- Chất lượng hình ảnh của công nghệ CATV tuy cao hơn so với truyền hình analog thông thường nhưng vẫn kém so với công nghệ truyền hình số hiện nay đang được triển khai ở truyền hình vệ tinh

- Truyền hình cáp CATV tuy có diện phục vụ rộng hơn MATV nhưng chưa đáp ứng được số lượng thuê bao và không thể kéo dài cự ly truyền tín hiệu.Nó chỉ cho phép truyền đến các điểm thu tập trung, không thể kéo dài quá 500m Nếu vượt đường thì phải treo hay chôn cáp, rất bất tiện và tốn kém Do vậy nên các năm gần đây đã và đang pháp triển việc truyền tín hiệu bằng hệ thống mạng cáp HFC: truyền và dẫn tín hiệu bằng cáp quang và cáp đồng trục

2 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÔ TUYẾN

- Là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫn thẳng từ trung tâm đến các thuê bao bằng các hình thức (môi trường truyền sóng) khác nhau trong môi trường không gian Sau đây là các loại môi trường truyền sóng:

Trang 18

2.1 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP MMDS

- MMDS được viết tắt từ thuật ngữ Microware Multichannel Distribution System Truyền hính cáp vô tuyến MMDS sử dụng môi trường truyền là sóng viba ở dãi tần rất cao từ 2,3 GHz – 2,7GHz với độ rộng dãi tần từ 6MHz đến 8MHz cho mỗi kênh được dùng đối với tín hiệu analog.Nó cho phép truyền nhiều chương trình cùng một lúc Mạng MMDS rất đơn giản do chỉ dùng antenna mà không cần kéo cáp đến từng nhà Tuy nhiên truyền hình cáp vô tuyến có nhiểu nhược điểm như hạn chế vùng phủ sóng, chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu, yêu cầu dải tần số vô tuyến quá lớn , …

- Mục đích của truyền hình MMDS:

+ Quản lý chương trình người xem tức người xem có thể mua thiết bị TVRO để

thu thẳng và xem trực tiếp Với hình thức đó nhà nước và cơ quan chức năng không thể quản lý được

+ Hệ thống MMDS thu lại các tín hiệu của nước ngoài qua vệ tinh rồi mới đưa vào máy phát MMDS để phát đi, do đó có thể quản lý được chương trình của người xem và về lâu dài thì các thiết bị phát chậm lại

+ Cập nhật tin tức hàng ngày một cách dễ dàng tức hệ thống MMDS có số kênh phát cố định, chỉ việc ấn nút chuyển đổi chương trình là xem được ngay

+ Thiết bị thu MMDS gọn nhẹ, không cồng kềnh, không chiếm nhiều vị trí như chảo anten TVRO

+ Giá tiền vừa phải

+ Ngoài ra còn có thể xem các thông tin cần thiết, chỉ cần ấn nút (MSG) trên bộ điều khiển từ xa, bộ giải mã sẽ cho ta biết được các thông tin cần thiết như về thời tiết, giá cả một số mặt hàng cần thiết, cũng như các thông tin về dịch vụ, hàng không, xe lửa và các dịch vụ tham quan du lịch…v.v Hệ thống truyền hình MMDS được biểu diễn trên sơ đồ sau:

Hình 1.6: Hệ thống truyền hình MMDS 2.2 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP DTH (DIREC TO HOME)

- DTH viết tắt từ cụm từ tiếng anh “Direct To Home”, có nghĩa phát sóng trực tiếp tới nhà, là bước triển khai quan trọng của công nghệ truyền hình vệ tinh, giúp công nghệ truyền hình vệ tinh trở nên phổ biến, dễ sử dụng, nâng cao số lượng kênh và chất lượng truyền dẫn, tạo nên khả năng mới cho việc kinh doanh các chương trình

Trang 19

truyền hình có trả tiền Công nghệ DTH cho phép từng hộ gia đình nhận tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh một cách dễ dàng, đơn giản, giá thành hạ, với số kênh tăng cao, chất lượng hình ảnh tuyệt hảo, không làm mất mỹ quan đô thị, có hiệu quả không kém gì truyền hình dây dẫn, cho phép các nhà kinh doanh phát sóng có thể quản lý được đối tượng khán giả mua chương trình và phân phối chương trình

- Có thể hiểu một cách đơn giản và hình tượng DTH là khả năng thu hàng trăm kênh truyền hình phát qua vệ tinh chỉ bằng cái chảo nhỏ và một cái hộp nhỏ, nhiều khả năng là phải trả tiền để xem một số kênh hay

- Cụm từ viết tắt DTH dùng để chỉ khái niệm truyền tín hiệu trực tiếp đến khán giả truyền hình Ngoài ra còn có cụm từ DTU viết tắt từ cụm từ “Direct To Users”, đôi khi được sử dụng với nghĩa tương tự, nhưng ở phần lớn trường hợp, DTU bao gồm loại hình phục vụ rộng hơn: truyền hình, điện thoại, dữ liệu, Internet…

