Thiet ke-catv

MỤC LỤC
Mục Lục .................................................................................................................. 1
Bảng chữ viết tắt..................................................................................................... 3
Lời nói đầu .............................................................................................................. 5
Chương I -Tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến ......................................... 8
1.1 – Tổng quan về truyền hình cáp ...................................................................... 8
1.2 - Vị trí các mạng truyền hình cáp và xu hướng phát triển .............................. 9
1.3 - Các công nghệ truy nhập cạnh tranh........................................................... 10
1.3.1 - Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) ...................... 10
1.3.2 - Fiber-In-The-Loop (FITL) .................................................................... 13
1.3.3 - Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS (Direct Broadcast Satellite) .............. 14
1.3.4 - Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS) ..................................... 15
Chương II – Kiến trúc mạng truyền hình cáp .................................................. 18
2.1 - Kiến trúc mạng CATV truyền thống .......................................................... 18
2.2 - Kiến trúc mạng có cấu trúc ......................................................................... 20
2.2.1 - Các đặc điểm cơ bản mạng HFC .......................................................... 20
2.2.2 - Ưu và nhược điểm của mạng HFC ....................................................... 22
2.2.3 - Kết luận ................................................................................................. 24
Chương III – Các thiết bị chính trong mạng quang ......................................... 25
3.1 – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend ........................................... 25
3.1.1 - Sơ đồ khối cơ bản của Headend............................................................ 25
3.1.2 - Nguyên lý hoạt động của Headend ....................................................... 27
3.1.3 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang .......................... 28
3.1.3.1 – Cấu tạo ............................................................................................ 28
3.1.3.2 – Hoạt động của máy phát ................................................................. 33
3.2 – Cấu tạo và hoạt động của node quang........................................................ 33
3.3 – Sợi quang.................................................................................................... 35
3.3.1 - Cấu tạo và dạng sợi quang .................................................................... 35
3.3.2 - Sợi đơn mode và sợi đa mode ............................................................... 35
3.3.3 - Các đặc tính của sợi quang ................................................................... 37
3.3.3.1 – Suy hao ........................................................................................... 37
3.3.3.2 – Các nguyên nhân gây nên suy hao ................................................. 37
3.3.4 - Độ nhạy thu và quỹ công suất ............................................................... 40
3.3.5 - Các giới hạn bởi suy hao....................................................................... 41
3.3.6 - Truyền lan ánh sáng trong sợi quang .................................................... 42
3.3.6.1 – Truyền lan tín hiệu trong sợi quang ............................................... 42
3.3.6.2 – Các mode truyền lan ....................................................................... 45
3.3.7 - Tán sắc sợi quang .................................................................................. 47

Đồ án tốt nghiệp

1

http://www.ebook.edu.vn

3.3.7.1 – Tán sắc trong mode (Intramode Dispersion) .................................. 47
3.3.7.2 – Tán sắc mode .................................................................................. 49
3.3.7.3 – Tán sắc tổng cộng của sợi .............................................................. 50
3.3.7.4 – Sự hạn chế do tán sắc ..................................................................... 51
3.4 - Các mối hàn và các bộ kết nối (Connector) trong mạng quang. ................ 52
3.4.1 - Phương pháp hàn cáp ............................................................................ 54
3.4.2 - Các Connector ....................................................................................... 56
3.5 – Ghép công suất quang ................................................................................ 57
Chương IV - Các thiết bị chính trong mạng đồng trục .................................... 58
4.1 - Cáp đồng trục .............................................................................................. 58
4.1.1 - Suy hao do phản xạ ............................................................................... 58
4.1.2 - Trở kháng vòng ..................................................................................... 59
4.2 - Các bộ khuếch đại RF (Radio Friquency) .................................................. 60
4.2.1 - Đặc điểm các bộ khuếch đại ................................................................. 60
4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế ................................................................... 60
4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ .......................................................................... 61
4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đường dây ............................................................... 62
4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp. ..... 62
4.3 - Bộ chia và rẽ tín hiệu .................................................................................. 64
Chương V – Phương Pháp thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến ........... 65
5.1 – Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến...... 65
5.1.1 - Phân bố dải tần tín hiệu ......................................................................... 65
5.1.2 - Tính toán kích thước node quang cho yêu cầu hiện tại ........................ 66
5.2 – Thiết kế ....................................................................................................... 67
5.2.1 - Lựa chọn sợi quang ............................................................................... 67
5.2.2 - Tính toán suy hao của hệ thống ............................................................ 68
5.3 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng quang ....................................................... 69
5.4 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục ................................................. 72
5.5 – Thuyết minh phần mạng quang .................................................................. 72
5.6 – Tính toán phần mạng quang ....................................................................... 73
5.7 – Thuyết minh thiết kế phần mạng đồng trục ............................................... 78
5.8 – Tính toán phần mạng đồng trục ................................................................. 79
5.9 – Thuyết minh thiết kế mạng HFPC ............................................................. 85
5.10 – Tính toán mạng HFPC ............................................................................. 85
5.11 – So sánh mạng HFC và mạng HFPC ......................................................... 89
Kết luận ................................................................................................................. 90
Tài liệu tham khảo ............................................................................................... 91


2


ADSL
AGC
APD
ATM
BER
CATV
CNR
CO
DFB
DWDM
DBS
DSL
DSLAM
EQ
FDM
FTTC
FTTB
FTTH
FITL
GI
GVD
HDT
HFC
HFPC
HFW
HFR
HPF
ISDN
LPF
MDF
MMDS
NA
ONU

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
Vòng Thuê bao số không đối xứng
Asymetric Digital Subcriber Loop
Tự điều chỉnh hệ số khuếch đại
Automatic Gain Control
Tiếp xúc góc
Angled Physical Contact
Phương thức truyền không đồng bộ
Asynchronous Transfer Mode
Tỉ số lỗi bit
Bit Error Rate
Hệ thống truyền hình cáp cộng đồng
Community Antenna Television
System
Tỉ số sóng mang trên nhiễu
Carrier-to-Noise Ratio
Tổng đài trung tâm
Central Office
Laser hồi tiếp phân tán
Distributed Feedback laser
Ghép kênh phân chia theo mật độ
Dense Wavelength Division
bước sóng
Multiplexing
Vệ tinh quảng bá trực tiếp
Direct Broatcast Satellite
Đường thuê bao số
Digital Subscriber Line
Ghép kênh truy nhập đường thuê bao
DSL Access Multiplexing
số
Khối cân bằng
Equalizer
Ghép kênh phân chia theo tần số
Frequency Division Multiplexing
Cáp quang đến khu vực
Fiber To The Curb
Cáp quang đến toà nhà
Fiber To The Building
Cáp quang đến gia đình
Fiber To The Home
Cáp quang trong mạng thuê bao
Fiber In The Loop
Chỉ số chiết suất Gradient
Gratded Index
Tán sắc vận tốc nhóm
Group Velocity Dispersion
Thiết bị đầu cuối số trung tâm
Host Digital Terminal
Mạng lai cáp quang/ cáp đồng trục
Hybrid Fiber/ Coaxial network
Mạng HFC thụ động
Hybrid Fiber Passive/ Coaxial network Mạng lai cáp quang/ không dây
Hybrid Fiber/ Wireless network
Mạng lai cáp quang/ vô tuyến
Hybrid Fiber/ Radio network
Bộ lọc thông cao
Hight Pass Filter
Mạng liên kết số đa dịch vụ
Intergrated Services Digital Network
Bộ lọc thông thấp
Low Pass Filter
Giá phối dây chính
Main Distribution Frame
Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh
Multipoint Multichanel Distribution
Service
Khẩu độ số
Numerical Aperture
Đơn vị mạng quang


3


OTU
POTS
QPSK
QAM
RF
SDH
SI
STB
SMF
STM
VOD

Optical Network Unit
Optical Terminal Unit
Plain Old Telephone Service
Quadrature Phase Shift Keying
Quadrature Ampliture Modulation
Radio Frequency
Synchronous Digital Hierarchy
Step Index
Set – Top - Box
Single Mode Fiber
Synchronous Transfer Mode
Video On Demand


4

Đơn vị đầu cuối quang
Dịch vụ thoại thông thường
Điều chế khoá dịch pha cầu phương
Điều chế biên độ cầu phương
Tần số cao tần
Phân cấp số đồng bộ
Chỉ số chiết suất phân bậc
Đầu thu tín hiệu số
Sợi quang đơn mode
Phương thức truyền đồng bộ
Truyền hình theo yêu cầu


LỜI NÓI ĐẦU
Truyền hình cáp (CATV) từ lâu đã không còn xa lạ đối với người dân ở các
nước phát triển trên thế giới. Tuy nhiên việc phát triển và mở rộng các mạng
truyền hình cáp vẫn chưa được quan tâm nhiều bởi vì trước đây mạng truyền hình
cáp chỉ đơn thuần cung cấp các dịch vụ về truyền hình, không thể cung cấp các
dịch vụ khác như thoại, số liệu…Thuật ngữ CATV xuất hiện lần đầu tiên vào năm
1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến và thuật
ngữ CATV được hiểu là hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV).
Một năm sau, cũng tại Mỹ hệ thống truyền hình cộng đồng sử dụng anten
(Community Antenna Television-CATV) cung cấp dịch vụ cho thuê bao bằng
đường truyền vô tuyến đã được lắp đặt thành công. Từ đó thuật ngữ CATV được
dùng để chỉ chung cho các hệ thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến.
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,
các mạng truyền hình cáp đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Giờ đây không
chỉ cung cấp các chương trình truyền hình thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của
người xem mà chúng còn trở thành một tiềm lực cạnh tranh đáng kể đối với các
mạng viễn thông khác trong cung cấp các dịch vụ viễn thông.
Tại Việt Nam hiện nay có các dịch vụ truyền hình như truyền hình quảng
bá, dịch vụ truyền hình MMDS và dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến. Truyền
hình quảng bá sử dụng môi trường hoàn toàn không khí để truyền tín hiệu và các
thuê bao chỉ việc cắm anten để thu tín hiệu từ anten phát của các đài truyền hình
là đã có thể xem chương trình nên các thuê bao không cần phải đóng cước dịch vụ
và các nhà sản xuất chương trình cũng không phải tốn kém về phương tiện truyền
dẫn. Tuy nhiên vì là chương trình truyền hình tương tự và sử dụng dải tần số
ngoài không gian nên tài nguyên bị hạn hẹp dẫn đến số lượng kênh phát ra của
dịch vụ truyền hình quảng bá rất hạn chế và nó chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các
nguồn nhiễu của môi trường truyền dẫn như: nhiễu công nghiệp, nhiễu từ các đài
phát lân cận … và nó cũng chịu ảnh hưởng rất lớn của thời tiết. Dịch vụ truyền
hình quảng bá không thể tăng thêm kênh chương trình khác do băng thông bị hạn
chế. Vì tài nguyên tần số không gian là một tài nguyên quý giá đối với mỗi quốc


5


gia và ngoài việc dành cho dịch vụ truyền hình nó còn dành cho nhiều dịch vụ
khác nữa như: thông tin liên lạc trong quân đội, thông tin di động …
Còn dịch vụ truyền hình MMDS thì sử dụng sóng mang phụ của thông tin
vi ba (900MHz) để truyền tải các kênh truyền hình và kéo cáp từ trung tâm truyền
hình đến trạm vi ba, sử dụng anten phát của trạm vi ba để phát sóng đến các vùng
xung quanh trạm trong một phạm vi bán kính nhất định, nó được chia thành các
cell hình dải quạt để phủ sóng. Đối với dịch vụ này thì thuê bao cũng chỉ cần
dựng cột anten là có thể thu được chương trình truyền hình và giải mã để xem.
Tuy nhiên đây là phương thức truyền trong tầm nhìn thẳng nên anten thu của thuê
bao bắt buộc phải nhìn thấy anten phát của trạm vi ba gần nó thì mới thu được tín
hiệu. Đây là một nhược điểm của dịch vụ vì nó sẽ hạn chế đối với các vùng dân
cư trong khu vực có nhiều toà nhà cao tầng che chắn (như là các khách sạn) hoặc
các khu vực dân cư có nhiều cây cối che phủ. Các khu vực đó không thể bắt được
tín hiệu do tín hiệu không thể xuyên qua chướng ngại vật hoặc đi cong xuống.
Còn nữa nó cũng tương tự như dịch vụ truyền hình quảng bá ở chỗ băng thông bị
hạn chế nên kênh truyền hình phát ra cũng bị hạn chế và nó cũng chịu ảnh hưởng
mạnh mẽ của các nguồn nhiễu công nghiệp, nhiễu của các đài phát lân cận và
chính nó cũng gây nhiễu cho các đài phát khác, cũng chịu ảnh hưởng mạnh của
thời tiết.
Do các hạn chế của các dịch vụ truyền hình như ở trên nên việc phát triển
truyền hình cáp hữu tuyến HFC là điều tất yếu vì: Mạng HFC sử dụng cáp quang
ở mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu nên đã sử dụng được các ưu điểm của
cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác như: Băng thông của cáp quang
rất lớn (1014 ~ 1015 Hz), suy hao đường truyền rất nhỏ, không chịu ảnh hưởng bởi
nhiễu của môi trường ngoài và nhiễu điện từ, có thể tích hợp được nhiều dịch vụ
trên cùng một đường truyền…
Tại Hà Nội, nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến qui mô,
hiện đại cung cấp nhiều chương trình cho người dân Thủ đô đã được lập kế hoạch
phát triển và đang được triển khai trên diện rộng.
Cùng với sự phát triển này, đề tài tốt nghiệp “Phương pháp thiết kế mạng
truyền hình cáp hữu tuyến” trình bày những nội dung cơ bản nhất các công nghệ
sử dụng trong mạng truyền hình cáp hữu tuyến về kiến trúc mạng HFC, hướng
phát triển của mạng và so sánh các ưu nhược điểm của mạng HFC với các dịch vụ


6


truyền dẫn cạnh tranh khác. Nội dung bản đồ án gồm năm chương được giới
thiệu sơ lược sau đây:
Chương I: Giới thiệu tổng quan về truyền hình cáp hữu tuyến nói chung, vị
trí của truyền hình cáp trên thị trường thông tin và xu hướng phát triển của nó
trong thời gian tiếp theo sau này. Ngoài ra còn điểm qua một số công nghệ truy
nhập cạnh tranh với mạng truyền hình cáp.
Chương II: Giới thiệu về các mạng truyền hình cáp truyền thống và mạng
truyền hình kết hợp. Giới thiệu và so sánh giữa các cấu trúc mạng khác nhau.
Chương III: Giới thiệu về một số thiết bị quan trọng sử dụng trong việc
thiết kế và lắp đặt mạng quang (mạng truyền dẫn và mạng phân phối tín hiệu
truyền hình). Nêu nguyên tắc làm việc của một trạm trung tâm truyền hình cáp cơ
bản, cấu tạo của thiết bị trung tâm.
Chương IV: Giới thiệu về các thiết bị chính dùng trong mạng cáp đồng
trục (mạng truy nhập tín hiệu).
Chương V: Nêu nguyên tắc thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến và
thiết kế một mạng truyền hình cáp cụ thể trên địa bàn thành phố Hà Nội. Ngoài ra
có thiết kế thêm thí dụ về kiến trúc mạng HFPC để so sánh với kiến trúc mạng
HFC và đưa ra kết luận về việc lựa chọn kiến trúc mạng nào thì phù hợp cho tình
hình nước ta hiện nay.Trong chương này có tính toán chi tiết tín hiệu từ trung tâm
đến tận thiết bị nhà thuê bao. Tuy nhiên chỉ chọn lựa thí điểm một số vùng nhất
định.
Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp nên không tránh khỏi
những sơ suất và một số nội dung chưa được chi tiết, mong các thầy cô giáo góp ý
và thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo cũng như các anh chị trong phòng
thiết kế của công ty truyền hình cáp Hà Nội đã tận tính giúp đỡ trong quá
trình làm đồ án.


7


CHƯƠNG I -TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN
1.1 – Tổng quan về truyền hình cáp
Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống thiết bị tại trung
tâm, hệ thống mạng phân phối tín hiệu và thiết bị thuê bao.
Hệ thống thiết bị trung tâm
Hệ thống trung tâm (Headend System) 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 hoạt 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 hoá tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các
mạng viễn thông như mạng Internet...
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. Tuỳ 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. Ngược lại, 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 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
đến tận thiết bị của thuê bao. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là
bộ phận quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê
bao và khả năng mở rộng cung cấp mạng.


