Luận văn thạc sĩ công nghệ truyền hình cáp và ứng dụng

Để đáp ứng nhu cầu của người xem truyền hình thì nhà cung cấp dịch vụ truyền hình chọn mạng HFC sử dụng cáp quang ở mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu.Vì ưu điểm của cáp quang so với

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển chung của đất nước, trong những năm gần đây ngành truyền hình cũng có những bước tiến quan trọng trong nhiều phương diện Từ việc đa dạng hóa các chương trình đến nâng cao chất lượng phục vụ mở rộng vùng phủ sóng, hiện đại hóa công nghệ sản xuất Truyền hình đã chứng minh được ảnh hưởng ngày càng lớn của mình tới đời sống, tinh thần của mọi tầng lớp nhân dân Thông tin luôn là nhu cầu thiết yếu của cuộc sống, con người và xã hội loài người càng văn minh thì nhu cầu thông tin càng lớn, đa dạng Nhu cầu nhận thức cái mới không ngừng Vì thế ngành truyền hình đã

ra đời và đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin

Những năm gần đây, do tăng nhu cầu thưởng thức các chương trình truyền hình chất lượng cao, nội dung phong phú cũng như sự tiến bộ trong công nghệ, nên các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình luôn tìm phương thức đổi mới để nâng cao chất lượng video

và tăng thêm số lượng kênh phát sóng trong chương trình

Để đáp ứng nhu cầu của người xem truyền hình thì nhà cung cấp dịch vụ truyền hình chọn mạng HFC sử dụng cáp quang ở mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu.Vì ưu điểm của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác

Với nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến qui mô, hiện đại cung cấp nhiều chương trình cho người dân đã được lập kế hoạch phát triển và đang được triển khai trên diện rộng

Cùng với sự phát triển này, đó cũng là lý do em tìm hiểu đề tài:

“ Công ngh ệ Truyền hình cáp và Ứng dụng ”

L ỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo Nguyễn Văn Khang, người đã hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện

đồ án một cách tốt nhất Bên cạnh đó em cũng xin cảm ơn Ban Giám hiệu nhà

trường, cùng toàn thể thầy cô giáo trong trường đã tận tình dạy dỗ và truyền

đạt cho em những kiến thức cần thiết, bổ ích

Em rất mong được sự quan tâm, chỉ bảo của quí thây cô để em có thể ngày một trau dồi nâng cao kiến thức hơn, góp phần nhỏ cho công cuộc xây dựng đất nước

Em xin chân thành cảm ơn và kính chúc toàn thể quý Thầy cô giáo cùng thầy giáo Nguyễn Văn Khang luôn luôn mạnh khoẻ - hạnh phúc!

Học viên thực hiện

Bùi Thị Thu Thắm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH

Hiện nay, ở Việt Nam các đài truyền hình và một số nhà cung cấp dịch vụ đã đưa

ra các dịch vụ truyền hình tương tự, truyền hình kỹ thuật số, truyền hình cáp… Sau đây là cách nhìn tổng quan về các dịch vụ truyền hình

1.1 TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TỰ

Là công nghệ truyền hình phổ biến và được sử dụng rộng rãi trước đây Gọi là tín hiệu tương tự vì các trạm thu phát đều là thiết bị tương tự, tín hiệu thu phát cũng là tín hiệu tương tự Tín hiệu được truyền dẫn trong không gian thông qua trạm anten phát, vệ tinh mặt đất hoặc phát lên vệ tinh điạ tĩnh rồi phát xuống trở lại Thiết bị đầu cuối để thu được có thể là anten

đi Việc truyền dẫn có thể thực hiện trong không gian giống truyền hình tương tự hoặc

có thể truyền thông qua dây dẫn ( truyền hình cáp ) Khi tín hiệu đến nhà thuê bao thì phải có bộ giải mã tín hiệu để chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự

Nhà khai thác truyền hình thường nhận được nội dung từ nhiều nguồn, bao gồm video địa phương, các kênh truyền hình cáp và vệ tinh, các nội dung này lại được xử lí truyền dẫn tiếp đến người xem bằng cách đưa tín hiệu qua hệ thống truyền dẫn phát sóng

Công suất máy phát số không cần lớn như máy phát analog ( nếu cùng 1 diện phủ sóng ) vì mức cuờng độ trường cần ở điểm thu thấp hơn nhiều so với tương tự

Nếu dùng tiệu chuẩn phát sóng châu âu DVB-T sử dụng mạng đơn tầng có thể tạo ra hệ thống mạng phát sóng quốc gia có 1 tần số phát Không phải qui hoạch tần

số cho từng điểm Tránh đuợc hiện tượng sóng phản xạ từ nhiều hướng gây nên ảnh bóng của TV mà hệ phát analog không loại trừ được Với tiêu chuẩn DVB-T thực hiện thu tốt tín hiệu số trong mọi điều kiện kể cả trên xe hơi di động, ít bị ảnh hưởng vật chắn, mở ra khả năng chế tạo sản xuất máy thu hình cá nhân bỏ túi

Chất lượng hình ảnh tiếng nói thu được đẹp nét gần như ảnh, tiếng thực, chất lượng âm thanh và hình ảnh khá cao do sử dụng kỹ thuật số, tuy nhiên chi phí cũng cao hơn do phải mua thêm bộ giãi mã tín hiệu, đồng thời cũng chịu ảnh hưởng của môi trường nếu truyền trong không trung

1.3 TRUYỀN HÌNH CÁP

Hiện nay cả nước đã có nhiều hơn 40 đơn vị cung cấp dịch vụ trả tiền bằng

CATV là dịch vụ phân phối kênh truyền hình của các nhà khai thác cáp tới các thuê bao qua hệ thống cáp quang hay cáp đồng trục

Là công nghệ truyền dẫn vô tuyến thông qua cáp, cáp được sử dụng ở đây có thể là cáp quang hay cáp đồng trục Đồng thời tín hiệu truyền dẫn là tín hiệu kỹ thuật

số, do đó ở đầu cuối cần có bộ thu và giải mã Thường tín hiệu thu tại đầu thuê bao lớn hơn tín hiệu truyền từ vệ tinh và tương đối ổn định, nhưng do truyền trong môi trường đồng nhất (trong lõi cáp), nên cũng chịu những sóng phản xa tương đối mạnh

do hiện tượng không phối hợp trở kháng hoàn toàn

Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp

Ưu điểm: Băng thông lớn, chất lượng tín hiệu rất tốt, chất lượng còn tùy thuộc vào từng loại cáp để truyền tín hiệu ( trên đường truyền bị suy hao ) Ngoài ra có thể tận dụng đường truyền cho các mục đích truyền dữ liệu, internet…

Hiện nay truyền hình cáp có 2 loại: truyền tín hiệu bằng dây dẫn, Truyền hình cáp hữu tuyến và loại truyền vô tuyến

Nhược điểm: Lại phụ thuộc rất lớn vào mạng truyền dẫn, nếu mạng truyền dẫn

không tốt thì chất lượng các chương trình cũng bị xấu đi

Vào những năm 60, hệ thống anten thu công cộng ra đời gọi tắt là MATV ter Antenna Television)

Các toà nhà cao tầng khu chung cư biệt thự chỉ cần có một vài anten thu tín hiệu, qua bộ khuếch đại và bộ phân chia nhiều đường, tới từng phòng trong căn hộ Một số nước phát triển ngoài các hệ thống truyền hình quảng bá của quốc gia, còn có các hệ thống truyền hình tư nhân Những hãng lớn có hệ thống phát và kiểm soát thuê bao riêng biệt Những hãng nhỏ phục vụ trên một địa bàn riêng biệt thường sử

dụng hệ thống truyền dẫn cáp (Cable television)

Những năm gần đây, các công nghệ phát thanh truyền hình liên tục ra đời đã giải quyết thành công vần đề mã nguồn (nén audio và video) nhằm mục đích làm giảm tốc

độ bit với độ suy giảm chất lượng đến mức có thể chấp nhận được và mã kênh (sử dụng các mã sửa lỗi và kỹ thuật điều chế nhằm đạt được hiệu suất phổ tần tốt nhất) Khi quá trình mã nguồn và mã kênh được thực hiện thì sẽ có một dòng dữ liệu được sử dụng để điều chế sóng mang tín hiệu chương trình Vậy nhằm mục đích tối ưu hóa những đặc trưng riêng biệt cuả từng kênh truyền để đạt được tín hiệu truyền tốt nhất, nên mỗi phương thức truyền dẫn thường chọn các kỹ thuật điều chế tín hiệu sóng mang khác nhau dể có thể đạt được yêu cầu về chất lượng âm thanh và hình ảnh

