NGHIÊN CỨU MẠNG CATV

Có thể thấy rằng khi số lượng khuếch đại tăng gấp 2 thì CNR giảm đi 3dB Số lượng khuếch đại trên nhánh CNR giảm dB Công thức trên rất tiện dụng và được chỉ được dùng khi: - Các khuếch đạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGHIÊN CỨU MẠNG CATV

HÀ NỘI

15 - 9 - 2014

CATV Page 1

LỜI NÓI ĐẦU

Căn cứ theo quyết định số 24/QĐ-DVTH, ngày 27/02/2006 của Giám đốc Công ty về việc thành lập Tổ Kỹ thuật và giải pháp mạng (KT&GPM) với nhiệm vụ nghiên cứu, xây dựng hệ thống thông số tiêu chuẩn cho mạng CATV hoạt động hai chiều và định hướng giải pháp phát triển các dịch vụ gia tăng trên mạng CATV Sau một thời gian nghiên cứu, biên dịch, biên soạn và kiểm nghiệm qua kinh nghiệm, thực tế, tổ KT&GPM đã hoàn thành: “Cẩm nang kỹ thuật cơ bản truyền hình cáp”

Cẩm nang được xây dựng, tham chiếu dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật của hiệp hội SCTE, Cablelab (EuroDocsis) , các sách của các giáo sư hàng đầu trong lĩnh vực truyền hình cáp thế giới và các bài báo kỹ thuật của các chuyên gia được các hiệp hội kỹ thuật truyền hình cáp công nhận phổ biến rộng rãi Cẩm nang là những kiến thức cơ bản được trình bày dễ hiểu với tính tổng quát cao phù hợp với những người mới tham gia lĩnh vực truyền hình cáp cũng như các chuyên gia kỹ thuật có kinh nghiệm lâu năm Cẩm nang được hoàn thành với hi vọng mang lại cái nhìn thống nhất trong tập thể cán bộ kỹ thuật làm truyền hình cáp của Công ty, mang lại tính đồng nhất trong thiết kế, thi công và quản lý, bảo dưỡng mạng Với những kiến thức cơ bản, hiện đại, cẩm nang là tài liệu kỹ thuật có tính ứng dụng cao, phù hợp với kỹ thuật mạng hai chiều hiện tại và trong tương lai

Trong quá trình biên soạn, cẩm nang không thể tránh khỏi các thiếu sót, tổ KT&GPM rất mong sự đóng góp ý kiến của Giám đốc công ty, ban QLDA CATV và các đơn vị trong công ty để cẩm nang được thực sự hoàn thiện Rất mong được sự ủng hộ, động viên để tổ KT&GPM tiếp tục xây dựng Tập 2-“Cẩm nang kỹ thuật truyền hình cáp” trong thời gian tới

Tổ chân thành cảm ơn ông Lê Đình Cường- Giám đốc công ty, ông Phạm Bá Phó Giám đốc-Trưởng ban QLDA CATV

Dương-Cảm ơn ông Phan Huy Nam- Phó ban QLDA CATV phụ trách kỹ thuật, người đặt nền móng và phát triển kỹ thuật truyền hình cáp Hà nội

Trần Thanh Tuấn- Cán bộ TT QLM&CSKH Trần Việt Cường- Cán bộ phòng KH&QLKT

CATV Page 3

MỤC LỤC

Chương I Đặc điểm, tiêu chuẩn yêu cầu đối với mạng truyền hình cáp

1 Tiêu chuẩn truyền hình tương tự

2 Quy hoạch tần số

1 Đặc tính truyền dẫn RF chiều xuống

2 Đặc tính truyền dẫn RF chiều lên

3 Thông số vào/ra cable modem

1 Hệ thống trung tâm Headend

2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

3 Mạng truy nhập

1 Nhiễu và các ảnh hưởng của nhiễu

2 Méo hài

3 Phương pháp cân bằng nhiễu và méo hài

1 Nhiễu nhiệt

2 Tạp âm đường truyền dẫn

3 Nhiễu thâm nhập

4 Khắc phục nhiễu trong hệ thống mạng ngược chiều

1 Thiết kế node quang

2 Thiết kế mạng đồng trục

3 Nguồn cung cấp

4 Tính toán suy hao

5 Thiết kế đầu cuối thuê bao và các khu chung cư

1 Thiết kế số thuê bao trên node quang và CMTS

CATV Page 4

2 Về thiết kế mạng đồng trục

3 Tính toán suy hao

4 Độ rộng băng thông kênh ngược chiều

1 Nguồn công suất quang

11 Thiết bị chia quang

12 Suy hao connector

13 Tính toán suy hao tổng thể mạng

1 Đối với hồ sơ thiết kế mạng đồng trục

2 Đối với hồ sơ thiết kế mạng quang Chương V Độ gain đơn vị, phương pháp thiết kế và cân chỉnh khuếch đại 62

1 Lắp đặt và cân chỉnh khuếch đại hướng xuôi chiều

2 Cân chỉnh khuếch đại hướng ngược chiều

1 Phần mạng quang

2 Phần mạng đồng trục

3 Phần mạng thuê bao

4 Đo kiểm, cân chỉnh tín hiệu

5 Yêu cầu an toàn trong thi công

10 Các thiết bị trên đường dây

11 Bộ chia thuê bao

12 Bộ chia đầu cuối

CATV Page 6

8 Đầu PHTK 75Ohm mạng trục

9 Đầu PHTK 75Ohm mạng nhánh

VI Nguồn cung cấp

CATV Page 7

CHƯƠNG I

ĐẶC ĐIỂM, TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT YÊU CẦU ĐỐI VỚI

MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HÀ NỘI

I Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông:

1 Tiêu chuẩn truyền hình tương tự:

Căn cứ theo đặc điểm kỹ thuật Ngành Phát thanh-Truyền hình Việt nam, mạng truyền hình cáp Hà nội khai thác dịch vụ truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn PAL D/K với các thông số kỹ thuật như sau:

6 Khoảng cách giữa sóng mang video và audio (MHz) 6.5

Hình I.1: Mô tả tiêu chuẩn PAL D/K

2 Quy hoạch tần số:

Nhằm đáp ứng yêu cầu về mục tiêu, chất lượng kỹ thuật và định hướng phát triển, mạng truyền hình cáp Hà nội sử dụng quy hoạch tần số với phân bổ các dải tần như sau:

CATV Page 8

1

5 – 65 Tín hiệu ngược dòng cho các dịch vụ gia tăng

như: Internet, VOD, IP phone…

2 65 – 85 Băng thông cách ly chiều lên/xuống 3 88 – 108 Tín hiệu truyền thanh điều chế FM 4 110 – 750 Tín hiệu truyền hình 1 chiều tương tự và số 5 750 - 862 Tín hiệu xuôi dòng cho các dịch vụ gia tăng như: Internet, VOD, IP phone…

Quy hoạch chi tiết: + Tần số truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn OIRT PAL D/K: Dải thông Kênh Dải thông Sóng mang hình ảnh Sóng mang âm thanh Euro-DOCSIS Tần số phát mới Off-Air Ghi chú [MHz] 5.0 - 48.5 Upstream Channels 5.0 - 65.0 MHz

I 1 48.5-56.5 VHF -L 2 58-66

II 3 76-84

4 84-92

Radio FM Band (88-108) MHz 5 92-100

100 – 110

A A1 110-118 111.25 117.75

CATV Pr grams

A2 118-126 119.25 125.75

A3 126-134 127.25 133.75

A4 134-142 135.25 141.75

A5 142-150 143.25 149.75

A6 150-158 151.25 157.75

A7 158-166 159.25 165.75

A8 166-174 167.25 173.75

III 6 174-182 175.25 181.75

VHF -H Off Air HN 7 182-190 183.25 189.75

8 190-198 191.25 197.75

9 198-206 199.25 205.75 Off Air VTV1 10 206-214 207.25 213.75

11 214-222 215.25 221.75 Off Air VTV2 12 222-230 223.25 229.75

F F1 230-238 231.25 237.75 YN-1

F2 238-246 239.25 245.75 Channel V

F3 246-254 247.25 253.75 Rai International

F4 254-262 255.25 261.75 ABC-Aus

F5 262-270 263.25 269.75 ChannelNewAsia

F6 270-278 271.25 277.75

F7 278-286 279.25 285.75

F8 286-294 287.25 293.75

F9 294-302 295.25 301.75

S S21 302-310 303.25 309.75

S nd S22 310-318 311.25 317.75

CATV Page 9

S24 326-334 327.25 333.75

S25 334-342 335.25 341.75

S26 342-350 343.25 349.75

S27 350-358 351.25 357.75

S28 358-366 359.25 365.75

S29 366-374 367.25 373.75

S30 374-382 375.25 381.75

S31 382-390 383.25 389.75

S32 390-398 391.25 397.75

S33 398-406 399.25 405.75

S34 406-414 407.25 413.75

S35 414-422 415.25 421.75

S36 422-430 423.25 429.75

S37 430-438 431.25 437.75

S38 438-446 439.25 445.75

S39 446-454 447.25 453.75

S40 454-462 455.25 461.75

S41 462-470 463.25 469.75

IV 21 470-478 471.25 477.75 VTV-1 UHF 22 478-486 479.25 485.75 Off Air VTV3 23 486-494 487.25 493.75 VTV-2

24 494-502 495.25 501.75 Off Air HTY 25 502-510 503.25 509.75 VTV-3

26 510-518 511.25 517.75 Off Air DVB-T 1 27 518-526 519.25 525.75 VTV-4

28 526-534 527.25 533.75 VTC-1

29 534-542 535.25 541.75 Off air VTC1 30 542-550 543.25 549.75 HTV-9

31 550-558 551.25 557.75 Hanoi TV

32 558-566 559.25 565.75 Vietnamnet TV

33 566-574 567.25 573.75 TV5 Asie

34 574-582 575.25 581.75 Off Air DVB-T 2 35 582-590 583.25 589.75 StarSport 36 590-598 591.25 597.75 SuperGold 37 598-606 599.25 605.75 Real Marid 38 606-614 607.25 613.75 CCTV-4 Radio Astronomy 39 614-622 615.25 621.75 DW

AV 40 622-630 623.25 629.75 HBO

41 630-638 631.25 637.75 Cinemax

42 638-646 639.25 645.75 XingKong

43 646-654 647.25 653.75 AXN

44 654-662 655.25 661.75 HCaTV

45 662-670 663.25 669.75 Hatay TV

46 670-678 671.25 677.75 Cartoon NW

47 678-686 679.25 685.75 PHouse Disney

48 686-694 687.25 693.75 Disney Channel

49 694-702 695.25 701.75 Off Air HN 50 702-710 703.25 709.75 Discovery

51 710-718 711.25 717.75 FashionTV+VOH

52 718-726 719.25 725.75 MTV

53 726-734 727.25 733.75 KBS

54 734-742 735.25 741.75 NHK

Băng tần ngược dòng từ: 5 – 65 MHz (Euro Docsis) Tuy nhiên dải tần từ 5-20 MHz

có rất nhiều can nhiễu và từ 60-65 MHz có độ trễ lớn (bởi bộ lọc sóng phân hướng), do đó không nên thiết kế kênh ngược chiều ở phạm vi trên Vì vậy, phạm vi dải tần ngược chiều

sử dụng thật sự từ 20-60 MHz

II Tiêu chuẩn giao diện truyền dẫn RF:

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều tiêu chuẩn truyền dẫn cho mạng truyền hình cáp Việc chọn lựa, tuân thủ hệ thống thông số tiêu chuẩn của thế giới cho mạng truyền hình cáp là rất quan trọng, đặc biệt đối với lĩnh vực viễn thông, truyền hình, công nghệ thông tin

vì liên quan đến sự đồng nhất trong việc mở rộng, nâng cấp mạng, mua sắm thiết bị và kết nối với những mạng viễn thông khác…

Căn cứ theo tính chất, khả năng áp dụng, mức độ phổ biến của các tiêu chuẩn, mạng truyền hình cáp Hà nội lựa chọn tiêu chuẩn Euro-DOCSIS do hiệp hội kỹ sư viễn thông cáp quốc tế-SCTE ban hành trong tiêu chuẩn “ANSI/SCTE 79-1 2003 DOCS 2.0 Part 1: Radio Frequency Interface”

1 Đặc tính truyền dẫn RF chiều xuống cho truyền hình analogue và tín hiệu âm thanh:

CATV Page 11

1 Dải tần số hoạt động

65 MHz – 862 MHz Tuy nhiên dải tần số hoạt động thực tế:

9 Biến thiên biên độ do đáp ứng tần số  2.5 dB Trong 8 MHz

10 Mức tín hiệu sóng mang âm thanh

Nhỏ hơn sóng mang hình ảnh cùng kênh trong khoảng:

13-17 dB

Đo tại HeadEnd

11 Mức tín hiệu biến thiên theo thời tiết lớn nhất 8dB

12 Mức tín hiệu lớn nhất của 1 kênh bất kỳ

trong dải tần đo tại hộ thuê bao 77 dBV

13 Mức tín hiệu nhỏ nhất của 1 kênh bất kỳ

trong dải tần đo tại hộ thuê bao 60 dBV

2 Đặc tính truyền dẫn RF chiều lên:

2 Trễ truyền dẫn từ Cable Modem xa nhất

3 Tỉ số sóng mang trên nhiễu nhiệt

CATV Page 12

4 Tỉ số sóng mang trên nhiễu xâm nhập

6 Biến thiên biên độ do đáp ứng tần số 2.5dB trong 2 MHz

7 Sự biến đổi mức tín hiệu theo mùa

Từ mức thấp nhất đến mức cao nhất không lớn hơn 12dB

3 Thông số tín hiệu vào/ra cable modem:

a Mức tín hiệu vào modem cáp:

4 Tốc độ mã hóa ký tự 6.952 Msym/sec với QAM 64 và QAM 256

6 Toàn bộ công suất đầu vào

8 Suy hao phản xạ đầu vào > 6dB (85 – 862MHz)

9 Connector Đầu F chuẩn ISO–169–24 (chung với đầu ra)

vào)

CATV Page 14

CHƯƠNG II

HỆ THỐNG MẠNG CATV

Một mạng truyền hình cáp CATV có cấu trúc cơ bản như sau:

- Hệ thống trung tâm Headend

- Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu

H×nh II.1 CÊu tróc m¹ ng truyÒn h×nh c¸ p CATV

HP

Căn cứ vào loại thiết bị sử dụng trong mạng truy nhập, người ta chia mạng CATV thành 2 dạng: HFC và HFPC

- Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kiểu HFPC: là mạng lai giữa cáp quang và cáp

đồng trục mà trong đó phần mạng truy nhập chỉ dùng các thiết bị thụ động chia tín hiệu mà không có bất cứ một thiết bị tích cực nào

CATV Page 15

- Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kiểu HFC: là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng

trục mà trong đó phần mạng truy nhập có dùng các thiết bị tích cực( các bộ khuếch đại cao tần)

1 Hệ thống trung tâm Headend:

Là nơi thu nhận tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau: tín hiệu quảng bá, vệ tinh, sản xuất chương trình tại chỗ, chèn tín hiệu sản xuất nội bộ… Sau khi qua các bước xử lý như giải mã, giải điều chế, điều chế, phân kênh, mã hóa, trộn…), tín hiệu được đưa ra ngoài mạng truyền dẫn và phân phối tới khách hàng thuê bao

Đối với Headend phát triển các dịch vụ tương tác như: Internet, VOD, Điện thoại… Headend sẽ nhận tín hiệu ngược dòng từ các hộ thuê bao sau đó đưa tới các hệ thống bộ phận liên quan như CMTS, Telephone Switch… để kết nối với mạng viễn thông bên ngoài Trong quá trình này, bộ phận tính cước (Billing) tính các dung lượng trao đổi của khách hàng để xác định phí sử dụng hàng tháng

CATV Page 16

Hình II.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống Headend HCATV

2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu:

Là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến các node quang FN(Fiber Node) nhờ các tuyến cáp quang Điển hình là một hay nhiều mạch vòng cáp quang kết nối giữa

HE sơ cấp và các HUB sơ cấp, trong một số trường hợp khác thì các vòng thứ cấp lại liên kết giữa các HUB sơ cấp với các HUB thứ cấp Từ đây các node quang FN được liên kết với các HUB hoặc HE theo dạng cấu trúc hình sao

Để nâng cao hiệu suất mạng, người ta xây dựng mạng quang theo cấu trúc FTF (cáp quang kéo đến tận nhánh), FTTC (cáp quang kéo đến tận vùng ngoại ô), FTTB (cáp quang kéo đến tận toà nhà), FTTH (cáp quang kéo đến tận nhà thuê bao), thậm chí là HTTD (cáp quang kéo đến tận bàn làm việc) Phương châm thiết kế mạng quang: FAFAYCA (Cáp quang kéo đi xa nhất có thể)

Mạch vòng Ring có thể có cấu trúc khép kín hoặc theo cấu trúc mở Xu hướng hiện nay thường xây dựng theo cấu trúc mở, mang lại nhiều tiện ích hơn

Tuy nhiên căn cứ vào mạng thực tế để đưa ra số lượng cáp dự phòng cho hợp lý (=50-100% số sợi cáp hoạt động), vừa đảm bảo đường truyền dự phòng, vừa đảm bảo kinh tế

Bốn công nghệ sử dụng trong xu hướng phát triển mạng quang:

- Sử dụng máy phát quang công suất cao hoạt động ở bước sóng 1550nm nhằm kéo dài khoảng cách truyền dẫn Sử dụng bước sóng 1550nm tối ưu cho các kênh điều chế biên độ cầu phương (QAM) và mạng phân phối với chi phí thấp

- Trong truyền số liệu, sử dụng phương thức ghép kênh theo chuẩn SONET làm điển hình để xây dựng mạng đa phương tiện tốc độ cao

- Ghép kênh phân chia theo bước sóng (DWDM) không chỉ có tác dụng tăng dung lượng truyền dẫn từ 1 đến 16 kênh mà còn kéo dài tuyến quang (Sử dụng sợi cáp quang đơn mode và loại connector có độ phản xạ thấp APC cho phép hệ thống có thể truyền đi xa hơn 60km mà không phải dùng khuếch đại quang) Do đó làm giảm chi phí mạng

CATV Page 18

- Công nghệ sử dụng các thiết bị quang tích cực trở thành điển hình trong xu thế phát triển mạng Việc dùng các bộ khuếch đại quang sợi có pha tạp chất Eribium (EDFA) làm tăng khoảng cách truyền dẫn đến hơn 100km, thậm chí có thể tới 200km

Hệ thống thông tin sợi quang sử dụng 4 vùng cửa sổ quang như hình vẽ sau:

Hình II.3: Bốn vùng cửa sổ quang

Trong hình vẽ thể hiện 3 đường cong: đường ở trên cùng, nét gạch, tương ứng với sợi quang những năm trước năm 1980, đường cong ở giữa, nét chấm, tương ứng với sau năm

1980, đường cong ở dưới tương ứng với sợi quang hiện đại

Trước kia, hệ thống thông tin quang thường khai thác ở bước sóng hoạt động 850nm, còn gọi là vùng cửa sổ thứ nhất Tuy nhiên khi công nghệ phát triển thì vùng cửa sổ này bị giảm tính hấp dẫn bởi mức suy hao khá lớn: 3dB/km