8


hub thø cÊp
node quang

TAP

headend
hub s¬ cÊp
node quang

M¹ng truyÒn

M¹ng ph©n phèi

M¹ng truy nhËp

H×nh 1.2 CÊu h×nh m¹ng truyÒn dÉn vµ ph©n phèi tÝn hiÖu

Thiết bị tại nhà thuê bao
Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ tương tự, thiết bị tại 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 TV để thuê bao sử dụng các
dịch vụ của mạng: Chương trình TV, truy nhập Internet, truyền dữ liệu...

1.2 - Vị trí các mạng truyền hình cáp và xu hướng phát triển
Các mạng CATV đã trải qua các giai đoạn phát triển từ mạng tương tự
quảng bá một chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác 2 chiều truyền tải các kênh
Video tương tự/ số và dữ liệu tốc độ cao. Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc cây
và nhánh truyền thống được hỗ trợ bởi công nghệ RF phục vụ tốt các dịch vụ
quảng bá và các dịch vụ điểm-đa điểm. Dùng nhiều bộ khuếch đại (30 ÷ 40), có
thể làm giảm chất lượng và tính năng của kênh Video AM-VSB, làm giảm thị
hiếu của khách hàng. Việc sử dụng các kết nối vi ba mặt đất đã giảm số lượng các
bộ khuếch đại, cải thiện được hiệu năng truyền dẫn các kênh quảng bá tương tự.


9


Sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ sợi quang từ cuối những năm 80 đã
khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời của laser
điều chế trực tiếp DM-DFB 550 MHz và các bộ thu quang hoạt động ở dải bước
sóng 1310 nm đã làm thay đổi kiến trúc truyền thống mạng cáp đồng trục. Mạng
HFC cho phép truyền dẫn tin cậy các kênh Video tương tự quảng bá qua sợi đơn
mode SMF tới các node quang, do đó số lượng các bộ khuếch đại RF đã được
giảm đi rất nhiều. Hơn nữa các nhà điều hành còn thực hiện triển khai thiết bị
headend sử dụng các Ring sợi quang để kết nối giữa headend trung tâm và các
headend thứ cấp hoặc các Hub tại những vị trí quan trọng. Do vậy, các nhà điều
hành cáp có thể hạ giá thành và cải thiện hơn nữa chất lượng và tính hữu dụng của
các dịch vụ quảng bá truyền thống.
Sự phát triển của nhiều thiết bị quan trọng như: Các bộ điều chế QAM, các
bộ thu QAM giá thành hạ, các bộ mã hóa và giải mã tín hiệu Video số, cho phép
các nhà điều hành cáp cung cấp thêm khoảng 10 dịch vụ Video số mới trong các
kênh Video AM/VSB dùng với STB số. Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC
750 MHz và một số dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng cạnh tranh truy nhập
và nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng tại các thị trường quan trọng.
Vào giữa thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC đã bắt đầu có hướng phát triển
mới. Cuộc cách mạng này là do những áp lực sau của thị trường:
- Bùng nổ nhu cầu truy nhập dữ liệu tốc độ cao trong các khu vực dân cư.
- Nhu cầu chuyển phát các dịch vụ số tương tác.
- Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các nhà cung
cấp dịch vụ DBS (Direct Broadcast Satellite).
- Sự tiến bộ trong công nghệ sợi quang, đặc biệt là laser và bộ thu quang và
quản lý mạng cáp.
Những nhu cầu và áp lực của thị trường đã tác động tới các nhà điều hành cáp
xem lại kiến trúc mạng HFC hiện tại và tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM
(Dense Wavelength Division Multiplexing).
1.3 - Các công nghệ truy nhập cạnh tranh
Có nhiều công nghệ truy nhập có thể phục vụ các dịch vụ băng rộng tới
thuê bao. Phần này sẽ cung cấp tổng quan một số công nghệ cạnh tranh cùng
những ưu nhược điểm từng loại.
1.3.1 - Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line)
Công nghệ ADSL sử dụng đường dây thoại xoắn đôi hiện có để cung cấp
băng thông yêu cầu cho các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet, thoại hội
nghị, đa phương tiện tương tác và VOD. Công nghệ ADSL được thiết kế để giải


10


quyết tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng hiện nay trong các mạng thoại giữa tổng
đài trung tâm (CO: Central Office) và thuê bao. ADSL có thể chuyển phát tốc độ
dữ liệu trong khoảng từ 64 kb/s đến 8,192 Mb/s cho kênh đường xuống và tốc độ
trong khoảng 16 kb/s tới 768 kb/s cho các kênh đường lên trong khi vẫn đồng thời
dùng các dịch vụ thoại truyền thống POTS (Plain Old Telephone Service).
ADSL rất phù hợp để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao.
Đường truyền dẫn ADSL cung cấp tốc độ dữ liệu tới 8 Mbit/s xuống khách hàng
và 640 Kbit/s luồng lên mở rộng dung lượng truy nhập mà không cần lắp đặt thêm
cáp mới. Ngoài ra, việc sử dụng ADSL sẽ chuyển lưu lượng dịch vụ Internet qua
các mạng chuyển mạch gói hoặc ATM giúp hoạt động hiệu quả hơn, giải quyết
được vấn đề tắc nghẽn trên mạng thoại.


11


Cấu trúc mạng cơ bản :
ChuyÓn m¹ch ATM

Internet
PC
SDLA
ATU-C

MDF

splitter

POTS/ISDN

M¹ch
vßng
TB

POTS/ISDN
SPLITTER

ATU-

C¸c ®−êng
kh«ng ph¶i
xDSL

PSTN

ChuyÓn m¹ch CO

H×nh 1.4 CÊu h×nh hÖ thèng sö dông c«ng nghÖ ADSL

Mạch vòng thuê bao là một đôi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao và
tổng đài trung tâm. Đối với ADSL full-rate (cung cấp tốc độ 6÷8 Mbit/s luồng
xuống), bộ Splitter được lắp đặt tại cả hai đầu cuối mạch vòng. Phía khách hàng
modem ADSL mà dây ADSL kết nối tới gọi là khối kết cuối ADSL đầu xa (ATUR). ở phía tổng đài, các bộ Splitter được lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết
cuối trên giá phối dây chính MDF (Main Distribution Frame), đầu ra có hai đôi
dây. Đôi thứ nhất kết nối tới mạng chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại
truyền thống. Đôi dây thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tâm (ATU-C).
Để truyền dẫn hiệu quả, các khối ATU-C được kết hợp với chức năng ghép
kênh tạo nên bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM: Digital Subscriber Line
Access Multiplexer) trong tổng đài trung tâm và được kết nối tới mạng các nhà
cung cấp dịch vụ. Số liệu qua ADSL được đóng gói trong các tế bào ATM.
DSLAM cần có khả năng xử lý các tế bào ATM để thực hiện ghép kênh lưu
lượng thống kê. Tổng tốc độ các đường ADSL qua tất cả các khối ATU-C có thể
lớn hơn tốc độ đường STM-1.
ứng dụng của ADSL
Đặc điểm truyền tốc độ hai chiều không đối xứng của ADSL làm cho kỹ thuật
này phù hợp với hầu hết các ứng dụng yêu cầu băng thông luồng xuống lớn hơn
băng thông luồng lên. VoD là hướng phát triển ban đầu của ADSL nhưng sau đó
truy nhập Internet tốc độ cao nhanh chóng trở thành hướng phát triển chủ yếu.


12


Ngoài ra còn một số ứng dụng khác đang được phát triển và sử dụng công nghệ
này như sau:
- Telecommuting: Dịch vụ thoại và truy nhập dữ liệu từ xa, cho phép người sử
dụng làm việc tại nhà và kết nối tới cơ sở dữ liệu tại nơi làm việc.
- Dịch vụ truyền video hoặc thông tin thời gian thực: ADSL cho phép phân phối
những ứng dụng băng rộng theo thời gian thực như tin tức, token chứng khoán,
thời tiết ...
- Chương trình đào tạo từ xa: ADSL full-rate với chất lượng dịch vụ đảm bảo có
thể cung cấp luồng video theo tiêu chuẩn MPEG-2 cho phép các trung tâm
giảng dạy gửi video minh hoạ bài dạy và trao đổi trực tiếp với học viên từ
nhiều vị trí.
- Chữa bệnh từ xa: Các bác sĩ có thể chẩn đoán và khám chữa bệnh từ xa.
- Hội nghị truyền hình: Mặc dù dịch vụ này yêu cầu băng thông hai chiều đối
xứng nhưng ADSL full-rate có thể cung cấp một kênh H0 (384×384Kbit/s)
chuyên dụng ngoài băng thông có sẵn của ADSL cho ứng dụng này trong khi
vẫn đảm bảo phục vụ các ứng dụng khác.
1.3.2 - Fiber-In-The-Loop (FITL)
Công nghệ truy nhập FITL thường dùng cáp quang theo kiến trúc hình sao
(điểm-đa điểm), gồm một họ các kiến trúc như:
- Cáp quang tới tận node FTTN
- Cáp quang tới tận hộ dân cư FTTC
- Cáp quang tới tận hộ thuê bao FTTH
Các hệ thống FITL được phát triển theo hướng tương thích với các dịch vụ,
hệ thống truyền dẫn, hệ thống điều hành của các nhà khai thác nội vùng (LEC).
Kiến trúc nguyên thủy FITL được chỉ ra trong hình 1.5.
Một mạng FITL gồm một kết cuối host số (HDT: Host Digital Terminal)
với các khối ONU trong kiến trúc hình sao, được HDT quản lý. HDT cung cấp
các hoạt động và giao diện cần thiết của hệ thống FITL cho phần còn lại của mạng
LEC.
Ví dụ, HDT có thể tách riêng lưu lượng chuyển mạch nội hạt và ra bên
ngoài để quản lý định tuyến. Các dịch vụ băng rộng như Internet, tương tác đa
phương tiện và thoại được phát tới HDT, HDT có thể được đặt tại CO hoặc tại
đầu xa, như tín hiệu băng gốc. Điều này trái ngược với các mạng HFC, trong đó
các dịch vụ băng rộng được điều chế RF. Tại HDT, tín hiệu số băng gốc được
chuyển mạch và gửi tới các khối mạng băng rộng qua cáp quang. ONU được đặt
gần thuê bao và phục vụ nhiều khách hàng. ONU thực hiện chuyển đổi quang điện
và các chức năng quan trọng khác. Tín hiệu điện sau đó được phát tới thuê bao


13


qua cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi. Một khối giao diện mạng đặt tại phía
thuê bao sẽ tách tín hiệu Video, tín hiệu dữ liệu, và tín hiệu thoại như chỉ ra trong
hình 1.5. Tín hiệu Video số được tách kênh và giải mã bởi một STB.

M¹ng
PSTN

Video server
t−¬ng t¸c

ONU
s
pl
it

M¹ng
ATM
Video server

Cæng Internet

HÖ thèng truy
nhËp chuyÓn
m¹ch sè

C¸p
®ång
trôc

H×nh 1.5 CÊu h×nh hÖ thèng Fiber – in – the – loop

Một kiến trúc FITL khác là FTTH. Như tên gọi của nó, cáp quang sẽ thay
thế cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi từ ONU đến thuê bao. Sự khác nhau
giữa kiến trúc FTTH và FTTC nằm ở vị trí lắp đặt của ONU.
Trong kiến trúc FTTH, ONU được đặt tại nhà thuê bao. Vì vậy, nhu cầu dùng
công nghệ cáp xoắn đôi ngoài nhà thuê bao được loại bỏ trong kiến trúc FTTH.
Phần mạng giữa HDT và các ONU trở thành mạng quang thụ động, điều này trở
nên rất quan trọng khi nâng cấp trong tương lai. Băng thông rộng sẵn có (hàng
THz) của sợi quang để chuyển phát các dịch vụ băng rộng cho thuê bao là một
trong những ưu điểm của kiến trúc mạng toàn quang này. Với việc dùng công
nghệ WDM, các hệ thống FTTH có khả năng truyền tải tốc độ hàng Gb/s ví dụ
OC-48/STM-16 (2.5GHz) hoặc các dịch vụ băng rộng tương thích với
SONET/SDH tới thuê bao. Hơn nữa, vì mỗi ONU được đặt tại nhà thuê bao, do
vậy không cần thiết công suất ngoài hoặc bảo dưỡng thêm.
Nhược điểm chính của FTTH là giá thành mỗi OTU tương đối cao và chi
phí lắp đặt cáp quang ban đầu. Bất chấp nhược điểm này, kiến trúc FTTH có
nhiều tiềm năng hứa hẹn để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao.
1.3.3 - Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS (Direct Broadcast Satellite)
Công nghệ DBS dựa trên các vệ tinh đồng bộ địa tĩnh cung cấp các chương
trình truyền hình đa kênh cho các thuê bao có trang bị các bộ thu DBS. Tuy nhiên


14


ở Việt Nam hiện nay chưa có vệ tinh riêng và cũng chưa có các kênh truyền hình
trả tiền qua vệ tinh riêng. Các chương trình truyền hình qua vệ tinh được cung cấp
bởi các nhà cung cấp dịch vụ nước ngoài và thông qua các vệ tinh nước ngoài.
Người dân muốn đăng ký dịch vụ truyền hình qua vệ tinh cần phải được sự cho
phép của Bộ Văn Hoá Thông Tin. Vì vậy, truyền hình trả tiền qua vệ tinh ở Việt
Nam gặp nhiều hạn chế như: không có kênh truyền hình và ngôn ngữ tiếng việt
đăng ký dịch vụ phức tạp, chi phí thuê bao cao. Chính vì những lý do này mà số
lượng người xem truyền hình qua vệ tinh ở Việt Nam rất ít.
1.3.4 - Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS)
(MMDS: Multipoint Multichanel Distribution Service)
Công nghệ truy nhập MMDS là một công nghệ không dây (wireless) khác
được dựa trên các kênh Video tương tự và số quảng bá mặt đất. Kiến trúc cơ bản
MMDS gồm các khối phát vô tuyến MMDS đặt tại các tháp radio cùng với anten,
một anten của thuê bao, một bộ hạ tần và một STB. Mỗi vùng phục vụ được chia
thành các cell có phần giao nhau, mỗi cell có bán kính 40 km. Đối với truyền dẫn
yêu cầu mức tin cậy cao, tầm nhìn giữa anten phát và thu được yêu cầu bình
thường. Vì tầm nhìn luôn không thuận lợi nên nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng
chủ yếu trong hệ thống MMDS là tín hiệu fading nhiều đường. Sử dụng công
nghệ MMDS có những thuận lợi và khó khăn sau:
1 – Thuận lợi
Triển khai mạng đơn giản, chi phí thấp: Do môi trường truyền dẫn tín hiệu
MMDS là sóng vi ba (sóng vô tuyến) cho nên khi triển khai mạng đến thuê bao
không cần phải kéo cáp tới tận hộ thuê bao, mà chỉ cần dựng cột anten thu tại thuê
bao sao cho có thể nhìn thấy cột anten phát (tại cột anten của đài THVN) là có thể
thu được tín hiệu và giải mã để xem. Đặc điểm này sẽ giúp nhà cung cấp dịch vụ
MMDS không mất thời gian, công sức và chi phí đào đường rải cáp, đảm bảo mỹ
quan đô thị.
2 – Khó khăn
- Hạn chế vùng phủ sóng: Do sử dụng sóng viba tại dải tần 900MHz để truyền
tín hiệu Video, MMDS đòi hỏi anten phát và anten thu phải nhìn thấy nhau thì
mới thu được tín hiệu tốt. Vì vậy đối với các hộ dân cư nằm ở phía sau các khu
khách sạn cao tầng, các khu cao ốc, việc thu tín hiệu MMDS rất khó thực hiện.
Điều này cũng xảy ra đối với các gia đình ở trong các ngôi nhà thấp, bị các vật
cản như cây cối che chắn. Đât chính là trở ngại lớn cho việc cung cấp dịch vụ
MMDS đến với mọi người dân sử dụng dịch vụ.


