Mục tiêu: Xây dựng mô hình thực hành về Hệ thống truyền hình cáp HTC và các bài thí nghiệm, thực hành đi kèm nhằm: +_ Giúp sinh viên hiểu được cơ sở lý thuyết và nắm vững thực hành về T
Trang 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TOM TAT BAO CAO TONG KET
DE TAI KHOA HQC VA CONG NGHE CAP DAI HQC DA NANG
NGHIÊN CỨU XÂY DUNG MO HINH THUC HANH VE
HE THONG TRUYEN HiNH CAP (THC) HUU TUYEN HFC (HYPRID FIBER/COAXIAL NETWORK) DUNG TRONG GIANG DAY TAI TRUONG CD CONG NGHE,
DAI HOC DA NANG M& sé: D2015-06-18
Chủ nhiệm đề tài: TS Hoàng Dũng
Đà Nẵng, tháng 9 năm 2016
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TOM TAT BAO CAO TONG KET
DE TAI KHOA HQC VA CONG NGHE CAP DAI HQC DA NANG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC HANH VE
HE THONG TRUYEN HINH CAP (THC) HỮU TUYẾN
HFC (HYPRID FIBER/COAXIAL NETWORK) DUNG
TRONG GIANG DAY TAI TRUONG CD CONG NGHE,
DAI HOC DA NANG
Mã số: Ð2015-06-18
l Chủ nhiệm đề tài LO ONG
Trang 3ThS Cao Nguyễn Khoa Nam
Khoa Điện, Trường Cao dang Công nghệ - Đại học Đà Nẵng
Trang 41.2 TIEU CHUAN GIAO DIEN TRUYEN DAN RF
CHUONG 2: HE THONG MANG TRUYEN HINH CAP CATV
2.1 HE THONG TRUNG TAM HEADEND
2.2 MANG TRUYEN DAN VA PHAN PHỐI TÍN HIỆU
CHƯƠNG 3: ĐẶC TÍNH NHIỄU TRONG MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP CATV 18 3.1 GIỚI THIỆU 18 3.2 NHIEU [4] 18
3.4 PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NHIỄU VÀ MÉO HÀI
3.5 TÍNH TOÁN NHIEU, MEO HAI TREN MANG XUOI CHIEU 2s 3.5.1 Công thức tổng quát 26
3.5.2 Bai toán thực tế hiện nay 27 3.5.3 Phương pháp tra bảng tinh C/N, CTB, CSO
3.6.4 Khắc phục nhiễu trong hệ thống mạng ngược chiều :
CHƯƠNG 4: ĐỘ GAIN ĐƠN VỊ, PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ CÂN CHỈNH KHUẾCH ĐẠI 33
4.1 ĐỊNH NGHĨA “ĐỘ GAIN ĐƠN VỊ”
4.2 ĐỘ GAIN ĐƠN VỊ TRONG HƯỚNG XUÔI CHIỀU
4.3 DO GAIN ĐƠN VỊ TRONG HƯỚNG NGƯỢC CHIỀU : 4.4 CAN CHINH KHUECH DAI 37 4.4.1 Lap dat, cân chỉnh khuếch đại hướng xuôi chiều
Trang 54.4.2 Cân chỉnh khuếch đại hướng ngược chiều =
4.4.3 ATT và EQ, tính toán và sử dụng [3) zrf =
CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT, THIẾT KẾ MẠNG 1:.zzZ2ttrrzzrrrrccer- f)
5.1 KHẢO SÁT, THIẾT KẾ MẠNG QUANG
5.12 Nguồn công suất quang 51 5.1.3 Suy hao cáp 51
5.14 Suy hao độ võng cáp 52
Suy hao của các mối hàn gia nhiệt và hàn cơ học
Suy hao dự phòng s3 5.18 Suy hao tại thiết bị chia quang
5.1.9 Suy hao connector 55
5.1.10.Tính toán suy hao téng thé mang [2]
5,2 KHAO SÁT THIẾT KẾ MẠNG ĐỒNG TRỤC XUÔI CHIỀU
5.2.3 Tính toán suy hao s9
5.2.4 Nguồn cung cấp UPS [2] s9
5.3 KHAO SAT, THIET KẾ MẠNG ĐỒNG TRỤC NGƯỢC CHIỀU
5.3.1 Thiết kế số thuê bao trên node quang và CMTS
5.3.2 Quy định thiết kế mạng đồng trục [6]
5.3.3 Tính toán suy hao 64
5.3.4 Độ rộng băng thông kênh ngược chiều snl ssn CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC HÀNH HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN HFC
6.4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN HFC
6.5 MOT SỐ LỖI GẶP PHẢI SAU KHI LẮP ĐẶT VÀ CÁCH KHAC PHỤC
