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 t
KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP
Lich sử phát triển truyền hình cáp
Hệ thống truyền hình cáp (CATV) xuất hiện vào cuối thập niên 40 và thuật ngữ CATV lần đầu được dùng vào năm 1948 tại Mỹ khi hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable Television) thành công Một năm sau, tại Mỹ, hệ thống truyền hình antena chung (CATV – Community Antenna Television) cung cấp dịch vụ thuê bao qua đường truyền vô tuyến đã được lắp đặt thành công Từ đó, CATV được dùng để chỉ chung cho các hệ thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến Mục tiêu ban đầu của CATV là phân phát các chương trình quảng bá tới những khu vực địa hình khó khăn, không thể thu được bằng các anten thông thường, gọi là vùng lõm sóng.
Một hệ thống cáp đơn giản kết nối tín hiệu truyền hình thu được từ anten với các thuê bao bằng cáp đồng trục và các bộ khuếch đại băng rộng Tầng khuếch đại cáp dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và đòi hỏi sự điều chỉnh liên tục của nhân viên kỹ thuật để đảm bảo độ lợi và đáp ứng tần số Sự suy giảm của cáp tăng rõ khi tần số mang hình tăng, khiến hệ thống cáp ban đầu chỉ có thể mang từ kênh 2 đến kênh 6, và được gọi là hệ thống năm kênh Các trạm phát hình nhận tín hiệu ở tần số siêu cao (UHF) hoặc trên các kênh từ 7 đến 13 và tại thiết bị đầu cuối lại được biến đổi thành các kênh trong băng tần từ 2 đến 6 Vào đầu những năm 1950, khi hệ thống năm kênh đã phổ biến, thuê bao phải đối mặt với nhiều hạn chế về công nghệ và kỹ thuật so với ngày nay.
Trong bối cảnh dây cáp trở nên khan hiếm và số lượng hệ thống được xây dựng tăng lên, các nhà sản xuất đã đáp lại bằng cách cải tiến bộ khuếch đại và nâng cao chất lượng dây cáp Những cải tiến này tập trung vào tăng hiệu suất truyền tín hiệu, giảm suy hao và tăng độ ổn định của toàn bộ hệ thống, mang lại giải pháp tối ưu cho các ứng dụng âm thanh, mạng và tự động hóa Nhờ vậy nguồn cung được ổn định hơn và đáp ứng tốt nhu cầu ngày càng cao của thị trường công nghệ.
Ngoài ra, thiết kế hệ thống được cải tiến bằng sơ đồ trunk–feeder thay cho việc nối thuê bao trực tiếp vào một hệ thống khuếch đại cáp duy nhất Trong sơ đồ này, cáp chính (trunk) chịu trách nhiệm truyền tín hiệu hình ảnh từ thiết bị đầu cuối đến các điểm cuối của hệ thống, và các đầu cuối này thay đổi theo khoảng cách cũng như số nhánh phụ thuộc vào đường đi của tín hiệu Các cáp dẫn (feeder) nối tới thuê bao được rút ra từ hệ thống đường cáp chính tại các bộ khuếch đại trung chuyển (trunk amplifier), giúp tách biệt hệ thống thuê bao với mạng cáp chính Nhờ sự phát triển của transistor, các bộ khuếch đại cáp sớm đã được cải thiện về hiệu suất và giảm tiêu thụ công suất.
Khi hệ thống được phát triển cao hơn, bộ nối định hướng và bộ chia tín hiệu được cải tiến, tạo điều kiện cho thiết bị nối ra nhiều đường tới thuê bao Những cải tiến này tối ưu hóa phân phối tín hiệu, gia tăng khả năng mở rộng của mạng và cho phép kết nối tới nhiều thuê bao hơn trên cùng một hạ tầng, đồng thời cải thiện hiệu suất và độ ổn định của toàn hệ thống Đây là yếu tố then chốt giúp mạng viễn thông linh hoạt hơn và tối ưu chi phí khi mở rộng quy mô.
Vào những năm đầu thập niên 1980, các chương trình giải trí bắt đầu được phổ biến thông qua các kênh vệ tinh Những nội dung này được điều chế ở hệ NTSC để uplink lên sóng mang lên vệ tinh, và hệ thống phát trên vệ tinh sẽ truyền tới trạm anten thu mặt đất của hệ thống truyền hình cáp địa phương Lúc bấy giờ, các trạm nhận dùng những anten có kích thước lớn (khoảng 10 mét) do bộ khuếch đại vi sóng có nhiễu và độ lợi bị hạn chế Suốt thập niên 1980, công nghệ đã cải thiện các bộ khuếch đại thu nhiễu thấp, nâng cao hiệu suất thu nhận cho các hệ thống này.
LNA có kích thước nhỏ và chi phí thấp, và những anten thu parabol đã xuất hiện nhiều trong thời kỳ này Sự ra đời của bộ chuyển đổi nhiễu thấp (LNBC) sau những năm 1980 đã cải thiện chất lượng và giảm giá thành LNBC về bản chất là một bộ khuếch đại nhiễu thấp được lắp trên anten Tín hiệu tần số 4000 MHz (4 GHz) thấp hơn gồm 24 kênh chương trình được chuyển đổi thành 24 kênh trong băng tần, ví dụ từ 950 đến 1450 MHz Vì thế cáp từ anten xuống bộ thu có suy hao thấp hơn tại 950 đến 1450 MHz so với tại 3.7 đến 4.2 GHz.
Theo thời gian và nhờ sự tiến bộ của công nghệ điện tử - viễn thông, truyền hình cáp đã phát triển mạnh trên toàn thế giới với hàng trăm triệu thuê bao; sự tăng trưởng lớn nhất diễn ra tại Mỹ và châu Âu, và hiện nay khu vực châu Á đang chứng kiến nhịp tăng trưởng ấn tượng từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Singapore cho tới Thái Lan, Bangladesh và Campuchia cũng đang phát triển mạnh loại hình truyền hình cáp.
_ Tại Việt Nam đã có công ty truyền hình cáp VCTV, SCTV, HCTV và cũng đã có số lượng thuê bao lớn và phát triển mạnh mẽ.
Khái quát công nghệ truyền hình cáp
Hiện nay tại Việt Nam, các đài truyền hình và một số nhà cung cấp dịch vụ đã triển khai nhiều hình thức dịch vụ truyền hình như truyền hình tương tự (analog), truyền hình kỹ thuật số, truyền hình cáp và IPTV Các dịch vụ này mang lại nhiều lựa chọn xem TV với các gói cước đa dạng và trải nghiệm người dùng ngày càng phong phú Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về các loại dịch vụ truyền hình phổ biến, sự khác biệt giữa từng công nghệ và các yếu tố giúp người xem lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu và ngân sách.
Truyền hình bằng công nghệ analog hiện là công nghệ phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi Các trạm thu phát có thiết kế tương tự nên tín hiệu thu phát cũng là tín hiệu analog Tín hiệu được truyền qua không gian và có thể phát từ các trạm phát cục bộ, vệ tinh mặt đất hoặc vệ tinh địa tĩnh Thiết bị đầu cuối có thể nhận tín hiệu bằng nhiều loại anten.
Đặc điểm của hệ thống là chất lượng hình ảnh và âm thanh chưa cao, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng của thiết bị đầu cuối và điều kiện thời tiết (nắng, mưa) Tuy nhiên, chi phí xem rất rẻ vì chỉ cần một anten thu và một chiếc tivi là có thể xem.
_ Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh sau khi được biên tập, được chuyển đổi A-
D, sau đó phát đi Việc truyền dẫn này có thể thực hiện qua không trung, tương tự như truyền hình tương tự, cũng có thể qua cáp (truyền hình cáp) Khi đến thuê bao, phải có một thiết bị để giải mã và chuyển đổi ngược lại D-A
Đặc điểm nổi bật là nhờ ứng dụng công nghệ số nên chất lượng âm thanh và hình ảnh được duy trì ở mức tương đối cao Tuy nhiên, nhờ lợi thế công nghệ mà chi phí đầu tư và vận hành thường cao hơn, và mức giá này phụ thuộc nhiều vào môi trường, đặc biệt khi tín hiệu được truyền qua không trung.