15


- Chịu tác động mạnh bởi nhiễu công nghiệp: Do sử dụng phương thức điều chế
tín hiệu truyền hình tương tự (analog) không có khả năng chống lỗi, lại truyền
bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hưởng rất mạnh bởi các nguồn
nhiễu công nghiệp: nhiễu từ mạng điện lưới, nhiễu từ các thiết bị điện: môtơ
điện, quạt điện… mà không có cách hạn chế và khắc phục. Điều này dẫn đến
giảm chất lượng hình ảnh của dịch vụ MMDS.
- Chịu ảnh hưởng lớn bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ như mưa to, sét… tín
hiệu MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian, dẫn đến giảm mạnh
chất lượng tín hiệu hình ảnh.
- Yêu cầu phổ tần số vô tuyến quá lớn: Muốn có khả năng cung cấp nhiều
chương trình truyền hình tương tự, MMDS đòi hỏi phải có dải tần đủ lớn . Ví
dụ: để có thể cung cấp 13 kênh truyền hình tương tự, MMDS đòi hỏi phải có
dải tần tối thiểu là 13kênh x 8MHz/kênh = 104MHz. Đây là một dải tần vô
tuyến rất lớn, và khi càng tăng số lượng chương trình thì yêu cầu độ rộng băng
tần cũng tăng theo. Trong khi đó phổ tần vô tuyến là nguồn tài nguyên quý giá
đối với mỗi một quốc gia. Không chỉ có dịch vụ truyền hình MMDS, truyền
hình quảng bá mặt đất sử dụng nguồn tải nguyên quý giá này, mà còn rất nhiều
các dịch vụ viễn thông khác cũng như các trạm phát vô tuyến thuộc nghiệp vụ
an ninh – quốc phòng tham gia sử dụng nguồn tài nguyên quý giá này. Vì thế
việc chiếm dụng phổ tần vô tuyến quá lớn của MMDS là không hiệu quả.
- Gây can nhiễu các đài phát vô tuyến khác: Mặc dù được phân một dải tần
riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như các máy phát vô tuyến khác luôn sinh
ra các tần số hài bậc cao có thể ảnh hưởng đến các trạm phát vô tuyến nghiệp
vụ khác.
- Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số: Hiện nay việc không sử
dụng MMDS để cung cấp dịch vụ truyền hình là xu hướng thực tế trên thế giới
(do các nhược điểm trên) . Chính vì thế việc các thiết bị phát tín hiệu truyền
hình số MMDS không được phát triển, thêm nữa, các thiết bị giải mã ở phía
thuê bao cũng không được các nhà sản xuất thiết bị nghiên cứu và sản xuất. Do
đó việc ứng dụng truyền hình số để nâng cao chất lượng hình ảnh, dịch vụ của
MMDS sẽ không có tính khả thi.


16


Khèi ph¸t v«
tuyÕn MMDS

M«i tr−êng
truyÒn dÉn
Khèi h¹ tÇn
STB

Trung t©m

H×nh 1.6 CÊu h×nh m¹ng dÞch vô ph©n phèi ®a kªnh ®a ®iÓm MMDS

Một công nghệ gần với MMDS là công nghệ lai ghép giữa cáp quang và
không dây (HFW) hay còn gọi là lai ghép giữa quang và vô tuyến (HFR). Kiến
trúc này tương tự như HFC ở đó một headend trung tâm phát các dịch vụ băng
rộng tới nhiều cell RF qua cáp đơn mode SMF, tới thuê bao được thực hiện qua 2
chiều MMDS.
Có nhiều ưu điểm trong kiến trúc này:
- Tăng độ tin cậy truyền dẫn 2 chiều giữa thuê bao và headend so với kiến trúc
MMDS truyền thống.
- Giảm lắp đặt vùng RF và chi phí bảo dưỡng.
- Kiến trúc này thường phù hợp triển khai trên diện rộng trong các khu vục
thành thị tại đó mạng cáp quang đã được xây dựng.


17


CHƯƠNG II – KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
2.1 - Kiến trúc mạng CATV truyền thống
Hình 2.1 là sơ đồ đơn giản của một mạng cáp toàn đồng trục. Các chương
trình thu được từ vệ tinh hoặc viba tại headend, headend thực hiện nhiệm vụ sau:

Head
end

Thuê
bao

Thuê
bao

Thuê
bao

Cáp
trung kế

Cáp fidơ
Chú thích
Pad
Bộ khuếch
đại
Spliter
Tap

Cáp
thuê bao

Hình 2.1 Kiến trúc đơn giản mạng CATV truyền thống

- Thu các chương trình (ví dụ từ NBC, CBS, và các mạng cáp như MTV&
ESPN)
- Chuyển đổi từng kênh tới kênh tần số RF mong muốn, ngẫu nhiên hóa các
kênh khi có yêu cầu.
- Kết hợp tất cả các tần số vào một kênh đơn tương tự băng rộng (ghép FDM).
- Phát quảng bá kênh tương tự tổng hợp này xuống cho các thuê bao .


18


Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm:
- Cáp chính trung kế (Trunk cable).
- Fidơ cáp: Cáp rẽ ra từ các cáp trung kế
- Cáp thuê bao (Drop cable): Phần cáp kết nối từ cáp nhánh fidơ đến thuê bao hộ
gia đình.
Lưu lượng Video tổng đường xuống phát từ headend và được đưa tới các
cáp trung kế. Để cung cấp cho toàn một vùng, các bộ chia tín hiệu (spliter) sẽ chia
lưu lượng tới các cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế. Tín hiệu đưa đến thuê bao được
trích ra từ các cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ bộ trích tín hiệu Tap.
Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tần số trung tâm khi truyền qua
cáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ và cáp thuê bao). Do vậy tín hiệu ở tần số càng
cao suy hao càng nhanh so với tần số thấp. Đó là lý do tại sao các nhà cung cấp
mong muốn ít kênh. Mức tín hiệu cũng bị suy giảm khi đi qua các bộ Spliter và
Tap .
Trên đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các
khoảng cách phù hợp để khôi phục tín hiệu bị suy hao. Các bộ khuếch đại được
cấp nguồn nhờ các bộ cấp nguồn đặt rải rác trên đường đi của cáp, các bộ nguồn
này được nuôi từ mạng điện sở tại. Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn
cũng chính bằng cáp đồng trục: dòng điện một chiều được cộng chung với tín hiệu
nhờ bộ cộng. Đến các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ được tách riêng để cấp
nguồn cho bộ khuếch đại.
Vì các kênh tần số cao tín hiệu suy hao nhanh hơn nhất là trên khoảng cách
truyền dẫn dài, các kênh tần số cao cần có mức khuếch đại cao hơn so với các
kênh tần số thấp. Do đó cần phải cân bằng công suất trong dải tần phát tại những
điểm cuối để giảm méo. Để phủ cho một vùng, một bộ khuếch đại có thể đặt ở
mức cao, kết quả là cả mức tín hiệu và méo đều lớn. Do vậy tại nhà thuê bao gần
headend cần một thiết bị thụ động làm suy giảm bớt mức tín hiệu gọi là Pad.
Các hệ thống cáp đồng trục cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu thu của
TV. Mặc dù nhiều vùng tín hiệu truyền hình vô tuyến quảng bá thu được có chất
lượng khá tốt nhưng CATV vẫn được lựa chọn phổ biến vì khả năng lựa chọn
nhiều chương trình. Tuy nhiên mạng toàn cáp đồng trục có một số nhược điểm
sau:
Mặc dù đạt được một số thành công về cung cấp dịch vụ truyền hình, các hệ
thống thuần túy cáp trục không thể thỏa mãn các dịch vụ băng rộng tốc độ cao.
Dung lượng kênh của hệ thống không đủ để đáp ứng cho phát vệ tinh quảng bá
trực tiếp DBS. Hệ thống cáp đồng trục có thể cung cấp hơn 40 kênh nhưng các
thuê bao DBS có thể thu được gấp 2 lần số kênh trên, đủ cho họ lựa chọn
chương trình. Các mạng cáp yêu cầu cần thêm dung lượng kênh để tăng cạnh
tranh.


19


Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, nên cần phải đặt
nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền. Do vậy phải có các chi phí
khác kèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng
lên… dẫn đến chi phí cho mạng lớn.
Các hệ thống cáp đồng trục thiếu độ tin cậy. Nếu một bộ khuếch đại ở gần
headend không hoạt động (ví dụ như mất nguồn nuôi), tất cả các thuê bao do
bộ khuếch đại đó cung cấp sẽ mất các dịch vụ.
Mức tín hiệu (chất lượng tín hiệu) sẽ không đủ đáp ứng cho số lượng lớn các
thuê bao. Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao cáp, nhiễu đường truyền
tác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ không hết
và tích tụ trên đường truyền, nên càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng
giảm, dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ của mạng.
Các hệ thống cáp đồng trục rất phức tạp khi thiết kế và vận hành hoạt động.
Việc giữ cho công suất cân bằng cho tất cả các thuê bao là vấn đề rất khó.
Để giải quyết các nhược điểm trên, các nhà cung cấp cùng đi tới ý tưởng sử dụng
cáp quang thay cho cáp trung kế đồng trục. Toàn hệ thống sẽ có cả cáp quang và
cáp đồng trục gọi là mạng lai giữa cáp quang và đồng trục (mạng lai HFC). Yêu
cầu đối với hệ thống quang tương tự là duy trì sự tương thích với các thiết bị cáp
kim loại hiện có.
2.2 - Kiến trúc mạng có cấu trúc
2.2.1 - Các đặc điểm cơ bản mạng HFC
Khái niệm:
Mạng HFC (Hybrid Fiber/Coaxial network) là mạng lai giữa cáp quang và
cáp đồng trục, sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền và phân
phối tín hiệu. Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các node quang là cáp quang,
còn từ các node quang đến thuê bao là cáp đồng trục.
Mạng HFC bao gồm 3 mạng con (segment) gồm:
- Mạng truyền dẫn (Transport segment)
- Mạng phân phối (Distribution segment)
- Mạng truy nhập (Acess segment)
Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang và các Hub sơ cấp, nhiệm vụ
của nó là truyền dẫn tín hiệu từ headend đến các khu vực xa. Các Hub sơ cấp có
chức năng thu/phát quang từ/đến các node quang và chuyển tiếp tín hiệu quang tới
các Hub khác.
Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, các Hub thứ cấp và
các node quang. Tín hiệu quang từ các Hub sẽ được chuyển thành tín hiệu điện tại
các node quang để truyền đến thuê bao. Ngược lại trong trường hợp mạng 2 chiều,


20


tín hiệu điện từ mạng truy nhập sẽ được thu tại node quang và chuyển thành tín
hiệu quang để truyền đến Hub về headend.
Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, các thiết bị thu phát cao
tần có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu cao tần RF giữa node quang và các thiết bị
thuê bao. Thông thường bán kính phục vụ của mạng con truy nhập tối đa khoảng
300m.

Mạng truyền dẫn
(backbone)

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 2.2 Kiến trúc mạng HFC

Hoạt động của mạng:
Tín hiệu Video tương tự cũng như số từ các nguồn khác nhau như: Các bộ
phát đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video sever được đưa tới headend
trung tâm. Tại đây tín hiệu được ghép kênh và truyền đi qua Ring sợi đơn mode
(SMF). Tín hiệu được truyền từ headend trung tâm tới thông thường là 4 hoặc 5
Hub sơ cấp. Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng hơn 150.000 thuê bao.
Có khoảng 4 hoặc 5 hub thứ cấp và headend nội hạt, mỗi hub sơ cấp chỉ cung cấp
cho khoảng 25000 thuê bao. Hub thứ cấp được sử dụng để phân phối phụ thêm
các tín hiệu video tương tự hoặc số đã ghép kênh với mục đích giảm việc phát
cùng kênh video tại các headend sơ cấp và thứ cấp khác nhau. Các kênh số và
tương tự của headend trung tâm có thể cùng được chia xẻ sử dụng trên mạng
backbone. Mạng backbone được xây dựng theo kiến trúc Ring sử dụng công nghệ
SONET/SDH hoặc một số công nghệ độc quyền.
Các đặc điểm của SONET/SDH được định nghĩa cấp tốc độ số liệu chuẩn từ tốc
độ OC-1 (51,84 Mb/s)/STM-1 (155,52 Mb/s) tới các tốc độ gấp nguyên lần tốc độ
này.
Trong mạng SONET/SDH, tín hiệu Video tương tự được số hoá, điều chế,
ghép kênh TDM và được truyền ở các tốc độ khác nhau từ OC-12/STM-4 (622


21


Mb/s) tới OC-48/STM-16 (2448 Mb/s). ở đây sử dụng kỹ thuật ghép kênh thống
kê TDM để tăng độ rộng băng tần sử dụng. Ghép kênh thống kê TDM thực hiện
cấp phát động các khe thời gian theo yêu cầu để thực hiện các dịch vụ có tốc độ
bít thay đổi qua mạng SONET/SDH. Để giảm chi phí lắp đặt, phần lớn các nhà
điều hành CATV lựa chọn sử dụng thiết bị tương thích với chuẩn SONET/SDH,
tuỳ theo các giao diện mạng. Dung lượng node quang được xác định bởi số lượng
thuê bao mà nó cung cấp tín hiệu. Node quang có thể là node cỡ nhỏ với khoảng
100 thuê bao hoặc cỡ lớn với khoảng 2000 thuê bao.
2.2.2 - Ưu và nhược điểm của mạng HFC
- Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ sử dụng các ưu điểm vượt
trội của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: Dải thông cực lớn,
suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hóa và ăn mòn hóa học
tốt. Với các sợi quang được sản xuất với công nghệ hiện đại ngày nay, các sợi
quang cho phép truyền các tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz (1014 ÷
1015 Hz). Đây là dải thông tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải
thông đường truyền mà không một phương tiện truyền dẫn nào khác có thể có
được.
- Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ
bước sóng quang là 1310 nm và 1550 nm. Đây là 2 cửa sổ có suy hao tín hiệu
rất nhỏ: 0,3 dB/km với bước sóng 1310 nm và 0,2 nm với bước sóng 1550 nm.
Trong khi đó với một sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp nhất cũng phải mất
43 dB/km tại tần số 1 GHz.
- Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vậy không bị ảnh hưởng bởi
các nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên
đường truyền. Được chế tạo từ các chất trung tính là Plastic và thủy tinh, các
sợi quang là các vật liệu không bị ăn mòn hóa học dẫn đến tuổi thọ của sợi cao.
- Có khả năng dự phòng trong trường hợp sợi quang bị đứt.
Trước đây các mạng con truy nhập thường sử dụng các thiết bị tích cực là
các bộ khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu đi xa. Theo
kinh nghiệm của các nhà điều hành mạng cáp của châu Âu và châu Mỹ, trục trặc
của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các thiết bị
ghép nguồn cho chúng. Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc định vị,
sửa chữa thông thường không thể thực hiện nhanh được nên ảnh hưởng đến chất
lượng phục vụ khách hàng của mạng. Với các mạng truy nhập đồng trục, khi cung
cấp dịch vụ 2 chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại tín hiệu
cho các tín hiệu ngược dòng dẫ đến độ ổn định của mạng giảm. Hiện nay xu
hướng trên thế giới đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động, tại


22


đó không sử dụng bất cứ một thiết bị tích cực nào nữa, mà chỉ còn các bộ chia tín
hiệu, các bộ ghép định hướng và các bộ trích tín hiệu thụ động. Một mạng HFC
chỉ sử dụng các thiết bị cao tần thụ động được gọi là mạng HFC thụ động HFPC
(Hybrid Fiber/Passive Coaxial) như thể hiện trong hình 2.3. Sử dụng mạng truy
nhập thụ động hoàn toàn sẽ tạo ra các ưu điểm sau:
- Chất lượng tín hiệu được nâng cao do không sử dụng các bộ khuếch đại tín
hiệu mà hoàn toàn chỉ dùng các thiết bị thụ động nên tín hiệu tới thuê bao sẽ
không bị ảnh hưởng của nhiễu tích tụ do các bộ khuếch đại.
- Sự cố của mạng sẽ giảm rất nhiều dẫn đến tăng độ ổn định và chất lượng phục
vụ mạng vì trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ
khuếch đại và thiết bị ghép nguồn cho chúng.
- Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo 2 chiều vì thế độ ổn
định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ 2 chiều.
- Sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ động sẽ giảm chi phí rất lớn cho việc cấp
nguồn bảo dưỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi
phí điều hành mạng.
- Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao tại một node quang
sẽ giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên sẽ tăng
lên, tạo ra khả năng cung cấp tốt các dịch vụ 2 chiều tốc độ cao cho thuê bao.
Tuy nhiên, mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC cũng có một số
nhược điểm sau:
- Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp
sẽ không được bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng.
- Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi một
node quang có thể giảm đi. Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử
dụng các bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và
tăng số node quang dẫn đến tăng chi phí rất lớn cho mạng.