Hình 1.7: Hệ thống truyền hình DTH 2.3 HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP HYPER CABLE

- Hyper Cable là công nghệ được Đài Truyền Hình TPHCM chọn làm phương thức truyền dẫn chính của hệ thống truyền hình cáp Công nghệ này thực chất là công nghệ DVB – S (truyền hình số vệ tinh), nhưng phát sóng từ các cao điểm trên mặt đất thay vì từ vệ tinh nhân tạo Đây là một công nghệ có nhiều công dụng: truyền dẫn truyền hình, phát sóng truyền hình quảng bá và truyền hình cáp, dù cụm từ “Hyper Cable” nhấn mạnh về thể loại truyền hình cáp Đài truyền hình TPHCM có lẽ sẽ khai thác tất cả công năng của công nghệ này.Hyper cable sẽ làm thay đổi đáng kể diện mạo hoạt động thu sóng truyền hình ở TPHCM trong khoảng chỉ 5 năm nữa Trên thế giới, công nghệ này đã bước đầu phổ cập, chủ yếu phục vụ phát sóng truyền hình cáp, phát triển ở cả Châu Mỹ, Châu Âu, và cả ở nhiều quốc gia đang phát triển

- Việc chọn công nghệ Hyper cable là công nghệ thứ nhất để phát triển truyền hình cáp ở TPHCM chắc chắn là xuất phát từ những ưu điểm của công nghệ này + Trước hết khán giả truyền hình TPHCM yêu cầu ngày càng cao đối với chất lượng hình ảnh truyền hình

+ Thứ hai công nghệ Hyper cable là công nghệ vô tuyến có thể phủ sóng phần lớn diện tích TPHCM trong một thời gian ngắn và phục vụ một tỷ lệ đông đảo khán giả truyền hình

Trang 20

sống kinh tế của khán giả truyền hình thành phố

+ Công nghệ Hyper cable có thể mở rộng tầm phủ sóng đến các khu vực xa hơn ngoài thành phố mà vẫn đảm bảo chất lượng, thoả mãn yêu cầu trao đổi chương trình truyền hình giữa các địa phương

+ Công nghệ Hyper cable có thể làm nhiệm vụ của một phương tiện truyền dẫn tín hiệu những kênh chính yếu của truyền hình TPHCM đến các trạm phát lại cách xa thành phố

+ Mục tiêu của các đài truyền hình lớn bao giờ cũng phủ sóng rộng rãi qua vệ tinh.Hyper cable có thể đóng vai trò là một phần của tiến trình đó

+ Như vậy coi hyper cable là “bước đột phá về mặt công nghệ” của đài truyền hình TPHCM

Hình 1.8: Chuyển tiếp sóng HYPER CABLE mở rộng cự ly phát sóng

Hình 1.9: Thu sóng HYPER CABLE qua các trạm phát lại

III MỘT SỐ CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠNG PHÂN PHỐI TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH CÁP QUA CÁC TRẠM PHÁT LẠI

- Hệ thống truyền hình cáp gồm 3 phần chính :

Hình 2.0: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp

Trang 21

- Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend System): Là nơi cung cấp, quản lý

chương trình cho hệ thống mạng truyền hình cáp cũng như giám sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các thiết bị điều khiển mạng

- Mạng phân phối tín hiệu (Distribution Network): Đây chính là môi trường

truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến các thuê bao Môi trường truyền dẫn sẽ khác nhau đối với các hệ thống truyền hình cáp khác nhau Đối với mạng truyền hình cáp hữu tuyến môi trường truyền dẫn là hệ thống cáp (cáp quang, cáp đồng trục), còn đối với truyền hình cáp vô tuyến thì môi trường truyền dẫn là sóng vô tuyến (sóng viba)

- Thiết bị thuê bao (Customer System): Với mạng truyền hình cáp sử dụng

công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê bao chỉ có thể là máy thu hình (Television) Với mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn thì thiết bị thuê bao gồm các bộ chia tín hiệu ( Splitter ), các đầu thu tín hiệu truyền hình ( Set-top-box ) và các modem cáp để thuê bao có thể sử dụng các dịch vụ mạng như: truy cập interner, truyền dữ liệu,……

- Sau đây là các phương thức truyền dẩn thường được dùng phổ biến trong mạng truyền hình cáp hữu tuyến hiện nay

1 MẠNG CÓ CẤU TRÚC HOÀN TOÀN CÁP ĐỒNG TRỤC (TRUNK – FEEDER)

1.1 SƠ ĐỒ

Hình 2.1: Mạng cáp đồng trục

Trang 22

1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

- Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm các thân cáp chính (Trunk), các nhánh cáp phụ rẽ ra từ các thân cáp chính (Feeder) và phần cáp kết nối từ cáp nhánh đến thuê bao hộ gia đình (Drop) Các thân cáp chính truyền dẫn tín hiệu, khuếch đại và phân chia tín hiệu ra cáp nhánh bằng các thiết bị chia tín hiệu (Splitter) Tín hiệu đưa đến thuê bao được trích ra từ các cáp nhánh nhờ bộ trích tín hiệu (Tap) và truyền đến thuê bao qua cáp thuê bao