Hầu hết các công ty chuyển sang vùng cửa sổ quang thứ 2(1310nm) có suy hao thấp hơn nhiều(khoảng 0.35dB/km) Sau một thời gian các nhà nghiên cứu lại phát hiện ra vùng cửa sổ thứ 3 (bước sóng 1550nm) cho suy hao thấp hơn (khoảng 0.2dB/km) Trong khi ở bước sóng 1310nm, khoảng cách truyền dẫn cáp quang đơn mode xa nhất cho phép khoảng 60km thì với bước sóng 1550nm, khoảng cách đó là 150km

Các hệ thống thông tin sợi quang hiện nay, nhất là các hệ thống tốc độ bit cao, phần lớn hoạt động ở vùng bước sóng 1550nm nhằm dùng các bộ khuếch đại quang sợi pha tạp

CATV Page 19

Erbium (EDFA) tăng cự ly truyền dẫn Tuy vậy, sợi quang đơn mode tiờu chuẩn( sợi G.625) cú hệ số tỏn sắc tại vựng bước súng này là rất lớn(18ps/nm*km @1550nm) trong khi đú tại bước súng 1310nm thỡ hệ số tỏn sắc chỉ là 3ps/nm*km Tỏn sắc lớn làm mộo tớn hiệu và tạo ra hiện tượng giao thoa giữa cỏc ký tự( ISI – Intersymbol Interference) do dón xung tại cỏc khe thời gian, làm giảm chất lượng truyền dẫn và hiệu quả Nhỡn chung, ảnh hưởng của tỏn sắc đến năng lực truyền dẫn của hệ thống là phức tạp, điều này gõy khú khăn cho việc thiết kế cỏc hệ thống thụng tin quang tốc độ cao, cự ly xa

Cửa sổ quang thứ 4( bước súng 1625nm) cũng đang được đưa vào triển khai Tuy nú

cú mức hao tương đương với bước súng 1550nm nhưng lại thớch hợp khi sử dụng để kộo dài tuyến và ghộp kờnh theo bước súng Song cần cõn nhắc giữa hiệu quả và chi phớ

HEADEND

Node quang Node quang

Node quang

Node quang

HUB

RF Splitter

TX RX

TX

45 30 25

50

50

Hình I I 4 Cấu trúc mạ ng truyền dẫn tín hiệu quang đơn giản

: Headend : Má y thu quang Rx : Má y phá t quang Tx

45

25

: Bộ chia quang theo tỷ lệ %

: Cá p quang : Node quang

Chú thích:

Node quang

Sơ đồ cấu trỳc mạng truyền dẫn tớn hiệu quang(Hỡnh II.4) ở trờn cho biết sơ bộ chi tiết một số thiết bị trong mạng quang Tớn hiệu sau khi được xử lý tại Headend được đưa ra

CATV Page 20

ngoài mạng thông qua cáp sợi quang, đến các trạm lặp HUB Tại đây tín hiệu được đưa vào máy thu, máy phát quang, các bộ chia quang theo tỷ số để cấp đến các node quang FN Node quang làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện để phân phối tời các nhà thuê bao qua mạng cáp đồng trục

Cũng có trường hợp máy phát quang RX được đặt ngay tại Hệ thống trung tâm Headend để cấp đến các node quang FN (Tuỳ thuộc vào địa hình, địa bàn, phân bố dân cư… mà quyết định thiết kế có cần đặt trạm lặp quang hay không)

3 Mạng truy nhập:

Thông thường chia ra làm 2 kiểu: mạng truy nhập thụ động và tích cực

Mạng truy nhập kiểu thụ động (HFPC)

- Đặc điểm của mạng HFPC:

+ Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều

+ Sử dụng node quang có công suất lớn

+ Mạng quang chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể

+ Chất lượng tín hiệu tốt do không sử dụng các bộ khuếch đại

+ Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần nên việc thi công lắp đặt, vận hành dễ dàng hơn

+ Các thiết bị thụ động có khả năng truyền 2 chiều nên độ ổn định mạng vẫn cao khi triển khai mạng 2 chiều

+ Số lượng thuê bao/node quang nhỏ nên có khả năng cung cấp tốt dịch vụ 2 chiều với tốc độ cao

+ Giảm chi phí cấp nguồn công tơ điện, bảo dưỡng, thay thế các thiết bị tích cực

- Nhược điểm:

+ Khả năng bao phủ của 1 node quang nhỏ do không sử dụng khuếch đại

+ Yêu cầu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định

+ Phù hợp với khu vực có quy hoạch tập trung, không phù hợp với địa hình Việt Nam + Yêu cầu về chi phí cao

Mạng truy nhập kiểu tích cực (HFC):

CATV Page 22

- Đặc điểm của mạng HFC thuần tuý:

+ Đáp ứng được các yêu cầu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều

+ Mạng đồng trục chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể

 Cấp mạng thuê bao: bao gồm cáp đồng trục thuê bao, TV

+ Khả năng phục vụ từ 1500-2000 thuê bao/node quang

- Ưu điểm:

+ Phạm vi bao phủ của 1 node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục bởi sử dụng các khuếch đại cao tần

+ Phù hợp với địa bàn Việt Nam

+ Chi phí ban đầu thấp nhờ sử dụng ít node quang

hệ thống đưa ra giải pháp về chi phí thấp nhất cho mỗi phần của mạng truyền hình cáp CATV

Trong truyền hình cáp, thuật ngữ “nhiễu-noise” được dùng chỉ đề cập đến nhiễu nhiệt Cùng với nhiễu nhiệt, méo hài là những nguồn nhiễu có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng tín hiệu mà có thể xác định và hạn chế tối thiểu ảnh hưởng Cần chú ý rằng, nhiễu sinh ra

từ một thiết bị hoặc tại một thời điểm hoàn toàn không liên quan đến nhiễu trong các thiết

bị khác hoặc tại một thời điểm khác Tuy nhiên, mức công suất nhiễu trung bình có thể xác định được

Lưu ý: Nhiễu do nhiều nguồn tác động bằng tổng nhiễu đến từ các nguồn độc lập

II Nhiễu- Noise:

Nhiễu được xác định bằng tỉ số tín hiệu trên tạp âm( Carrier-to-noise:C/N) với công thức như sau:

CATV Page 24

băng thông của kênh và gọi là nhiễu nền (noise floor) Nhiễu nền trong mạng truyền hình

cáp hệ PAL có giá trị:

NP= -58,2 dBmV

b C/N qua một khuếch đại:

Khuếch đại sinh ra nhiễu tại mọi điểm trên mạch điện của nó, tuy nhiên, để thuận lợi, nhiễu do khuếch đại sinh ra được coi như từ một nguồn gây ra và đặt ở đầu vào khuếch đại

Tỉ số công suất nhiễu tại đầu vào trên công suất nhiễu nhiệt được gọi là chỉ số nhiễu (noise figure) của khuếch đại Do vậy, một khuếch đại có chỉ số nhiễu (noise figure) FA (dB) sẽ có công suất nhiễu đầu vào NA bằng:

c C/N qua các tầng khuếch đại:

Trong thiết kế mạng cáp phân phối đồng trục, việc tính C/N qua các tầng khuếch đại

là rất cần thiết, công thức tổng quát tính C/N của nhánh có n tầng khuếch đại như sau:

C/NA = C/N qua một khuếch đại = Ci (dBmV) + 58.2 – FA (dB)

n = Số khuếch đại giống nhau được lắp cách nhau một khoảng cáp có suy hao bằng

mức khuếch đại (gain) của các khuếch đại

Có thể thấy rằng khi số lượng khuếch đại tăng gấp 2 thì CNR giảm đi 3dB

Số lượng khuếch đại trên nhánh CNR giảm (dB)

Công thức trên rất tiện dụng và được chỉ được dùng khi:

- Các khuếch đại trong chuỗi có chỉ số nhiễu (noise figure) giống nhau, suy hao qua đoạn cáp giữa hai khuếch đại trong chuỗi bằng mức khuếch đại (gain) của khuếch đại

trước

- Mức gain của mỗi khuếch đại phải đủ lớn (nhỏ nhất là 20dB)

- Đầu vào khuếch đại chỉ bao gồm nhiễu nhiệt

Như vậy, khi thiết kế luôn cần quan tâm đến 3 thông số sau để đảm bảo mức C/N yêu cầu tại điểm cuối thuê bao: Chỉ số nhiễu của từng khuếch đại, mức tín hiệu vào từng khuếch đại và số lượng khuếch đại trong nhánh

2 Nhiễu trong mạng quang:

Tỉ số tín hiệu/nhiễu trong mạng quang được xác định bằng công thức dưới đây:

;

3 Nhiễu trong Headend:

Tại Headend, thiết bị gây nhiễu(noise) chủ yếu là những bộ điều chế Modulator Những thiết bị này luôn gây ra 2 nguồn nhiễu:

- Nhiễu trong băng tần hoạt động( In-band noise) gây ảnh hưởng chất lượng tín hiệu của chính kênh thiết bị điều chế

- Nhiễu ngoài băng tần hoạt động( Out-band noise) gây ảnh hưởng chất lượng tín hiệu cho toàn bộ các kênh khác trong dải thông

Tăng số lượng kênh phát cũng là tăng số lượng Modulator, vì vậy, nhiễu ngoài băng tần tăng theo và ảnh hưởng vô cùng lớn Như vậy, nhiễu của một kênh sau khi ra khỏi HE

là tổng nhiễu trong băng tần và nhiễu ngoài băng tần do các khuếch đại khác gây ra Vì vậy, càng tăng kênh thì nhiễu trên các kênh càng tăng

Tỉ số sóng mang trên tạp âm của 1 kênh sau khi ra khỏi HE được xác định như sau:

10 ) (

1010

sum ouband CNR inband

n: Số lượng modulator điều chế tín hiệu tại HE

Trong thực tế, có thể làm giảm nhiễu trên 1 kênh tại HE bằng cách sử dụng các bộ lọc

tại đầu ra các Modulator để hạn chế ảnh hưởng của nhiễu ngoài băng tần.( Phương pháp này đang được sử dụng tại HE của Truyền hình cáp Hà nội và mang lại hiệu quả rất cao)

CATV Page 27

III Méo hài:

Không giống như nhiễu nhiệt chỉ phụ thuộc đặc tính hệ thống truyền dẫn và băng thông kênh, mức méo hài phụ thuộc vào số lượng tín hiệu kênh trên mạng Méo hài sinh ra

khi tín hiệu kênh qua các phần tử không tuyến tính (phần tử tích cực) cụ thể là khuếch đại Méo hài là kết quả của sự tương tác (tổng và hiệu) giữa các sóng mang khác nhau khi đi

qua khuếch đại Chính vì vậy, mức méo hài của thông số kỹ thuật khuếch đại thường được xác định dưới một hoặc hai điều kiện về tải kênh Trong các loại méo hài, mèo hài bậc 2,3

là tín hiệu méo có cường độ lớn nhất và xuất hiện thường xuyên trên dải thông hệ thống, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu vì vậy được quan tâm xem xét tìm cách khắc phục Dưới đây là phần giới thiệu tổng quan tính chất, phương pháp tính méo hài bậc 2 (CSO) và méo hài bậc 3 (CTB)

Ghi chú: đơn vị của CSO, CTB là dBc, dBc có ý nghĩa là tỉ số méo hài trên sóng mang Một số tài liệu mô tả giá trị dBc dương nghĩa là tỉ số sóng mang trên méo hài (C/CSO, C/CTB) Trong tài liệu này sử dụng cách mô tả tiêu chuẩn theo SCTE, vì vậy, CSO, CTB luôn có giá trị dBc âm

a Méo hài bậc 2 (CSO):

Méo hài bậc 2 là tổng và hiệu giữa hai sóng mang bất kỳ, f1 + f2 và f1 - f2, khi tín hiệu kênh qua các phần tử không tuyến tính tạo ra sóng mang thứ 3 có biên độ nhỏ hơn f1 , f2

Méo hài bậc 2 tuân theo nguyên tắc 10log - (nguyên tắc công suất), với thay đổi 1dB mức

tín hiệu đầu ra của khuếch đại dẫn đến thay đổi 1dB của mức tín hiệu méo hài bậc 2 Cụ thể, nếu mức tín hiệu đầu ra khối khuếch đại tăng 1dB thì méo hài tăng 1dB, nếu mức tín hiệu đầu ra giảm đi 1dB thì mức méo hài được cải thiện 1dB

Trong thiết kế mạng cáp phân phối đồng trục, việc tính CSO qua các tầng khuếch đại

là rất cần thiết, công thức tổng quát tính CSO của nhánh có n tầng khuếch đại như sau:

10 10 10 10

2

CSO

Trong đó:

CSO1 là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ 1

CSO2 là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ 2

CATV Page 28

……

CSOn là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ n

Đây là công thức tổng quát khi tính CSO trong một nhánh bao gồm các khuếch đại có chỉ số CSO khác nhau, mức khuếch đại khác nhau Nếu nhánh gồm những khuếch đại

giống nhau (có chỉ số CSO giống nhau), suy hao qua đoạn cáp nối giữa hai khuếch đại bằng mức khuếch đại (gain) của khuếch đại trước, mức tín hiệu tại đầu ra các khuếch đại

giống nhau thì công thức tổng quát sẽ được giản hóa như sau:

CSO (dBc) = CSOA + 10log n (phép cộng do dùng CSO với đơn vị dBc âm)

Trong đó:

CSOA là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại

n là số lượng khuếch đại trên nhánh cần tính

Mỗi khuếch đại trước khi xuất xưởng đều có ghi chỉ số CSO được đo theo tải kênh cố định Tuy nhiên chỉ số này chưa thể áp dụng được vào ngay công thức trên do không đúng với tải kênh thực tế đang dùng trên mạng CSOA là CSO căn cứ theo tải kênh thực tế và được tính theo công thức sau:

CSOA = spec + (actlev – reflev)-  

()

refslp actslp

Trong đó:

spec: Giá trị CSO do nhà sản xuất đưa ra

actlev: mức tín hiệu thực tế tại đầu ra khuếch đại (dBmV)

reflev: mức tín hiệu tham khảo tại đầu khuếch đại (dBmV) do nhà sản xuất đưa ra actslp: độ dộc (slope) được sử dụng thực tế (dB) trong khuếch đại

refslp: độ dộc (slope) tham khảo trong khuếch đại (dB) do nhà sản xuất đưa ra

hifreq: tần số lớn nhất trên dải thông thiết kế

lowfreq: tần số nhỏ nhất trên dải thông thiết kế

analog: tần số kênh analog cuối trên dải thông

b Méo hài bậc 3 (CTB):

Méo hài bậc 3 là tổng và hiệu giữa ba sóng mang bất kỳ, f1  f2  f3, sẽ tạo ra các sóng mang có biên độ nhỏ hơn f1 , f2 , f3 Méo hài bậc 3 tuân theo nguyên tắc 20log - (nguyên tắc điện áp), với thay đổi 1dB mức tín hiệu đầu ra của khuếch đại dẫn đến thay đổi 2dB của

CATV Page 29

mức tín hiệu méo hài bậc 3 Cụ thể, nếu mức tín hiệu đầu ra khối khuếch đại tăng 1dB thì méo hài tăng 2dB, nếu mức tín hiệu đầu ra giảm đi 1dB thì mức méo hài được cải thiện 2dB

Trong thiết kế mạng cáp phân phối đồng trục, việc tính CTB qua các tầng khuếch đại

là rất cần thiết, công thức tổng quát tính CTB của nhánh có n tầng khuếch đại như sau:

20 10 10 10

2

CTB

Trong đó:

CTB1 là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ 1

CTB 2 là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ 2

……

CTB n là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại thứ n

Đây là công thức tổng quát khi tính CTB trong một nhánh bao gồm các khuếch đại có chỉ số CTB khác nhau, mức khuếch đại khác nhau Nếu nhánh gồm những khuếch đại

giống nhau (có chỉ số CTB giống nhau), suy hao qua đoạn cáp nối giữa hai khuếch đại bằng mức khuếch đại (gain) của khuếch đại trước, mức tín hiệu đầu ra tại các khuếch đại

giống nhau thì công thức tổng quát sẽ được giản hóa như sau:

CTB (dBc) = CTB A + 20log n (phép cộng do dùng CTB với đơn vị dBc âm)

Trong đó:

CTBA là mức méo hài bậc hai khi tín hiệu chỉ đi qua khuếch đại

n là số lượng khuếch đại trên nhánh cần tính

Mỗi khuếch đại trước khi xuất xưởng đều có ghi chỉ số CTB được đo theo tải kênh cố định Tuy nhiên chỉ số này chưa thể áp dụng được vào ngay công thức trên do không đúng với tải kênh thực tế đang dùng trên mạng CTBA là CTB căn cứ theo tải kênh thực tế và được tính theo công thức sau:

CTB A = spec + 2 x (actlev – reflev) -  

()

refslp actslp

Trong đó:

spec: Giá trị CTB do nhà sản xuất đưa ra

CATV Page 30

actlev: mức tín hiệu thực tế tại đầu ra khuếch đại (dBmV)

reflev: mức tín hiệu tham khảo tại đầu khuếch đại (dBmV) do nhà sản xuất đưa ra actslp: độ dộc (slope) được sử dụng thực tế (dB) trong khuếch đại

refslp: độ dộc (slope) tham khảo trong khuếch đại (dB) do nhà sản xuất đưa ra

hifreq: tần số lớn nhất trên dải thông thiết kế

lowfreq: tần số nhỏ nhất trên dải thông thiết kế

analog: tần số kênh analog cuối trên dải thông

IV Phương pháp cân bằng nhiễu và méo hài:

Sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa nhiễu và méo hài dễ dàng thấy rõ khi phân tích một chuỗi những khuếch đại trên nhánh Có thể dễ dàng thấy rằng, mạng hoạt động tốt nhất khi mức suy hao giữa các khuếch đại phải được bù bằng đúng mức tăng ích (gain) của khuếch đại, không thừa không thiếu Nếu mức suy hao nhỏ hơn thì mức tín hiệu vào mỗi khuếch đại

và, vì vậy, mức tín hiệu ra tương ứng sẽ lớn hơn mức tín hiệu ra của khuếch đại trước, do

đó, méo hài sẽ tăng cao Nếu mức suy hao lớn hơn mức tăng ích, đầu vào mỗi khuếch đại nhỏ hơn khuếch đại trước dẫn đến tỉ số C/N giảm

Khi suy hao giữa các khuếch đại được thiết kế bằng đúng mức tăng ích của các khuếch đại thì điều quan tâm là mức tín hiệu đầu ra khuếch đại bằng bao nhiêu để đảm bảo các yêu cầu về các thông số C/N, CTB, CSO Dưới đây một ví dụ để mô tả cách thiết kế mức tín hiệu đầu vào khuếch đại để đảm bảo các thông số đúng tiêu chuẩn:

Giả thiết yêu cầu một nhánh đạt mức có C/N = 49.6 dB, CTB = -63.4 dBc Mỗi khuếch đại có chỉ số nhiễu FA = 8dB, G = 30dB, CTB = -73dBc với điều kiện đo: 77 kênh NTSC, mức tín hiệu đầu ra 48 dBmV, dải tín hiệu ra có độ dốc dương 8dB