23


Bộ chia
Bộ chia

Mạng truyền dẫn
(Backbond)

Mạng phân phối

Mạng truy nhập

Hình 2.3 Cấu trúc mạng HFPC

2.2.3 - Kết luận
Như đã trình bày ở trên, ưu điểm của mạng này là nhược điểm của mạng
kia. Tuỳ thuộc vào mô hình kinh tế, điều kiện địa lý để áp dụng loại mạng nào cho
phù hợp. Nếu xét trong cùng một phạm vi phục vụ, mạng HFPC yêu cầu số lượng
node quang lớn hơn mạng HFC. Vì vậy:
- Trong điều kiện mạng quang đã có sẵn, nên chọn phương án xây dựng mạng
HPFC nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư cho mạng đồng trục, đẩy nhanh tốc
độ triển khai mạng, nâng cao chất lượng tín hiệu và hiệu quả khai thác.
- Trong điều kiện mạng quang còn hạn hẹp, nên chọn phương án xây dựng mạng
HFC. Khi đó, để đẩy nhanh tốc độ mở rộng mạng phải vươn dài mạng đồng
trục bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại cao tần.
Đối với tình hình nước ta hiện nay thì cấu trúc mạng HFC hợp lý hơn vì ở
Việt Nam mạng truyền hình cáp vẫn đang còn mới mẻ, mạng mới được đưa vào
sử dụng trong khoảng thời gian ngắn nên cơ sở hạ tầng còn thiếu thốn. Hệ thống
mạng hầu như phải kéo mới nên để giảm chi phí lắp đặt cho cả nhà khai thác lẫn
các thuê bao thì mạng HFC là hợp lý nhất nên trong phạm vi đồ án này em chỉ xét
cấu trúc mạng HFC và phương pháp thiết kế mạng này.


24


CHƯƠNG III – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG
3.1 – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Headend
3.1.1 - Sơ đồ khối cơ bản của 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.


25



26

Cáp đồng trục

IS
RF
IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

IF

A/V

A/V

A/V

A/V

A/V

A/V

IF

IF

IF

IF

RF

RF

RF

RF

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

Thu vệ
tinh (IF)

IF

IF

IF

IF

IS

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

RF

IS

IS
IS

Combiner

RF

Sợi quang

Phát quang
(Tx)

Hình 3.1 Trung tâm Headen


3.1.2 - Nguyên lý hoạt động của Headend
Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, …) được thu
qua các anten VHF (very hight friquency), 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: anten 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
(combiner 16:1) để ghép kênh với các kênh tín hiệu khác theo phương thức ghép
kênh theo tần số (FDM: Friquency Division Multiplexing).
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 Audeo 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 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.


27


3.1.3 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang
3.1.3.1 – Cấu tạo

Tín hiệu
vào

Bộ lập
mã

Bộ điều
khiển

Ip

Nguồn
quang

Tín hiệu
quang ra

Hình 3.2 Sơ đồ khối máy phát tín hiệu quang

Máy phát quang bao gồm 3 khối chính như sau:
+ Bộ lập mã có chức năng chuyển các mã đường truyền khác nhau (RZ, NRZ,
AMI…) thành mã đường truyền thích hợp trên đường truyền quang, thường là mã
Manchester.
+ 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. Có các loại nguồn quang thường dùng
sau:
1/ Laser điode có khoang cộng hưởng Fabry – perot
Laser đioe có cấu trúc dị thể kép như LED , nhưng có khả năng khuếch đại. Để
đạt được mục đích này thường dùng khoang cộng hưởng Fabry-perot, bằng cách
mài nhẵn hai đầu dị thể kép thành hai gương phản xạ như hình 3.2a. Cấu trúc này
của laser diode được viết tắt là FP-LD.
Khoảng cách hai gương trong laser diode Fabry-perot là L. các gương này
có khả năng tạo ra hồi tiếp tích cực, tức là sự quay lại của các photon kích thích
trong vùng hoạt tính sẽ kích thích nhiều photon hơn. Ánh sáng đi ra ngoài qua hai
gương phản xạ.
Xét điều kiện khuếch đại trong laser diode Fabry-perot: một sóng truyền từ
gương bên trái tới gương bên phải, như hình 3.3b. Tại gương bên phải, sóng này
sẽ phản xạ và tiếp tục truyền như thế. Dạng sóng này gọi là sóng đứng. Để trong
buồng cộng hưởng chỉ có sóng với bước sóng ổn định thì nó phải là sóng đứng.
Yêu cầu vật lý này có thể được viết như sau:


28


N=
Trong đó:

2L
λ

(3.1)

L: là khoảng cách hai gương
N: là số nguyên
Để thoả mãn điều kiện cộng hưởng, hai gương phản xạ phải cách nhau một
khoảng là L bằng số nguyên lần nửa bước sóng.
Quá trình phát xạ của FP-LD được thực hiện khi một vài bước sóng cộng hưởng
nằm trong đường cong khuếch đại có hệ số khuếch đại lớn hơn suy hao, như trong
hình 3.3c

Gương

Vùng hoạt tính
Vùng hạn chế

Vùng hạn chế

(a)

(b)
Công suất đầu ra (mW)

L

λ (nm)

Δλ
(c)

Hình 3.3 Laser Fabry-perot: (a) Cấu tạo của khoang cộng
hưởng; (b) Hình thành sóng đứng trong khoang cộng hưởng;
(c) Phổ phát xạ của FP-LD


29


Công suất ra (mW)

Đặc tính P – I của laser diode như hình 3.4. Đặc tính phổ của FP – LD như hình
3.3d.

0

Dòng (mA)

Hình 3.4 Đặc tính P – I của laser diode

2/ Laser diode DFB (Distributed FeedBack)
Nguyên lý hoạt động của laser DFB là sư dụng hiện tượng phản xạ Bragg
vào mục đích nén các mode bên trong và chọn lọc tần số. Trong thiết bị này
buồng cộng hưởng Fabry-perot được thay thế bằng cách tử nhiễu xạ (Hình 3.5).
Sóng quang lan truyền song song với cách tử, do cách tử có cấu trúc tuần
hoàn chu kỳ tạo hiện tượng giao thoa giữa hai sóng ghép la truyền ngược nhau.
Để hiện tượng giao thoa sóng xảy ra thì sau một chu kỳ của cách tử pha của sóng
phải thay đổi 2πm, trong đó m là số nguyên, được gọi là bậc nhiễu xạ Bragg tức
là:
2πneff
(3.2)
2πm = 2Λ
λB
Với neff là chiết suất hiệu dụng của mode (neff ≈ 3,4 đối với bước sóng
1550nm InGaAsP laser). Λ là chu kỳ cách tử, hệ số 2 xuất hiện trong biểu thức
trên vì ánh sáng phải phản xạ hai lần để trùng pha với pha của sóng tới.
Nếu điều kiện (3.2) không thoả mãn thì ánh sáng tán xạ từ cách tử sẽ giao
thoa triệt tiêu lẫn nhau, kết quả là sóng không thể lan truyền đi được. Khi m = 1
thì bước sóng λB được gọi là bước sóng Bragg bậc 1 và:


30


λB = 2Λneff

(3.3)

Λ
Lớp tiếp xúc
P
Cách tử
Vùng hoạt
tính

n

Lớp tiếp xúc

Hình 3.5 Cấu trúc diode laser hồi tiếp phân tán DFB

Công thức (3.3) là trường hợp đặc biệt của định luật Bragg và nếu m = 1
đơn vị thì sóng được gọi là thoả mãn điều kiện Bragg thứ nhất. Ngoài ra cũng có
thể ánh sáng phản xạ thoả mãn điều kiện Bragg thứ hai. Thực tế thì khi m = 2,
chu kỳ cách tử tăng lên và dễ chế tạo hơn. Lưu ý rằng cách tử không nằm trong
lớp hoạt tính nguyên nhân là do cách tử nằm trong vùng hoạt tính sẽ gây ra sự
chuyển vị bề mặt và điều này sẽ làm tăng tỷ lệ tái hợp không bức xạ. Lớp cách tử
được thực hiện nhờ công nghệ quang khắc hoặc công nghệ ăn mòn hoá học.
Đặc tuyến P-I của laser được thể hiện như trong hình 3.4 và chức năng điều
chế tín hiệu tương tự được thể hiện như trong hình3.6a và điều chế tín hiệu số
được thể hiện như trong hình 3.6b. Ở đây logic 0 tương ứng với trạng thái tối và
logic 1 tương ứng với trạng thái sáng của ánh sáng laser. Một tín hiệu thay đổi
thẳng từ giá trị dưới ngưỡng đến giá trị trên ngưỡng của đặc tuyến laser (dòng
bơm).


31


P(mW)

Tín hiệu quang đầu ra

IF (mA)

Ith
Ib
Tín hiệu điện đầu vào

Hình 3.6.(a) Điều chế tín hiệu số

P(mW)

Tín hiệu quang đầu ra

Ib
Ith

IF (mA)
Tín hiệu điện đầu vào

Hình 3.6.(b) Điều chế tương tự


32


3.1.3.2 – Hoạt động của máy phát
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.
3.2 – Cấu tạo và hoạt động của node quang
1 - Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra:

03

05

04

RF1

02

01

06

TP1

RF2
TP2

RF3
TP3

08

07

RF4
TP4

Hình 3.7 Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra

2 - Cấu tạo của node quang bao gồm các khối cơ bản sau:


33


(01) Khối thu quang có chức năng thu tín hiệu từ tuyến đến và sau đó chuyển
thành tín hiệu cao tần (RF)
(02) Khối khôi phục tín hiệu: khối này bao gồm các bộ chia tín hiệu, bộ suy hao
(pad), bộ khuếch đại, chúng Có chứ năng lần lượt là chia đều tín hiệu cho các
cổng khác, điều chỉnh mức tín hiệu phù hợp với yêu cầu đầu ra và khuếch đại tín
hiệu.
(03) Khối khuếch đại công suất trước khi đưa ra đầu ra.
(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 (Hight) 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.
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.
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 –2.5dBm ÷ +2dBm và tín hiệu ra thông thường
của một node quang trong khoảng 108dBμV. Khoảng bước sóng hoạt động là từ


34


1270 ÷1550nm, trong truyền hình cáp dùng cửa sổ quang 1310nm để có suy hao
trên sợi quang thấp.
3.3 – Sợi quang
3.3.1 - Cấu tạo và dạng sợi quang
Vỏ

Lớp vỏ bảo vệ

Lõi
Hình 3.8 Cấu tạo sợi quang

Để truyền lan được ánh sáng, một sợi quang cơ bản có cấu tạo như hình 3.8.
Mặc dù trên thực tế, sợi quang có thể có nhiều lớp nhưng chỉ có hai lớp cơ bản là
lớp lõi (core) và lớp vỏ (cladding) đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền
lan ánh sáng. Cả lớp lõi và lớp vỏ được chế tạo từ thuỷ tinh Silic, tuy nhiên chúng
có chiết xuất khác nhau, lõi có chiết xuất lớn hơn vỏ để đảm bảo điều kiện phản
xạ để có thể duy trì việc truyền lan ánh sáng bên trong lõi sợi quang. Chênh lệch
chiết xuất giữa lớp lõi và lớp vỏ thường khoảng một vài phần trăm. Hầu hết các
loại sợi quang đều có đường kính lớp vỏ khoảng 125μm. Bên ngoài lớp vỏ này
thường là một vài lớp bọc bảo vệ để tránh sự tác động cơ học vào sợi gây biến đổi
các đặc tính cơ lý của sợi.
3.3.2 - Sợi đơn mode và sợi đa mode
Khi ánh sáng truyền lan bên trong lõi của một sợi quang phụ thuộc vào hệ
số khúc xạ của lõi (hệ số khúc xạ là hằng số hoặc thay đổi), có thể có các phân bố
trường điện từ khác nhau qua mặt cắt của sợi. Mỗi một phân bố thường thoả mãn
phương trình Maxwell và các điều kiện biên tại mặt phân cách lõi-vỏ được gọi là
một mode quang (Transverse mode). Các mode khác nhau truyền lan dọc trên sợi
quang ở các vận tốc khác nhau. Sợi quang cho phép lan truyền chỉ một mode duy
nhất được gọi là sợi quang đơn mode (single mode fiber). Sợi quang cho phép


35


truyền lan nhiều mode đồng thời được gọi là sợi quang đa mode (Multimode
fiber).

n2

n1

2a
n2

n1

(a)

2a
n2

(b)

n1

2a
(c)
Hình 3.9 Mặt cắt và các tia sáng truyền trong (a) sợi đa mode chiết
xuất phân bậc, (b) sợi đa mode chiết xuất Gradien và (c) sợi đơn
mode chiết xuất phân bậc

Điều mấu chốt trong việc thiết kế, chế tạo sợi để truyền đơn mode là đường
kính lõi sợi phải nhỏ, xuất phát từ mối quan hệ giữa bước sóng cắt của sợi với
đường kính lõi. Bước sóng cắt λc là bước sóng mà trên sợi chỉ có một mode được
truyền và được tính như sau:
2πa
(3.4)
λc = V n1 - n2
Trong đó:
V = 2,405 đối với sợi có chiết xuất bậc (SI fiber)


36


a[μm]: là bán kính của lõi
n1 là chiết xuất của lõi
n1 là chiết xuất của vỏ
Khi đương kính lõi của sợi đơn mode không lớn hơn nhiều so với bước
sóng thì sẽ có một sự phân chia công suất đáng kể ở lớp vỏ. Vì thế cần phải định
nghĩa một tham số khác được gọi là đương kính trường mode (Mode Field
Diameter). Một cách trực giác, đó chính là độ rộng của trường mode. Đặc biệt,
đường kính trường mode chính là trung bình bình phương độ rộng của trường nếu
phân bố trương theo Gauss. Khi phân bố trường không phải dạng Gauss thì có
nhiều cách định nghĩa đường kính trường mode.
3.3.3 - Các đặc tính của sợi quang
3.3.3.1 – Suy hao
- Công suất quang truyền lên sợi giảm theo quy luật hàm số mũ:
P(z) =

α
(- z)
P(0).10 10

(3.5)

Trong đó:
P(0)[mW]: là công suất quang đầu sợi
P(z)[mW]: là công suất quang ở cự ly z
α là hệ số suy hao
- Độ suy hao của sợi quang được tính bởi công thức:
P2
A[dB] = -10lgP
1
Trong đó:
P1[dBm]: là công suất quang đầu vào
P2[dBm]: là công suất quang đầu ra
- Hệ số suy hao trung bình (suy hao trên một đơn vị chiều dài):
A[dB]
α[dB/km] = L[km]
Trong đó:
A[dB]: là độ suy hao của sợi quang
L[km]: là chiều dài sợi quang

(3.6)

(3.7)

3.3.3.2 – Các nguyên nhân gây nên suy hao
có 4 yếu tố gây suy hao cơ bản như sau:
1 – Suy hao hấp thụ của vật liệu


37


Ánh sáng truyền lan trong sợi quang bị hấp thụ do các vật liệu sợi và được
biến đổi thành nhiệt gây nên suy hao mà không lọt ánh sánh ra ngoài. Có hai dạng
suy hao hấp thụ vật liệu cơ bản là suy hao do bản thân sợi quang và suy hao do có
tạp chất trong thuỷ tinh chế tạo sợi quang. Suy hao do bản thân vật liệu sợi là do
các cộng hưởng nguyên tử của vật liệu sợi. Trên hình 3.9 cho chúng ta thấy sự hấp
thụ xảy ra ở cá hai miền hồng ngoại và cực tím. Sự hấp thụ không phải do bản
thân vật liệu chế tạo sợi gây ra bởi các cộng hưởng nguyên tử của các thành phần
khác còn gọi là tạp chất như các ion kim loại, ion Hydroxyn và các liên kết OH
mà tần số cộng hưởng cơ bản của nó ở bước sóng 2.8μm. Do liên kết OH có thể
hấp thụ ánh sáng tại tần số cộng hưởng và các sóng hài, do đó có nhiều đỉnh hấp
thụ tại các bước sóng 2.8/(n + 1) μm, ví dụ như ở 1.4μm, 0.93μm và 0.7μm (với n
= 1,2 và 3) như thể hiện ở hình 3.10. Các đỉnh hấp thụ khác như là đỉnh ở 1.24μm
là do tác động giữa liên kết OH và SiO2.