Truyền hình cáp, đúng như tên gọi, là hệ thống truyền hình hữu tuyến thay vì truyền dẫn vô tuyến Cáp có thể là cáp quang hoặc cáp đồng trục, và tín hiệu truyền tải ở dạng kỹ thuật số đòi hỏi thiết bị thu và giải mã tại thuê bao Nói ngắn gọn, truyền hình cáp là sự kết hợp giữa truyền hình kỹ thuật số và đường truyền hữu tuyến.
_ Đặc điểm: chất lượng tín hiệu rất tốt Có thể tận dụng đường truyền cho các mục đích truyền dữ liệu, Internet Giá cao
_ Nhược điểm: phụ thuộc rất lớn vào mạng truyền dẫn , nếu mạng truyền dẫn không tốt thì chất lượng các chương trình cũng bị xấu đi
1.2.4 Cấu tạo hệ thống truyền hình cáp:
Đây là nơi chịu trách nhiệm tiếp sóng các kênh truyền hình từ nhiều nguồn khác nhau, như truyền hình mặt đất, vệ tinh và các chương trình địa phương Nhiệm vụ của nó là tiếp nhận, tổng hợp và phân phối lại các kênh tới hệ thống phát sóng, sau đó tiến hành điều chế và xử lý tín hiệu để đảm bảo chất lượng hình ảnh, âm thanh và sự ổn định của phát sóng Quá trình quản lý kênh bao gồm nén, mã hóa, ghép kênh, sắp xếp lịch phát và đảm bảo tương thích với các chuẩn phát sóng cũng như thiết bị nhận của người xem Đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng nội dung, cơ sở này tối ưu trải nghiệm xem truyền hình cho công chúng bằng cách đảm bảo tín hiệu đồng bộ và liên tục trên mọi nền tảng.
Là đường cáp nối từ đầu cuối đến một nhóm thuê bao Đường cáp quang này dài tối đa khoảng 25Km
Để tăng cường mức tín hiệu truyền qua hệ thống cáp và khắc phục suy hao trên cáp phân phối cũng như cung cấp thêm công suất cho thiết bị đầu cuối, người ta thường dùng bộ khuếch đại Trong mạng cáp đa dịch vụ ngày nay, bộ khuếch đại hai chiều được triển khai như một thiết bị tích cực trong hệ thống phân phối Tuy nhiên, thiết bị này cũng có thể gây nhiễu và méo tín hiệu, làm ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn.
Thường được chôn ngầm dọc theo lộ trình để phục vụ việc phân phối tín hiệu từ nút cáp chính đến các bộ trích Bộ trích là thành phần cài đặt trong cáp phân phối nhằm hạn chế một phần tín hiệu Downstream trước khi cấp phát cho từ 2 đến 8 thuê bao Cáp feeder thường ngắn, với chiều dài giới hạn từ 1,5 đến 3 km, giúp tối ưu hóa chất lượng tín hiệu và giảm tổn hao trên đường truyền.
Kết nối từ bộ trích đến từng thuê bao, cáp này thường dùng cáp đồng trục chất lượng thấp
1.2.4.6 Bộ ghép định hướng (Coupler):
+ Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng ra (Port 2):
+ Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng trích – tap (Port 3):
+ Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng cách ly (Port 4):
Năng lượng mất đi bên trong bộ ghép định hướng bao gồm: sự phản xạ, sự tán xạ, sự hấp thu và ghép vào bộ cách ly
Nếu P4 = 0 thi Ld → ∞, lúc đó P1 = P2 + P3
Một bộ ghép định hướng tốt có Le < 1dB và khả năng định hướng Ld lớn hơn 40dB
1.2.5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình cáp:
Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 phần chính
Hình1.1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp
+ Hệ thống thiết bị trung tâm ( Headend System ) :
Chúng tôi là đơn vị cung cấp và quản lý chương trình cho hệ thống mạng truyền hình cáp, đồng thời giám sát trạng thái và kiểm tra hoạt động mạng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của toàn hệ thống Ngoài ra, chúng tôi cung cấp các thiết bị điều khiển mạng và giải pháp quản trị mạng, giúp vận hành mạng truyền hình cáp an toàn, ổn định và hiệu quả.
+ Mạng phân phối tín hiệu ( Distribution Network ) :
Trong hệ thống truyền hình, môi trường truyền dẫn là kênh kết nối từ trung tâm mạng tới các thuê bao, và nó khác nhau giữa các hệ thống truyền hình cáp Đối với mạng truyền hình cáp hữu tuyến, môi trường truyền dẫn là hệ thống cáp (cáp quang và cáp đồng trục); đối với truyền hình cáp vô tuyến, môi trường truyền dẫn là sóng vô tuyến (sóng vi-ba) Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp, trong khi các thiết bị khác trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu đến tận thiết bị của thuê bao Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định chất lượng dịch vụ, phạm vi phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng, nâng cấp mạng.
+Thiết bị thuê bao ( Custommer system ):
Trong một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê bao có thể chỉ là một máy thu hình duy nhất, chịu trách nhiệm nhận tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu và trình chiếu nội dung lên màn hình Nhờ mô hình phân phối tập trung, đầu thu của khách hàng không cần nhiều thiết bị phức tạp mà chỉ cần một đầu thu có khả năng giải mã và xử lý tín hiệu, giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt và bảo trì Điều này cũng tăng tính ổn định và đồng bộ của chất lượng hình ảnh và âm thanh trên toàn mạng.
Mạng truyền hình cáp áp dụng công nghệ hiện đại, với hệ thống thiết bị thuê bao gồm bộ chia tín hiệu, Set-Top-Box (STB) và modem cáp Các thiết bị này có chức năng thu tín hiệu từ mạng và phân phối đến tivi cùng máy tính của người dùng, để khai thác các dịch vụ: chương trình tivi, truy cập internet và truyền dữ liệu Nhờ đó người dùng có thể xem các kênh truyền hình chất lượng, lướt internet và trao đổi dữ liệu một cách tiện lợi qua đường truyền cáp Việc tối ưu hóa thiết bị thuê bao giúp nâng cao chất lượng hình ảnh, tốc độ kết nối và trải nghiệm người dùng trên các thiết bị đầu cuối.
Hệ thống thiết bị trung tâm
Mạng phân phối tín hiệu ( Distribution Network )
Thiết bị thuê bao ( Customer System)
1.2.6 Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến:
1.2.6.1 Mạng có cấu trúc hoàn toàn đồng trục:
Hình1.2: Mạng cáp đồng trục
Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm các thân cáp chính (Trunk), các nhánh cáp phụ rẽ từ thân cáp chính (Feeder) và phần cáp kết nối từ nhánh đến hộ gia đình (Drop) Các thân cáp chính thực hiện truyền dẫn tín hiệu, đồng thời khuếch đại và phân phôi tín hiệu tới các nhánh thông qua thiết bị chia tín hiệu (Splitter) Tín hiệu đến thuê bao được trích ra từ các nhánh nhờ bộ trích tín hiệu (Tap) và tiếp tục truyền đến thuê bao qua cáp thuê bao.
Trong đường truyền tín hiệu, các bộ khuếch đại được bố trí ở các khoảng cách hợp lý để khôi phục tín hiệu bị suy hao Những bộ khuếch đại này được cấp nguồn bởi các bộ cấp nguồn đặt rải rác dọc theo tuyến cáp, các bộ cấp nguồn lấy nguồn từ mạng điện tại chỗ Đối với các bộ khuếch đại ở xa nguồn, nguồn cấp vẫn được cung cấp qua sợi cáp đồng trục mang dòng điện một chiều đến các bộ khuếch đại, và đường DC này được tách riêng từ cáp để cấp nguồn cho các bộ khuếch đại.
Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp
Tín hiệu cho hệ thống truyền hình cáp được lấy từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm vệ tinh, hệ thống truyền hình quảng bá mặt đất, kết nối vi ba (Wi‑Fi) hoặc từ bộ phận sản xuất chương trình cung cấp trực tiếp, mang lại sự đa dạng nguồn tín hiệu và đảm bảo kênh truyền tải tới người xem được ổn định và chất lượng.
Truyền hình cáp khai thác các kênh nằm trong phạm vi dải thông cận dưới của băng UHF Các kênh truyền hình cáp được phân thành các băng UHF thấp.
Trong truyền hình cáp, các dải VHF được phân thành VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband) Dựa vào dải thông và số lượng kênh, người ta phân loại các hệ thống thành quy mô nhỏ, vừa và lớn Dưới đây là bảng phân loại các hệ thống truyền hình cáp, giúp người đọc nắm bắt cấu trúc và phạm vi triển khai của từng mức hệ thống.