1.4 MỘT SỐ CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠNG CÁP

1.4.1 Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục ( Trunk – Feeder )

Ưu điểm: Các thiết bị mạng đơn giản, giá thành thấp

Nhược điểm:

Do truyền tín hiệu bằng cáp đồng trục có mức suy hao lớn nên khi sử dụng nhiều bộ khuếch đại dẫn đến chi phí cho mạng tăng cao, đồng thời kéo theo các chi phí khác như nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại và điện năng tiêu thụ của mạng cũng tăng

Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao nên nhiễu đường truyền tác động vào tín hiệu cùng với nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại tích tụ lại theo chiều dài đường truyền dẫn đến càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng giảm

Đây là công nghệ của những năm 80 trở về trước và thường chỉ áp dụng ở Trung Quốc

1.4.2 Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kết hợp cáp quang và cáp đồng trục HFC

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

Dịch vụ CATV cung cấp cho bạn khả năng kết nối internet nhanh gấp 100 lần tốc độ internet qua đường điện thoại Một dịch vụ rất an toàn, hiệu quả

Truyền hình theo yêu cầu (VOD) là một hệ thống cung cấp dịch đa phương tiện (multimedia), khách hàng có thể lựa chọn dịch vụ từ cơ sở dữ liệu đã được lưu trữ sẵn tại trung tâm theo ý muốn

Trên cơ sở hạ tầng mạng HFC tốc độ cao, hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng chạy trên mạng có thể xây dựng hệ thống truyền hình hội nghị tư xa với tốc độ và chất lượng hơn hẳn các mạng khác như ADSL hoặc ISDN …

1.4.3 Mạng quang hoá hoàn toàn

Một mạng truyền dẫn được quang hoá hoàn toàn từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận các thuê bao là ước mơ của của mọi nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cũng như viễn thông nhờ ưu điểm tuyệt vời của cáp quang Tuy nhiên, việc truyển khai một mạng quang hoàn toàn tại thời điểm hiện nay gặp một số nhược điểm sau:

• Giá thành cáp quang, thiết bị phát quang, bộ chia quang,… hiện còn rất cao

so với các thiết bị tưng ứng cho cáp đồng trục

• Hiện nay các thiết bị đầu cuối truyền hình cáp tại thuê bao hoàn toàn không có đầu vào quang, vì vậy muốn thu được chương trình cần có thiết bị thu quang và chuyển đổi quang sang tín hiệu RF Đây là trở ngoại lớn vì thiết bị này chưa có sẵn trong dân dụng và giá thành rất cao

Căn cứ vào phân tích các ưu điểm và nhược điểm của ba phương án nêu trên, ta

có thể đưa ra kết luận sau:

Sử dụng cáp quang hoàn toàn cho mạng truyền dẫn tín hiệu của truyền hình cáp hữu tuyến là điều lý tưởng về mặt kỹ thuật Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế thì việc sử dụng quang hoá hoàn toàn không có lợi và rất khó khả thi vì giá thành quá cao

Khi so sánh giữa phương án sử dụng cáp đồng trục hoàn toàn với phương án sử dụng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục cho thấy với quy mô mạng còn nhỏ, có dung lượng khoảng từ 5000 thuê bao trở lại thì cáp đồng trục hoàn toàn sẽ có chi phí thấp hơn và vẫn bảo đảm chất lượng Mạng có quy mô lớn từ 10000 thuê bao trở lên thì sử dụng mạng kết hợp HFC giá thành thấp hơn và chất lượng tín hiệu sẽ tốt hơn, quy mô mạng càng lớn thì phương án mạng HFC sẽ càng hiệu quả

1.5 CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN

1.5.1.Truyền hình quảng bá tương tự mặt đất (Truyền hình vô tuyến)

Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình quảng bá tương tự mặt đất

Phương thức truyền dẫn vô tuyến tương tự tuy không phải là phương thức truyền dẫn đầu tiên đối với truyền hình nhưng do có ưu điểm là giá thành rẻ, phạm vi phủ sóng tương đối lớn nên phương thức truyền dẫn này đã phát triển mạnh mẽ trong thế kỉ trước, khi truyền hình mới ra đời

Trong phương thức này, tín hiệu hình ảnh ở dải tần tín hiệu Video (0-6,5MHz) được điều chế lên dải tần tín hiệu truyền hình (45-860MHz) Đối với truyền hình quảng bá mặt đất, tín hiệu đó được khuếch đại lên công suất rất lớn từ hàng trăm đến hàng chục nghìn Watt, rồi đưa lên anten phát xạ ra không gian Phạm vi phủ sóng của anten phụ thuộc vào chiều cao cột anten, công suất máy phát, khả năng định hướng của anten

Anten phát sóng

Không gian

• Thời gian sử dụng của máy phát hạn chế do công suất phát sóng lớn

• Phát được ít kênh, không có khả năng cung cấp các dịch vụ gia tăng

• Hiện tại trên thế giới không còn công nghệ này nữa

1.5.2 Truyền hình quảng bá số mặt đất (truyền hình vô tuyến)

Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình quảng bá số mặt đất Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, người ta đã ứng dụng kỹ thuật số vào các

hệ thống truyền dẫn vô tuyến Truyền hình số mặt đất là một phần của sự phát triển này Người ta vẫn sử dụng các thiết bị khuếch đại công suất, anten và cột phát sóng giống như tương tự, chỉ khác là tín hiệu phát đi là tín hiệu số, được điều chế theo phương thức điều chế số (PSK, QAM)

Ưu điểm:

Tín hiệu số cho phép sửa các lỗi đường truyền như phản xạ, giao thoa sóng, cho phép hỗ trợ thu tín hiệu di động

Giảm bớt công suất phát sóng mà vẫn đảm bảo phạm vi phủ sóng

Cho phép cung cấp nhiều kênh truyền hình trên cùng một tần số sóng mang Số lượng kênh tỉ lệ nghịch với chất lượng hình ảnh Cung cấp một số dịch vụ gia tăng như tin nhắn…

Anten phát sóng

Không gian

Có khả năng mã hóa tín hiệu để quản lý số lượng người xem

1.5.3 Truyền hình vệ tinh tương tự và số

Nhược điểm:

Chưa giải quyết triệt để vấn đề truyền dẫn đối với thành thị, trong các nhà cao tầng, tầng hầm vẫn là những điểm khuất, không xem được

Vẫn là hệ thống 1 chiều, không khai thác hết được các dịch vụ gia tăng đính kèm

Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình vệ tinh tương tự và số Đối với hệ thống truyền hình vệ tinh, tín hiệu được điều chế một lần nữa để đưa lên tần số phát lên vệ tinh rồi mới được khuếch đại công suất và đưa ra anten phát lên vệ tinh Tại vệ tinh, tín hiệu này được đổi về tần số phát xuống để phát xuống mặt đất Hệ thống thu tín hiệu vệ tinh, bao gồm anten parabol, LNB, đầu thu vệ tinh sẽ chuyển tín hiệu về dạng Video để có thể hiển thị lên màn hình TV

Truyền hình vệ tinh cũng có 2 hình thức là truyền hình tương tự và truyền hình số Tuy nhiên do có quá nhiều nhược điểm nên truyền hình tương tự đã không còn phát triển nữa Một trong những nhược điểm lớn nhất của truyền hình vệ tinh tương tự là chất lượng hình ảnh phụ thuộc rất nhiều vào vị trí và kích thước của anten Chỉ cần anten thu chỉnh sai một góc rất nhỏ là chất lượng hình ảnh suy hao rõ rệt Hơn nữa, khi anten thu không đủ kích thước, công suất tín hiệu thu được kém cũng làm giảm chất lượng tín hiệu Video

Vệ tinh

Không gian Anten

phát sóng

Truyền xuống Truyền lên

Ưu điểm:

• Phạm vi phủ sóng rộng, một anten vệ tinh có thể phủ sóng tối đa 1/3 trái đất

• Cho phép truyền được nhiều kênh truyền hình trên cùng một tần số

Nhược điểm:

• Giá thành đầu tư ban đầu lớn

• Người xem cần phải đầu tư thiết bị để thu tín hiệu

• Kỹ thuật lắp đặt đòi hỏi phải có trình độ nhất định

• Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời

• Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm Mỗi lần thay thế rất tốn kém