Suy hao (dB/km)

5

Suy hao tổng

4

ion OH

Tán xạ Rayleigh

3
2

Hấp
thụ
hồng ngoại

Hấp thụ
cực tím

1
0
0.7

OH
0.8
0.9
850nm
1.cửa sổ

1.0

1.1

1.2

1.3 1.4
1300nm
2.cửa sổ
Bước sóng λ (μm)

1.5 1.6
1550nm
3.cửa sổ

Hình 3.10 Suy hao tổng của sợi quang


38


2 – Suy hao do tán sắc
Có 4 loại suy hao tán sắc trong sợi quang là Rayleigh, Mie, Brillouin và
Raman mà trong đó quan trọng nhất là suy hao do tán sắc Rayleigh. Suy hao do
tán sắc Rayleigh tỉ lệ thuận với 1/λ4 và được tính như sau:
1
(3.8)
αR = CR 4 [dB/km]
λ
Ở đây, CR được gọi là hệ số tán sắc Rayleigh. Giá trị thực tế đo được thể
hiện ở hình 3.10 và nằm trong khoảng từ 0.8 ÷ 1.0 (dB/km)/(μm)2 và là một hàm
của chênh lệch chiết xuất giữav lõi với vỏ, đường kính lõi và kiểu của vật liệu.
Nói một cách tổng quát, chênh lệch chiết xuất giữa lõi và vỏ càng lớn thì suy hao
do tán sắc Rayleigh càng lớn.
Suy hao tổng bao gồm suy hao vật liệu và suy hao do tán sắc Rayleigh được
thể hiện như ở hình 3.10 cho thấy có hai cửa sổ thấp ở 1.3μm và 1.55μm. Do vậy
hầu hết các nguồn quang thường hoạt động ở các bước sóng đó để có suy hao là
nhỏ nhất.
Các tán sắc Rayleigh và Mie là các tán sắc tuyến tính, trong đó công suất
một mode của từng loại thiết bị biến thành mode bức xạ bởi tính không đồng nhất
của chỉ số chiết xuất (Rayleigh) hoặc tính không đồng nhất của bề mặt dẫn sóng
(Mie). Các tán cắc Brillouin và Raman là các tán sắc không tuyến tính , trong đó
công suất một mode của từng loại bị biến thành một mode có tần số khác. Tán sắc
Brillouin có thể coi như một sự điều chế sóng mang ánh sáng bởi sự dao động
phân tử nhiệt, tần số của ánh sáng bị điều chế sẽ bị dịch lên hoặc dịch xuống so
với tần số sóng mang vốn có. Tán sắc Raman giống như tán sắc Brillouin. Thực
tế, cả hai tán sắc Brillouin và Raman cần công suất lớn, thông thường 100mW với
Brillouin và 1W với Raman. Vì thế chúng không đáng kể khi công suất được
truyền chỉ cỡ vài mW.
3 – Suy hao uốn cong
Tín hiệu trong sợi quang còn chịu suy hao bức xạ tại các điểm uốn cong bởi
các mode vi phân được tạo ra. Trong thực tế, suy hao uốn cong không đáng kể trừ
khi bán kính uốn cong sợi quá nhỏ, do vậy thường bỏ qua suy hao uốn cong này.
Tuy nhiên khi tuyến truyền dẫn quang dài và có nhiều điểm uốn cong thì suy hao
do uốn cong có thể đáng kể. Khi đó cần sử dụng các sợi có đường kính trường
mode nhỏ hơn để giảm suy hao uốn cong.
4 – Suy hao ghép nối và mối hàn
Tín hiệu quang còn bị suy hao tại điểm kết nối giữa hai sợi bằng bộ ghép
nối hoặc mối hàn. Suy hao này gây ra bởi nhiều nguyên nhân sau đây:
- Suy hao bởi các yếu tố bên ngoài:


39


+ Không đồng tâm giữa hai lõi sợi
+ Mặt cắt sợi bị nghiêng
+ Có khe hở giữa hai đầu sợi được nối với nhau
+ Bề mặt đầu sợi không phẳng
- Suy hao bởi các yếu tố nội tại:
+ Lõi sợi bị elip
+ Không tương thích về chiết xuất
+ Không đồng nhất về đường kính trường mode
Thông thường suy hao nối ghép khoảng 0.2dB và suy hao mối nối khoảng
0.05dB.
3.3.4 - Độ nhạy thu và quỹ công suất
Do suy hao sợi quang, công suất ánh sáng sẽ bị suy giảm khi lan truyền và
suy hao sợi sẽ hạn chế cự ly liên lạc và tốc độ bít. Giới hạn suy hao đó có thể
được thấy rõ thông qua khái niệm độ nhạy thu và quỹ công suất.
1 - Độ nhạy thu
Trong mỗi hệ thống viễn thông, một công suất thu tối thiểu cần thiết phải
có để đạt được các đặc tính nhất định, công suất thu tối thiểu đó được gọi là độ
nhạy thu. Nếu công suất tín hiệu thu được thấp hơn công suất tối thiểu cần thiết
thì hệ thống sẽ không thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật hoặc thậm chí có thể không
làm việc được.
2 – BER của truyền dẫn số
Trong truyền dẫn số, phẩm chất được đánh giá dựa trên thông số BER mà
nó là phần trăm các bít lỗi thu được. Một nguyên nhân cơ bản gây ra các bít lỗi
chính là tạp âm. Công suất tín hiệu càng lớn hơn công suất tạp âm thì BER càng
nhỏ. Từ kết quả các nghiên cứu, BER đối với các tạp âm trắng phân bố Gauss
(chính là tạp âm nhiệt) được tính như sau:
BER =

1
2π

∞

∫e

x2
-2

dx = Q( SNR ) ≈

SNR

SNR
1
e 2
2πSNR

(3.9)

Với tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR >>1.
Nếu BER yêu cầu nhỏ hơn 10-9 thì SNR sẽ phải ít nhất là 36 lần tức là
16dB. Vì vậy, với một công suất tạp âm tổng cộng đã cho của hệ thống, độ nhạy
thu sẽ phải gấp 36 lần công suất tạp âm.


40


3 – Quỹ công suất
Quỹ công suất được định nghĩa là hiệu số giữa mức công suất phát và công
suất thu cần thiết và được tính theo công thức:
PTx
(3.10)
Bp = P
min
Hoặc:
BD[dB] = PTx[dBm] – PRxmin[dBm]
(3.11)
Với: PTx[dBm]: là công suất phát
PRxmin[dBm]: là công suất thu tối thiểu cần thiết (độ nhạy thu)
Như vậy, suy hao tổng cộng trên đường truyền phải thấp hơn quỹ công suất.
Trong sợi quang, suy hao được tính theo dB/km. Nếu một sợi quang có độ dài
L[km] và có suy hao αsợi[dB/km] thì suy hao tổng cộng của sợi là αsợi.L[dB]. Vì
vậy ta cần có:
(3.12)
αsợi.L + αghép nối.N + Aloss ≤ Quỹ công suất
Trong đó:
αsợi[dB/km]: là suy hao sợi
αghép nối[dB/mối hàn]: là suy hao mỗi ghép nối
N: là tổng số điểm ghép nối trên tuyến truyền dẫn
Alos[dB]: là các suy hao khác
Quỹ công suất có thể được cải thiện bằng một số cách, ví dụ như: có thể
tăng PTx bằng cách tăng công suất ra của laser hoặc giảm PRxmin bằng các bộ tách
sóng quang dạng thác lũ (Avalanche Photodetector). Quỹ công suất còn có thể
tăng lên bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại quang mà chúng có thể rất quan
trọng trong các hệ thống thông tin xuyên đại dương bởi ở các hệ thống này thì suy
hao là yếu tố vô cùng quan trọng ảnh hưởng đến hệ thống.
3.3.5 - Các giới hạn bởi suy hao
Từ biểu thức về quỹ công suất (3.12) ta thấy cự ly truyền dẫn bị hạn chế
bởi:
Lmax =
Trong đó:

1
{10lgPTx – 10lgPRxmin - Aloss}
αsîi

(3.13)

αsợi[dB/km]: là suy hao sợi
PTx[dBm]: là công suất phát
PRxmin[dBm]: là độ nhạy thu để đảm bảo chất lượng truyền dẫn nhất
định.
Alos[dB]: là các suy hao khác


41


Nếu công suất ra PTx của bộ phát và suy hao sợi quang αsợi là cho trước thì
khoảng cách liên lạc có thể đạt được phụ thuộc cơ bản vào PRxmin.
Ví dụ: Nếu PTx = 0dBm, PRxmin = -45dBm, αsợi = 0.2dB/km, N = 2 và các
suy hao khác trên hệ thống Aloss = 5dB thì ta có:
Quỹ công suất = 45dB.
Từ đó ta tính được khoảng cách tối đa:
Lmax = (45 – 5 -2)/0.2 = 190[km]
3.3.6 - Truyền lan ánh sáng trong sợi quang
Ngoài vấn đề suy hao, tán sắc sợi (Dispersion) cũng là một yếu tố hạn chế
khác đến việc truyền dẫn sóng ánh sáng. Tán sắc là một hiện tượng mà các photon
(tức là các mode) có tần số khác nhau truyền lan với các vận tốc khác nhau. Do
vậy, một xung ánh sáng sẽ trở nên rộng hơn và chồng lấn lên nhau khi nó truyền
lan trên sợi quang. Trong phần này sẽ đi vào cơ sở vật lý của việc truyền lan ánh
sáng trong sợi quang, sau đó sẽ đề cập đến các dạng tán sắc khác nhau trong sợi
và các hạn chế do tán sắc. Việc truyền lan tín hiệu trong sợi quang có thể được mô
tả bằng phương pháp quang hình hoặc bằng các hàm Maxwell có thể thể hiện một
cách chính xác, tuy nhiên rất phức tạp. Để đơn giản trong đồ án này chủ yếu xem
xét bản chất vật lý của việc truyền sóng với một mức độ toán học đơn giản nhất.
3.3.6.1 – Truyền lan tín hiệu trong sợi quang
Để truyền được trong sợi quangthì tia sáng phải tuân theo định luật phản xạ
toàn phần của Snell. Trong sợi quang có hai loại tia có thể truyền đi trong đó là tia
kinh tuyến (Hình 3.11) và tia nghiêng (Hình 3.12). Tia kinh tuyến là tia truyền
dọc theo sợi quang theo đường zic zắc và các tia này cắt ngang trục của lõi sợi sau
mỗi lần phản xạ, còn tia nghiêng là tia truyền dọc theo sợi quang theo đường xoắn
ốc và đường đi của các tia này thường dài hơn các đương kinh tuyến do đó suy
hao mạnh hơn. Vì vậy, việc đi vào phân tích loại tia nghiêng này là không cần
thiết vì nó không phản ánh về các tia lan truyền trong sợi. Nên chỉ xem xét các tia
kinh tuyến mới có ý nghĩa trong mục đích này. Tuy nhiên, các tia nghiêng cũng
góp phần vào việc kết luận quá trình tiếp nhận các tia sáng và suy hao tín hiệu của
sợi quang.
Các tia kinh tuyến được thể hiện trong hình 3.11 là xét cho loại sợi có chỉ
số chiết xuất phân bậc. Với góc vào của tia sáng hợp với lõi trục một góc θ0. Theo
định luật Snell thì gócφmin tạo ra sự phản xạ toàn phần sẽ được xác định như sau:
n2
sinφmin = n
(3.14)
1


42


Trong đó:
φmin là góc tới hạn
n1 là chiết xuất lõi
n2 là chiết xuất vỏ
Như vậy, mọi tia sáng khi tiếp xúc vào ranh giới lõi-vỏ với góc φ < φmin sẽ
bị khúc xạ ra ngoài vỏ và sẽ bị suy hao ở lớp vỏ. Điều kiện của phương trình 3.14
sẽ bị ràng buộc với góc vào lớn nhất θ0max theo phương trình:
(3.15)
n0sinθ0max = n1sinθc = n12 - n22
Trong đó θc là góc khúc xạ tới hạn. Do vậy, các tia có góc vào θ0 < θ0max thì
sẽ phản xạ hoàn toàn bên trong tại ranh giới lõi-vỏ của sợi quang. Hình 3.10 còn
cho chúng ta rút ra được hai nhận xét quan trọng. Thứ nhất, các tia với các góc φ
> φmin có các vận tốc theo trục z là khác nhau. Cụ thể, vận tốc theo trục z được
tính bởi:
C
(3.16)
vz = n sinφ
1
Vận tốc này phụ thuộc vào θ1 do vậy gây ra trễ truyền lan khác nhau, đó
chính là tán sắc. Thứ hai, là các tia có θ1 càng lớn thì vận tốc theo trục z càng lớn
và do đó có vận tốc góc càng nhỏ. Như trên hình thể hiện thì ta thấy rằng vận tốc
góc càng lớn thì sự thẩm thấu của năng lượng ánh sáng vào lớp vỏ càng lớn. Các
tia có vận tốc góc lớn tương ứng với các mode truyền lan bậc cao. Khi vận tốc góc
quá lớn, tức là φ < φmin thì tia sáng sẽ truyền lan vào lớp vỏ và không phản xạ trở
lại lõi được.
Phương trình (3.15) cũng xác định khẩu độ số NA (Numerical Aperture) và
được định nghĩa như sau:
NA = n1sinθ0max = n12 - n22 = n1 2Δ
(3.17)
n1 - n2
Với Δ = n
là độ chênh lệch chiết xuất tương đối giữa lõi và vỏ. Khẩu
1
độ số NA là một thông số rất quan trọng đối với sợi quang vì nó thể hiện sự tiếp
nhận ánh sáng và khả năng tập trung các tia sáng của sợi, cũng vì thế mà cho phép
chúng ta tính toán được hiệu quả của quá trình ghép nguồn phát vào sợi dẫn
quang. Giá trị của khẩu độ số NA luôn nhỏ hơn một đơn vị và nằm trong khoảng
n2

Vỏ

Tia khúc xạ

Trục
φ

n0

Tia phản xạ

θ

θ0
n1
n

2

Lõi
43

Vỏ


Hình 3.11 Tia kinh tuyến trong sợi chiết xuất phân bậc

từ 0.14 ÷ 0.5. Đối với các ứng dụng trong viễn thông thì NA nằm trong khoảng
0.1 ÷ 0.2 tương ứng với các góc vào từ 5.70 ÷ 11.50. Do đó các connector quang
thường có góc nghiêng tiếp xúc là 80. Ý nghĩa của khẩu độ số NA được thể hiện
trong hình 3.11.