( Ta phải tính giá trị CTB cho các kênh hệ PAL Dải tần cho 77 kênh NTSC tương đương cho 60 kênh PAL, ta thấy rằng số lượng sóng mang kênh PAL giảm nên giá trị CTB

sẽ được cải thiện Theo tính toán thực tế thì giá trị CTB được cải thiện 3dB -gọi là hệ số chuyển đổi khi chuyển đổi giá trị CTB tính trong hệ PAL Vì vậy, giá trị CTB = - 76dBc)

Xét nhánh chỉ bao gồm 1 khuếch đại thì mức tín hiệu vào nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo C/N bằng:

CATV Page 31

Ci (minimum) = C/N + Np + FA = 49.6 – 58.2 + 8 = - 0,6 dBmV

Khi Ci > – 0,6dBmV tương đương Cout > 29,4dBmV thì tỉ số C/N sẽ cao hơn 49.6dB tuy nhiên nhiễu do méo hài gây ra cũng tăng cao Mức tín hiệu đầu ra khối khuếch đại tăng 1dB thì méo hài tăng 2dB, với khuếch đại có CTB = - 76dBc tại Cout = 48 dBmV, khi mức CTB = – 63.4dBc thì lúc đó mức đầu ra khuếch đại tăng đến mức lớn nhất bằng:

Số lượng khuếch đại/tầng

Khoảng mức tín hiệu tại đầu ra cho phép (dBmV) Nhỏ nhất

(C/N tối thiểu)

Lớn nhất (CTB tối thiểu)

Như vậy, để thiết kế một hệ thống đồng trục hoạt động tối ưu, ổn định, một số thông

số, đặc điểm sau cần được tuân thủ:

- Các khuếch đại trong chuỗi có các thông số chính như chỉ số nhiễu (noise figure),

CTB, CSO giống nhau Suy hao qua đoạn cáp giữa hai khuếch đại trong chuỗi bằng

mức khuếch đại (gain) của khuếch đại trước Mức gain của mỗi khuếch đại phải đủ

lớn (nhỏ nhất là 20dB)

- Lập bảng quan hệ điều kiện nhiễu-méo hài (bao gồm C/N, CTB, CSO) cho nhánh cần tính để xác định khoảng điều chỉnh mức tín hiệu tại đầu ra khuếch đại cho phép tại các số lượng khuếch đại khác nhau trên nhánh nhằm đảm bảo các thông số đạt tiêu chuẩn

/ 10

/ 10

/

10 10

10 10

t d

/ 10

/ 10

/

1010

1010

t d

s

N C

Trong đó:

C/Nttl = C/N toàn hệ thống, tính từ Headend tới hộ thuê bao

C/Nh = C/N tại Headend (khi tính coi như chỉ đứng một mình, không kết nối với toàn mạng)

C/Ns = C/N phần mạng quang (khi tính coi như chỉ đứng một mình, không kết nối với toàn mạng)

C/Nd = C/N phần mạng đồng trục (khi tính coi như chỉ đứng một mình, không kết nối với toàn mạng)

C/Nt = C/N của thiết bị đầu cuối như Set-top-box (khi tính coi như chỉ đứng một mình, không kết nối với toàn mạng)

CTB và CSO:

Méo hài hầu hết chỉ xuất hiện tại phần mạng quang/đồng trục và thiết bị đầu cuối, tại

HE méo hài xuất hiện nhỏ, không đáng kể

10

t d

s CSO CSO CSO

10

t d

s CTB CTB CTB

b Bài toán thực tế hiện nay:

CATV Page 33

C/N:

Căn cứ theo đặc tính truyền dẫn vô tuyến chiều xuống của tiêu chuẩn Euro-DOCSIS:

- C/Nttl phải lớn hơn hoặc bằng 44dB

- C/Nh tại HE HCATV hiện nay trung bình bằng 48dB

- Hiện nay, chưa sử dụng set-top-box nên không có nhiễu do thiết bị này gây ra, do vậy coi như không có thành phần C/Nt

Áp dụng công thức ta có:

10

/ 10

/

10 10

d

s C N N



/ 10

/

10 10

d

s C N N



)

/ 10

/

10 10

d

s C N N

C/N máy phát quang: 52 dB, C/N máy thu quang: 63.5 dB

Áp dụng công thức cộng 10log, C/N của tuyến quang = 48.85 dB

Như vậy, C/N yêu cầu của phần mạng đồng trục tối thiểu phải bằng: 49.6 dB

CTB/CSO:

Căn cứ theo đặc tính truyền dẫn vô tuyến chiều xuống của tiêu chuẩn Euro-DOCSIS:

- CTBttl phải nhỏ hơn hoặc bằng -57dBc

- Hiện nay, chưa sử dụng set-top-box nên không có nhiễu do thiết bị này gây ra, do vậy coi như không có thành phần C/Nt

- Giả thiết phần mạng quang bao gồm 01 máy phát quang và 01 trạm lặp (thu quang/thu quang) của C-Cornet, CTB mạng quang được tính như sau:

CTB máy phát quang: -69dBc, CTB máy thu quang: -92dBc

Áp dụng công thức cộng 20log, CTB của tuyến quang = -62.7dBc

CATV Page 34

Như vậy, CTB của phần mạng đồng trục tối đa bằng: -63.4dBc

Từ đây, ta áp dụng phương pháp cân bằng nhiễu-hài để xác định mức tín hiệu đặt tại đầu vào khuếch đại và số lượng tầng khuếch đại để đảm bảo phần mạng đồng trục có C/N tối thiểu bằng: 49.6 dB và CTB tối đa bằng: -63.4dBc

c Phương pháp tra bảng tính C/N, CTB, CSO:

Dưới đây, cẩm nang giới thiệu cách tính tổng, hiệu C/N, CTB, CSO theo cách tra bảng không cần sử dụng máy tính:

Bảng tra tính CTB:

CATV Page 35

Bảng tra phục vụ tính C/N, CSO:

Cách sử dụng:

Ví dụ: cần tính chỉ số CTB tổng mạng quang bao gồm 2 máy phát quang: CTB =

-69dBc; 1 máy thu quang CTB = -92dBc

Bước 1: tính CTB của 1 máy phát quang và 1 máy thu quang, hai giá trị này chênh lệch 23dB Tra bảng được giá trị 0.59dB, giá trị CTB(01 máy phát + 01 máy thu)= -69 + 0.59 = - 68.41 dBc

Bước 2: tính CTB tổng bằng CTB của máy phát thứ 1 và máy thu cộng với CTB máy phát thứ 2 Hai giá trị này chênh lệch: 69 – 68.41 = 0.59 Tra bảng ra được giá trị 5.73dB Như vậy, CTB tổng = - 68.41 + 5.73 = - 62.68 dBc