Phân loại hệ thống Dải thông (Mhz) Phạm vi tần số hoạt động (Mhz)
950 50-1Ghz Bảng 2: bảng phân loại các hệ thống truyền hình cáp
Toàn bộ dải thông của hệ thống được phân chia thành các kênh vô tuyến có kích thước 8 MHz theo chuẩn Châu Âu hoặc 6 MHz theo chuẩn Bắc Mỹ Việc bố trí kích thước kênh như vậy tối ưu hóa băng thông và đảm bảo khả năng tương thích giữa các chuẩn khu vực, đáp ứng nhu cầu truyền thông toàn cầu.
1.3.1 Truyền dẫn tín hiệu tương tự:
Truyền dẫn tín hiệu trong truyền hình tương tự trên mạng có ưu điểm là giảm chi phí thuê bao vì người xem chỉ cần một máy thu hình bình thường để nhận tín hiệu, nhưng phải chỉnh máy thu ở dải tần của kênh được phát Tuy vậy, hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tương tự có một số nhược điểm như chất lượng tín hiệu dễ bị nhiễu và dao động do tác động của khoảng cách và mạng, hạn chế về số lượng kênh và khả năng mở rộng, cùng chi phí bảo trì và vận hành cao.
Các bộ lọc thông dải trong các thiết bị điều chế chưa đạt được đặc tính lý tưởng, khiến tín hiệu của một kênh chương trình có thể gây nhiễu sang các kênh liền kề Do hiện tượng nhiễu chéo khi phát đồng thời nhiều kênh, chất lượng hình ảnh bị suy giảm.
Khả năng kháng nhiễu của các phương pháp điều chế tín hiệu tương tự kém, khiến nhiễu tác động lên tín hiệu trên đường truyền và không thể bị loại bỏ ở máy thu, từ đó dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu.
+ Không thể thực hiện các dịch vụ truyền hình tương tác, truyền hình độ phân giải cao (HDTV)
1.3.2 Truyền dẫn tín hiệu số:
Sự ra đời của các chuẩn truyền hình số đánh dấu một bước tiến vượt trội so với các chuẩn truyền hình analog về chất lượng và khả năng cung cấp dịch vụ Các chuẩn số tối ưu hóa chất lượng hình ảnh và âm thanh, giảm nhiễu và cho phép truyền tải dữ liệu hiệu quả trên cùng một băng thông, đồng thời tối ưu hóa việc triển khai mạng lưới và giảm chi phí vận hành Ngoài ra, truyền hình số tích hợp nhiều dịch vụ phụ trợ như EPG (lịch phát sóng), bảo vệ nội dung và mã hóa đa mức, cùng khả năng ghi lại, lưu trữ chương trình một cách dễ dàng, hỗ trợ phát sóng và phân phối trên nhiều nền tảng Việc số hóa còn cải thiện khả năng thu tín hiệu ở vùng sâu vùng xa, tăng tính linh hoạt và mở rộng của mạng lưới, từ đó thúc đẩy sự phát triển của truyền hình tương tác và nội dung đa phương tiện.
+ Khả năng chống nhiễu cao
+ Có khả năng phát hiện và sửa lỗi
Chất lượng chương trình truyền hình số được đảm bảo bởi phía thu có khả năng phát hiện và tự sửa lỗi tín hiệu Nhờ tính năng này, tín hiệu được khôi phục hoàn toàn giống với nội dung khi phát, mang lại hình ảnh và âm thanh trung thực cho người xem.
Tiết kiệm phổ tần số và kinh phí đầu tư bằng cách áp dụng công nghệ nén MPEG-2 và các phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chế cao như QPSK, QAM, 16QAM Nhờ đó, dải tần 8 MHz có thể truyền tải 4–8 kênh chương trình truyền hình số chất lượng cao.
+ Khả năng thực hiện truyền hình tương tác, truyền số liệu và truy cập internet.
Mạch 2 chiều
Khi thực hiện truyền ngược tín hiệu chương trình từ thuê bao về trung tâm Headend, cần thiết lập các kênh riêng cho đường truyền này Thông thường kênh truyền ngược được cấu hình ở tần số 5 MHz để đảm bảo dung lượng và độ ổn định của tín hiệu trả về Việc phân chia kênh riêng giúp tối ưu băng thông, giảm nhiễu và cho phép quản trị viên theo dõi, chẩn đoán và xử lý tín hiệu trả về một cách hiệu quả Để triển khai, cần các tham số như tần số, công suất phát và cơ chế đồng bộ giữa thuê bao và headend, nhằm đảm bảo tín hiệu phản hồi được nhận đúng lúc và đầy đủ Việc thiết lập kênh ngược đúng chuẩn sẽ giúp hệ thống truyền hình trả tiền hoặc IPTV vận hành ổn định, đáp ứng chất lượng dịch vụ cho khách hàng.
– 50Mhz để thực hiện truyền tín hiệu ngược này
Các kênh truyền hình analog phổ biến được cấp phát trong dải phổ VHF với phạm vi 50 MHz – 500 MHz Trong khi đó, các kênh truyền hình số được nén (digital) sử dụng phạm vi dải tần rộng hơn và phụ thuộc vào hệ thống, thường được phân bổ trên cả hai dải VHF và UHF với phạm vi từ khoảng 470 MHz đến 860 MHz hoặc rộng hơn tùy quy định của từng quốc gia Việc nén tín hiệu số giúp tối ưu hóa băng thông và cho phép truyền tải nhiều kênh hơn trên cùng một phổ tần.
Trong hệ thống phát thanh/truyền hình tương tác, dải tần 550 MHz – 1 GHz được dùng cho đường truyền chính, còn khoảng tần số từ 5 MHz đến 50 MHz được sử dụng như đường dẫn trở về để cung cấp các chức năng tương tác như truyền hình trả tiền (PPU), HDTV, truyền hình theo yêu cầu và mua sắm Việc khai thác hai khu vực tần số này cho phép người xem có trải nghiệm xem linh hoạt và tương tác, mở rộng các dịch vụ như mua sắm trên TV và xem nội dung theo nhu cầu một cách trực quan và tiện lợi.
Các thông số ảnh hưởng tới mạng truyền hình cáp
1.5.1 Các đại lượng đặc trưng cho nhiễu:
Phạm vi bao phủ của hệ thống cáp phụ thuôc váo số bộ khuếch đại Các bộ khuếch đại cũng như ngay cả các thiết bị thụ động cũng thêm các tín hiệu nhiễu vào tín hiệu truyền làm chất lượng tín hiệu giảm Các bộ khuếch đại tín hiệu có đặc tuyến không lý tưởng gây ra nhiễu vá các nhiễu này lại được khuếch đại khi qua các bộ khuếch đại nối tiếp nhau, tích lũy lại gây ra méo tín hiệu rất nghiêm trọng
1.5.2 Duy trì đáp ứng tần số biên độ:
Tại mỗi bộ khuếch đại có thể được lắp một mạch điều chỉnh đáp ứng tần số gọi là mạch mop - up Các mạch này có thể làm mất đi các đỉnh nhỏ (nhỏ hơn
1,5dB)của đáp ứng do các bộ khuếch đại hoặc cáp gây ra
1.5.3 Trễ nhóm của tín hiệu khi đi qua hệ thống cáp:
Các bộ khuếch đại trung kế được thiết kế với hệ lọc kép gồm lọc thông thấp và lọc thông cao, cho phép khuếch đại ở cả hai hướng và hoạt động hiệu quả trong vùng tần số giao thoa 40 MHz Tuy nhiên, sự kết hợp của các bộ lọc này gây ra trễ nhóm, làm giảm độ phân giải của hình ảnh Để tối ưu, cần cân bằng giữa khả năng khuếch đại và ảnh hưởng của trễ nhóm bằng cách điều chỉnh thông số lọc và vùng tần số, nhằm duy trì hiệu suất ở dải 40 MHz đồng thời tối ưu hóa chất lượng hình ảnh.