44


Trục

n1
n2

Hình 3.12 Tia nghiêng trong sợi chiết xuất phân bậc

3.3.6.2 – Các mode truyền lan
Phương pháp quang hình trên chỉ cho thấy một cách gần đúng sự truyền lan
ánh sáng trong thực tế. Để nghiên cứu chính xác hơn chúng ta phải dùng các hàm
Maxwell. Tuy nhiên nếu chỉ để hiểu các đặc tính truyền lan trong sợi và tán sắc
của sợi chúng ta có thể sử dụng các phương pháp toán học không phức tạp lắm.
Với điều kiện biên tại giao diện lõi-vỏ (tương ứng với định luật Snell ở công thức
(3.14) trong phần phân tích quang hình), chỉ có một tập xác định các hàm sóng
thoả mãn phương trình Maxwell mới có thể truyền lan trong sợi quang, mỗi một
hàm sóng đó được gọi là một mode truyền lan và được biều diễn dưới dạng:
ψi(r,φ,z) = Ai(r,φ)ej(ωt - βziZ)
(3.18)
Trong đó:
i là chỉ số của mode truyền lan ψi
Ai(r,φ): là phân bố trường ngang
βzi: là hằng số truyền lan theo trục z
Biểu thức (3.18) cho thấy hàm sóng là hàm theo thời gian và các tham số
không gian r, φ, z. Hệ toạ độ trụ được dùng ở đay bởi sợi quang chính là một ống
dẫn sóng tròn. Trong biểu thức (3.18), tham số ej(ωt - βziZ) biểu thị việc truyền lan
sóng dọc theo trục z của sợi.
Hằng số truyền lan hướng z: Từ khái niệm các mode truyền lan βzi thoả mãn biểu
thức tán sắc như sau:
n1 ω
(3.19)
β12 = C = βzi2 + Ki2


45


n1 ω
Với β12 = C là hằng số truyền lan của một sóng hài ở tần số ω và trong
môi trường điện môi đồng nhất có chiết xuất n1. Ki là hằng số truyền lan theo
phương ngang của mode truyền lan thứ i.
Từ đó ta có, mỗi mode truyền lan có một cặp Ki, βzi là số thực thoả mãn bất đẳng
thức sau:
(3.20)
β12 - βzi2 = Ki2 > 0
Các mode truyền lan bậc càng cao (i càng lớn) thì Ki càng lớn và βzi càng
nhỏ. Khi Ki vượt quá β1 thì βzi trở thành số ảo và mode đó có một sự suy giảm
hàm mũ khi nó truyền lan.
Biểu thức (3.20) là điều kiện truyền lan cho các sóng bên trong lõi sợi. Có
một sự tương tự cho lớp vỏ nhưng với điều kiện khác:
βzi2 - β22 > 0
(3.21)
n2 ω
Với β2 = C
Điều kiện này có nghĩa là không có truyền lan trên lớp vỏ, nói cách khác là
sóng trong lớp vỏ bị suy hao.
Các biểu thức (3.20) và (3.21) đều yêu cầu βzi nằm trong khoảng:
n2 βzi
(3.22)
n 1 < β1 < 1
Điều kiện (3.22) chính là tương ứng điều kiện phản xạ toàn phần trong phần
phân tích quang hình. Biểu thức (3.17) cho thấy khi n2 xấp xỉ n1 thì NA càng nhỏ,
do đó chỉ có rất ít mode lan truyền được.
Vận tốc truyền lan theo trục z: Tương tự với nhận xét được nêu trong phần phân
tích quang hình, vận tốc của tia sáng phụ thuộc vào góc tới φ. Vận tốc theo trục z
của mode lan truyền thứ i là hàm của hằng số truyền lan βzi của nó và được tính
như sau:
∂ω
(3.23)
vgi =
∂βzi
Với vgi thường được gọi là vận tốc nhóm và cho thấy rằng công suất của tín
hiệu quang lan truyền nhanh như thế nào. Vận tốc nhóm khác với vận tốc pha vpi
= ω/βzi. Vận tốc pha vpi cho biết pha của tín hiệu quang thay đổi nhanh như thế
nào.Mặc dù để việc tính toán chính xác vận tốc nhóm vgi cần phải biết βzi là một
hàm của ω, biểu thức (3.20) có thể được tính xấp xỉ khi sự phụ thuộc tần số của Ki
là nhỏ, khi đó:
∂βzi
β1
≈
∂β1
βzi
Bởi vì β1 = n1ω/C


46


∂n1
n1g 1
∂β1 1 ∂(n1ω) 1
=C
= C (n1 + ω
)= C =v
(3.24)
∂ω
∂ω
∂ω
g
Với n1g là chỉ số khúc xạ nhóm:
∂n1
(3.25)
n1g = n1 + ω
∂ω
Từ kết quả trên, dùng phép ràng buộc ta có:
∂βzi -1 ∂βzi ∂β1 -1
β1 n1g -1 C βzi
βzi
∂ω
=(
) =(
) ≈(
) =n
= vg
(3.26)
vgi =
∂ω
∂β1 ∂ω
βzi C
β1
∂βzi
1g β1
So sánh (3.26) với (3.16) ta thấy tỉ số βzi/β1 là tương đương với sinθ1 hoặc
tỉ lệ với C/n1 trong biểu thức (3.10). Bởi mỗi mode truyền lan có βzi riêng nên mỗi
mode có trễ truyền lan khác nhau. Điều này khẳng định điều đã nhận xét quá trình
truyền lan trong phần phân tích quang hình rằng các tia tới với góc tới khác nhau
có vận tốc theo trục z là khác nhau.
3.3.7 - Tán sắc sợi quang
Như đã nêu ở trên, vận tốc nhóm vgi trong biểu thức (3.26) là một hàm của
tần số và của các mode truyền lan. Nếu một xung quang có chứa các thành phần
tần số khác nhau và các mode truyền lan khác nhau thì các trễ truyền lan khác
nhau của các thành phần này sẽ làm xung bị giãn rộng và chồng lấn lên nhau ở
cuối sợi quang.
Tổng quát, có ba loại tán săc sợi như sau:
- Tán sắc vật liệu (Material Dispersion).
- Tán sắc ống dẫn sóng (Waveguide Dispersion).
- Tán sắc mode (Modal Dispersion).
Hai loại tán sắc đầu (tán sắc vật liệu và tán sắc ống dẫn sóng) có thể quy
cho sự phụ thuộc tần số của vận tốc truyền lan và gộp chúng lại gọi chung là tán
sắc trong mode (intramode) hay còn gọi là tán sắc vận tốc nhóm (Group Velocity
Dispersion - GVD). Loại thứ ba (tán sắc mode) được gọi là tán sắc giữa các mode
(intermode) do sự phụ thuộc của các vận tốc truyền lan vào các mode truyền lan
khác nhau. Từ cách phân loại này, sợi đơn mode chỉ có tán sắc trong mode.
3.3.7.1 – Tán sắc trong mode (Intramode Dispersion)
Tán sắc trong mode có thể hiểu như sau: bởi vận tốc nhóm của một mode là
phụ thuộc tần số nên trễ truyền lan đơn vị (tức là nghịch đảo của vận tốc nhóm)
cũng phụ thuộc tần số. Khai triển chuỗi Taylor đối với trễ đơn vị tại bước sóng
xác định ta có:


47


2
∂τg
2∂ τg
τg = τg (λ0) + (λ - λ0)
+ 0.5(λ - λ0) 2 + …
(3.27)
∂λ
∂λ
Trong đó τg (λ0) là trễ truyền lan khoảng cách đơn vị ở bước sóng trung tâm
λ0. Từ khai triển trên, tán sắc trong mode được tính bởi:
∂τg
∂ 1
∂ ∂βz
=
(v ) =
(
)
(3.28)
Dintra =
∂λ ∂λ g
∂λ ∂ω
Trong đó chỉ số i đối với βzi được bỏ đi cho đơn giản. Biểu thức (3.27) có
thể tính gần đúng như sau:
∂Dintra
(3.29)
τg = τg (λ0) + (λ - λ0)Dintra + 0.5(λ - λ0)2
∂λ
Nếu chỉ giữ lại hai toán hạng đầu, độ rộng xung tăng do tán sắc bản thân
mode Dintra sẽ được tính bởi:
Δτg = DintraΔλ
(3.30)
Với Δλ là độ rộng phổ tín hiệu.
Để tìm Dintra ta dùng định nghĩa ở (3.28) và phép ràng buộc ta có:
∂ ∂βz ∂β1
(
)
(3.31)
Dintra =
∂λ ∂β1 ∂ω
Từ (3.24) ta có Dintra:
1 ∂n1g ∂βz n1g ∂ ∂βz
+ C
(
) = Dmaterial + Dwaveguide
(3.32)
Dintra = C
∂λ ∂β1
∂λ ∂β1
Ở đây tán sắc vật liệu:
1 ∂n1g ∂βz 1
∂2n1 β1 1
∂2n1
Dmaterial = C
≈ (-λ 2 )
≈ (-λ 2 )
∂λ ∂β1 C
∂ λ βz C
∂λ
(3.33)
Và tán sắc ống dẫn sóng:
n1g ∂ ∂βz
(
)
(3.34)
Dwaveguide = C
∂λ ∂β1
Từ các định nghĩa trên, lưu ý rằng Dmaterial là tham số không phụ thuộc
mode lan truyền mà chỉ phụ thuộc vào n1. Tán sắc vật liệu của sợi quang Silic
thông thường được coi là một hàm của bước sóng và được mô tả ở hình 3.12


48


Ps/(nm.km)
20

10
0
-10

-20
1.1

1.2

1.3

1.6
1.4
1.5
Bước sóng λ (μm)

1.7

Hình 3.13 Tán sắc vật liệu trong sợi quang

Tán sắc ống dẫn sóng thì ngược lại, nó phụ thuộc vào mode lan truyền thứ i
được xác định bởi cấu trúc ống dẫn sóng quang. Nói một cách tổng quát, việc tính
toán tán sắc ống dẫn sóng là rất phức tạp.
3.3.7.2 – Tán sắc mode
Tán sắc mode là do sự trễ truyền lan khác nhau của các mode khác nhau.
Từ (3.20) βzi là khác nhau đối với các mode khác nhau. Do vậy, vận tốc nhóm
tương ứng vgi trong (3.23) cũng khác nhau. Cụ thể, ta có thể tính tán sắc mode như
sau:
1
1
Dmode = v
-v
= τg.max - τg.min
(3.35)
g.min
g.max
Với τg.max và τg.min là trễ truyền lan nhóm đơn vị cực đại và cực tiểu.
Với sợi chiết xuất bậc (SI): có thể tính toán tán sắc mode của sợi SI bằng
phương pháp quang hình. Theo công thức (3.16) ta có:
n1g 1
n1g n1
τg.max ≈ C
= C n
(3.36)
sinφmin
2
Vậy tán sắc mode:


49


n1g n1
n1g
Dmode = τg.max - τg.min ≈ C (n - 1) = C Δ
(3.37)
2
Kết quả (3.37) cho thấy rằng tán sắc mode trong sợi SI tỉ lệ thuận với độ
chênh lệch chiết xuất Δ. Do NA tỉ lệ thuận với Δ nên có một sự tương ứng giữa
hiệu suất ghép nối và tán sắc.
Với sợi chiết xuất Gradient (GI): Mặt cắt chỉ số chiết xuất của sợi GI có thể
được biểu thị tổng quát bởi biểu thức sau:
n(r) =

n1(1 - 2Δ[r/a]α)1/2
n1(1 - 2Δ)1/2

Với r <a
Với r ≥ a

(3.38)

Trong đó α là tham số được tối ưu hoá sao cho có thể đạt được tán sắc
mode cực tiểu.
Tán sắc mode trong sợi GI rất khó xác định được trong phương pháp quang
hình. Theo các kết quả nghiên cứu thì khi:
α = 2(1 - Δ)
(3.39)
thì tán sắc mode là cực tiểu và được xác định bằng biểu thức:
n1g Δ2
(3.40)
Dmode = C 8
Khi đó tán sắc mode trong sợi GI là nhỏ hơn nhiều so với sợi SI được tính
bởi (3.37) do yếu tố Δ2 (vì Δ < 1 nên Δ2 <<1).
Tổng số mode có thể truyền lan được trong sợi GI được tính như sau:
αΔ
M = α2β12(
)
(3.41)
α+2
3.3.7.3 – Tán sắc tổng cộng của sợi
Từ tán sắc trong mode và tán sắc mode có thể tính được tán sắc tổng cộng
của sợi quang. Thay vì cộng trực tiếp chúng, người ta dùng công thức tổng bình
phương như sau (do tán sắc có tính ngẫu nhiên):
D2total = D2intraΔλ2 + D2mode
(3.42)
Với Δλ là độ rộng phổ của ánh sáng được tính bằng nm.
Do một sợi quang được thể hiện cho một kênh thông tin, tạp âm tổng của
sợi quang thường được dùng để đặc trưng cho băng thông truyền dẫn:
1
(3.43)
Bsợi = D L
total
Biểu thức (3.43) cho thấy tán sắc tổng và độ dài sợi quang càng lớn thì tốc
độ bít có thể truyền càng thấp.


50


3.3.7.4 – Sự hạn chế do tán sắc

Dạng xung và biên độ

Tương tự như với tán sắc sợi, tán sắc sợi làm hạn chế cự ly truyền cực đại ở
một tốc độ bít nhất định được gọi là giới hạn tán sắc và có thể được hiểu như: Khi
tín hiệu được truyền đi trên sợi quang đến đầu thu chúng trở nên rộng hơn và
chồng lấn lên nhau, nếu khoảng cách truyền dẫn quá lớn thì đến một lúc nào đó ta
không thể phân biệt được các xung và không thể tách tín hiệu có ích ra được (thể
hiện trong hình 3.14). Sự can nhiễu này trong truyền dẫn số được gọi là can nhiễu
giữa các bít và kết quả là làm tăng BER (thể hiện trong hình 3.15 là hình xung
số).

Các xung tách nhau ở t1
Các xung còn phân biệt
được ở t2
Khó phân biệt xung ở t3
Giao nhau

Không phân biệt được
xung ở t4

Chiều dài sợi
Hình 3.14 Sự giãn xung và suy hao của hai xung kề nhau khi
chúng được truyền dọc theo sợi

Nói chung BER không tăng đáng kể trừ khi ΔT’ = T’ – T0 là quá lớn. Một
nguyên tắc cơ bản là nếu thoả mãn:
T0
1
(3.44)
ΔT’ = T’ – T0 = DtotalL ≤ 4 = 4B
thì BER không xuống cấp đáng kể.
Trong hệ thống thông tin cáp sợi quang, sự giãn xung không chỉ gây ra bởi
tán sắc sợi mà còn do một yếu tố khác đó là độ rộng sườn trước nguồn phát quang
và của bộ thu cũng gây ra giãn xung.


51


Tương tự với tổng bình phương của tán sắc sợi tổng cộng, độ giãn xung
tổng cộng là tổng bình phương của tất cả các yếu tố:
ΔT’ = τt2 + τr2 + (DtotalL)2
(3.45)
Với τt và τr là độ rộng sườn trước của máy phát và máy thu.
Kết hợp (3.44) và (3.45) ta có:
1
< (4B )2
τt2 + τr2 + (DtotalL)2
(3.46)
Đây chính là biểu thức tổng quát cho giới hạn tán sắc.

T0

Tín hiệu phát

T’
Tín hiệu thu

Hình 3.15 Dạng các xung phát và thu được

3.4 - Các mối hàn và các bộ kết nối (Connector) trong mạng quang.
Một nhân tố quan trọng trong việc lắp đặt hệ thống thông tin quang là sự
kết nối qua lại giữa các thiết bị hoặc giữa các thành phần với nhau. Các liên kết đó
xảy ra tại nguồn quang, thiết bị tách quang hay các điểm trung chuyển trong
đường truyền khi có hai sợi quang hoặc các sợi cáp nối với nhau. Việc sử dụng
các mối hàn hay dùng các bộ kết nối (connector) tuỳ thuộc vào liên kết đó là tạm
thời hay lâu dài. Liên kết lâu dài là các điểm nối hiếm khi thay đổi như nối hai sợi
quang, nối giữa sợi quang và dây nhảy. Còn liên kết tạm thời là liên kết giữa các
thiết bị có thể thay đổi được như: Giữa sợi quang và node quang ,sợi quang và
hub, giữa sợi quang và các bộ chia,…..Nói chung, các mối hàn có suy hao thấp
hơn so với các connector nhưng lại yêu cầu thiết bị hàn đắt tiền và nhiều nhân lực
hơn connector.
Đối với sợi đơn mode, yêu cầu độ chính xác rất cao tại điểm kết nối giữa
các sợi quang. Các nguyên nhân gây nên suy hao trong cả connector và mối hàn
có thể chia làm hai loại cơ bản: Suy hao bởi các yếu tố bên ngoài và suy hao bởi


52


các yếu tố nội tại. Suy hao bởi các yếu tố bên ngoài như: Sự không đồng tâm giữa
hai lõi sợi, chất lượng mặt cắt sợi và có khe hở giữa hai đầu sợi.
θ
s

(a)

d

(c)
(b)

Hình 3.16 Các mối hàn gây suy hao giữa hai sợi quang (a) có khe hở, (b) Trục
hai sợi bị lệch, (c Đầu cuối hai sợi tạo góc)

Có 3 yếu tố gây suy hao bên ngoài trong mối hàn quang cơ bản sau (Hình
3.16)
+ Có khe hở giữa hai sợi quang
+ Trục của hai sợi bị lệch
+ Trục của hai sợi tạo góc
Trong trường hợp có khe hở thì trục của hai sợi quang trùng nhau nhưng
mặt cắt của hai sợi cách nhau một khoảng s. Khoảng cách này tạo ra một vùng
không gian tạo ra sự phản xạ và nếu sự phản xạ này lớn thì người ta gọi là phản xạ
Fresnel và gây ra suy hao. Còn trong trường hợp lệch trục là trục của hai sợi song
song với nhau nhưng lệch nhau một khoảng d. Trường hợp tạo góc là trục của hai
sợi không song song với nhau mà tạo với nhau thành một góc hay mặt cắt giữa hai
đầu cuối sợi tạo thành với nhau một góc θ như trong hình 3.16. Để khắc phục suy
hao bởi các yếu tố bên ngoài thì đầu cuối hai sợi quang phải mịn ,trục của hai sợi
phải trùng nhau và mặt cắt hai sợi phải khít nhau.
Suy hao bởi các yếu tố nội tại do các nguyên nhân gây ra như: Đường kính
hai sợi không bằng nhau, lõi sợi hình elip,…
Cả hai loại suy hao bên trong và bên ngoài đều ảnh hưởng đến hiệu suất
ghép của sợi quang, hiệu suất giữa nguồn và sợi quang. Trong sợi đa mode, thì
suy hao do bẻ góc là lớn nhất rồi đến suy hao do lệch trục và suy hao ít nhất là suy
hao do có khe hở. Đối với sợi đơn mode thì suy hao do lệch trục nhiều hơn so với
suy hao do có khe hở và do bẻ góc như được thể hiện trong hình 3.16. Vì trong sợi
đơn mode chỉ có một mode được truyền lan và nó truyền dọc theo trục của sợi nên


53


ánh sáng ghép vào sợi không đồng tâm sẽ bị suy hao một cách nhanh chóng. Do
đó, đối với kết nối suy hao thấp (≤ 0.5dB) thì để giảm suy hao do lệch trục phải
1
được điều chỉnh chính xác đến n μm (với n là số nguyên) còn đối với sợi đa mode
thì điều chỉnh chính xác đến μm.