• Không gian để phát triển hạn chế

• Khoảng cách tối thiểu giữa các vệ tinh là 3 độ, bán kính đặt vệ tinh gần như đã phủ kín Các quốc gia nhỏ rất khó khăn trong việc xây dựng vệ tinh của riêng mình

1.5.4 Truyền hình Viba

Hình 1.5 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình viba Tín hiệu truyền hình sau khi được điều chế lên dải sóng truyền hình được điều chế một lần nữa lên dải tần số viba (2,5 – 2,7 GHz) Về phía thu người thu phải sử dụng an-ten chuyên dụng ở dải tần số viba, thiết bị chuyển đổi từ tần số viba về tần số trong dải truyền hình để có thể xem được trên tivi

Ưu điểm:

• Công suất phát sóng nhỏ, cho phép truyền được nhiều kênh truyền hình Dải viba

Trung

tâm phát hình

Hệ thống điều chế và khuếch đại công suất

Anten phát sóng

Không gian

quy định cho truyền hình cho phép truyền tối đa 16 kênh với băng thông

8MHz/kênh

• Can nhiễu trên đường truyền nhỏ, chất lượng tín hiệu thu tốt

• Có khả năng quản lý tín hiệu để thu thuê bao

• Phạm vi phủ sóng khá rộng, có thể thu ở xa bằng cắc anten chuyên dụng

Nhược điểm:

• Là sóng truyền thẳng, hai anten phải nhìn thấy nhau Do vậy trong khu đô thị có

nhiều nhà cao tầng thì khả năng thu tín hiệu rất kém

• Hiện tại, thế giới không phát triển công nghệ này do dải tần số này đã bị chuyển

mục đích sử dụng, không còn nhà sản xuất các thiết bị phục vụ

1.5.5 Truyền hình cáp tương tự và số

Hình 1.6 Sơ đồ khối hệ thống truyền hình quảng bá tương tự và số

Đây là hình thức đầu tiên của truyền hình, do việc truyền dẫn bằng cáp luôn là nền tảng

của việc truyền dẫn sóng điện từ Tín hiệu truyền hình trong dải tần số truyền hình được

đưa đến từng thuê bao qua hệ thống cáp quang, cáp đồng trục Chính vì vậy hệ thống này

còn được gọi là hệ thống hữu tuyến

• Giá thành lắp đặt đối với thuê bao rẻ, thuận tiện khi sử dụng

• Không phụ thuộc vào thời tiết, điều kiện địa lý

Nhược điểm:

• Cơ sở hạ tầng đầu tư khá lớn, thời gian đầu tư lâu dài

• Quản lý cơ sở hạ tầng khó khăn, thiết bị phân bố trên một địa bàn rộng, hay xảy ra

sự cố

• Phạm vi phục vụ giới hạn, khoảng cách từ node quang đến thuê bao tối đa 2km Chỉ phù hợp với các đô thị có mật độ dân cư lớn

1.6 LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG TRUYỀN HÌNH CÁP

Không bị ảnh hưởng bởi địa hình là ưu điểm phải kể đến trước tiên Người ta đã khai sinh ra CATV cũng chính từ khả năng này CATV đặc biệt thích hợp cho đô thị nhiều nhà cao tầng, nơi không thể thu được sóng truyền hình phát từ các tháp anten vô tuyến

Không cần sử dụng anten, dù là anten trong nhà Thay vào đó là đường dây nối vào nhà và một ổ cắm tín hiệu Chỉ cần nối với ổ cắm anten ở TV và ổ cấp tín hiệu là sẽ có hàng vài chục, thậm chí vài trăm chương trình truyền hình để xem Hệ quả của ưu điểm này không chỉ là sự tiện lợi mà nó còn giá trị ở nhiều mặt Trong thực tế, có nhiều nơi không thể lắp đặt anten do điều kiện kiến trúc, yêu cầu thẩm mỹ đô thị hoặc do điều kiện thời tiết (như ở Canada có những vùng băng giá gió rét, rất khó lắp đặt và bảo trì anten xương cá) CATV giúp khán giả vẫn có thể xem truyền hình trong những hoàn cảnh thu sóng truyền hình phức tạp nhất Không có anten, cũng có nghĩa là, không có nhiều vấn đề phiền toái, như chống sét, bảo trì anten…

Không bị ảnh hưởng bởi thời tiết: chịu sự tác động lớn của thời tiết là một trong những nhược điểm của truyền hình vô tuyến Khi trời ẩm, không khí nhiều hơi nước, việc truyền sóng truyền hình VHF, UHF có phần thuận lợi hơn so với khi trời nắng ráo khô hanh Thời điểm lúc trời vừa mưa xong là thời gian vàng để thu các đài truyền hình ở xa tín hiệu yếu: Hình ảnh rõ hơn, số kênh xem được nhiều lên hẳn…Ban đêm thu sóng được

dễ hơn ban ngày, lúc trời sương gió thì thu sóng khó hơn những ngày quang đãng…

Ở vùng nhiệt đới như nước ta, áp lực thời tiết đối với việc xem chương trình truyền hình có thể nói nhẹ hơn nhiều so với những xứ lạnh, nơi mà băng tuyết tác động mạnh đến việc thu tín hiệu qua anten ngoài trời

CATV đã giúp cho việc thu xem chương trình truyền hình thoát khỏi sự “quậy phá” của thời tiết Ở một hệ thống CATV hoàn hảo, chất lượng chương trình truyền hình là như nhau 24/24 giờ, 7 ngày/tuần và 365 ngày/năm (tuy vậy, nếu thi công không hoàn hảo, tín hiệu truyền hình qua dây dẫn vẫn giảm sút nghiêm trọng trong khi trời mưa, vì có thể các tiếp điểm trong hệ thống dây không tiếp xúc tốt, hình ành thu được sẽ phủ hạt)

Khả năng tăng số kênh sóng ở CATV lớn hơn nhiều so với truyền hình vô tuyến VHF-UHF 12 kênh VHF và gần 50 kênh UHF đã là giới hạn cuối cùng cho việc phát sóng truyền hình vô tuyến mặt đất (analog) Tuy nhiên, trong thực tế, số kênh khai thác chỉ khoảng 1/3 số lượng trên Để tránh nguy cơ can nhiễu, theo kỹ thuật trước đây, người

ta không thể sử dụng những kênh sóng lân cận nhau tại cùng một địa điểm (thí dụ Đài Truyền hình TPHCM không thể phát trên 2 kênh kế tiếp nhau như 7, 8 mà phải cách quảng một kênh) Khi một kênh sóng đã sử dụng thì trong một bán kính nhất định không thể sử dụng kênh sóng đó, tuỳ thuộc vào địa hình, công suất phát, độ cao anten phát… (thí

dụ Đài truyền hình TPHCM phát kênh 9 công suất 20kW từ tháp 120m thì trong điều kiện đồng bằng, không thể sử dụng kênh 9 trong bán kính 200km cách TPHCM) Thực tế cho thấy, tại khu vực đã sử dụng cạn kiệt quỹ tần số phát sóng truyền hình mặt đất như Nam

bộ, số đài thu được tại những điểm trung tâm cũng khoảng 20 kênh Trong giới hạn ít ỏi như vậy, việc nhiễu sóng cũng đã xảy ra, nói chi đến tình huống gia tăng hơn nữa số kênh sóng

Từ thập niên 70, tại các nước công nghiệp phát triển ở châu Âu, Bắc Mỹ, đây là

không

CATV và lối thoát của “bi kịch” kỹ thuật đó Khán giả truyền hình Mỹ là những khán giả truyền hình đầu tiên trên thế giới lợi ích mà CATV đem lại đối với việc gia tăng kênh sóng Những đường dây cáp ban đầu chỉ là phương tiện nối dài truyền hình phát sóng mặt đất VHF, UHF đã là “sân chơi” của các đài truyền hình địa phương, truyền hình

tư nhân với qui mô nhỏ Lý do để CATV có mặt ở những nơi vẫn thu tốt sóng truyền hình VHF, UHF chính là ưu điểm này Khán giả cần có CATV để có thể xem thêm nhiều kênh Khả năng tăng kênh của CATV được khai thác đến nỗi 60 kênh truyền hình VHF UHF của TV trở nên thiếu hụt và các hãng điện tử phải sản xuất thên loại TV có băng tần truyền hình cáp, bổ sung thêm dải tần số cho truyền hình qua dây dẫn (những tần số dùng riêng cho CATV không được sử dụng để phát sóng trong không gian cho truyền hình vì

nó đã được sử dụng cho mục đích khác trong truyền sóng)