Đối với việc tính C/N và CSO cũng tra bảng theo cách trên

Nhiễu nền ở đây là công suất nhiễu nhiệt lý tưởng ở băng rộng tương ứng, đơn vị là dBmV, đối với bất kỳ nhiễu băng rộng nào nhiễu nền = kTB

T: là nhiệt độ tuyệt đối

B: là độ rộng băng tần tạp âm

Bảng nhiễu nền ở độ rộng băng tần các kênh khác nhau:

Độ rộng băng tần tạp âm Nhiễu nền (dBmV)

CATV Page 37

2 Tạp âm đường truyền dẫn

Trong các máy phát quang, thu quang, node quang, có sự chuyển đổi tín hiệu điện RF thành tín hiệu quang và ngược lại Chính những quá trình chuyển đổi này sinh ra nhiều loại tạp âm Để tiện cho việc tính toán và phân tích, các nhà sản xuất gộp chúng thành một loại

Hệ thống đường truyền càng dài thì nhiễu càng lớn

3 Nhiễu thâm nhập (nhiễu công nghiệp)

Do dải thông dành cho hệ thống ngược chiều nằm ở tần số thấp (5MHz-65MHz), đây

là dải tần của nhiều dịch vụ sóng trời hoạt động như sóng phát thanh quảng bá sóng ngắn, sóng thông tin cho tàu thuyền, sóng thông tin liên lạc mật… Những sóng mang RF này có thể thâm nhập vào hệ thống cáp qua lớp vỏ của nó và gây nhiễu cho tín hiệu ngược dòng Loại nhiễu thâm nhập quan trọng nhất là nhiễu xung Nhiễu xung thường diễn ra trong thời gian rất ngắn (<10-11s) nhưng thường xuyên xảy ra vì nguồn sinh ra nhiễu này rất

đa dạng, ví dụ: sự đánh lửa của các loại xe cơ giới, sự phóng điện tích, của đèn neon, khi bật tắt công tắc điện, mô tơ điện, các độ điện gia dụng… Theo thống kê, hơn 50% xuyên nhiễu xuất phát từ các hộ gia đình, ngoài ra can nhiễu thâm nhập còn lại do đầu nối cáp (Connector) hở do thi công không tốt hoặc thâm nhập qua lớp vỏ cáp chất lượng thấp hoặc

bị lão hóa

4 Khắc phục nhiễu trong hệ thống mạng ngược chiều:

Do hệ thống cáp đồng trục của mạng HFC có kết cấu dạng cây “một điểm đến nhiều điểm” nên tính chất hệ thống xuôi chiều là phân chia tín hiệu còn hệ thống ngược chiều là cộng và tập trung tín hiệu Vì vậy, nhiễu của hệ thống ngược chiều là tập hợp của nhiễu do toàn bộ các loại khuếch đại, nhiễu xuyên tác động lên cáp, connector đổ về node quang, headend, hiện tượng này được gọi là “Hiệu ứng cái phễu” Thành phần chủ yếu của nhiễu phễu là nhiễu thâm nhập, nhiễu nhiệt chỉ chiếm một phần rất nhỏ nếu ta biết thiết kế, điều chỉnh thiết bị khuếch đại hợp lý, người ta gọi loại nhiễu thâm nhập này là “Can nhiễu tập trung” Trong kênh ngược dòng của mạng HFC hai chiều, can nhiễu tập trung là nghiêm trọng nhất

CATV Page 38

Vì vậy, ngoài việc thiết kế, cân chỉnh hệ thống khuếch đại ngược dòng theo đúng tiêu chuẩn, nguyên tắc, việc lựa chọn loại cáp, connector và thi công chúng là vô cùng quan trọng Nếu cáp có lớp chống nhiễu tốt, connector chất lượng cao và được thi công đúng quy định sẽ làm giảm rất nhiều can nhiễu thâm nhập, mang lại tín hiệu bảo đảm cho hệ thống ngược chiều

CATV Page 39

CHƯƠNG V

ĐỘ GAIN ĐƠN VỊ, PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

VÀ CÂN CHỈNH KHUẾCH ĐẠI

Trong mạng HFC, khuếch đại là thiết bị có tầm ảnh hưởng lớn nhất trong hệ thống mạng Việc thiết kế, thi công khuếch đại hợp lý sẽ làm hạn chế tối đa nền nhiễu và méo do hài bậc cao gây ra Nếu mức tín hiệu vào khuếch đại đặt cao có thể làm tăng tỉ số C/N nhưng méo hài cũng sẽ tăng theo, nếu giảm mức tín hiệu để khắc phục ảnh hưởng của méo hài thì lại làm giảm tỉ số C/N Vì vậy, xác định được mức tín hiệu đưa vào các khuếch đại

ra sao là vô cùng quan trọng Chương này giới thiệu nguyên tắc “độ gain đơn vị-unity gain”- nguyên tắc chính, xin nhấn mạnh là rất quan trọng trong thiết kế mạng HFC hai chiều

I Thế nào là độ gain đơn vị:

Nhiễu và méo hài là hai vấn đề ảnh hưởng lớn nhất đến việc vận hành mạng truyền hình cáp Nếu mức tín hiệu cao tần quá thấp, tỉ số sóng mang trên tạp âm giảm, nếu mức tín hiệu cao tần quá cao thì tỉ số sóng mang trên méo hài lại giảm Điều này có nghĩa là mức tín hiệu hoạt động phải được thiết lập nằm trong một khoảng giá trị nhất định đảm bảo cho mạng được mở rộng một cách tối đa mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu Ngay từ thời kỳ đầu lịch sử truyền hình cáp, các kỹ sư đã khám phá ra cách sử dụng khuếch đại mà mang lại hiệu quả cao nhất: Mỗi khuếch đại phải có mức gain bằng với tổng suy hao của tín hiệu qua đoạn cáp và thiết bị thụ động nằm sau khuếch đại đó Khái niệm

này có tên là độ gain đơn vị- unity gain và vẫn là phương pháp then chốt đối với việc

thiết kế và vận hành mạng truyền hình cáp hai chiều hiện đại

II Độ gain đơn vị trong hướng xuôi chiều:

Trong hướng xuôi chiều, độ gain đơn vị có nghĩa là: mức tín hiệu vào đoạn cáp phải

bằng mức tín hiệu ra của khuếch đại theo sau đoạn cáp đó (trừ trường hợp khuếch đại trục

có thêm cổng nhánh mà có mức tín hiệu ra thấp hơn so với cổng chính- bridge amplifier)