6.5.1 Hiện tượng nhiễu tại đầu cuối 75
6.5.2 Hiện tượng xước hình tại đầu cuối
6.5.3 Hiện tượng trôi hình 76
Trang 66.5.4 Hiện tượng vân, chấm trắng 76
7.1.7 B6 chia cao tan 84 7.1.8 Cáp đồng trục, dây nhảy quang (cáp quang)
7.1.9 Máy phát quang 85 7.1.10.Máy thu quang 85
7.1.11.Đồng hồ đo tín hiệu và công suất quang DS2002
7.2 BÀI SỐ 1: LẮP ĐẶT VÀ ĐẦU NỐI THIẾT BỊ
7.2.1 Mục đích thực hành 86
7.2.2 Nội dung thực hành 87
7.2.3 Lắp đặt ăng-ten parabol và đấu nối thiết bị (ăng-ten, đầu thụ, tivi)
7.24 Điều chỉnh góc ngẩng của ăng-ten parabol
7.3.4 Các thiết bị cần chuẩn bị 88 7.4 BÀI 3: LẮP ĐẶT MẠNG CÁP QUANG
7.4.1 Mục đích thực hành 89
7.4.2 Nội dung thực hành 89 7.4.3 Thực hiện đấu nối thiết bị 89
Trang 7DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô tả tiêu chuẩn PAL D/K 6
Hình 2.1: Cấu trúc mạng truyền hình cáp CATV
Hình 2.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống Headend HCATV
Hình 4.1 Ví dụ chỉ tiết về độ gain đơn vị trong hướng xuôi chiều
Hình 4.2 Ví dụ chỉ tiết về độ gain đơn vị trong hướng ngược chiều
Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo cơ bản của một khuếch đại hai chiều „57 Hình 4.4 Dốc dương và dốc âm trong truyền hình cáp 40
Hình 5.1 Sơ đồ cây và nhánh S1 Hình 5.2 Bộ chia quang 54
Hình 5.3 Ví dụ về tính tổn hao quang toàn mạng
Hình 5.4 Sơ đồ cấp nguồn cho khuếch đại
Hình 5.5 Sơ đồ dòng điện tiêu thụ của khuếch đại CXE101 (đường cong dưới) 62 Hình 5.6 Sơ đồ dòng điện tiêu thụ của khuếch đại AC500 (đường cong dưới) -. - 62 Hình 5.7 Kết quả ví dụ tính mức điện áp cung cấp cho mỗi khuếch đại -:rzrrzrr# 63
Hình 6.3 Bộ khuếch đại 70 Hình 6.4 Bộ chia SPL83 7 70 Hinh 6.5 TAP 814 71 Hình 6.6 Đầu nối dây nhảy quang 71 Hình 6.7 Mô hình TH Truyền hình cáp hữu tuyến HFC được thiết kế và lắp ráp
Hình 6.8 Phổ tần phát ra của EM90 76 Hình 6.9 Sơ đồ cấp khuếch đại thứ nhất của EM90
Hình 6.9 Sơ đồ tinh công suất trước cấp khuếch đại thứ nhất của EM90
Hình 7.1 Sơ đồ mạng truyền hình cáp tương tự dùng trong thực hành
Hình 7.2 Sơ đồ mạng truyền hình cáp quang dùng trong thực hành stz.rrtrzre 90
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của truyền hình tương tự theo tiêu chudn PAL D/K
Bảng 1.2 Phân bổ dải tần của mạng truyền hình cáp
Bảng 1.5 Thông số tín hiệu vào/ra cable modem
Bang 3.1 Bảng tra phục vụ tinh CTB 29
Bang 3.2 Bảng tra phục vụ tinh C/N, CSO
Bảng 3.3 Nhiễu nền ở độ rộng băng tần các kênh khác nhau
Bảng 4.1 Bảng giá trị PADs của nhà sản xuất khuếch đại ACL
Trang 9DANH MUC CAC CHU VIET TAT
CUA CAC THUAT NGU TIENG ANH
A-B
AGC Automatic Gain Control
APD Angled Physical Contact
ATM Asynchronous Transfer Mode
BER Bit Error Rate
FDM Frequency Division Multiplexing
FITL Fiber In The Loop
FN Fiber Node
FTTB Fiber To The Building
FITC Fiber To The Curb
FTTH Fiber To The Home
G
GI Gratded Index
GVD Group Velocity Dispersion
H
HDT Host Digital Terminal
HFC Hybrid Fiber Coaxial
HFPC Hybrid Fiber Passive/ Coaxial network
HFR Hybrid Fiber/Radio network
HFW Hybrid Fiber/Wireless network
HPF Hight Pass Filter