0

0.5

Suy hao ghép (dB)

3

Góc θ (Độ)
1.0
1.5

2.0

Bẻ góc
Lệch trục

2

Khe
hở

1
0
0

1

2
3
Độ lệch d (μm)

4

0

10

20
30
Khoảng hở s (μm)

40

Hình 3.17 Suy hao ghép trong sợi đơn mode đối với nguồn
MDF và bước sóng 10μm trong các trường hợp: Khe hở,
lệch trục và bẻ góc

3.4.1 - Phương pháp hàn cáp
Hàn bằng cách làm nóng chảy sợi quang: Trong phương pháp này việc đầu tiên
cần phải làm là gia công bề mặt lõi sợi nơi cần làm mịn bề mặt sợi và mặt cắt phải
vuông góc với trục của sợi. Sau đó hai đầu cuối của sợi phải được đặt vào cái giá
có rãnh hình chữ V và chụm đầu với nhau như trong hình 3.18. Tiếp theo chúng
được cố định bằng các thiết bị được điều khiển bằng tay hoặc bằng bộ vi xử lý.
Bước tiếp theo tại điểm tiếp xúc được làm nóng chảy bằng đèn hồ quang hoặc
bằng laser vì vậy đầu cuối sợi quang bị chảy ra một cách nhanh chóng và liên kết


54


lại với nhau. Kỹ thuật này có thể được sử dụng cho các sợi đơn mode và sợi đa
mode với suy hao nhỏ hơn 0.1dB. hơn nữa, các sợi quang nóng chảy có thể bao
phủ gần như là kích thước sợi quang ban đầu. Hiện nay hầu như các máy hàn
quang đều sử dụng phương pháp hàn bằng cách làm nóng chảy sợi quang. Các sợi
quang được đưa vào máy hàn và nó được điều chỉnh hoàn toàn tự động bằng bộ vi
xử lý và hàn cũng hoàn toàn tự động. Các nhân viên kéo cáp chỉ thực hiện một số
bước như sau:
- Đầu tiên dùng dao chuyên dụng cắt cáp.
- Sau đó tuốt vỏ bảo vệ ở ngoài cùng, tiếp theo là tuốt lớp vỏ chỉ định màu của
sợi quang và lớp vỏ trong suốt.
- Rửa sạch sợi quang bằng cồn (thường để đầu sợi cáp tuốt vỏ khoảng 1 ÷ 1.5m)
và cắt bằng đầu cuối sợi.
- Sau khi xong các khâu chuẩn bị thì sợi quang được đưa vào máy hàn quang có
rãnh chữ V để cố định cáp.
- Sau khi nhấn nút set thì máy sẽ tự động điều chỉnh vị trí tương đối của hai sợi
quang cần hàn và hai tia hồ quang sẽ làm nóng chảy sợi quang và chúng được
liên kết lại với nhau một cách nhanh chóng.
Điện cực

Sợi quang

Rãnh chữ V
Các thanh cố định cáp
Hình 3.18 Phương pháp hàn sợi quang nóng chảy


55


3.4.2 - Các Connector

Vỏ bọc cố định

Sợi quang vào

Sợi quang ra

Keo dính
Thấu kính
Hình 3.19 Cấu tạo của conector

Trong mạng truyền hình cáp hữu tuyến thường dùng hai loại connector
chính là FC/APC (Angled Physical Contact) và SC/APC. FC/APC là loại
connector đầu tròn có ren vặn để cố định đầu cáp. Còn SC/APC là loại đầu vuông
không có ren mà chỉ có khớp cố định khi cắm vào. Tuy SC/APC ổn định hơn
FC/APC nhưng lại có suy hao lớn hơn. Cấu tạo của hai loại này được thể hiện như
trong hình 3.19. Nguyên tắc hoạt động của hai loại connector là bức xạ chùm tia ở
sợi quang phía truyền và hội tụ lại tại lõi của sợi quang phía thu sau khi đi qua hai
thấu kính. Chức năng của các connector là kết nối giữa các thiết bị quang nơi có
thể dễ dàng thay đổi và chuyển tuyến sau này.


56


3.5 – Ghép công suất quang
Việc ghép công suất ánh sáng từ nguồn quang vào sợi quang phải xét đến
khẩu độ số NA, kích cỡ sợi, cường độ phát xạ và phân bố công suất theo góc của
nguồn quang.
Lượng công suất quang phát ra từ nguồn quang có thể ghép được vào sợi
được đặc trưng bởi hiệu suất ghép η:
PF
η=P
(3.47)
S
Trong đó:
PF: là công suất được ghép vào sợi quang
PS: là công suất phát ra từ nguồn quang
η phụ thuộc vào loại sợi gắn vào nguồn và vào xử lý ghép (có sử dụng thấu
kính ghép hoặc các biện pháp năng cao hiệu suất ghép hay không). Hình 3.19 thể
hiện góc phát xạ tia sáng của nguồn quang vào sợi quang và góc nhận ánh sáng
(cũng chính là khẩu độ số NA) của sợi quang.

n2

Vỏ
Lõi

Nguồn quang

n1
Vỏ

n2
Góc phát của nguồn

Góc nhận của sợi
Hình 3.20 Góc ghép của nguồn quang vào sợi quang

Trong mạng truyền hình cáp thực tế thì việc ghép tín hiệu từ nguồn quang
vào sợi hay ghép giữa các sợi quang với nhau có thể dùng cả hai phương pháp là
dùng một dây nhảy hay còn gọi là dây đuôi lợn (pigtail) nó bao gồm một đoạn cáp
quang ngắn và một connector và dùng mối hàn trực tiếp.
Dùng dây nhảy thì tiện lợi cho việc lắp đặt, sửa chữa và chuyển tuyến sau
này nhưng nó lại có suy hao lớn (suy hao tính cho một kết nối hoàn chỉnh từ sợi
phát sang sợi thu là 0.8dB/kết nối). Còn hàn trực tiếp thì mối hàn đó sẽ cố định
không thay đổi, không sửa chữa được nhưng lại có suy hao nhỏ hơn (khoảng
0.05dB/mỗi hàn).


57


CHƯƠNG IV - CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG ĐỒNG TRỤC
4.1 - Cáp đồng trục
Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi cho việc phân phối tín hiệu các trương
trình truyền hình . Hình 4.1 vẽ sơ đồ cấu trúc cáp đồng trục sử dụng trong CATV.

Lớp vỏ nhựa

Vỏ bọc nhôm
Lớp bọt nhựa
Dây dẫn trong
( Đồng bọc nhôm)

Hình 4.1 Cấu tạo cáp đồng trục

Phần lõi của dây dẫn trong thường làm bằng đồng với điện trở nhỏ thuận lợi
cho việc truyền dòng điện cường độ cao. Lớp vỏ ngoài cáp và phần lõi trong
thường làm bằng nhôm. Vật liệu giữa hai lớp nhôm thường là nhựa. Giữa lõi và
phần ngoài có các túi không khí để giảm khối lượng và tránh thấm nước. Ngoài
cùng là một lớp vỏ bọc chống các tác động cơ học.
Đường kính tiêu chuẩn của cáp là 0.5; 0.75; 0.85 và 1 inch, trở kháng đặc
tính của cáp thường là 75Ω. Tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền theo chiều dài của
cáp. Lượng suy giảm phụ thuộc vào đường kính cáp, tần số, hệ số sóng đứng và
nhiệt độ.
Các thông số của cáp đồng trục:
4.1.1 - Suy hao do phản xạ
Suy hao do phản xạ là đại lượng được đo bằng độ khác biệt của trở kháng
đặc tính cáp so với giá trị danh định. Nó bằng tỷ số giữa công suất tới trên công
suất phản xạ:


58


Pt
Lr[dB] = 10logP [dB]

(4.1)

r

Khi trở kháng thực hiện càng gần với giá trị danh định, công suất phản xạ
càng nhỏ và suy hao phản xạ càng nhiều. Khi phối hợp lý tưởng ta có Pr = 0. Tuy
nhiên, trong thực tế giá trị Lr vào khoảng 28dB ÷ 32dB. Nếu suy hao phản xạ quá
nhỏ, phản hồi sẽ xuất hiện trên đường dây và sẽ tạo nên tín hiệu có tiếng ù.
4.1.2 - Trở kháng vòng
Công suất từ các bộ khuếch đại bù lại suy giảm trên đường truyền thường
được cung cấp bởi dòng một chiều/xoay chiều điện áp thấp truyền trong cáp theo
tần số RF. Do mức điện áp thấp, thông thường khoảng 45V, trở kháng vòng(trở
kháng phối hợp của dây dẫn trong và ngoài của cáp) là một đặc tính quan trọng.
Dòng điện này chảy qua trong toàn bộ thiết diện của cáp, và vì vậy trở kháng của
dây dẫn trong đối với nó sẽ cao.
Có ba loại cáp đồng trục khác nhau được sử dụng trong mạng cáp phân
phối:
+ Cáp trung kế
+ Cáp fidơ
+ Cáp thuê bao
Khuếch đại
trung kế
Node
quang

Cáp fidơ

Khuếch đại
cầu/trung kế
Khuếch đại
đường dây

Cáp thuê
bao

Tap

Hình 4.2 Phần cáp đồng trục trong kiến trúc cây và nhánh trong mạng HFC
Các loại cáp và các loại bộ khuếch đại


59


Cáp trung kế: Đường kính từ 0.5 ÷ 1 inch dùng truyền tín hiệu bắt đầu từ
node quang. Tổn hao truyền dẫn đối với loại cáp 1 inch là 0.89dB/100m ở tần số
50MHz và 3.97dB/100m ở 750MHz .
Cáp fidơ được sử dụng nối giữa các bộ khuếch đại đường dây và các bộ
chia tín hiệu, còn cáp thuê bao có đường kính nhỏ hơn cáp fidơ dùng để kết nối từ
các bộ chia tới thiết bị thuê bao. Vị trí lắp đặt trong mạng được chỉ trong hình 4.2.
4.2 - Các bộ khuếch đại RF (Radio Friquency)
4.2.1 - Đặc điểm các bộ khuếch đại
Các bộ khuếch đại đường truyền bù lại suy giảm tín hiệu, chúng đóng vai
trò quan trọng khi thiết kế hệ thống. Mỗi bộ khuếch đại có chứa một bộ ổn định
để bù lại suy giảm ở các tần số khác nhau. Trong hệ thống truyền hình cáp thường
sử dụng bộ khuếch đại cầu. Với trở kháng lớn, tín hiệu từ đường trung chuyển có
thể được lấy ra mà không ảnh hưởng đến chất lượng toàn bộ kênh truyền. Yêu cầu
đối với bộ khuếch đại là ổn định phải cao do có sự tích luỹ độ suy hao của nhiều
thành phần mắc nối tiếp :
- Chúng phải làm việc được trên mọi phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải
đạt được giá trị phù hợp tại các miền tần số cao.
- Bộ ổn định có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách phù hợp.
- Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao để tránh xuyên âm.
- Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại và đặc tuyến tần số để bù lại sự thay đổi do
nhiệt độ.
- Tỷ số CNR của riêng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu
tầng của các bộ khuếch đại.
Có ba loại bộ khuếch đại được sử dụng trong mạng CATV HFC tuỳ thuộc
vào vị trí của chúng:
+Bộ khuếch đại trung kế.
+Bộ khuếch đại fidơ.
+Bộ khuếch đại đường dây.
Vị trí của từng loại trong mạng được nêu trong hình 4.2.
Đặc điểm của từng loại:
4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế
Được đặt tại điểm suy haolên tới 20 ÷ 22dB tính từ bộ khuếch đại trước đó,
mức đầu ra thường khoảng 30 ÷ 36dBmV.
Ưu điểm:


60


Mức CNR cao(<80dB) đặc biệt là đối với kênh truyền hình tần số cao
(>300MHz). Vì cáp đồng trục khi truyền dẫn tổn hao phụ thuộc nhiều vào tần số
nên biên độ tín hiệu Video phát đi cần phải được giữ cân bằng nhằm duy trì sự
đồng đều trong toàn vùng phổ tín hiệu RF đã phát. Các bộ giữ cân bằng đường
xuống được thiết kế để bù cho các đoạn cáp đồng trục có độ dài cố định. Bằng
cách tăng suy hao ở tần số thấp, bộ cân bằng cho phép các bộ khuếch đại trung kế
duy trì mức khuếch đại thích hợp với từng khoảng tần số trong phổ tín hiệu truyền
dẫn. Ngoài ra, một số bộ khuếch đại trung kế còn được trang bị bộ cân bằng dự
đoán trước (Bode Equalizer) để bù tổn hao cáp gây ra do sự thay đổi của nhiệt độ:

Tín hiệu
vào

Phân đều
(Flatness)

Khuếch đại
(Gain)

Postamp

Dự đoán
(Bode)

Khối cân
bằng(EQ)

Tín hiệu
ra

Tiền
khuếch đại

HPF
24 V

LPF

Hình 4.3 Sơ đồ khối đơn giản bộ khuếch đại trung kế

Các bộ khuếch đại trung kế thường dùng mạch tự điều chỉnh hệ số khuếch
đại (AGC: Automatic Gain Control). Khoảng điều chỉnh chênh lệch mức khuếch
đại thường trong khoảng 6 ÷ 10dB. Các khối AGC trong bộ khuếch đại trung kế
tách tín hiệu mẫu của các kênh hoa tiêu tại đầu ra bộ khuếch đại, tín hiệu mẫu này
thường được dùng để tạo ra mức điện áp phù hợp để điều khiển mức khuếch đại
(Gain) và độ dốc (Slope) đặc tuyến của bộ khuếch đại, các tần số hoa tiêu chuẩn
khác nhau đối với từng nhà sản xuất. Tất cả các bộ khuếch đại trong truyền hình
cáp đều dùng một số mạch khuếch đại đẩy kéo để giảm thiểu hài méo bậc hai.
4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ
Được sử dụng không chỉ để phát xuống nhữnh kênh tín hiệu Video tới các
bộ khuếch đại trung kế mà còn chia tín hiệu tới các fidơ cáp khác nhau (thường là


61


4 cáp fidơ). Mức tín hiệu ra thường khoảng 40 ÷ 50dBmV(cao hơn 12dB so với
bộ khuếch đại trung kế). Tuy nhiên, đầu ra có méo phi tuyến mức độ cao hơn so
với bộ khuếch đại trung kế.
4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đường dây
Khoảng cách giữa các bộ khuếch đại này khoảng 120m ÷ 130m, đặt ở phía
gần thuê bao. Để giảm hiệu ứng méo phi tuyến ở tín hiẹuVideo phát đi cũng như
duy trì sự đồng đều trong toàn dải tần tín hiệu, tối đa chỉ sử dụng 2 ÷ 4 bộ khuếch
đại đường dây, tuỳ thuộc vào số lượng Tap (bộ trích tín hiệu) giữa các bộ khuếch
đại đường dây dải rộng. Trong các hệ thống CATV hai chiều có sử dụng một
thiết bị đăc biệt là bộ lọc Diplexer (hình 4.4) cho phép tách riêng tín hiệu đường
lên và đường xuống. Tại các hệ thống truyền hình cáp tại Bắc Mỹ các kênh tín
hiệu đường lên được đặt ở dải tần số 5 ÷ 65MHz. Dải tần số tín hiệu đường xuống
là 70 ÷ 862MHz. Diplexer có độ cách ly giữa các dải tần khoảng 60dB.