- Trên đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các khoảng cách phù hợp để khôi 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 lấy tín hiệu từ mạng điện sở tại Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn cũng chính bằng sợi cáp đồng trục dòng đến các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ được tách riêng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại

- Vì tín hiệu suy hao tỷ lệ với khoảng cách truyền dẫn nên để cung cấp cho các thuê bao ở xa thì cần phải khuếch đại tín hiệu ở mức cao, làm cho cả mức tín hiệu và méo đều lớn Do vậy tại thuê bao ở gần headend cần có một thiết bị thụ động để làm 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, cấu trúc mạng chủ yếu được dùng để truyền tín hiệu tương tự, các thiết bị mạng đơn giản, sẵn có, giá thành thấp Tuy nhiên mạng toàn cáp đồng trục có một số nhược điểm sau:

+ Các hệ thống thuần tuý cáp đồng trục không thể thoả mãn các dịch vụ băng rộng tốc độ cao

+ Do truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, dẫn đến cần phải đặt nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền, dẫn đến các chi phí kèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng lên…dẫn đến chi phí cho mạng lớn

+Do sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu để bù suy hao cáp, nhiều đường truyền tác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ không 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 Toàn hệ thống sẽ có cáp quang và cáp đồng trục gọi là mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục (HFC)

Trang 23

2 MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN KẾT HỢP CÁP QUANG VÀ CÁP ĐỒNG TRỤC(HFC)

2.1 SƠ ĐỒ

Hình 2.2: Mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

- HFC - Hybrid Fiber Coaxial: sử dụng đồng thới cáp quang và cáp đồng trục để truyền dẫn tín hiệu.Mạng HFC có thể triển khai theo nhiều cấp độ tuỳ theo quy mô của mạng

- Với quy mô nhỏ có thể sử dụng sơ đồ hình sao, với quy mô của mạng lớn có thể sử dụng sơ đồ hình vòng kín Độ an toàn của mạng được tăng lên nhờ cấu trúc hình vòng kín

+ Ưu điểm: Dải thông cực lớn, suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ,

chống lão hoá và ăn mòn hoá học tốt

+ Nhược điểm: Với mạng truy nhập cáp đồng trục tích cực khi cung cấp dịch

vụ hai chiều, số lượng phần tử tích cực của mạng tăng lên dẫn đến độ ổn định của mạng giảm

3 MẠNG CÓ CẤU TRÚC CÁP QUANG KẾT HỢP CÁP XOẮN ĐỒNG

- Cáp quang thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu từ trung tâm đến các nút quang tại khu vực thuê bao, từ nút quang đến thuê bao sẽ là cáp xoắn đồng điện thoại bình thường

- Cấu trúc mạng này có ưu điểm là sử dụng mạng sẵn có của bưu điện để truyền tín hiệu truyền hình, do đó không cần đầu tư mới tiết kiệm chi phí ban đầu

- Thực tế ngày nay tín hiệu truyền hình được truyền trên cáp xoắn đồng được truyền theo công nghệ DSL (Digital Subcriber Line).DSL là công nghệ được phát triển nhằm truyền số liệu tốc độ cao trên sợi cáp đồng trục đã có sẵn Công nghệ DSL gồm

ba kĩ thuật: HDSL (Hight – Speed DSL), ADSL (Asynmertrical DSL), VDSL (Very Hight Bit Rate DSL)

Trang 24

- Đặc tính kĩ thuật của các công nghệ họ xDSL:

Kỹ thuật

Tốc độ bit hướng lên (Upstream)

Tốc độ bit hướng xuống (Downstream)

Khoảng cách phục vụ (Km)

Ứng dụng

Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị

Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị, VCO

Điện thoại, Internet, HDTV, truyền hình hội nghị, VCO

- Khi triển khai mạng truyền hình cáp bằng phương án kết hợp cáp quang và cáp đồng xoắn sẽ gặp những khó khăn sau:

- Không thể truyền được tín hiệu truyền hình tương tự vì để truyền một kênh truyền hình tương tự yêu cầu độ rộng băng thông là 6 MHz với hệ NTSC và 8 MHz với hệ PAL

- Chỉ có thể truyền được tín hiệu truyền hình số có nén và chỉ truyền được 2 đến

3 kênh truyền hình Để khắc phục đều này, ngưới ta chỉ gửi đi kênh truyền hình được yêu cầu Như vậy thuê bao không thể cùng một lúc xem được nhiều kênh với nhiều máy thu

Trang 25

LVTN THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VỚI QUY MÔ MỘT PHƯỜNG PHẦN HAI: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠNG

- Mạng HFC tức là quang và đồng trục, cho thấy các lọai cable sử dụng trong mạng mang tính quyết định đến cả một hệ thống Vì vậy đi sâu vào tìm hiểu về cable quang để thấy được tầm quan trọng của nó mang lại