Tiêu chuẩn truyền hình số dây dẫn DVB-C được thiết kế cũng trên cơ sở khai thác thế mạnh tăng kênh của CATV Truyền hình cáp qua dây dẫn có thể phục vụ hàng ngàn kênh truyền hình và nhiều chức năng tương tác

CATV có chất lượng hình ảnh hơn hẳn truyền hình phát sóng vô tuyến analog: Chúng ta đều biết rằng tín hiệu truyền hình chỉ cho hình ảnh tối ưu nếu nó không quá mạnh và cũng không quá yếu Nếu tín hiệu truyền hình đến được TV quá yếu, hình ảnh trên TV sẽ bị hạt, âm thanh sôi…Nếu tín hiệu truyền hình đến TV quá mạnh, hình ảnh sẽ

bị uốn éo, nhảy giật, xé ngang xé dọc, âm thanh ù Trong điều kiện thu được nhiều đài lý tưởng nhất, sự khác biệt cường độ trường trước hết sẽ loại trừ một số kênh nếu dùng cùng một loại anten Nếu dùng anten có độ lợi cao, tín hiệu những đài truyền hình có công suất lớn và ở gần sẽ mạnh quá, có thể đến mức không xem được Nếu điều chỉnh sử dụng an-ten độ lợi thấp, thì tín hiệu thu được từ những đài xa, công suất phát thấp sẽ yếu đi, và có thể cũng không xem được Cân đối tín hiệu các kênh sóng thu được ở mức độ tối ưu để có được chất lượng hình ảnh tốt nhất cho các kênh là một bài toán khó và rất nhiều trường hợp không thể giải được một cách trọn vẹn Thường thì kỹ thuật viên phải “hy sinh” chất lượng một số kênh nếu muốn bảo đảm chất lượng tối ưu một số kênh hoặc muốn bảo đảm

số kênh tối đa

Vấn đề trên được giải quyết bằng CATV Với một mạng dây dẫn hoàn chỉnh, người ta có thể đảm bảo cường độ tín hiệu tất cả các kênh tại điểm thu trong mức độ tối

ưu cho TV, hình ảnh mọi kênh rõ đẹp hầu như đồng đều

Tín hiệu truyền qua CATV đạt chất lượng cao còn vì nó không có tín hiệu phản xạ

do sóng điện từ trên đường lan truyền gặp chướng ngại vật như ở truyền hình vô tuyến mặt đất analog Xem truyền hình CATV, khán giả hầu như không bực mình vì hiện tượng bóng ma như ở truyền hình vô tuyến mặt đất analog (trừ một số trường hợp thu phát lại kênh truyền hình phát sóng mặt đất trong điều kiện khó khăn, khiến tín hiệu có bóng ma ngay tại trung tâm CATV) Ưu điểm này có ý nghĩa rất lớn trong bối cảnh sóng truyền hình thu ở trung tâm các thành phố lớn hầu như đều bị hiện tượng sóng phản xạ, gây bóng

CATV rất thuận lợi để khai thác truyền hình trả tiền Ưu điểm này thể hiện ở những điểm đã được phân tích là đơn giản, rẻ tiền, nhiều kênh và chất lượng cao

Các nhà kỹ thuật vẫn có thể khai thác truyền hình trả tiền qua sóng truyền hình vô tuyến mặt đất VHF-UHF bằng cách mã hoá tín hiệu analog và giải mã cho thuê bao bằng thiết

bị giải mã đặt cạnh TV Tuy nhiên, chi phí khai thác sẽ tăng, vì cần đến thiết bị giải mã với bộ thu sóng độc lập Bên cạnh đó, nhà kinh doanh truyền hình trả tiền chỉ có thể bán được một số ít chương trình truyền hình, vì không còn tần số đề truyền kênh sóng (dẫn

hình (vài giờ/ngày) do không có kênh sóng Các chương trình bán theo kiểu này phải là chương trình hấp dẫn “đặc biệt” Các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền theo phương thức phát sóng vô tuyến mặt đất phần lớn cũng chính là các đài truyền hình Giá cao, sản phẩm nghèo nàn, khách hàng chắc chắn hạn chế

Đối với CATV, việc khai thác truyền hình trả tiền sẽ đơn giản như bán điện, nước, điện thoại Công ty truyền hình cáp câu dây tín hiệu vào nhà khán giả thuê bao và cắt đường dây đó nếu họ không thu được tiền Do đó giá thành sẽ hạ CATV có thể truyền rất nhiều kênh truyền hình chất lượng ổn định, đồng đều nên giá thành cho mỗi kênh hạ hơn nữa Với CATV, nhà cung cấp dịch vụ không còn phải chính là đài truyền hình, mà chỉ là các công ty trung gian, mua đi bán lại các chương trình Các công ty truyền hình cáp sẽ mua tín hiệu từ nhiều đài truyền hình và nhiều nguồn (vệ tinh, từ các đài phát mặt đất, từ băng đĩa hình), cũng có thề tự sản xuất, tập hợp lại, phát qua đường dây dẫn

Nếu như trong các thập niên 50, 60 thế kỷ XX, mạng CATV được xây dựng chủ yếu do các ưu điểm đáp ứng việc truyền tín hiệu không phụ thuộc vào địa hình thời tiết, mối dài hệ thống truyền hình vô tuyến mặt đất, thì trong các thập niên gần đây, nhu cầu CATV phát sinh do ưu điểm thuận lợi để khai thác truyền hình trả tiền, chất lượng cao, số lượng kênh phong phú…

1.7 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.7.1 Tình hình phát triển mạng truyền hình cáp ở Việt Nam

Truyền hình cáp (Cable Television – CATV) là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫn thẳng từ trung tâm chương trình đến hộ dân bằng sợi cáp (đồng trục, cáp quang hoặc cáp xoắn) Nhờ đó người dân có thể xem được các chương trình truyền hình chất lượng cao mà không phải sử dụng các cột anten Được ra đời vào những năm 50 của thế

kỷ 19, kể từ đó đến nay truyền hình cáp CATV đã có những bước phát triển vượt bậc với khả năng truyền tải rất nhiều các kênh truyền hình, video theo yêu cầu, kênh truyền hình

về thể thao, thời tiết Kỹ thuật chủ yếu của CATV tương tự như truyền hình quảng bá, mỗi tín hiệu video được đặt trên một tần số sóng mang riêng (kênh TV) và được truyển tải

tới các hộ gia đình thông qua cáp đồng trục hoặc cáp quang (mà không cần dùng đến ten)

an-Ở Việt Nam truyền hình cáp hữu tuyến được xây dựng từ năm 1993 ở TP Hồ Chí Minh và không lâu sau đó ở Hà Nội Đến nay, truyền hình cáp hữu tuyến đang phát triển rất mạnh mẽ trên phạm vi toàn quốc với 64/64tỉnh, thành phố có đầu mối cung cấp dịch

vụ Trên 64 tỉnh, thành nói trên, mỗi tỉnh, thành đã có triển khai ít nhất một mạng truyền hình cáp, có tỉnh, thành tồn tại trên 3 mạng truyền hình cáp cùng hoạt động cung cấp dịch

vụ Có thể kể đến một số đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp như: Truyền hình cáp Saigontourist (SCTV), Trung tâm kỹ thuật truyền hình cáp Việt Nam (VCTV), truyền hình cáp Hà Nội (HCaTV), truyền hình cáp Tp Hồ Chí Minh (HTVC), công ty cổ phần viên thông FPT, Công ty cổ phần truyền hình cáp Sông Thu, truyền hình cáp Quảng Ninh (QnCTv)…

Hiện nay, các mạng truyền hình cáp chủ yếu đang áp dụng kỹ thuật điều chế tín hiệu truyền hình tương tự hệ màu PAL D/K hoặc B/G Một số ít những đơn vị cung cấp dịch vụ truyền hình cáp có qui mô lớn như Công ty Truyền hình cáp SCTV, trung tâm Truyền hình cáp Việt Nam (VCTV) đã cung cấp các gói dịch vụ truyền hình cáp số theo tiêu chuẩn DVB-C

Có thể nói rằng tại thành phố Hồ Chí Minh cuộc chiến giữa những công nghệ truyền hình diễn ra sôi động nhất trong cả nước Các công nghệ truyền hình tiên tiến lần lượt được triển khai trên địa bàn

Năm 1993, công ty Truyền hình Cáp Sài Gòn Tourist SCTV đã triển khai hai dịch vụ truyền hình trả tiền đầu tiên là MMDS và CATV