I-L
ISDN Intergrated Services Digital Network
LPF Low Pass Filter
M-N
MDF Main Distribution Frame
MMDS Multipoint Multichanel Distribution Service
Trang 10P-Q
POTS Plain Old Telephone Service
QAM Quadrature Ampliture Modulation
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
R-S-V
RF Radio Frequency
SDH Synchronous Digital Hierarchy
SI Step Index
SMF Single Mode Fiber
STB Set - Top - Box
STM Synchronous Transfer Mode
VOD Video On Demand
Trang 11ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRUONG CAO DANG CONG NGHE
THONG TIN KET QUA NGHIEN CỨU
- Thanh vién tham gia: ThS Trần Duy Chung, ThS Cao Nguyễn Khoa Nam
-_ Cơ quan chủ trì: Đại học Đà Nẵng
~_ Thời gian thực hiện: Từ tháng 10/2015 đến tháng 9/2016
2 Mục tiêu:
Xây dựng mô hình thực hành về Hệ thống truyền hình cáp (HTC) và các bài thí nghiệm, thực hành đi kèm nhằm:
+_ Giúp sinh viên hiểu được cơ sở lý thuyết và nắm vững thực hành về THC (sinh
viên sẽ được thực hành trên mô hình được xây dựng với các thiết bị hiện nay đang được
ứng dụng trong thực tế), thuận tiện cho việc đi làm sau này, đáp ứng được yêu cầu của
các doanh nghiệp về THC
+ Nang cao chất lượng đào tạo và giảng đạy thực hành tại trường
3 Tính mới và sáng tạo:
Hiện nay có xu hướng là một số nhà mạng muốn tích hợp internet vào mạng truyền
hình cáp HFC đã có sẵn nhằm nâng cao chất lượng phục vụ nhưng không cần đầu tư
nhiều kinh phí, đảm bảo tính liên tục phục vụ của mạng, Kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu internet hai chiều dựa vào một mạng truyền hình cáp HFC có sẵn được đưa vào và giới thiệu trong mô hình thực hành là sản phẩm của đề tài
4 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về THC và phương pháp thiết kế mạng THC, nhóm tác giả đã thiết kế và lắp ráp thành công mô hình thực hành về hệ thống THC hữu tuyến
HFC, xây dựng và công bố một bài báo khoa học trên Tạp chí KH và CN, Đại học Đà
Nẵng
5 Tên sản phẩm:
+ Mô hình thực hành hệ thống Truyền hình cáp hữu tuyến HFC và 4 bài thực hành,
thí nghiệm đi kèm;
Trang 12+ Một bài báo khoa học có tên “Giải pháp thực nghiệm nâng cao chất lượng truyền
dẫn tín hiệu internet trên mạng truyền hình cáp HFC (Hybrid Fiber/Coaxial)”, được chọn đăng trên Tạp chí KH và CN, Đại học Đà Nẵng số 9(106).2016
6 Hiệu quã, phương thức chuyển giao két qua nghiên cứu và khả năng áp dụng: + Giúp sinh viên hiểu được cơ sở lý thuyết và nắm vững thực hành về THC + Nang cao chất lượng dao tao và giảng dạy thực hành tại trường
+ Hé thống có tính ổn định cao, dễ nâng cấp theo nhu cầu thực tiễn, được sử dụng nhiều năm trong việc giảng dạy nên có hiệu quả kinh tế lớn
+_ Chuyển giao sản phẩm cho Khoa Điện của Trường CĐCN sử dụng
7 Hình ảnh, sơ đồ minh họa chính:
Ngày 19 tháng 9 năm 2016 Chủ nhiệm đề tài
Trang 13- Code number: D2015-06-18
- Project Leader: Hoang Dung PhD
- Coordinators: Tran Duy Chung MS., Cao Nguyén Khoa Nam MS
- Implementing institution: University of Da Nang
- Duration: from October 2015 to September 2016
2 Objectives:
Design a model of Television network on Hybrid Fiber/Coxial cable (HFC) to be a teaching aid that aims to:
+ Consolidate the theory of Cable television network for students
+ Increase the practising skill of assembly, calibration, detecting errors on HFC
television network
+ Update student’s knowledge about the real devices used in real system This will helps students to catch up with the bussiness demands after graduation
+ Improve the education quality
3 Creativeness and innovativeness:
There are a tendency that Cable TV Service Providers integrate internet service into their available HFC network to improve service quality but still save the cost and preserve the service continuity Bidirectional internet signal transmission technique on
an available HFC network is introduced and applied in the practice model of the Project
4, Research results:
+ Assembly the model base on the commercial devices, then calibrate and correct
parameters to stablilize the model operation
+ Build 4 lessons for practicing classes
+ Publish a paper in the Journal of Science and Technology, University of Da Nang
5 Products:
+ Model of Television network on Hybrid Fiber / Coxial cable for practicing and 4
lessons for practicing classes.
Trang 14+ Paper: “Practical solution for enhancing the transmission quality of the internet signal on the HFC television distribution network” published in the Journal of Science
and Technology, University of Da Nang, N° 9(106).2016
6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
+ Consolidate the theory of Cable television network for students
+ Improve the education quality
+ The system is highly stabilized, easy to upgrade, can be applied in teaching for
many years so the devices investment money can be reduced
+ This product will be transfered to Electrical Department of College of
Technology, the University of Da Nang.
Trang 15tốt với môi trường nghề nghiệp trong lĩnh vực truyền hình cáp, nhóm tác giả thực hiện
đề tài đã xây dựng thành công mô hình thực hành về Hệ thống Truyền hình cáp hữu
tuyến HFC dùng trong giảng dạy tại trường, kèm theo các bài thực hành, thí nghiệm trên
mô hình
Mô hình thực hành được xây dựng có thể nói là một bản sao nhỏ của mô hình thực
tế mà nhóm tác giả đã khảo sát tại một doanh nghiệp, các thiết bị được chọn lắp đặt
trong mô hình là những thiết bị thông dụng trên thị trường hiện nay, giúp sinh viên tránh
được bỡ ngỡ khi thâm nhập vào môi trường công việc thực tế sau tốt nghiệp Ngoài ra
trong mô hình này, nhóm tác giả đã đưa vào công nghệ truyền dẫn tin hiệu internet hai
chiều dựa vào mạng truyền hình cáp HFC, là công nghệ phổ biến hiện nay đo có một số
tính năng và ưu điểm trong triển khai thực tế (nâng cấp mạng truyền hình cáp đã có)
Các bài thực hành được xây dựng với tiêu chí khai thác hiệu quả việc sử dụng mô
hình thực hành, phù hợp với trình độ và đặc thù bậc cao đẳng (nặng về kỹ năng thực
hành, ứng dụng)
2 Hướng phát triển của đề tài
Mô hình thực hành hiện tại có thể được nâng cấp lên thành mạng IPTV (Internet