Trong hệ thống phân phối tín hiệu, các bộ lọc thường xuất hiện tại headend và hub ở các kết nối với thiết bị xử lý kênh hoặc bộ điều chế kênh Mỗi kênh thường chỉ có một thiết bị như vậy, nên ảnh hưởng về độ trễ do các thiết bị này thường không đáng kể Tuy nhiên, với một số cấu hình của hệ thống truyền tín hiệu, việc thêm bộ lọc vào các kênh đơn hoặc kênh kép có thể gây ra độ trễ tại các hub.
1.5.4 Phản hồi của hệ thống:
Phản hồi tín hiệu xuất hiện khi tín hiệu đi qua hệ thống cáp do sự không phối hợp trở kháng giữa các thành phần trong hệ thống Đại lượng đặc trưng cho sự phản hồi là tỉ lệ biên độ giữa tín hiệu truyền và tín hiệu phản xạ, hay còn gọi là hệ số phản xạ Tỉ lệ này càng nhỏ càng tốt để giảm tín hiệu phản xạ và ngăn ngừa hiện tượng bóng mờ trên hình ảnh; ngược lại, tỉ lệ lớn cho thấy tín hiệu phản xạ mạnh, gây nhiễu và suy giảm chất lượng tín hiệu trong hệ thống cáp.
Nhiễu pha được thêm vào tín hiệu gốc trong quá trình điều chế và biến đổi tần số Nhiễu pha băng hẹp ở 20 kHz trên kênh truyền hình gây biến đổi mức độ chói và mức màu, xuất hiện dưới dạng một đường kẻ ngang trên hình ảnh Mức nhiễu pha có thể nhận thấy trên sóng mang video là rất nhỏ so với tín hiệu mang, với mức suy giảm khoảng 53 dB tại 20 kHz.
Khi tín hiệu video điều chế AM/VSB có băng tần hạn chế được phát qua các thành phần hoặc hệ thống phi tuyến như bộ khuếch đại RF và laser, sẽ sinh ra nhiều dạng méo phi tuyến Trong hệ thống CATV, tổng các hài điều biến thứ cấp khác nhau trong một kênh cụ thể được gọi là méo CSO (Composite Second-Order Beats) Do ảnh hưởng của méo CSO, màn hình TV có thể xuất hiện các đường gạch chéo chuyển động chậm, làm giảm chất lượng hình ảnh và trải nghiệm xem.
Trong một hệ thống cáp, tổng các thành phần hài điều biến bậc ba khác nhau trong một kênh cụ thể được gọi là méo CTB
XMOD là một loại méo xuyên điều chế trong CATV, xuất hiện khi một nhóm sóng mang video điều chế lên các sóng mang video khác trong hệ thống video đa kênh Nguồn gốc méo XMOD tương tự méo CSB/CTB và nó thường xuất hiện khi một bộ khuếch đại đồng trục RF hoặc các thiết bị tích cực khác bị quá tải, khiến điểm làm việc của thiết bị rơi vào miền phi tuyến và gây biến dạng tín hiệu.
1.5.7 Ảnh hưởng của nhiễu do các tần số radio gây ra:
Đặt hệ thống cáp gần nguồn phát sóng radio có thể khiến sóng radio xâm nhập và tạo ra các tín hiệu mang giả, làm nhiễu trong phổ tín hiệu truyền hình cáp Hiện tượng dò sóng này thường bắt nguồn từ cáp bị rạn nứt hoặc các mối nối chất lượng kém, gây suy giảm chất lượng tín hiệu và đòi hỏi kiểm tra, bảo trì hệ thống cáp để khắc phục.
Khi các trạm truyền hình phát sóng có sóng mang cùng tần số với kênh truyền hình cáp và thiết bị xử lý kênh ở Headend đồng pha với tín hiệu mặt đất, hiện tượng giao thoa dẫn tới hình ảnh bị bóng Bóng xuất hiện trước hình do thời gian truyền qua không khí ngắn hơn thời gian truyền trong cáp Ngược lại, khi các tín hiệu không đồng pha với nhau, hình ảnh sẽ xuất hiện các dòng và phách nhiễu Để giảm thiểu hiện tượng này, cần căn chỉnh pha giữa tín hiệu mặt đất và tín hiệu từ Headend hoặc điều chỉnh thiết bị xử lý kênh cho đến khi hai nguồn phát không còn đồng pha.
CÁC THỂ LOẠI TRUYỀN HÌNH CÁP, THỰC TẾ TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH CÁP TẠI TP HCM - VN
Các thể loại 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
CATV (Community Anten Television) là hệ thống truyền hình anten chung cung cấp dịch vụ thuê bao qua 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 hữu tuyến và vô tuyến Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phối các chương trình quảng bá tới những khu vực gặp khó khăn về địa hình và những vùng lõm sóng mà anten thông thường không thể thu nhận được.
Truyền hình cáp khai thác các kênh nằm trong dải tần ở phần cận dưới của băng UHF Các kênh này được phân chia thành bốn băng chính gồm VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (SuperBand), nhằm quản lý tín hiệu và tối ưu hóa chất lượng hình ảnh khi phát sóng.
Truyền hình cáp vô tuyến
Hệ thống truyền hình là mạng lưới dẫn tín hiệu từ trung tâm phát sóng đến các thuê bao bằng các hình thức môi trường truyền sóng khác nhau trong môi trường không gian Dưới đây là các loại môi trường truyền sóng.
2.2.1 Hệ thống truyền hình MMDS:
MMDS, hay Hệ thống Phân phối Truyền hình Đa điểm – Đa kênh, là một dịch vụ truyền hình đa điểm, đa đường được thực hiện bằng sóng vi-ba, mang đầy đủ ưu thế về kỹ thuật và kinh tế Hệ thống này phát tín hiệu từ một hoặc nhiều trạm phát và phân phối tới nhiều điểm nhận trải rộng trên cùng một mạng lưới nhờ sóng vi-ba ở dải tần rất cao Với khả năng phủ sóng rộng, tính linh hoạt và chi phí vận hành thấp, MMDS là lựa chọn tối ưu cho việc triển khai dịch vụ truyền hình ở những khu vực chưa có hạ tầng cáp/quang hoặc cần mở rộng nhanh chóng.
Hệ thống MMDS (Viba truyền hình nhiều đường) hoạt động ở băng tần 2.5–2.7 GHz, với độ rộng dải tần cho mỗi kênh từ 6–8 MHz và được dùng với tín hiệu analog Nhờ đặc tính này, MMDS cho phép truyền nhiều chương trình cùng một lúc Phạm vi phủ sóng trung bình của hệ thống này từ 1 km đến vài chục km.
Hệ MMDS cho phép truyền tải nhiều chương trình cùng lúc và có khả năng truyền nhận tất cả các dạng tín hiệu truyền hình, kể cả hệ CMAC và D2 MAC Bên cạnh đó, hệ thống còn hỗ trợ tín hiệu teletex và dữ liệu máy tính, mở rộng khả năng truyền thông đa dạng cho người dùng.
Để giảm nhiễu giữa các kênh, người ta thường phát xen kênh bằng cách bỏ một kênh và chỉ phát một kênh tại một thời điểm Hệ thống có thể phát theo phân cực đứng (V) hoặc phân cực ngang (H), hoặc thậm chí đồng thời sử dụng cả hai phân cực V và H để tăng dung lượng và ổn định tín hiệu Tuy nhiên, việc thiết kế và vận hành cả hệ thống phát và thu ở hai phân cực sẽ phức tạp hơn nhiều so với hệ thống chỉ dùng một phân cực duy nhất, đòi hỏi anten và xử lý tín hiệu được tối ưu hóa cho cả hai hướng phân cực.
Hình 2.1: Hệ thống truyền hình MMDS
Ban đầu, dải tần 2,5–2,7 GHz được dành riêng cho truyền các chương trình giáo dục, phát theo phương thức điểm-điểm phục vụ trong các trường đại học; đồng thời, dải tần này có hệ thống dịch vụ phân phối đa điểm nhằm mở rộng phạm vi phát sóng và phân phối nội dung giáo dục tới nhiều địa điểm nhận học.
MDS_ Multipoint Distribution System có dải tần số từ 2150÷2156 MHz dùng phát các chương trình truyền hình có thu phí
Các ăng-ten phát thường được đặt trên tháp cao hoặc nóc các tòa nhà cao tầng để phát sóng tới thuê bao Đây là ăng-ten đẳng hướng có khả năng phủ sóng trong bán kính rộng, do đó công nghệ MDS còn được gọi là Truyền hình cáp không dây.