Năm 2001, Đài phát thanh truyền hình Bình Dương triển khai công nghệ truyền hình số

đơn vị thứ 3 khai thác dịch vụ truyền hình kỹ thuật số khu vực TPHCM

Tháng 5/2005, Đài Truyền hình TPHCM đưa vào hoạt động hệ thống CATV (HTVC) và Hyper cable

Tháng 3/2006, Công ty Cổ phần Viễn thông FPT (FPT Telecom) đưa vào khai thác dịch

vụ Truyền hình Băng rộng cho phép xem 32 kênh truyền hình qua máy tính bằng thiết bị giải mã nối mạng ADSL của FPT Telecom

Cuộc đua giữa những nhà cung cấp vẫn đang tiếp diễn và chưa có dấu hiệu dừng lại, nhưng vào thời điểm hiện tại, ưu thế của cuộc đua dường như đang nghiêng về công nghệ CATV với hai nhà khai thác chính là SCTV và HTVC SCTV được coi là một đại gia trong lĩnh vực này do có lịch sử phát triển lâu dài của mình HTVC mặc dù được sinh sau nhưng nhờ chính sách đúng đắn và những phương châm kinh doanh phù hợp nên ngày càng chiếm lĩnh thị trường và sự tín nhiệm của khách hàng

Sự cạnh tranh giữa hai đại gia này cũng không kém phần sôi động, đầu tiên là sự cạnh tranh về giá, tiếp đến là sự cạnh tranh về những kênh độc quyền và những dịch vụ cộng thêm trên mạng

Quy hoạch phát triển dịch vụ phát thanh, truyền hình tại Việt Nam đến năm 2020 cũng đặt ra các mục tiêu như tốc độ tăng trưởng xem truyền hình trả tiền từ nay đến 2015 đạt khoảng 25- 30%, khoảng 10- 15% giai đoạn 2016- 2020

Đến năm 2015 sẽ có khoảng 30- 40% số hộ gia đình xem truyền hình trả tiền Hầu hết các tỉnh thành phố vùng đồng bằng, trung du có khả năng tiếp cận dịch vụ truyền hình

số mặt đất Toàn bộ các hộ gia đình trên cả nước có khả năng tiếp cận dịch vụ truyền hình cáp của tối thiểu hai doanh nghiệp cung cấp dịch vụ

Sau 2015 sẽ chấm dứt tình trạng các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hình cáp analog (công nghệ tương tự - công nghệ cũ chưa được số hóa) Tại 5 thành phố trực thuộc trung ương và dọc quốc lộ Bắc Nam người dân có thể tiếp cận dịch vụ truyền hình di động

Đến năm 2020, có khoảng 60- 70% số hộ dân trên cả nước xem truyền hình trả tiền Dịch vụ truyền hình số mặt đất sẽ có mặt tại tất cả các tỉnh thành phố Truyền hình di động có mặt tại tất cả các trung tâm tỉnh, thành phố trên cả nước

Nhận định trong tương lai, truyền hình trả tiền sẽ chiếm 70- 80% các hộ xem truyền hình Để đạt được con số này thì truyền hình trả tiền sẽ phải đến được vùng sâu, vùng xa

Và truyền hình cáp sẽ chiếm phần lớn dịch vụ truyền hình trả tiền

Rào cản lớn nhất của công nghệ truyền hình kỹ thuật số là phải đầu tư bộ giải mã tín hiệu truyền hình (rẻ nhất cũng khoảng 30 đô la Mỹ, một gia đình có 3 ti vi phải đầu tư 90

đô la Mỹ) nên sẽ khó phổ cập được dịch vụ truyền hình trả tiền Như vậy, dịch vụ truyền hình này sẽ chỉ chiếm được khoảng 20-25% dân số và không đến được với người nghèo,

và tỷ lệ 70- 80% sẽ khó đạt được

1.7.2 Tình hình phát triển truyền hình cáp trên thế giới

1.7.2.1 Tình hình phát triển truyền hình cáp ở châu Âu

Hiện nay tổng số lượng thuê bao truyền hình cáp ở châu Âu là 64 triệu, chiếm 1/3 trong tổng số hộ gia đình ở Châu Âu 7,1 triệu gia đình đã sử dụng truyền hình số qua mạng cáp, 9 triệu sử dụng Internet, và 7,5 triệu dùng điện thoại qua hệ thống cáp Tổng doanh thu trên mạng cáp tính ở năm 2005 là 17,2 tỉ Euro, trong đó 2/3 là từ các dịch vụ truyền hình

Dưới đây là một số biểu đồ liên quan đến phát triển của hệ thống truyền hình cáp ở Châu Âu

Sau khi triển khai CATV để đáp ứng nhu cầu nói trên, người ta nhận thấy CATV

có ưu điểm hết sức lớn lao là giải quyết được vấn đề mà truyền hình Hoa Kỳ vấp phải trên đường phát triển Đó là mâu thuẫn giữa việc gia tăng kênh phát sóng với tình trạng cạn kiệt quỹ tần số và vấn đề can nhiễu Những kênh truyền hình mới phát qua dây dẫn không làm nhiễu sóng các kênh truyền hình đã có và truyền hình dây dẫn đã là một vùng đất mới

để xây dựng các đài truyền hình cỡ nhỏ với một số lượng khá lý tưởng Từ đây, các nhà

kỹ thuật truyền hình Mỹ đã làm được điều mà trước đây họ rất lúng túng

Hiện nay tuyền hình cáp ở Mỹ rất phổ biến dưới hình thức thuê bao và có tới 84,4% số

hộ gia đình ở Mỹ sử dụng truyền hình cáp

1.7.2.3 Tình hình phát triển truyền hình cáp ở Châu Á

Tổng thuê bao truyền hình vệ tinh và cáp tại châu Á đạt con số 192 triệu trong vòng năm năm qua 1/3 số hộ gia đình có TV ở châu Á, ngoại trừ Nhật Bản, đã có truyền hình trả tiền Sự tăng trưởng này phản ánh rất rõ trong lợi nhuận từ quảng cáo và phí thuê bao Doanh thu quảng cáo truyền hình cáp và vệ tinh tại châu Á đã tăng 12% lên 2,2 tỷ USD vào năm 2003, còn doanh thu từ đăng ký thuê bao cũng tăng 18% đạt 11,2 tỷ USD Theo dự đoán của Media Partners, doanh thu quảng cáo của truyền hình cáp châu Á sẽ tăng tới 26,8 tỷ USD vào năm 2008 và 37,2 tỷ USD vào 2015 (Vietnam.net)

1.8 DỊCH VỤ CỘNG THÊM TRONG MẠNG CATV

Phần lớn kênh truyền hình phát trong mạng cáp hiện nay sử dụng kỹ thuật tương tự (analog) Như chúng ta đã biết truyền hình kỹ thuật số (digital) cho chất lượng hơn hẳn so với kỹ thuật analog Nắm bắt được vấn đề này các công ty đang đẩy mạnh triển khai dịch

vụ truyền hình cáp kỹ thuật số trên mạng cáp của mình

Để xem được dịch vụ mới này khách hàng cần đầu tư thiết bị giải mã bao gồm một đầu thu kỹ thuật số (set top box) và một smart card Giá thành hiện nay của bộ giải mã cũng đã rẻ, vì vậy việc triển khai làm rộng rãi trong thực tế chỉ còn vấn đề là thời gian

Việc cung cấp tín hiệu truyền hình cáp đến từng thuê bao, đó là việc cung cấp tín hiệu một chiều, từ headend đến khách hàng Với những thiết bị phù hợp, mạng CATV có thể cung cấp các dịch vụ tương tác hai chiều, từ khách hàng có thể gửi các yêu cầu, gửi các thông tin đến headend Một trong những ứng dụng tương tác hai chiều đã triển khai ở nước ta là Internet băng thông rộng trên mạng truyền hình cáp

Từ năm 2005, SCTV cũng là công ty đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu, ứng dụng

và triển khai thành công dịch vụ truy cập Internet băng thông rộng qua mạng truyền hình

chuyển đổi dữ liệu theo chuẩn truyền dữ liệu trên mạng cáp (theo chuẩn DOCSIS - Data Over Cable Service Interface Specification) và tại headend phải có bộ CMTS (Cable Mo-dem Termination System) để kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet

Tín hiệu hai chiều trên mạng CATV phân biệt được với nhau dựa vào tần số Việc phân chia dải tần tùy thuộc vào chuẩn được sử dụng là DOCSIS hay Euro-DOCSIS Chi tiết về cung cấp dịch vụ Internet trên mạng cáp sẽ được trình bày cụ thể trong chương sau

1.9 TƯƠNG LAI CỦA CATV

Trong quá trình cạnh tranh, mỗi nhân tố phải tự thay đổi, phải tự làm mới, phải biết phát huy những ưu điểm, lợi thế của mình Ngành truyền hình không nằm ngoài quy luật

đó Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng mạng truyền hình cáp hữu tuyến cũng bộc lộ nhiều hạn chế, để có thể đứng vững trong cuộc chạy đua về công nghệ, truyền hình cáp cần phát huy những ưu thế vốn có của mình

Không ít người nhận định rằng “HDTV là tương lai của truyền hình” (HDTV - High Definition TV) Với công nghệ HD người xem được tận hưởng những hình ảnh sắc nét, rõ ràng, màu sắc trung thực nhờ có thêm điểm ảnh trên từng cm và chất lượng âm thanh cũng tốt hơn nhiều

Hầu hết TV LCD được bày bán trên thị trường hiện nay đều hổ trợ công nghệ HD Như vậy thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng cho việc áp dụng công nghệ mới này Vấn đề hiện nay của nước ta là chưa có nhà cung cấp nào cung cấp tín hiệu truyền hình theo công nghệ HD Các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp với cơ sở hạ tầng hiện có của mình hoàn toàn có thể đưa công nghệ HD vào sử dụng

Một trong những ưu thế của truyền hình cáp hữu tuyến là có thể truyền tín hiệu theo cả hai chiều Chúng ta hãy khai thác ưu thế này bằng dịch vụ truyền hình theo yêu cầu (Video on demand) “On demand” có nghĩa là người xem có thể xem danh sách các chương trình để lựa chọn chương trình muốn xem và không bị bó buộc về thời gian xem Công nghệ truyền hình HD và dịch vụ “On demand” là hai vấn đề mà các nhà cung cấp dịch vụ hoàn toàn có thể triển khai trong thời sắp đến để nâng cao vị thế và sức cạnh tranh của mình Tiếp sau đó chúng ta cần quan tâm đến việc tích hợp những ứng dụng internet

vào trong truyền hình cáp

Thay lời kết chúng ta hãy thử hình dung rằng, với một set-top-box và remote trol ngoài việc có thể xem hàng trăm kênh truyền hình HD, chúng ta còn có thể lướt web, xem các đoạn video chất lượng cao từ youtube hay xem những bức ảnh từ Flickr Thậm chí thông qua mạng cáp này những giao dịch chứng khoán sẽ được thực hiện thông qua những cái chạm tay trên màn hình TV Tương lai của ngành truyền hình cáp hữu tuyến còn rộng mở ở phía trước

con-CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP HFC

2.1 MẠNG HFC

2.1.1 Giới thiệu chung

Mạng HFC (Hybrid Fiber Cable) là sự kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục

Việc kết hợp này cho phép xây dựng một mạng truyền hình cáp phù hợp với điều kiện

kinh tế tại thời điểm đầu tư mà vẫn đảm bảo chất lượng đường truyền, phạm vi phục vụ

rộng và thời gian xây dựng mạng nhanh

Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quát một mạng HFC

2.1.1.1 Hệ thống thiết bị trung tâm

Hệ thống trung tâm (Headend Syetem) là nơi cung cấp, quản lý chương trình hệ

thống mạng truyền hình cáp Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin quan sát trạng

thái, kiểm tra họat động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển

Với các hệ thống mạng hiện đại có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền tương

tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như: Mã hóa tín

hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các mạng viễn thông như mạng

Internet…

2.1.1.2 Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp

Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung

tâm mạng đến các thuê bao Tùy theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền hình cáp, môi

trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp như MMDS, môi

trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng vô tuyến, còn đối với hệ thống truyền hình cáp hữu

tuyến (Cable TV) môi trường truyền dẫn sẽ là các hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang,

cáp đồng trục, cáp đồng xoắn…) Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có

Hệ thống thiết bị trung tâm

(Distribution network)

Thiết bị thuê bao (Customer system)

nhiệm vụ nhận tín hiệu phát ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp Các thiết bị khác trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu hình ảnh và âm thanh đến tận thiết bị của thuê bao

2.1.1.3 Thiết bị tại nhà thuê bao

Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại nhà thuê bao có thể chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu Với mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao gồm các bộ chia tín hiệu, các đầu thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) và các cáp dẫn… Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đến Tivi để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: Chương trình Tivi, truy nhập Internet, truyền dữ liệu…

2.1.2 Tiêu chuẩn truyền dẫn

+ Hệ truyền hình mầu: PAL

+ Hệ tiếng: B/G, sóng mang tiếng cách sóng mang hình 5,5 MHz

+ Băng thông cho 1 kênh 8 MHz

+ Dải tần phát sóng truyền hình tương tự: 170 MHz đến 700 MHz

+ Bảng kênh: được tính từ kênh đầu tiên có tần số sóng mang là 175, 25 MHz

+ Tần số cao nhất 860 MHz

+ Tỷ số S/N 55 dB

+ Công suất tín hiệu đến đầu vào của TV 65 - 70 dBµV

+ Hệ thống sử dụng các thiết bị 2 chiều Chiều truyền về có dải thông 8 - 65 MHz

+ Tần số các kênh nằm trong các dải V,S,U

2.2 TRUNG TÂM THU PHÁT TÍN HIỆU

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend

2.2.1.1 Sơ đồ khối cơ bản của Headend

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống Headend 1/ Khối RF/IF là khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần (RF) của truyền hình quảng bá lên tín hiệu trung tần (IF) của hệ thống truyền hình cáp (hay còn gọi là bộ upconverter) 2/ Khối thu tín hiệu vệ tinh là khối có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu vệ tinh (là hai tín hiệu audio và video tách biệt) có tần số cao xuống tín hiệu trung tần (IF) của hệ thống truyền hình cáp (gọi là bộ downconverter)

3/ Khối IF/IF là bộ lọc trung tần có chức năng lọc đúng tần số của kênh truyền hình cần thu

4/ Khối IF/RF là khối chuyển đổi từ tín hiệu trung tần lên tín hiệu cao tần trong dải tần của hệ thống truyền hình cáp để ghép kênh và truyền lên mạng đến thuê bao

5/ Khối combiner là khối kết hợp kênh hay còn gọi là khối ghép kênh nó có chức năng ghép các kênh truyền hình thu được từ truyền hình quảng bá và từ vệ tinh vào một dải tần đường xuống (65MHz ~ 862MHz) của hệ thống truyền hình cáp theo phương thức ghép kênh theo tần số (FDM)

6/ Khuếch đại RF là bộ khuếch đại tín hiệu cao tần trước khi đưa vào bộ chia tín hiệu cao tần để vào máy phát

7/ Máy phát quang có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu điện thành tín hiệu quang và ghép

nó vào sợi quang để truyền đi

Trung tâm truyền hình cáp Headend là nơi tập hợp, chọn lọc và quy tụ các kênh truyền hình trong nước và thế giới

Các kênh tín hiệu truyền hình có thể lấy từ nhiều nguồn khác nhau như:

• Các kênh truyền hình độc quyền trong nước được biên tập từ các trung tâm sản xuất chương trình sau đó được đưa đến trung tâm truyền hình cáp bằng nhiều cách như bằng cáp quang, bằng viba MMDS, viba kỹ thuật số mặt đất

• Các kênh truyền hình địa phương lân cận có thể được thu lại bằng các anten Yagi băng tần VHF, UHF

• Còn các kênh truyền hình quốc tế thì được thu trực tiếp từ vệ tinh bằng các loại anten parapol băng tần C-band hay Ku-band

• Tùy vào các nguồn thu khác nhau ta sử dụng các loại máy thu khác nhau như: Thu trực tiếp vệ tinh ta có các máy thu vệ tinh

Thu các kênh địa phương ta có thể sử dụng các máy De-modulator hay máy MMDS

Các viba kỹ thuật số mặt đất ta sử dụng các Setupbox để thu chương trình Các máy thu sẽ thu và giải mã cho ra tính hiệu Video-Audio Ta có thể tách Video