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CÁP SỢI QUANG

- Cáp sợi quang có vai trò quan trọng trong việc truyền dẫn và phân phối tín hiệu trong mạng HFC, vì sợi quang có nhiệm vụ truyền dẫn thông tin và hơn thế nữa sợi quang có khả năng tải một lượng thông tin rất lớn đi xa mà ít bị can nhiễu

I CẤU TẠO

- Cáp được bọc bện xung quanh lõi Sợi quang bên trong ống đệm có thể là đơn mode ( single - mode ) hay đa mode ( multi - mode ) Hợp chất Thyoxiotropic được điền đầy trong ống để chống sự ngoài bằng lớp Polyethylene tỷ trọng thấp, ruột cáp gồm những ống bảo vệ sợi quang được thâm nhập của nước và ngăn ngừa hư hại cơ học gây ra

Hình 2.3: Cấu tạo sợi quang

- Sợi quang có nghĩa là “một sợi mảnh dẫn ánh sáng”, cấu tạo từ hai chất điện môi khác nhau (có thể là thuỷ tinh hoặc nhựa) trong đó phần cho ánh sáng truyền qua gọi là lõi, phần còn lại gọi là vỏ bao quanh lõi Sợi quang được cấu tạo sao cho ánh sáng chỉ có thể truyền dẫn bên trong lõi nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần Hiện tượng trên được tạo nên do cấu tạo của sợi quang có chiết suất vỏ nhỏ hơn lõi từ 0,2% đến 0,3%

- Người ta nói sợi quang có đường kính cỡ như một sợi tóc của con người, thực ra nó có đường kính vỏ vào khoảng 0,1 mm Lõi dẫn sáng của sợi có đường kính nhỏ hơn nhiều, đường kính này cỡ khoảng một vài µm ( 1µm = 1 x 10-3 mm)

so với bước sóng truyền tải nó lớn hơn khoảng vài chục lần Đường kính này được xác định tùy theo yêu cầu truyền dẫn và đặc tính cơ học Sợi quang có đường kính

cơ học Sợi quang có đường kính nhỏ, trọng lượng nhẹ và có đặc tính truyền dẫn

Trang 26

Hình 2.4: Cáp quang ngoài thực tế

II ĐẶC TÍNH TRUYỀN

- Sợi quang truyền tia ánh sáng tín hiệu mã được phản xạ bên trong hoàn toàn, tia phản xạ hoàn toàn đó được giữ bên trong môi trường truyền với hệ số phản xạ lớn hơn vỏ bọc bên ngoài của môi trường truyền Kết quả sợi quang trở thành vật dẫn định hướng cho phạm vi tần số từ 104 – 1015 Hz bao trùm cả dãy phổ nhìn được và không nhìn được

- Ánh sáng phát ra từ nguồn quang bị khuếch tán do nhiễu xạ Muốn đưa ánh sáng vào lõi của sợi quang cần phải tập trung ánh sáng bằng các thấu kính Tuy nhiên không phải tất cả ánh sáng được tập trung đều có thể đưa vào sợi quang mà chỉ một phần ánh sáng có góc tới nằm trong một góc tới giới hạn mới được ghép vào lõi sợi quang

Trang 27

Hình 2.5: Góc nhận của sợi quang

III CÁC LOẠI SỢI QUANG

- Hiểu rõ những đặc tính của từng loại sơị quang giúp chúng ta hiểu rõ chúng được sử dụng vào những ứng dụng gì Để vận hành một hệ thống sợi quang được hoàn hảo ta phải dựa trên sự hiểu biết về từng loại sợi quang được sử dụng và vì sao chúng được sử dụng Về cơ bản có hai loại sợi quang: sợi đa mode (Multi mode fiber) và sợi đơn mode (Single mode fiber) Sợi đa mode thích hợp với khoảng cách truyền dẫn ngắn nên nó rất phù hợp với những ứng dụng trong mạng LAN Trái lại sợi đơn mode thích hợp với những khoảng cách truyền dẫn xa hơn nên được sử dụng trong các hệ thống truyền hình quảng bá đa kênh (Multi channel) và hệ thống điện thoại đường dài

Để hiểu kỹ hơn về từng loại sợi quang, sau đây chúng ta sẽ xem xét những kỹ đặc điểm của chúng

1 SỢI QUANG ĐA MODE

- Từ “Multi mode” đơn giản để chỉ số lượng mode hay số lượng tia sáng được truyền đồng thời trong sợi quang Nguyên nhân của hiện tượng này là do những tia sáng với góc nhận khác nhau đồng thời được ghép và lan truyền bên trong sợi quang Đường kính của sợi đa mode lớn hơn đường kính của sợi đơn mode, do vậy mà sợi đa mode cho phép nhiều mode hơn được ghép, cũng chính điều này mà sợi đa mode dễ dàng hơn trong việc ghép nối so với sợi đơn mode

- Sợi đa mode được chia làm hai loại: sợi đa mode chiết suất nhảy nấc SI (Multi mode step-index fiber) và sợi đa mode chiết suất biến đổi đều GI (Multi mode graded-index fiber)