_ Công nghệ MDS đặc biệt thích hợp cho những vùng chưa có TH cáp CATV Sau này thì MDS được phát triển thành hệ truyền hình MMDS
2.2.1.3 Mục đích của truyền hình MMDS:
Quản lý chương trình người xem đang gặp thách thức khi người xem có thể tự trang bị thiết bị TVRO để thu sóng trực tiếp và xem nội dung mình chọn Với hình thức này, nhà nước và các cơ quan chức năng khó có thể kiểm soát được nguồn phát cũng như quyền tiếp cận của người xem.
Hệ thống MMDS thu nhận tín hiệu nước ngoài qua vệ tinh, sau đó đưa vào máy phát MMDS để phát sóng và từ đó cho phép kiểm soát, quản lý nội dung chương trình mà người xem tiếp nhận.
Về lâu dài, sẽ sử dụng thiết bị phát có khả năng làm nội dung chậm lại để dễ kiểm soát toàn bộ lịch trình phát sóng Cách làm này cho phép quản lý chương trình một cách toàn diện và đảm bảo mọi chi tiết được theo dõi chặt chẽ Đồng thời, ngoài tiếng nước ngoài, chúng ta sẽ bổ sung phụ đề tiếng Việt kèm theo để tăng tính tiếp cận và tối ưu hóa trải nghiệm người xem.
Việc cập nhật tin tức hàng ngày trở nên dễ dàng hơn nhờ hệ thống MMDS có số kênh phát cố định; chỉ cần nhấn nút chuyển đổi chương trình để xem ngay nội dung bạn quan tâm.
_ Thiết bị thu MMDS gọn nhẹ, không cồng kềnh, không chiếm nhiều vị trí như chảo anten TVRO Giá tiền vừa phải
Bạn có thể xem các thông tin cần thiết bằng cách nhấn nút MSG trên bộ điều khiển từ xa; bộ giải mã sẽ cung cấp những thông tin quan trọng như thời tiết hiện tại, giá cả của các mặt hàng thiết yếu và các dịch vụ liên quan, từ hàng không, tàu hỏa cho đến các tour tham quan du lịch.
_ Hệ thống thu MMDS được biểu diễn ở hình sau
Hình 2.2: hệ thống thu chương trình truyền hình nhiều kênh MMDS
* Sơ đồ khối máy phát truyền hình MMDS :
Hình 2.3: sơ đồ khối máy phát truyền hình MMDS
* Chỉ tiêu kĩ thuật của bộ điều chế UHF:
Hệ màu : NTSC, PAL hoặc SECAM
Băng tần làm việc 2,5 đến 2,7 GHz Độ ổn định tần số :
Tần số tải hình : 1 KHz ( fh = 1 KHz )
Tần số tải tiếng : 100 KHz ( ft = 100 KHz )
Trở kháng đầu vào video : 75
Mức video đầu vào : 1 Vđđ ( đỉnh – đỉnh )
Méo khuếch đại vi sai : 2%
Méo pha vi sai : 2.Tỷ số Sr / N 55 dB
Trở kháng đầu vào âm thanh : 600 ( đối xứng )
Méo âm thanh : 1dB Tỷ số Sr / N 60 dB
Máy phát truyền hình MMDS làm việc ở dải tần 2,5 GHz đến 2,7 GHz ( sử dụng ở Việt Nam ) Số chương trình phát có thể được chọn là 6, 8, 12
Với mỗi chương trình phát sóng, sẽ có một bộ điều chế UHF riêng cho tín hiệu của chương trình đó Các tín hiệu được ghép qua bộ combiner và được điều chế lại ở dải tần 2,5 GHz đến 2,7 GHz trước khi được khuếch đại công suất Cuối cùng, ống dẫn sóng đưa tín hiệu cao tần lên anten để phát sóng.
* Bộ sửa thời gian gốc :
_ Bộ TBC_ Time Base Corrector : làm nhiệm vụ hiệu chỉnh, sửa méo tín hiệu video trước khi vào bộ mã hóa
* Bộ mã hóa : Tín hiệu audio và video trước sẽ được mã hóa theo các dạng sau:
+ Mã hóa theo chỉ thị :
Trong phần video, nguyên lý đảo cực tính của xung đồng bộ và triệt xung đồng bộ được áp dụng để tối ưu hóa tín hiệu và giảm nhiễu, từ đó nâng cao chất lượng hình ảnh Đối với phần audio, có thể sử dụng phương pháp dời tần số lên vùng tần số siêu âm để cải thiện khả năng xử lý tín hiệu và mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống.
+ Mã hóa theo nguyên lý Line_Shuffle : là phương pháp làm xáo trộn một số dòng tín hiệu video , làm sai lệch so với vị trí gốc
* Bộ điều chế : Nhiệm vụ là điều chế băng tần cơ sở cho audio và video đồng thời cung cấp tần số UHF
Tín hiệu vào : video tổng hợp , xung đồng bộ âm
Trở kháng vào 75Ω không đối xứng Đáp tuyến tần số ± 1dB từ 50Hz tới tần số cao nhất của video
+ Phần audio : Độ biến thiên tần số khi điều chế là ±50Hz
* Bộ đổi tần : Còn gọi là bộ Converter, tín hiệu sau khi ra khỏi bộ đổi tần thì có tần số nằm trong tần số phát của hệ MMDS
Bộ đổi tần f video đ/chế f audio đ/chế f video dải tần f video dải tần
Bộ dao động nội LO
_ Trong đó : fvideo dải tần = fvideo đ/chế + fLO faudio dải tần = faudio đ/chế + fLO
Hình 2.4 sơ đồ khối Bộ đổi tần
Bộ dao động nội LO có nhiệm vụ tạo ra tần số dao động nội phù hợp và đưa tín hiệu vào bộ đổi tần (mixer) Tín hiệu LO được trộn với tín hiệu đầu vào để tạo ra tín hiệu có tần số nằm trong dải tần phát của hệ thống, từ đó đảm bảo tín hiệu ra đúng tần số mục tiêu và tối ưu hóa khả năng nhận và phát trong quá trình vận hành.
Hình 2.5 sơ đồ khối bộ dao động LO
Truyền hình cáp hữu tuyến
Truyền hình cáp dây dẫn thường được gọi là “truyền hình cáp hữu tuyến”
Truyền hình cáp (CATV) là hệ thống truyền hình dùng dây, bắt nguồn từ tiếng Anh Collective Antenna Television hoặc Community Antenna Television, mang ý nghĩa là anten tập thể hoặc anten cộng đồng Mặc dù tiếng Anh vẫn dùng từ 'anten', CATV thời kỳ đầu mô tả một phương thức kết nối đài kỹ thuật để phát sóng trong không gian, dựa trên việc sử dụng anten phát và anten thu.
Truyền hình cáp hữu tuyến là hệ thống dẫn tín hiệu từ trung tâm chương trình đến thuê bao qua một sợi cáp, có thể là cáp quang hoặc cáp đồng trục, giúp người dân xem các chương trình chất lượng cao mà không cần phải lắp anten Với cấu hình này, truyền hình cáp hữu tuyến mang lại nhiều ưu điểm so với các hệ thống truyền hình khác: ít chịu nhiễu công nghiệp, không chiếm dụng phổ tần số vô tuyến và có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số cùng các dịch vụ hai chiều.
Hiện nay các trung tâm truyền hình cáp ở Việt nam hầu hết sử dụng mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục
Hình 2.11: hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
Hệ truyền hình cáp, hay hệ truyền hình dải rộng, cho phép truyền đồng thời tín hiệu TV và âm thanh tới đông đảo người dùng qua mạng cáp đến máy thu TV Hệ này thu chương trình đầu cuối, có thể là tín hiệu tổng hợp BB hoặc tín hiệu cao tần RF, để xử lý, điều chế và truyền qua mạng cáp Nó có thể tiếp nhận tín hiệu từ trạm phát mặt đất hoặc từ vệ tinh, sau đó phân phối tới các máy thu TV thông qua hệ thống mạng cáp.