để chuyển đổi sang hệ PAL hay NTSC… Vì có những chương trình nước ngoài sử dụng

hệ NTSC hay SECAM không thích hợp cho nhiều loại ti vi của ta

toàn bộ chương trình Chương trình được mã hóa và quản lý bằng 1 số code cho từng nhóm kênh khác nhau để khi phân nhóm chương trình thuê bao được thực hiện dễ dàng Tín hiệu Video-Audio từ các máy thu, Setup box, Encorder được đưa qua bộ điều chế Modulator Mỗi Modulator cho ra 1 tần số RF khác nhau sao cho mỗi kênh cách nhau khoảng 8Mhz

Các kênh thu bằng anten Yagi UHF, VHF ta có thể thu lại bằng thiết bị De_modulator để điều chế cho ra 1 tần số RF khác với tần số RF ban đầu thu được

Sau khi điều chế tần số ta tổng hợp tất cả các kênh tín hiệu RF lại bằng các bộ trộn và ghép kênh Combiner nhằm mục đích cho ra 1 đường truyền tín hiệu RF duy nhất

Tín hiệu RF từ Combiner sẽ đưa vào máy phát quang Optical Transmitter để biến đổi nguồn tín hiệu từ điện sang quang nhằm mục đích truyền tải đi xa chống suy giảm nguồn tín hiệu vì cáp quang suy hao rất ít so với cáp đồng trục

2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động của Headend

Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, …) được thu qua các ten VHF (hoặc thu theo qua đầu kỹ thuật số), mỗi một kênh truyền hình được thu qua một anten riêng, các kênh truyền hình thu được sau đó đưa vào khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter) Lúc này tín hiệu thu được từ mỗi anten

là một dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu và các kênh tín hiệu khác lọt vào (ví dụ: ten VHF cần thu kênh VTV3 nhưng trong tín hiệu thu được có cả các kênh khác như HTV, VTV2) Tín hiệu trung tần chung này được đưa qua bộ lọc trung tần để lọc lấy kênh tín hiệu cần thu (VTV3) Mỗi bộ lọc trung tần được điều chỉnh để chỉ thu một kênh tín hiệu Tín hiệu trung tần ra khỏi bộ lọc chỉ có một kênh duy nhất Các kênh tín hiệu này sẽ được đổi lên tần số RF qua bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần đường xuống của mạng CATV Sau đó tín hiệu RF này được đưa vào bộ kết hợp (com-biner 16:1) để ghép kênh với các kênh tín hiệu

an-Các tín hiệu vệ tinh được thu qua anten parabol là các tín hiệu truyền hình bao gồm nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách các kênh này ra thành các kênh độc lập thì chúng được chia thành nhiều đường bằng các bộ chia vệ tinh Sau đó mỗi đường sẽ được đưa

vào bộ thu vệ tinh (downconverter) để chuyển từ tần số cao thành tần số thấp, tín hiệu ra khỏi bộ thu là tín hiệu A/V Đây chưa phải là tín hiệu mà CATV cần nên sau đó chúng được đưa vào bộ chuyển đổi A/V thành IF Tín hiệu ra là tín hiệu IF trộn cả Audio và Video Tín hiệu trung tần này vẫn là sự kết hợp của nhiều kênh tín hiệu, để lấy ra một kênh theo yêu cầu thì chúng được đưa qua bộ lọc trung tần giống như khi thu các chương trình truyền hình quảng bá và tín hiệu ra là kênh tín hiệu cần thu Các kênh này tiếp tục được đưa vào bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần CATV Sau đó được đưa vào bộ Combiner 16:1 để ghép kênh với các kênh truyền hình khác thu từ vệ tinh và các kênh truyền hình quảng bá trong dải tần đường xuống (70MHz ~ 862MHz) Tín hiệu ra là tín hiệu RF đã ghép kênh bao gồm nhiều kênh được ghép lại với nhau Tín hiệu này đã có thể đưa vào máy thu hình của thuê bao giải mã và xem được, nhưng để truyền đi xa và theo nhiều hướng khác nhau thì nó được đưa vào bộ khuếch đại để khuếch đại lên sau đó chia ra bằng bộ chia tín hiệu cao tần (bộ chia ký hiệu ISV hoặc IS) Tín hiệu sau bộ chia mỗi đường được đưa vào một máy phát quang, tại đây tín hiệu RF được chuyển thành tín hiệu quang và ghép vào sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang

2.2.2.1 Cấu tạo của máy phát quang

Hình 2.3 Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang Máy phát quang bao gồm 3 khối chính như sau:

Bé lËp m Bé ®iÒu

khiÓn

Nguån quang

TÝn hiÖu

vµo

TÝn hiÖu quang ra

• Bộ điều khiển có chức năng chuyển tín hiệu vào biểu diễn theo áp thành tín hiệu biểu diễn theo dòng phù hợp với nguồn laser Vì nguồn laser chỉ làm việc với tín hiệu dòng

• Nguồn quang trong trường hợp này dùng nguồn laser loại phân bố phản hồi (DFB)

để nâng cao chất lượng tín hiệu

2.2.2.2 Hoạt động của máy phát quang

Tín hiệu cao tần RF qua bộ lập mã (nếu là tín hiệu số thì nó sẽ được chuyển đổi mà đường truyền hiện tại thành mã đường truyền thích hợp cho đường truyền quang thường

là mã Manchester) sau đó tín hiệu được đưa vào bộ điều khiển để chuyển tín hiệu điện áp thành tín hiệu dòng bơm thích hợp cho nguồn laser và nguồn laser có chức năng chuyển tín hiệu điện đó thành tín hiệu ánh sáng và ghép vào sợi quang qua bộ nối

2.2.3 Cấu tạo và hoạt động của node quang

2.2.3.1 Cấu tạo của node quang 4 cổng ra

Hình 2.4 Cấu tạo của node quang 4 cổng ra

2.2.3.2 Sơ đồ khối của node quang

Hình 2.5 Sơ đồ khối của node quang (01) Khối thu quang có chức năng thu tín hiệu từ tuyến đến và sau đó chuyển thành tín hiệu cao tần (RF)

(04) Khối Diplexer ba cổng: có chức năng rẽ tín hiệu đường xuống và đường lên Tín hiệu

có đường xuống sẽ đi theo cổng H (High) còn đường lên sẽ theo cổng L (Low)

(05) Là các bộ rẽ tín hiệu (trích tín hiệu ra) để kiểm tra

(06) Là khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở về trung tâm)

TP (Test Point): là đầu kiểm tra,tại mỗi đầu ra sẽ có một đầu kiểm tra tín hiệu được trích

ra bằng khối chia tín hiệu

2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của node quang

Tín hiệu quang tại đầu vào được chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua điốt quang điện vào bộ khuếch đại, tín hiệu cao tần (RF) được chia đều thành hai hướng vào hai khối tương tự nhau Tại đây tín hiệu được khôi phục lại nhờ bộ cân chỉnh và khuếch đại lên đưa vào bộ chia, tín hiệu lại tiếp tục được chia thành hai hướng vào bộ khuếch đại công suất trước khi đưa ra cổng Tín hiệu hướng xuống đi qua khối Diplexer sẽ đi qua cổng H

ra cổng ra Còn tín hiệu cao tần hướng lên (đi từ phía thuê bao) sẽ đi qua cổng L vào khối Combiner và được kết hợp với tín hiệu đến từ các cổng khác qua bộ lọc, bộ lọc sẽ lọc lấy khoảng tín hiệu trong băng tần hướng lên (5MHz - 65MHz) sau đó được khuếch đại và được đưa vào khối phát quang Tại đây tín hiệu cao tấn (RF) sẽ được chuyển thành tín hiệu quang qua điôt điện quang để truyền về trung tâm trên các sợi cáp hướng lên

2.2.3.4 Chức năng của node quang

Chức năng chính của node quang là chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu cao tần (RF) và ngược lại Đồng thời nó cũng khuếch đại tín hiệu và cân chỉnh lại tín hiệu tương

tự như tín hiệu tại máy phát Vì tín hiệu khi truyền trên sợi quang bị suy hao và các xung

bị giãn ra do hiện tượng tán sắc của sợi quang mà đặc biệt là truyền trên sợi đơn mode nên sự ảnh hưởng này lại càng lớn Chúng làm suy giảm chất lượng tín hiệu vì vậy cần cân chỉnh và khuếch đại Tín hiệu vào của node quang nằm trong khoảng –3dBm ÷

+2dBm và tín hiệu ra thông thường của một node quang trong khoảng 108dBµV Khoảng bước sóng hoạt động là từ 1270 ÷ 1550nm, trong truyền hình cáp dùng cửa sổ quang 1550nm để có suy hao trên sợi quang thấp