Trang 28

1.1 SỢI ĐA MODE CHIẾC SUẤT NHẨY NẤC SI(ĐA MODE KHÚC XẠ BƯỚC)

Hình 2.6: Truyền đa mode chiếc suất nhảy nấc SI (khúc xạ bước)

- Do chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của vỏ mà tia sáng thứ 2 với góc tới bằng hoặc nhỏ hơn góc tới giới hạn sẽ bị phản xạ tại mặt biên giữa lõi và vỏ của sợi quang, quá trình này được lặp đi lặp lại và ánh sáng sẽ lan truyền dọc theo lõi bên trong sợi quang Trái lại, với tia sáng thứ 1 có góc tới lớn hơn góc tới giới hạn nên bị khúc xạ vào lớp vỏ và không được truyền đi Tia sáng thứ 3 lan truyền tại phần trung tâm của lõi, do đó đường đi của nó ngắn hơn so với tia sáng thứ 1, khi đó hai tia sáng này sẽ tới đích với thời gian khác nhau Sự khác biệt về thời gian giữa các tia sáng chính là yếu tố gây nên hiện tượng tán sắc (Dispersion) và làm cho phổ của tín hiệu bị

dãn rộng ra tại đầu thu

1.2 SỢI ĐA MODE CHIẾC SUẤT BIẾN DỔI ĐIỀU GI

Hình 2.7: Truyền đa mode chiếc suất biến đổi điều GI

(khúc xạ thay đổi đều)

- Do tốc độ ánh sáng tỉ lệ nghịch với chiết suất khúc xạ của môi trường, vì vậy với những tia sáng được truyền gần tâm lõi sẽ có tốc độ chậm hơn những tia sáng khác, khi đó thời gian tới đích của chúng gần xấp xỉ nhau và chính điều này cho phép giảm hiện tượng tán sắc trong sợi quang

2 SỢI QUANG ĐƠN MODE

- Sợi quang đơn mode cho phép dung lượng truyền dẫn dữ liệu lớn hơn bởi chúng có thể đảm bảo độ trung thực của mỗi xung quang trên một khoảng cách lớn, nó còn loại bỏ hiện tượng tán sắc thường thấy trong sợi quang đa mode, ngoài ra sợi quang đơn mode có độ suy hao thấp hơn sợi quang đa mode Vì vậy càng có nhiều thông tin được truyền trong cùng một đơn vị thời gian

Trang 29

Hình 2.8: Truyền đơn mode trong sợi quang

- Sợi đơn mode cũng có những khuyết điểm sau:

+ Do đường kính lõi nhỏ nên khó ghép ánh sáng vào lõi hơn

+ Độ sai lệch khi hàn nối sợi quang cũng đòi hỏi sự khắc khe hơn

IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ TRUYỀN DẪN SỢI QUANG

- Để xác định được tốc độ truyền dẫn và khoảng cách trạm lặp cần một hệ thống thông tin quang ta cần tìm hiểu về hai đặc điểm của sợi quang là suy hao quang và độ rộng băng thông truyền dẫn

* Các dạng suy hao trên sợi quang:

- Suy hao quang cho ta biết được suy hao công suất ánh sáng lan truyền trong sợi quang, nếu suy hao càng nhỏ thì sẽ cho phép khoảng cách truyền dẫn tín hiệu càng lớn

- Suy hao quang có thể tạm phân chia thành hai loại:

+ Là suy hao thuần túy sợi quang bao gồm: suy hao hấp thụ, suy hao tán xạ Reyleigh, và suy hao tán sắc do không đồng nhất cấu trúc

+ Suy hao do quá trình vận hành mạng bao gồm: suy hao do uốn cong, suy hao

vi cong, suy hao hàn nối (bao gồm suy hao phản xạ và phát xạ) và suy hao ghép nối của cáp sợi quang vào các linh kiện thu và phát quang

1 SUY HAO DO HẤP THỤ

- Về cơ bản hấp thụ xảy ra do 3 cơ chế như sau : + Hấp thụ do tạp chất: Các tạp chất có trong sợi quang như: OH-, ion sắt, ion cacbon, ion đồng…làm cho suy hao của sợi quang lớn Liên kết OH cùng với tác động qua lại của cộng hưởng silic tạo ra các đỉnh hấp thụ ở các bước sóng 1400nm, 950nm, 750nm

+ Hấp thụ vật liệu: Là trường hợp hấp thụ những bước sóng dài do các liên kết nguyên tử liên quan đến vật liệu Mặc dù hấp thụ vật liệu chỉ xảy ra với bước sóng dài nhưng khu vực bước sóng 1500nm cũng bị ảnh hưởng một lượng nhỏ

+ Hấp thụ điện tử: Trong vùng cực tím, ánh sánh bị hấp thụ là do các photon kích thích các điện tử trong các nguyên tử chuyển lên một trạng thái năng lượng cao hơn Hấp thụ điện tử trong sợi quang SiO2 xảy ra với bước sóng ngắn (đỉnh 140nm) nhưng khu vực 1000nm cũng bị ảnh hưởng