_ Dải tần của hệ truyền thông dải rộng nằm giữa khoảng từ 30 MHz đến
300MHz Nó bao gồm chương trình truyền thanh (Radio) và truyền hình (TV), được bố trí theo hình 3 như sau:
Hình2.12: Bảng phân chia tần số các kênh Radio, TV, CATV trong băng tần
_ Băng II, từ 87,5 đến 108MHz dành riêng cho truyền thanh FM, nó chứa đựng: 55 kênh với băng thông 300KHz, hoặc 165 kênh với băng thông 100KHz
_ Kênh S2 và S3, từ 111 đến 125KHz (nằm trong kênh thấp S1) dự định để truyền 16 chương trình stereo chất lượng cao bằng kỹ thuật số
Dải này bao gồm 30 (28) kênh băng thông 7MHz, được phân chia như sau:
_ Băng I, từ 47 đến 68MHz, nằm trong kênh 2 đến kênh 4, của VHF I
_ Truyền hình cáp băng tần thấp (CATV/SL), từ 108 (125) đến 174MHz, nằm từ kênh S2(S4) đến S10 (khoảng trống giữa VHF II và VHF III)
_ Băng III, từ 174 đến 230MHz, nằm từ kênh 5 đến kênh 12
_ Truyền hình cáp băng tần cao (CATV/SU), từ 230 đến 300MHz, nằm từ
S11 đến S20 Khoảng dải tần này được dành riêng cho truyền hình cáp
_ Băng tần từ 300MHz đến 440MHz, để dự phòng
Truyền hình cáp được thiết kế dành riêng cho hai kênh chính: kênh thấp SL nằm trong băng tần VHF giữa VHF II và VHF III, và kênh cao SU nằm trong băng tần giữa VHF III và UHF.
Vì tín hiệu RF đến ngõ vào máy thu rất yếu, chỉ ở mức vài phân số miliwatt, nên cần khuếch đại và xử lý tín hiệu Quá trình này thường được thực hiện qua mạng truyền hình cáp để tăng cường cường độ và cải thiện chất lượng thu sóng.
_ Công suất ra của tín hiệu phát và thu được tiêu chuẩn hoá bằng đơn vị dBw Có nghĩa 1 Decibel được chuẩn hoá ở 1 picowatt (10 -9 mw)
Khác với hình thức thu hình TVRO đưa tín hiệu vệ tinh trực tiếp tới từng gia đình, hệ truyền hình cáp phân phối tín hiệu vệ tinh tới quy mô lớn hơn, phục vụ đông đảo hộ gia đình, các khách sạn, các chung cư và cả các khu vực thị trấn nhỏ hay thôn xóm tập trung dân cư.
Đối với một tập thể nhỏ có dưới vài chục đầu thu TV, có thể lắp một anten chính kết nối qua bộ thu TVRO và phân nhánh để cấp tín hiệu cho các đầu thu còn lại Trạm như vậy được gọi là truyền hình MATV (Master Antenna TV).
Khi phục vụ nhiều đầu thu, lên tới hàng trăm hoặc nhiều hơn, hệ thống MATV không thể đáp ứng được Người ta phải triển khai mạng cáp phân nhánh có độ dài lớn hơn và mỗi đoạn cáp trên 100 mét đều cần có mạch khuếch đại tuyến tính để bù đắp tổn hao trên đường truyền Như vậy, một trạm như vậy được gọi là truyền hình cáp CATV (Cable TV).
Hệ thống này sử dụng một dàn anten chính kết hợp với đầu LNB đi kèm để cho ra tín hiệu ở tần số 950–2150 MHz như hình dưới Tín hiệu này được khuếch đại tuyến tính khoảng 20 dB trước khi đưa đến bộ chia Đầu ra từ bộ chia được nối đến các máy thu vệ tinh và truyền qua cáp tới từng gia đình.
Trong hệ thống MATV cho nhiều hộ gia đình, tín hiệu qua bộ chia bị tổn hao khoảng 6–7 dB và tiếp tục bị tổn hao trên cáp truyền, ở mức 4–6 dB mỗi 30 m tùy loại cáp Vì vậy, đường cáp khoảng 30 m có thể truyền tín hiệu đến khoảng 16 hộ gia đình Nếu đường cáp dài hơn 30 m, cần thêm một tầng khuếch đại cáp tuyến tính 20 dB, nhưng tổng chiều dài cáp không được vượt quá 100 m.
Cần nhớ rằng tổn hao trên đường truyền cáp là rất lớn, do đó phải tăng đường kính chảo anten so với trạm thu TVRO để bù đắp cho mất mát tín hiệu Việc này giúp cải thiện độ nhạy và độ ổn định của hệ thống nhận tín hiệu, giảm ảnh hưởng của suy hao và nhiễu trên đường dẫn Ví dụ, với cường độ trường tại vị trí lắp đặt ở mức nhất định, việc lựa chọn đường kính chảo phù hợp sẽ tối ưu hóa hiệu quả thu sóng và đảm bảo chất lượng hình ảnh ở mức cao nhất có thể.
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 bối cảnh hiện tại, việc sử dụng các trạm nhỏ giá rẻ có thể phục vụ hiệu quả các cụm dân cư không quá 10 hộ bằng các cấu hình mạng đơn giản và linh hoạt Đây là giải pháp tối ưu cho những khu vực mật độ dân cư thấp, giúp giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu và dễ dàng mở rộng khi nhu cầu tăng lên Với các cấu hình phù hợp, những trạm này có thể cung cấp dịch vụ viễn thông và Internet cho người dân ở mức độ vừa phải, đảm bảo liên lạc và truy cập thông tin cho cộng đồng Việc triển khai theo các cấu hình tối ưu cho nhóm dân cư nhỏ giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng, tiết kiệm tài nguyên và tăng khả năng phục vụ tại các khu vực nông thôn hoặc khu phố nhỏ.
Hình 2.14: Trạm MATV dùng cho cụm dân cư nhỏ
Trong trường hợp có nhiều hộ sử dụng các loại TV khác nhau, có thể dùng mạch như hình 16; tín hiệu Video và Audio được đưa qua mạch điều chế cao tần để tạo tín hiệu TV ở các kênh tùy ý, có thể chọn giữa VHF hoặc UHF.
Hình2.15: Hệ thống mạng MATV qua mạch điều chế RF
Trong hệ thống mạng MATV cho chung cư và khách sạn, một ăng-ten Yagi duy nhất được sử dụng để thu tín hiệu Tín hiệu sau đó đi qua bộ khuếch đại để tăng cường chất lượng và được đưa vào bộ chia tín hiệu, phân phối tới hộp tiếp điểm của từng hộ gia đình, đảm bảo mỗi căn hộ nhận được tín hiệu truyền hình ổn định từ hệ thống chung.
**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
Truyền hình cáp hữu tuyến, hay còn gọi là truyền hình cáp bằng dây CATV, là hình thức phát sóng hình ảnh và âm thanh qua một mạng dây dẫn Những hệ thống truyền hình đầu tiên trên thế giới đều truyền tín hiệu bằng dây cáp, có nghĩa là hình ảnh từ một nguồn phát được truyền tới nhiều địa điểm nhận khác nhau thông qua mạng cáp.
Một số sơ đồ nguyên lý kết nối thiết bị trong truyền dẫn
2.4.1 Lắp đặt CATV trong nhà: Ta sử dụng các thiết bị lắp đặt trong nhà Indoor
Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý kết nối thiết bị truyền dẫn trong nhà
2.4.2 Lắp đặt CATV ngoài trời: Ta sử dụng các thiết bị lắp đặt ngoài trời
Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý kết nối thiết bị truyền dẫn ngoài trời.
Hình 2.23: Sơ đồ nguyên lý kết nối mạng MATV sử dụng chung 1 anten Yagi
Khái quát về truyền hình vệ tinh
Làn sóng truyền hình ban đầu là sóng truyền thẳng, nhưng chúng chỉ phát xa được trong tầm nhìn trực tiếp vì mặt cong của Trái Đất cản trở Khi sóng vượt quá giới hạn tầm nhìn từ nơi đặt anten phát, nó không thể uốn cong theo mặt cong của Trái Đất và những vùng ngoài tầm nhìn trực tiếp sẽ không thu được sóng hoặc thu rất yếu Để khắc phục hạn chế này, người ta nâng cao vị trí anten phát hình bằng cách đặt trên máy bay hoặc khinh khí cầu, và giải pháp tối ưu là đặt trên vệ tinh địa tĩnh ở độ cao khoảng 35.786 km, cho phép phát sóng rộng khắp và ổn định.