Protocol Television, truyền hình internet) nằm trong lộ trình phát triển của Nhà nước,
giúp sinh viên tiếp cận tốt hơn nữa đến công nghệ mới nhất về kỹ thuật truyền hình
24
MO DAU
1 Tổng quan tình hình thuộc lĩnh vực của để tài ở trong và ngoài nước
2 Tính cấp thiết cũa để tài Như đã trình bày ở trên, hiện nay trên thị trường ở nước ta có rất nhiều mạng truyền
hình cáp đã ra đời và liên tục phát triển, mạng lưới ngày cảng rộng, số lượng người dùng ngày cảng tăng Truyền hình cáp nay đã trở thành một nhu cầu không thế thiếu trong
cuộc sống hiện tại Bên cạnh đó, sự cạnh tranh thị phần giữa các mạng truyền hình cáp
cũng ngày càng gay gắt Đề có thể phát triển và tăng được khả năng cạnh tranh, các nhà đài cần có một đội ngũ nhân viên đông về số lượng và giỏi về chuyên môn
Hiện tại, Trường CĐCN chưa có mô hình thực hành về Hệ thống truyền hình cáp
trong chương trình đào tạo ngành Điện tử-Truyền thông, do vậy sinh viên gặp khó khăn
trong việc hiểu được cơ sở lý thuyết và nắm vững thực hành về truyền hình cáp, đặc biệt sau khi ra trường và làm việc trong lĩnh vực nảy Nếu không đầu tư trang bị thiết bị thực hành về truyền hình cáp, nhà trường sẽ lãng phí trước cơ hội lớn về tuyển dụng cán bộ
kỹ thuật làm việc trong lĩnh vực này Trên cơ sở này, nhóm tác giả đã đăng ký thực hiện
để tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình thực hành về Hệ thống Truyền hình cáp hữu tuyến HFC (Hybrid Fiber/Coaxial Network) dùng trong giãng dạy tại Trường Cao đẳng Công nghệ - Đại học Đà Nẵng”
Để nâng cao chất lượng giảng dạy thực hành - một trong những mục tiêu đào tạo của nhà trường, đồng thời để sản phẩm đào tạo của nhà trường có thể đáp ứng được yêu cầu về tuyển dụng và làm việc trong lĩnh vực truyền hình cáp, thông qua đề tài này,
nhóm tác giả sẽ xây dựng một mô hình thực tế cùng với một số bài thực hành trên mô
hình đó - là những sản phẩm của để tài - phục vụ cho công tác giảng day thực hành về
Hệ thống truyền hình cáp, phục vụ cho công tác giảng dạy ngành Điện tử-Truyền thông
tại Trường Cao đẳng Công nghệ Mô hình sẽ là giáo cụ trực quan, giúp cho sinh viên
hiểu được cơ sở lý thuyết có liên quan, đồng thời có thể thực hành trên sản phẩm đó, nâng cao tay nghề để thuận tiện cho việc ra trường đi làm sau này Ngoài ra, việc xây dựng mô hình thí nghiệm, thực hành vẻ truyền hình cáp trong khuôn khổ của để tài này
của nhóm tác giả là những cán bộ giảng dạy của Trường Cao đẳng Công nghệ còn cho
phép giải quyết gánh nặng về kinh phí mua sắm trang thiết bị, đầu tư cho thực hành, thí
nghiệm của nhà trường
3 Mục tiêu của đề tài
Xây dựng mô hình thực hành về Hệ thống truyền hình cáp và các bài thí nghiệm, thực hành đi kèm (là những sản phẩm của để tài) nhằm:
+_ Giúp sinh viên hiểu được cơ sở lý thuyết và nắm vững thực hành về truyền hình cáp (sinh viên sẽ được thực hành trên mô hình được xây dựng với các thiết bị hiện nay đang được ứng dụng trong thực tế), thuận tiện cho việc đi làm sau này, đáp ứng được
yêu cầu của các doanh nghiệp về truyền hình cáp.