Trang 30

2 SUY HAO DO TÁN XẠ RAYLEIGH

- Tán xạ Rayleigh là hiện tượng mà ánh sáng bị tán xạ theo các hướng khác nhau khi nó gặp phải một vật nhỏ có kích thước không quá lớn so với bước sóng của ánh sáng Hiện tượng tán xạ tán xạ ánh sáng được đặt tên là tán xạ Rayleigh

- Tại bề mặt giữa lõi và vỏ sợi đôi chỗ có sự gồ ghề và không nhẵn Những chỗ

gồ ghề như trên bề mặt biên gây nên ánh sáng tán xạ và một vài chỗ phát xạ ánh sáng

ra ngoài Những chỗ không bằng phẳng này gây nên suy hao quang, nó làm tăng suy hao quang bởi vì có các phản xạ bất bình thường đối với ánh sáng lan truyền Suy hao nay là suy hao tán xạ do cấu trúc không đồng nhất của sợi quang

4 SUY HAO BỨC XẠ GÂY NÊN DO BỊ UỐN CONG

- Các suy hao bức xạ gây nên do bị uốn cong là các suy hao sinh ra khi sợi bị uốn cong Như chỉ trên hình 2.5 với một sợi quang bị uốn cong, các tia ánh sáng có các góc tới vượt quá góc giới hạn bị phát xạ ra ngoài vỏ gây nên suy hao Bởi vậy, trong việc thiết kế các hệ thống thông tin sợi quang phải chú ý đến việc giữ bán kính cong sao cho lớn hơn một giới hạn cho phép xác định

5 SUY HAO VI CONG

- Khi sợi quang chịu những lực nén không đồng nhất thì trục của sợi quang bị uốn cong đi một lượng nhỏ (vào khoảng vài µm), làm tăng suy hao sợi quang Suy hao này gọi là suy hao cong vi lượng Trong việc thiết kế cấu trúc sợi quang, người ta chú

ý đến sản xuất cấu trúc của sợi để bảo vệ sợi chống lại các áp lực bên ngoài

6 SUY HAO HÀN NỐI

- Việc hàn nối sợi quang tương tự như việc nối các đoạn ống dẫn nước và ống dẫn ga trong thành phố sao cho nước và khí ga chạy qua các đoạn ống này không bị rò

rỉ ra ngoài Khi hàn nối các sợi quang, chúng phải được nối các đầu sợi với nhau chuẩn trực

Trang 31

- Nếu lõi của hai sợi không được gắn với nhau hoàn toàn và đồng nhất thì một phần của ánh sáng đi ra khỏi sợi này sẽ không vào sợi kia hoàn toàn và bị phát xạ ra ngoài gây nên suy hao Nguyên nhân chính của suy hao này là việc không dóng đồng trục hai sợi, do vậy tạo nên suy hao rất lớn Nếu có một khe hở tồn tại tại chỗ nối thì chính khe này tạo nên suy hao phát xạ Nếu độ lớn của phản xạ này lớn thì người ta gọi là phản xạ Fesnel

7 SUY HAO GHÉP NỐI SỢI QUANG VÀ CÁC LINH KIỆN THU PHÁT QUANG

- Tại điểm đưa ánh sáng vào sợi quang chia thành ba môi trường liền nhau có chiết suất khác nhau Đó là môi trường không khí, lõi và vỏ sợi quang Gọi các giá trị chiết suất này lần lượt là n0, n1, n2 tương ứng Gọi θmax là góc mở đối với tia số 2 có góc tới bằng góc tới giới hạn θC Tại biên giới giữa không khí và lõi, lõi và vỏ, áp dụng định luật snell ta có được hai phương trình sau:

1

2 0

1 max

cos ) 90 sin(

sin sin

n n n

c c

θ θ

- Thông thường trong thực tế do n1,n2,góc mở lớn nhất được tính như sau:

- Trong đó ∆ =(n1-n2)/n1 gọi là độ lệch chiết suất tương đối

- Trong lĩnh vực chuyên nghành quang sinθmax được gọi là khẩu độ số NA (Numeric Aperture), nó cho ta biết điều kiện đưa ánh sáng vào sợi quang Đây là thông

số cơ bản tác động đến hiệu suất ghép nối giữa nguồn sáng và sợi quang

- Nếu biết được đường kính lõi và khẩu độ số NA của sợi quang thì xác định được lượng ánh sáng vào lõi Đường kính của lõi càng lớn và NA càng lớn sẽ cho hiệu suất ghép nối cao

8 SUY HAO DO TÁN SẮC

- Trong thông tin quang những tần số khác nhau và những mode khác nhau cần thời gian khác nhau để truyền Hiện tượng này gọi là tán sắc và gây ra nhiều ảnh hưởng khác nhau Nói chung tán sắc dẫn đến sự giãn xung trong truyền dẫn quang và làm giảm khoảng cách truyền dẫn