Khoảng 35.790 km là độ cao tiêu biểu của quỹ đạo địa tĩnh, nền tảng cho hoạt động của truyền hình vệ tinh Vai trò của vệ tinh hiện nay không thể thiếu trong cả việc truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình, đặc biệt là ở các khu vực sâu vùng xa và nơi mạng cáp còn hạn chế Một hệ thống truyền hình vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật, như phạm vi phủ sóng rộng, tín hiệu ổn định và chất lượng cao, khả năng phát đồng thời nhiều kênh tới nhiều địa bàn, cùng với tính linh hoạt trong quản lý và mở rộng mạng lưới truyền hình.
Một đường truyền hình vệ tinh có thể truyền tín hiệu với khoảng cách rất xa, nhờ đó mang lại hiệu quả cao cho các đường truyền dài cũng như cho dịch vụ điểm–điểm Khả năng phủ sóng rộng của hệ thống vệ tinh cho phép kết nối giữa các điểm ở vùng xa một cách ổn định và nhanh chóng, tối ưu hóa băng thông và chi phí cho mạng truyền thông.
_ Đường truyền vệ tinh không bị ảnh hưởng bởi địa hình, địa vật
_ Việc thiết lập đường truyền qua vệ tinh được thực hiện trong thời gian ngắn
Vệ tinh đóng vai trò trọng yếu trong các hệ thống điểm – đa điểm: với một vệ tinh, ta có thể phủ sóng cho vô số trạm thu trên mặt đất, mang lại lợi ích lớn cho hệ thống CATV và cho dịch vụ truyền hình trực tiếp đến tận hộ gia đình thông qua Direct To Home (DTH).
Trong truyền hình vệ tinh, số kênh vệ tinh được dành cho các chương trình là yếu tố then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phát sóng của hệ thống CATV và truyền hình quảng bá Với mô hình quảng bá, một phần kênh được cấp cho các chương trình cố định phát liên tục suốt ngày, trong khi các kênh còn lại dành cho các dịch vụ như tin tức và thể thao, phát theo một khung giờ nhất định Việc bố trí và tối ưu hóa số kênh vệ tinh giúp nâng cao hiệu quả phát sóng, đảm bảo nội dung được cập nhật nhanh chóng và phục vụ các mục đích quảng bá, tin tức và thể thao một cách linh hoạt.
Vệ tinh quay quanh Trái đất theo một quỹ đạo nhất định được xác định bởi mặt phẳng quỹ đạo và bán kính của quỹ đạo đó Khi vệ tinh di chuyển trong mặt phẳng quỹ đạo cùng chiều quay của Trái đất với bán kính cố định, vị trí và thời gian quay vòng quanh hành tinh được mô tả bởi các tham số quỹ đạo như bán kính và độ cao so với mặt đất Bán kính quỹ đạo càng nhỏ thì vận tốc quỹ đạo càng lớn; ngược lại, quỹ đạo ở độ cao lớn có thời gian quay vòng quanh Trái đất kéo dài hơn Các quỹ đạo phổ biến bao gồm quỹ đạo đồng bộ, quỹ đạo địa tĩnh và quỹ đạo gần cực, mỗi loại phục vụ các mục đích khác nhau như liên lạc, định vị và quan sát Trái đất Hiểu rõ các yếu tố quỹ đạo giúp dự đoán vị trí vệ tinh, tối ưu hóa tín hiệu và kế hoạch hoạt động cho hệ thống vệ tinh.
38500Km, ta có vệ tinh địa tĩnh Khi đó, tại một điểm trên trái đất, vị trí của vệ tinh là không thay đổi
Vị trí cố định của vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh được gọi là vị trí quỹ đạo Khoảng cách giữa các vị trí vĩ tuyến trên quỹ đạo càng nhỏ thì số lượng vệ tinh có thể đặt trên cùng một quỹ đạo càng nhiều Khi mật độ vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh tăng lên, hệ thống sẽ có khả năng phủ sóng rộng hơn và tối ưu hóa dung lượng truyền dẫn cho các dịch vụ vệ tinh.
Khoảng cách nhỏ nhất giữa các vệ tinh được xác định dựa trên tính định hướng của ăng-ten phát và ăng-ten thu Ban đầu, với băng C, khoảng cách giữa các vệ tinh là 4 độ, và với băng Ku là 3 độ Tuy nhiên, hiện nay khoảng cách này đã giảm xuống còn dưới 2 độ.
Băng Ku có khoảng cách vị trí quỹ đạo nhỏ hơn băng C vì với búp sóng hẹp hơn, tính định hướng của anten cũng đạt được cao hơn
Hình 2.25: Vị trí quỹ đạo của vệ tinh
2.5.2.2 Góc ngẩng và góc phương vị:
+ Góc ngẩng của vệ tinh là góc nhìn từ 1 diểm trên mặt đất tới vệ tinh so với đường chân trời
+ Góc phương vị của nó được tính từ vị trí kinh tuyến so với kinh tuyến không và được đo bằng độ, lấy giá trị từ 0 o đến 360 o
Góc ngẩng càng lớn thì quá trình truyền tín hiệu càng dễ thực hiện và ít gặp nhiễu từ địa hình hay nhiệt độ bề mặt Trái Đất Để mỗi băng tần được tối ưu, góc ngẩng tối thiểu áp dụng lần lượt là 0 độ với băng C và từ 10 đến 20 độ với băng Ku.
Tuy nhiên, khi sử dụng hệ thống truyền hình qua vệ tinh cần chú ý đến các trường hợp suy giảm tín hiệu và mất tín hiệu
Các vệ tinh viễn thông vận hành trên các dải tần số L, S, C, X, Ka, Ku, K và các dải tần số có bước sóng milimet Trong các dải này, dải tần C và dải Ku được sử dụng rộng rãi cho truyền hình với dịch vụ truyền thông cố định (FSS - Fixed Satellite Service) Truyền hình từ vệ tinh trực tiếp (DBS - Direct Broadcast Satellite) cũng sử dụng dải tần K để phát sóng tới người dùng. -**Support Pollinations.AI:**🌸 **Quảng cáo** 🌸 Khám phá các API văn bản miễn phí của Pollinations.AI và [hỗ trợ nhiệm vụ](https://pollinations.ai/redirect/kofi) phát triển AI cho truyền hình vệ tinh!
Băng tần C có tần số thấp nên suy hao do mưa và trong không khí nhỏ hơn
Vệ tinh làm việc ở băng tần C có vùng phủ sóng có thể đạt tới gần 1/3 diện tích Trái đất Băng tần C rộng từ 500 MHz đến 800 MHz cho phép đồng thời phát khoảng 20 chương trình để phục vụ các vùng khác nhau trong khu vực phủ sóng Trong khi đó, băng tần K có vùng phủ sóng hẹp hơn và bị suy hao trên đường truyền lớn hơn do tần số cao; tín hiệu băng K cũng chịu suy giảm mạnh khi có mưa Dải tần K thường được chia thành nhiều dải con, mỗi dải cho phép truyền 3–5 chương trình Anten cho vệ tinh làm việc ở băng tần K có bán kính nhỏ từ 0,4 đến 0,6 m, nên thiết bị thu phát gọn và đơn giản hơn so với băng C, đồng thời thiết bị thu vệ tinh băng K dễ thao tác hơn.
Băng tần Phát lên Phát xuống
3,700 – 4,200 GHz 11,7 – 12,2 GHz 12,2 – 12,7 GHz Bảng 3: Băng tần vệ tinh
Trạm mặt đất có nhiệm vụ nối tín hiệu xuống và phát tín hiệu lên vệ tinh
Hình 2.26 :Sơ đồ chức năng của trạm phát lên
Trong trạm mặt đất, tín hiệu hình và tín hiệu tiếng được trộn lại với nhau và đưa qua bộ phối hợp, bộ phận quan trọng nhất của hệ thống Tại đây, tín hiệu hình và tín hiệu tiếng được chuyển thành sóng mang tần số trung gian; đối với tín hiệu hình thông thường, tần số mang này là 70 MHz Sau đó, tín hiệu được qua khuếch đại tiền nhấn (pre-emphasis) và lên tần số phát để đưa vào khuếch đại công suất Công suất ra được phối hợp với anten phát và truyền tới vệ tinh.