2.3 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ MẠNG CÁP ĐỒNG TRỤC VÀ CÁC THÔNG SỐ

KỸ THUẬT

Thiết bị mạng cáp đồng trục gồm:

• Thiết bị khuếch đại tín hiệu

• Các thiết bị thụ động

2.3.1 Thiết bị khuếch đại tín hiệu

Là thiết bị tích cực có nhiệm vụ bù đắp lại những suy hao trên thiết bị phân chia, cáp đồng trục và cân chỉnh độ lệch mức đỉnh giữa các kênh trong hệ thống

Sơ đồ nguyên lý:

Tín hiệu truyền hình nhiều kênh được đưa đến đầu vào của bộ khuếch đại Bộ plex filter là bộ lọc chỉ cho phép tần số trong dải truyền hình đi qua theo chiều mũi tên Tín hiệu cao tần đã được lọc đưa đến khối chỉnh độ nghiêng Khối này có đáp tuyến tần

Di-số có thể thay đổi, mức độ thay đổi và cách thay đổi tuỳ thuộc vào nhà sản xuất Ở khối này, tín hiệu tần số thấp sẽ được suy hao nhiều hơn tín hiệu ở tần số cao, như vậy sẽ bù đắp được việc suy hao nhiều hơn tín hiệu ở tần số cao, như vậy sẽ bù đắp được suy hao không đều trên đoạn cáp dẫn tín hiệu Thông thường người ta có thể điều chỉnh độ chênh lệch đến 18dB Có hai hình thức là thay đổi liên tục (vặn) và thay đổi theo cấp bậc (lắp jump) Sau đó tín hiệu được đưa đến bộ chỉnh suy hao Bộ này có nhiệm vụ làm suy hao mức tín hiệu trước khi đưa vào khuếch đại Giá trị này sẽ làm thay đổi mức tín hiệu ở đầu

ra tương ứng Cũng có 2 hình thức là liên tục và từng bước Thông thường giá trị suy hao tối đa có thể đến 18dB Khối tiền khuếch đại là khối có độ nhạy đầu vào rất cao Nó tiếp nhận tín hiệu đã được cân chỉnh để bù đắp công suất đảm bảo đáp ứng được độ nhạy của

bộ khuếch đại công suất Sau đó tín hiệu được qua bộ cân chỉnh bổ sung Đây có thể là khối suy hao hoặc khối chỉnh đáp tuyến hoặc cả hai Thông thường là 1 giá trị cố định để đảm bảo độ ổn định của hệ thống Tín hiệu chuẩn được đưa đến bộ khuếch đại công suất đầu ra Do yêu cầu làm việc liên tục, ngoài trời nên người ta thiết kế các bộ khuếch đại trong mạng cáp có hệ số khuếch đại cố định Ta chỉ việc chỉnh mức tín hiệu đầu vào nằm trong dải cho phép sẽ được mức tín hiệu đầu ra tương ứng Mức tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại dao động từ 72 - 80 dBµV Nếu quá nhỏ sẽ không đáp ứng được độ nhạy đầu vào thì tín hiệu ra không đồng đều và bị nhiễu Nếu quá lớn thì tín hiệu bị cắt trên và trên màn hình có hiện tượng vạch ngang mầu trắng Đầu ra cũng có bộ Dilex filter để ngăn cản tín hiệu tần số thấp đi vào mạch khuếch đại và tín hiệu cao tần đi vào mạch xử lý tín hiệu truyền về trung tâm

Thiết bị khuếch đại là thuê bao tích cực sử dụng các mạch khuếch đại bán dẫn, trong quá trình làm việc cần tiêu thụ nguồn điện một chiều Đối với mạng cáp, nếu ta xây dựng một đường dây riêng để cấp nguồn thì sẽ rất phức tạp Chính vì thế, người ta đã cấp nguồn cho những thiết bị này thông qua mạng cáp Nguồn cấp qua mạng cáp là nguồn xoay chiều 60V, tần số 60Hz Tại khuếch đại, sử dụng nguồn switching để chuyển từ điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều, giá trị điện áp nguồn là 24V Điện áp vào

khuếch đại truyền trên cáp đồng trục thường là cáp có điện trở lớn, tổn hao điện áp là đáng kể Với nguồn switching, điện áp vào có thể giảm 30V vẫn đảm bảo điện áp ra ổn định Tuy nhiên, mỗi vị trí cấp nguồn cũng chỉ có thể cấp được một số lượng hạn chế khuếch đại

Mạch bán dẫn của thiết bị khuếch đại trong quá trình làm việc gây ra can nhiễu Mức độ nhiễu phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc, chất lượng của thiết bị Khi nối nhiều tầng khuếch đại, nhiễu này cũng sẽ được khuếch đại lên theo Vì vậy, tính từ node quang đến điểm thu tín hiệu, không cho phép vượt quá 4 tầng khuếch đại

2.3.1.1 Thông số ngõ vào/ra bộ khuếch đại RF

Thông số ngõ vào bộ khuếch đại RF

Bảng 2.1 Bảng độ lợi của bộ khuếch đại RF ứng với các tần số 83 _ 550 _ 860 (MHz)

2.3.1.2 Các loại bộ khuếch đại

Amplyfier Mini Trunk

Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động Amplyfier Mini Trunk

Hình 2.7 Amplyfier Mini Trunk

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý Amplyfier Mini Trunk

Amplyfier Line Extender

Hình 2.9 Amplyfier Line Extender

Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu RF vào bộ khuếch đại là các tín hiệu tần số cao từ 80MHz đến 900MHz (gồm tín hiệu các kênh truyền hình và đường đi (Downstream) của Internet qua lọc thông cao theo đường trên (Highpass) lần lượt qua các Forward Equalizer đường đi (FWD EQ 870MHz) và IC khuếch đại đường đi FA1 tiếp tục qua Forward Equalizer, tín hiệu được chia thành hai nhánh Mỗi nhánh tín hiệu đến các IC khuếch đại công suất FA2, qua lọc thông cao đưa ra tín hiệu RF output

Tín hiệu đường về (Upstream) vào ngõ output đến lọc Vì tín hiệu đường về có tần

số thấp 5 - 65MHz (thấp hơn tần số các kênh truyền hình) nên tín hiệu sẽ không đi ngược

về đường downstream mà qua lọc thông thấp Tín hiệu đường về từ hai nhánh sẽ được cộng lại và đưa vào IC khuếch đại đường về RA qua các Equalizer, Pad để điều chỉnh độ dốc và mức tín hiệu, tín hiệu đường về sẽ qua ngõ Lowpass của mạch lọc trước về ngõ RF Input

Các Equalizer đường đi (FWD EQ 870MHz) có chức năng điều chỉnh độ dốc giữa các mức tín hiệu của các tần số sao cho tín hiệu ngõ ra bộ khuếch đại đạt đúng yêu cầu kỹ thuật như bản thiết kế (dốc 7 ứng với tần số 83MHz và 551MHz) Tuỳ theo tín hiệu ngõ vào bộ khuếch CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp

2.3.1.3 CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp

Một trong những thông số quan trọng nhất đánh giá hiệu năng truyền dẫn của hệ thống CATV là tỷ số sóng mang trên nhiễu (CNR: Carrier Noise Rate ) CNR của một bộ khuếch đại đơn được tính theo công thức:

Giá trị (-59.16)dBmV là nhiễu nhiệt trong dải tần 4MHz

F[dB]: Là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại

Tạp âm nhiệt thông thường đối với các bộ khuếch đại trung kế thường trong khoảng 7 ÷ 10dB với mức tín hiệu vào là +10dBmV và hệ số khuếch đại là 20dB

Trong trường hợp có n bộ khuếch đại khác nhau mắc nối tiếp:

Giả sử bộ khuếch đại thứ n có tạp âm nhiệt là Fn và hệ số khuếch đại là Gn như trong hình vẽ:

Hình 2.11 Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp Tạp âm nhiệt của toàn bộ hệ thống được tính:

F = F1 + FG2-1

1 + GF3-1

1G2 +…+ G Fn-1

1G2….Gn (2.2) Trường hợp đơn giản nhất là tất cả bộ khuếch đại RF là giống nhau thì CNR của toàn hệ thống là:

Ví dụ, nếu một hệ thống CATV có bốn bộ khuếch đại nối tiếp với CNR của mỗi bộ

là 56dB thì CNR của toàn hệ thống sau bộ khuếch đại thứ 4 là 50dB

CNR n

F

G n

F n