V ỨNG DỤNG SỢI QUANG VÀO MẠNG HFC

- Sợi quang có hai cửa sổ tổn hao thấp tại 1310 và 1550 nm, chúng đều có thể truyền dẫn tín hiệu quang Chính vì vậy mà mạng HFC tận dụng cả 2 bước sóng đó để truyền dẫn thông tin trong sợi quang

- Mạng HFC sẽ dùng bước sóng 1550nm từ Headend đến các hub sơ cấp Sau

đó dùng bước sóng 1313nm từ các hub đến các node quang

- Tuy nhiên ngày nay thường dùng 1 trong 2 lọai bước sóng trên cho cả hệ thống truyền dẫn quang

Trang 32

- Trong hệ thống truyền hình, đặc thù của nó là truyền tín hiệu từ 1 điểm đến nhiều điểm, do vậy, người ta đã chế tạo ra những thiết bị phân chia đối với cáp quang Bản chất của thiết bị này là sử dụng tính chất phản xạ của lăng kính để phân bố công suất tín hiệu quang đi theo nhiều hướng khác nhau với tỷ lệ nhất định Tỷ lệ phân chia

là do nhà sản xuất xác định

- Khi thi công mạng cáp quang phải có những thiết bị chuyên dụng để hàn nối cáp, đo xác định tuyến cáp Tại các điểm hàn nối ta phải có thiết bị bao bọc mối hàn, chống lại các tác động hóa lý từ bên ngoài gọi là các măng xông cáp Với bản chất là sợi thủy tinh hữu cơ, kích thước rất nhỏ nên sợi cáp quang rất dễ bị đứt gẫy Lực căng tối đa của cáp, góc bẻ nhỏ nhất của cáp phải nằm trong giá trị tiêu chuẩn được cho bởi nhà cung cấp Nếu vượt quá giá trị này, sợi cáp quang sẽ bị đứt ngầm bên trong, dẫn đến không thể cung cấp tín hiệu đến điểm thu Mỗi điểm hàn nối cáp, ta phải hàn lại tất cả các sợi trong cáp Đây chính là một phần nhược điểm của cáp quang, nó dẫn đến giá thành thi công hệ thống cáp quang thường rất cao Bù lại, hệ thống cáp quang cung cấp được đường truyền băng thông rộng hơn rất nhiều so với cáp kim loại Thông thường, mỗi đoạn cáp quang có chiều dài từ 1000 đến 3000 m Tương đương với 1 cuộn cáp

* Bảng đặc tính kỹ thuật của cáp quang:

- Trong tòan bộ hệ thống, tùy vào yêu cầu từng thiết bị mà cable quang sử dụng

có những lọai khác nhau, tuy nhiên vẫn đảm bảo ở bước sóng 1550nm

- Có các lọai các quang nhiều lõi, bên trong có nhiều sợi Hoặc cable quang chỉ một lõi và nhiều sợi hoặc cable quang chỉ một lõi và một sợi…

- Dưới đây là một ví dụ đặc tính kĩ thuật cho cable có nhiều sợi quang Chi tiết

về lọai cable quang dùng trong mạng sẽ được nói rõ ở phần thiết kế

Hình 3.0: Loại cáp chứa nhiều sợi quang

Trang 33

Trang 34

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÁP ĐỒNG TRỤC

I CẤU TẠO

- Cáp đồng trục có thể được xem như phương tiện truyền dẫn tốt nhất của cáp đồng Đối với tần số cao, dòng điện chủ yếu tập trung mặt ngoài của dây dẫn do hiệu ứng bì, do tiết diện của dây xoắn nhỏ nên phần dòng điện bề mặt của dây xoắn có điện trở lớn nên suy hao nhanh Hơn nữa do cấu trúc dây xoắn cũng có khả năng bức xạ rần

số cao nên suy hao cũng tăng theo Cáp đồng trục có thể khắc phục các nhược điểm này do lõi dây dẫn lớn và tập trung năng lượng đường truyền không có bức xạ ra ngoài

Hình 3.1: Cấu tạo cáp đồng trục

- Cáp đồng trục là loại cáp có 2 dây dẫn được đặt chung 1 trục:

+ 1 dây dẫn trong (conducting core): thường là 1 lõi đồng rắn chắn, tinh khiết, đôi khi được làm bởi nhiều dây đồng bện với nhau

+ 1 dây dẫn ngoài (braided shielding): có hình ống bao quanh dây dẫn ở giữa Dây dẫn này có thể làm bằng các dây bên lưới hay bằng lá kim loại hay cả hai Dây dẫn ngoài thường được gọi là khiên (shield), được dùng làm dây đất và bảo vệ cho dây dẫn trong khỏi bị nhiễu

+ 1 lớp cách điện (insulator): nằm giữa dây dẫn trong và dây dẫn ngoài, giữ dây dẫn ngoài cách dây dẫn trong 1 khoảng cách đều nhau