Hình 2.27:Sơ đồ chức năng trạm phát xuống
Trong hệ thống thu, tín hiệu từ anten được đưa qua bộ đổi tần xuống, sau đó được khuếch đại và giải điều chế để khôi phục tín hiệu ban đầu Khi dòng tín hiệu bị khóa mã, cần thực hiện giải mã để tách riêng tín hiệu hình và tín hiệu tiếng, đảm bảo phân tích và xử lý dữ liệu được chính xác.
Trong hệ thống truyền vệ tinh, một đại lượng quan trọng để đo mức tín hiệu là giá trị G/T, tức tỉ số giữa hệ số khuếch đại của anten và nhiễu nhiệt tương đương Đặc điểm chỉ tiêu quan trọng nhất của đường truyền vệ tinh được xác định bằng tỉ số tín hiệu trên nhiễu, và chủ yếu dựa trên đặc tính của trạm mặt đất Đạt được tỉ số tín hiệu trên nhiễu như mong muốn là rất khó thực hiện đối với đường truyền vệ tinh, do khoảng cách giữa hai đầu đường truyền quá xa Sóng cao tần truyền đi trong không gian phải chịu nhiều ảnh hưởng và theo đó làm suy giảm tín hiệu.
Những thành phần gây nhiễu chính cho hệ thống vệ tinh là anten thu và tầng vào của máy thu Nhiễu từ anten phát sinh do công suất phát xạ của Trái đất và tín hiệu mà anten thu nhận có thể bị xem là nguồn nhiễu Mức nhiễu phụ thuộc vào hướng nhìn và góc ngẩng của vệ tinh Điều kiện thời tiết cũng ảnh hưởng đến nhiễu, và đối với băng Ku, nhiễu tăng lên nhiều khi trời mưa.
Thực tế triển khai truyền hình cáp tại VN,TP HCM, khả năng triển vọng
2.6.1 Thực tế triển khai truyền hình cáp tại VN:
Ngày nay, mạng truyền hình cáp dây dẫn không còn là xa xỉ đối với các nước có nền công nghệ truyền hình phát triển, và nó trở thành mạng không thể thiếu bên cạnh mạng điện và điện thoại ở các thành phố, thị trấn, thậm chí huyện lỵ và xóm làng Từ năm 1993, mạng CATV đã được xây dựng ở TP HCM và không lâu sau đó ở Hà Nội Từ năm 2003, Trung tâm Truyền hình cáp Đài Truyền hình TP HCM đã triển khai mạng truyền hình cáp CATV tại TP HCM, và nhiều địa phương trên cả nước đã mở rộng hệ thống này để đáp ứng nhu cầu giải trí và thông tin của người dân.
Việt Nam đã có mạng CATV tại nhiều thành phố như Hải Phòng, Nghệ An, Đà Nẵng, Quy Nhơn; ở Thành phố Hồ Chí Minh chủ yếu vẫn dùng mạng truyền hình cáp bằng dây dẫn Ở Mỹ và các nước châu Âu, mạng truyền hình có dây đã phát triển từ lâu và kết hợp với các công nghệ truyền hình số như DVB-T và DTH để cải thiện chất lượng hình ảnh và âm thanh Việc xây dựng mạng cáp ở nước ta có phần chậm so với các nước phát triển, nhưng tốc độ phát triển truyền hình tại Việt Nam nói chung vẫn khá nhanh và ngày càng đa dạng công nghệ.
Hiện nay có hai nhà cung cấp mạng cáp chính tại Việt Nam là SCTV và HCTV Công ty Saigon Tourist – SCTV thành lập cách đây vài năm và dẫn đầu trong việc đáp ứng nhu cầu xem truyền hình chất lượng cao cho thuê bao, với tín hiệu nhận qua cáp đến nhà hoặc qua anten chuyên dụng để thu các chương trình của SCTV; hiện SCTV cung cấp khoảng 70 kênh, gồm cả nội dung trong nước và quốc tế Đối với HCTV – Trung tâm Truyền hình Cáp TP Hồ Chí Minh, ngoài mạng cáp dây dẫn với gần 50 kênh, HCTV còn áp dụng các công nghệ mới như truyền hình số mặt đất DVB-T, truyền hình vệ tinh DVB-S và công nghệ Hyper Cable (một dạng của DVB-S).
Trong quá trình số hóa công nghệ truyền hình, tiêu chuẩn truyền hình số cho
CATV đã được giới thiệu với tên gọi DVB-C vào giữa thập niên 90 và đã được khai thác thương mại
2.6.2 Tương lai CATV tại Việt Nam:
Mạng CATV tại TP HCM được triển khai trong bối cảnh các công nghệ truyền hình số vô tuyến (mặt đất và vệ tinh) đã phát triển ở mức khá cao Vì vậy, CATV tại TP HCM không còn nhận được những thuận lợi như trong quá trình xây dựng và phát triển CATV ở một số nước khác.
Ở Bắc Mỹ và Tây Âu, khi truyền hình vô tuyến chưa thể đảm bảo chất lượng hình ảnh và số kênh như công nghệ số hiện nay, công nghệ số đã mở ra kỷ nguyên mới cho truyền hình đa kênh Tại TP Hồ Chí Minh, CATV đang đối mặt với ba đối thủ cạnh tranh chính: truyền hình số vệ tinh DTH, truyền hình số mặt đất DVB-T2 và dịch vụ truyền hình qua Internet/OTT (IPTV).
DVB-T và truyền hình số Hyper Cable đang được xem là hai thành phần công nghệ quan trọng của hệ thống truyền hình hiện đại Trung tâm truyền hình cáp Đài Truyền hình TP HCM cho rằng CATV là công nghệ phụ, bổ khuyết cho công nghệ chính là Hyper Cable để tối ưu hóa chất lượng và phạm vi phủ sóng.
Tuy nhiên dù với nhiệm vụ bổ khuyết, CATV vẫn có điều kiện phát triển, cho dù có thể giới hạn Đó là vì:
Thành phố Hồ Chí Minh có mật độ dân cư cao và nhiều tòa nhà cao tầng san sát, khiến các vùng tối (vùng trũng) xuất hiện, nơi sóng truyền hình không thể tới được Vì thế, việc triển khai mạng cáp ở các vùng tối là cần thiết để đảm bảo phủ sóng và cung cấp dịch vụ truyền hình, internet ổn định cho người dân Mạng cáp quang mang lại giải pháp khắc phục hạn chế về tín hiệu, nâng cao chất lượng kết nối và mở rộng khả năng tiếp cận công nghệ số tại thành phố năng động này.
TP HCM là một trong những thành phố khó lắp anten hàng đầu thế giới do mật độ xây dựng dày đặc và sự xen kẽ giữa cao ốc vài chục tầng với các khu nhà thấp tầng hoặc chỉ có một tầng trệt Đặc điểm đô thị này tạo ra môi trường đặc thù cho nhu cầu CATV, đòi hỏi các giải pháp lắp anten và tối ưu hóa hệ thống truyền hình phù hợp với điều kiện đô thị đa tầng và đông đúc.
Triển khai mạng cáp hoàn chỉnh trên toàn TP được kỳ vọng nhưng đối mặt nhiều khó khăn, trong đó khó khăn lớn nhất là mỹ quan đô thị Thành phố vốn đã chằng chịt hệ thống dây dẫn: điện, điện thoại và internet, nay lại thêm đường truyền hình khiến cảnh quan trở nên lộn xộn và khó coi Ở một số quận, có cả hai loại cáp SCTV và HTVC trên cùng một tuyến phố đã làm cho hệ thống đường dây càng phức tạp Việc đi cáp ngầm dưới đất cũng không thể thực hiện do đường xá hiện nay phần lớn đã được hoàn chỉnh.
Hiện nay, triển khai mạng cáp chỉ là bước khởi đầu nhằm phục vụ nhu cầu của khán giả; song song với mạng cáp sẽ xuất hiện các công nghệ truyền hình chất lượng cao như DTH, DVB-T, MMDS kỹ thuật số và Hyper cable, tạo lập một diện mạo mới cho thành phố Thay vì các dàn anten Yagi, khán giả sẽ dùng các chảo parabol nhỏ gọn nhưng có thể xem được nhiều kênh hơn nhờ sự đa dạng của công nghệ truyền hình hiện đại Đặc trưng của ngành truyền hình là sự phát triển không ngừng và cạnh tranh giữa các công nghệ mới, điều này mang lại lợi ích lớn cho khán giả: chất lượng chương trình ngày càng cao, số lượng kênh dồi dào và mức giá ngày càng rẻ.