+ 1 lớp vỏ (sheath): làm bằng chất dẻo bảo vệ dây cáp không bị hư hỏng

- Tính dẫn điện của cáp đồng trục

Hình 3.2: Tính dẫn điện của cáp đồng trục

- Hiệu ứng bề mặt (skin effect): khi tần có số tín hiệu cao thì quá trình truyền dẫn sẽ tập trung trên bề lõi kim loại dẫn điện

- Tín hiệu khi truyền trong cable đồng trục:

+ Cần bộ khuyếch đại mỗi vài km

Trang 35

+ Suy hao tín hiệu: là mức tín hiệu bị suy trên 1m dây (dBuV/m hay dBmV/m) Ở mỗi tần số khác nhau, mức suy hao tín hiệu cũng khác nhau, tần số càng cao suy hao càng lớn

- Các thông số hoạt động đặc trưng của cáp đồng trục:

+ Trở kháng đặc trưng: thông thường là 50 Ohm và 75 Ohm, … + Băng thông hoạt động: <3000 MHz

+ Vì với các tần số lớn hơn 3000 MHz, quá trình truyền sóng điện từ dọc theo cáp trở nên rất khó khăn, chủ yếu là do các suy hao xuất hiện cả trong phần điện môi bao bọc lớp dẫn điện và bản thân lớp dẫn điện

+ Đối với truyền hình cáp thì băng thông hoạt động trong khoảng từ 80MHz đến 862MHz Khoảng tần số từ 0 đến 80MHz dành cho internet

- Hướng phát triển: với sự xuất hiện của cable quang với những ưu điểm vượt trội hơn cable đồng về Băng thông, ít suy hao, ít nhiễu… Vì vậy xu thế sắp tới là cable đồng trục sẽ dần bị thay thế bởi cable quang Điều này cũng không có nghĩa là cable đồng trục sẽ bị thay thế hoàn toàn, bởi vì cable đồng trục vẫn có những ưu điểm riêng mà cable quang không có đó là: khả năng uốn cong cao Vì vậy có thể dung cho

việc truyền dẫn trong những nơi cần độ uốn cong

II PHÂN LOẠI CÁP ĐỒNG TRỤC

- Theo độ dày, mỏng của cáp: có 2 loại cáp đồng trục là:

+ Thinnet coxial cable: là loại cáp nhẹ, mềm dẻo, rẻ tiền và dễ lắp đặt thinnet thuộc họ RG-58, trở kháng vào (impedance) 50 Ohm, dày khoảng 0.25 inch (6mm) + Thicknet coxial cable: là loại cáp dày cáp thinnet Thicknet có đường kính khoảng 0.5 inch (13mm) Vì dày hơn và không dễ uốn cong như Thinnet, thicknet không dễ lắp đặt Nhờ dây dẫn trong dày hơn nên cáp Thicknet có thể truyền tín hiệu

đi xa hơn Thinnet Cáp Thicknet còn được gọi là Ethernet (chuẩn Ethernet trong quản trị mạng) Thicknet mắc tiền hơn Thinnet, lắp đặt an toàn ngoài trời

- Việc phân loại theo độ dày, mỏng của cáp như trên cũng được gọi là phân loại theo các đánh giá RG (Radio Government) Một số chỉ RG chỉ ra những quy định riêng của nó, bao gồm cỡ dây của lõi dẫn bên trong, độ dày và loại cách điện của cách điện bên trong, cấu trúc của vỏ bọc giáp, và cả kích thước và loại của vỏ bọc bên ngoài

Trang 36

- Sau đây là một số loại cáp đồng trục được sử dụng phổ biến hiện nay:

Hình 3.3: Một số cáp đồng trục hiện nay

Trang 37

III CÁC LOẠI CÁP ĐỒNG TRỤC SỬ DỤNG TRONG MẠNG HFC

Dielectric (Chất điện môi)

overall diameter (đường kính tổng) Type

(loại)

appro

x

imped (trở kháng tương đương) [Ω]

Core (đường kính lõi) typ

e [in]

[mm] [in]

[mm]

Braid (vỏ bảo vệ)

velocity factor (hệ số vận tốc)

Comments (chú thích)

vệ tinh và các modem cáp

10base5) và

vô tuyến

Trang 38

xa và dưới mặt đất

58/U 50

và vô tuyến nghiệp dư, thin Ethernet (10base2)

59/U 75

sẽ không truyền được tín hiệu HQ

wifi pigtails,

dễ uốn nắn trong thi công nhưng suy hao lớn hơn

RG 58, sử

Trang 39

dụng với

LEMO 00 connectors trong NIM

electronics

213/U 50

dư, EMC test antenna cables Suy hao điển hình thấp hơn RG58

316/U 50

LEMO 00 trong NIM

Trang 40

- Bảng suy hao của cáp trên đường truyền 20 0 C ( 68 0 F )

- Hiệu suất truyền : 85 %

- Bảng suy hao của cáp trên đường truyền 200C ( 680F ) Tần số ( MHz) Nhỏ nhất ( dB/ 100ft) Lớn nhất ( dB/100m)

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	4,69 MB