Cổng H

Cổng C
Các bộ
lọc

Cổng L

Hình 4.4 Minh họa đơn giản một diplexer

Diplexer là một thiết bị có ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C.
Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L là một bộ lọc thông thấp cho phép tín
hiệu đường lên ở băng tần thấp hơn được phát đi. Đường đi từ cổng chung C tới
cổng cao H là một bộ lọc thông cao cho phép phát các kênh tín hiệu đường xuống.
Trong một bộ khuếch đại đường dây (khuếch đại trung kế và khuếch đại cầu) các
tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L.
4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.


62


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 :
Pra
(4.2)
CNR[dB] = K TB - (-59.16) – F – G
B
Trong đó
Pra[dBμV]: Là công suất ra của bộ khuếch đại.
KB: Là hằng số Boltzman(1.38x10-23J/k).
T[k]: Là nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại.
G[dB]: Là hệ số khuếch đại.
B[MHz]: Là dải tần làm việc.
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:

Gn

G2

G1

CNRn
Fn

F2

F1

F

Hình 4.5 Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp

Tạp âm nhiệt của toàn bộ hệ thống được tính :
F2-1
F3-1
Fn-1
(4.3)
F = F1 + G + G G +…+ G G ….G
1
1 2
1 2
n
Trường hợp đơn giản nhất là tất cả bộ khuếch đại RF là giống nhau thì
CNR của toàn hệ thống là:
(4.4)
CNRn = CNR - 10log(n)
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.
Trường hợp tổng quát CNRn của toàn hệ thống gồm các bộ khuếch đại khác nhau
được tính theo công thức :
(4.5)
CNRn[dB] = -10log[ 10-CNR1/10 + 10-CNR2/10 +…+10-CNRn/10]


63


4.3 - Bộ chia và rẽ tín hiệu
Sơ đồ đơn giản của bộ rẽ tín hiệu Tap cổng ra suy hao 20dB:

Đường nguồn
AC

Đường
vào

Đường ra
Khối ghép
định hướng

Đường RF

-12 dB

-4 dB

Chia tín
hiệu

-4 dB

Hình 4.6 Sơ đồ khối đơn giản của Tap 4 đường suy hao 20 dB

Tap được sử dụng để đưa tín hiệu tới các thuê bao. Một Tap điển hình bao
gồm một khối ghép định hướng RF và các khối chia công suất .
Khối ghép định hướng rẽ ra một phần năng lượng tín hiệu đầu vào, còn các
khối chia công suất (Spliter) chia tín hiệu tới thường là 2,4,8 cổng ra. Công suất
tổn hao giữa cổng vào so với cổng ra gọi là suy hao xen (Insertion Loss), còn với
các cổng ra khác (cổng rẽ) gọi là suy hao cách ly (Isolation Loss).
Suy hao xen của Tap thường độc lập với tần số và nhiệt độ.
Suy hao cách ly lớn hơn rất quang trọng đối với các hệ thống CATV hai
chiều để ngăn tín hiệu đường lên của một thuê bao này lọt vào tín hiệu đường
xuống của thuê bao khác. Thông thường suy hao cách ly vào khoảng 20dB giữa
dải tần đường lên và đường xuống.
Tap được đặc trưng bởi giá trị rẽ, được đánh giá bằng tỉ lệ giữa công suất ra
và công suất tín hiệu vào. Giá trị rẽ thường trong khoảng 4 ÷ 35dB.


64


CHƯƠNG V – PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU
TUYẾN
5.1 – Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến
5.1.1 - Phân bố dải tần tín hiệu
Hầu hết các hệ thống HFC tại Mỹ hiện nay đều phân bố dải tần như sau: từ
5MHz – 40MHz dành cho dải tần ngược (truyền số liệu từ thuê bao đến trung
tâm), từ 52MHz – 750MHz dành cho dải tần hướng xuống trong đó: dải tần từ
52MHz – 550MHz dùng cho các kênh truyền hình tương tự, từ 550MHz –
750MHz dùng cho các kênh truyền hình số và các kênh truyền số liệu hướng
xuống (downstream data). Vậy dải thông dành cho các kênh truyền số liệu hướng
lên chỉ là 35MHz, trong khi đó dải thông của kênh truyền số liệu hướng xuống có
thể đạt đến 120MHz – 150MHz. Điều có thể nhận thấy dải thông cho kênh hướng
lên nhỏ hơn nhiều so với kênh hướng xuống. Ngoài ra hầu hết nhiễu hệ thống
cũng đều xuất hiện tại các tần số thấp, phần cuối của phổ tần, điều này lại càng
làm cho dải thông hướng lên nhỏ hơn.

750MHz

550MHz

500MHz

Analog Video
Dowstream

40MHz
50MHz

5MHz

Data, interative
upstream

Digital video,
data
Dowstream

Tần số

Hình 5.1 Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp tại Mỹ

Do yêu cầu dải thông càng ngày càng tăng, đặc biệt là dải thông tín hiệu
hướng lên, hiện nay các thiết bị truyền hình cáp mới ra đời đều hỗ trợ cho phương
thức phân bố dải tần mới, trong đó dải tần hướng xuống lên đến 860 hoặc
870MHz, đồng thời dải tần số hướng lên cũng được tăng từ 5 – 65MHz. Với phân
bố dải tần này, dải thông hướng lên tăng gấp đôi, trong đó dải thông hướng xuống
cũng tăng hơn 100MHz. Ta sẽ lựa chọn phân bố tần số theo phương án này cho
mạng truyền hình cáp hữu tuyến.


65


862MHz

550MHz

Digital video,
data
Dowstream

Analog Video
Dowstream

500MHz

70MHz

65MHz

5MHz

Data, interative
upstream
Data,
interative
upstream

Tần số

Hình 5.2 Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp Châu Âu

5.1.2 - Tính toán kích thước node quang cho yêu cầu hiện tại
Kích thước node quang là số lượng thuê bao được cung cấp dịch vụ tại một
node quang. Số lượng thuê bao tại một node quang là thông số quan trọng hàng
đầu khi thiết kế mạng, vì ảnh hưởng đến một loạt các thông số quan trọng của
mạng, như: tốc độ bít tín hiệu hướng lên của mỗi thuê bao (đối với mạng hai
chiều), cấu hình mạng truy nhập, khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao hiện tại
và tương lai, khả năng phát triển và nâng cấp mạng trong tương lai.
Một hệ thống mạng được xây dựng thông thường phải đáp ứng được yêu
cầu sử dụng ít nhất trong 15 đến 20 năm, và phải có khả năng nâng cấp để đáp
ứng trong những năm tiếp theo. Vì vậy triển khai mạng truy nhập đồng trục cần
tính đến mức tập trung của thuê bao và cấu trúc mạng cáp quang của khu vực
node quang bao phủ, cần kết hợp các yếu tố như cấu trúc địa lý thành phố, hướng
đường phố và định hướng phát triển của thuê bao trong thời gian tiếp theo, căn cứ
vào tình hình thực tế để xác định số lượng thuê bao của mỗi node quang.
Nếu thuê bao tập trung thì 1000 ~ 1500 thuê bao/ node quang là phù hợp.
Khi sử dụng 1500 thuê bao /1 node quang thì nên chọn node quang có 4 cổng ra,
mạng phân phối cáp đồng trục thì nên chọn cấu trúc dạng sao và cố gắng cân đối
số lượng thuê bao ở các cổng ra của mỗi node quang để tiện cho việc nâng cấp sau
này.


66


5.2 – Thiết kế
Thiết kế một hệ thống cáp quang là một quy trình phức tạp. Người thiết kế
phải đánh giá nhiều yếu tố như: tốc độ dữ liệu, suy hao đường truyền, môi trường,
loại cáp, thiết bị có được, các loại giao diện điện tử, bộ nối, hàn quang, các giao
thức…
Một quy trình hoàn chỉnh sẽ rất phức tạp, tuy nhiên nó có thể được đơn
giản hoá nhờ các chỉ dẫn kèm theo các thiết bị quang do các nhà sản xuất cung
cấp. Những chỉ dẫn này thường mang đầy đủ các thông tin để có thể chọn được
loại cáp quang thích hợp và dễ lắp đặt. Những yếu tố khác như loại cáp, panel,
jumper, môi trường, … thì người thiết kế phải tự đánh giá.
Phần này sẽ trình bầy phương pháp thiết kế đơn giản dựa trên các khuyến
nghị của nhà sản xuất. Các phương pháp tính toán để chọn lựa loại cáp quang sử
dụng trong mạng.
5.2.1 - Lựa chọn sợi quang
Điều đầu tiên phải được quyết định là lắp đặt hệ thống quang đơn mode hay
đa mode. Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm của mình.
• Các ưu điểm của hệ thống sợi quang đơn mode
1. Sợi quang đơn mode có băng tần truyền dẫn rất lớn, lý tưởng cho truyền dẫn
cự ly xa.
2. Sợi quang đơn mode có suy hao nhỏ hơn sợi quang đa mode.
3. Cáp sợi quang đơn mode rẻ hơn sợi quang đa mode.
4. Sợi quang đơn mode hiện có hoạt động ở bước sóng 1310nm hoặc 1550nm
• Ưu điểm của hệ thống sợi quang đa mode
1. Sợi quang đa mode thích hợp cho các cự ly dưới 2km.
2. Hệ thống sợi quang đa mode có băng tần ít phụ thuộc vào chiều dài của sợi .
Có thể truyền số liệu tốc độ 100Mbps, cự ly nhỏ hơn 2km, sử dụng sợi quang
FĐI tiêu chuẩn 62,5/125.
3. Thiết bị quang đa mode thường rẻ hơn đơn mode. Các LED rẻ thường được
dùng làm nguồn quang.
4. Cáp sợi quang đa mode thường đắt hơn đơn mode, nhưng đối với những ứng
dụng cự ly ngắn thì sự tiết kiệm chi phí từ các thiết bị quang có thể bù lại chi
phí cáp quang đa mode.
5. Sợi quang đa mode hiện có hoạt động ở bước sóng 850nm hoặc 1310nm.
Có thể kết luận chung rằng các ưu điểm nêu trên của sợi quang đơn mode
thích hợp hơn cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến. Còn sợi quang đa mode chỉ


67


có thể được lắp đặt cho hệ thống phục vụ cho các ngành công nghiệp khác cự ly
ngắn.
5.2.2 - Tính toán suy hao của hệ thống
Tổng suy hao tuyến là suy hao công suất trong một tuyến sợi quang do tất
cả các yếu tố bao gồm: các bộ nối, mối hàn, suy hao sợi quang, độ cong của cáp…
Suy hao công suất quang do các bộ nối gắn với thiết bị quang có thể bỏ qua vì nó
đã được tính gộp vào thiết bị. Tổng suy hao tuyến phải nằm trong phạm vi cho
phép của thiết bị quang thì hệ thống mới có thể hoạt động tốt. Điều này được xác
định nhờ việc lập kế hoạch chi tiết các suy hao công suất cho toàn bộ hệ thống
quang. Tất cả các yếu tố có liên quan hoặc có thể sẽ liên quan đến suy hao tuyến
đều cần phải được tính đến.
Các nhà sản xuất thiết bị quang thường khuyến nghị một hoặc nhiều loại
sợi quang có thể sử dụng phù hợp với thiết bị của họ. Những loại sợi quang này
đã được thử nghiệm với thiết bị của họ trong một cấu hình điểm - điểm tiêu chuẩn
cho các chỉ số độ dài và suy hao cực đại của sợi quang. Thiết bị sẽ hoạt động tốt
nếu ta sử dụng loại sợi quang đã được khuyến nghị trong các giới hạn về chiều dài
và suy hao của sợi.
Một phương pháp dùng để xác định tổng suy hao tuyến là đánh giá phân bố
suy hao tuyến quang. Đánh giá này liệt kê tất cả các yếu tố liên quan hoặc sẽ liên
quan đến suy hao quang của hệ thống. Kết quả sẽ đưa ra tổng suy hao tuyến yêu
cầu cho hệ thống sợi quang. Sau đó sẽ so sánh với suy hao cực đại của thiết bị để
xác định liệu thiết kế có đạt chỉ tiêu về suy hao hay không.
1. Các yếu tố để đánh giá hệ thống quang
- Các khuyến nghị về bán kính sợi quang (125μm)
- Khuyến nghị về suy hao cực đại của sợi quang (0,35dB/km)
- Khuyến nghị về độ mở số cực đại của sợi quang (NA)
- Khuyến nghị về băng tần sợi quang cực đại (MHz*km) tại bước sóng hoạt động
(1310nm)
- Khuyến nghị về chiều dài cực đại của sợi quang
- Các thông số suy hao cực đại của thiết bị
- Độ nhạy thu của thiết bị
- Công suất ra trung bình của bộ phát của thiết bị
- Dải động của bộ thu
Nếu suy hao cực đại đã được cung cấp và bộ thu có dải động là toàn bộ dải
công suất làm việc của bộ phát thì không cần các thông tin về độ nhạy bộ thu và
công suất ra trung bình của bộ phát.
Suy hao cực đại = công suất ra trung bình bộ phát - độ nhạy bộ thu


68


2. Từ kế hoạch lắp đặt sợi quang, cần xác định
- Tổng chiều dài tuyến sợi quang
- Số lượng mối nối cần thiết và suy hao của mỗi mối nối
- Dự trữ cho thiết kế
- Các suy hao quang do các thành phần khác trong hệ thống
3. Kết luận phân bố suy hao tuyến quang
- Suy hao sợi quang tại bước sóng hoạt động: dB/km
- Suy hao mối hàn: số mối hàn*dB/mối hàn
- Suy hao mối nối: số mối nối*dB/mối nối
- Các suy hao thành phần khác
- Dự trữ cho thiết kế
- Tổng suy hao tuyến
- Công suất đầu ra trung bình của bộ phát
- Công suất đầu vào bộ thu
- Dải động của bộ thu
- Độ nhạy của bộ thu
- Dự trữ còn lại
4. Dự trữ còn lại nên lớn hơn 0. Nếu không đạt được điều này thì cần phải xem
xét lại suy hao toàn tuyến để giảm suy hao toàn tuyến.
5.3 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng quang
Mạng quang là mạng truyền dẫn không thể thiếu trong tổng thể mạng
truyền hình cáp xây dựng theo cấu hình HFC hay HFPC nhằm mục đích truyền
dẫn tín hiệu quang từ Trung tâm đến các điểm đặt node quang (thực chất là bộ
chuyển đổi quang điện O/E) và trong tương lai là truyền dẫn tín hiệu ngược dòng
từ các đấu cuối thuê bao (Modem cáp, thoại, hệ thống báo cháy, Set-top-box...).
Tuỳ theo quy mô phát triển mạng mà mạng quang có thể được chia thành nhiều
cấp khác nhau, ở đây ta chỉ xem xét và tính toán quy hoạch cho một mạng truyền
hình cáp có quy mô vừa phải và chỉ sử dụng một cấp truyền dẫn quang và chỉ tính
toán cho hướng tín hiệu đường xuống (từ Trung tâm đến máy thu thuê bao).
Việc quy hoạch và phát triển mạng quang gắn liền với đặc điểm địa hình,
dân cư và tình hình phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng trong tương lai vì điều
này liên quan đến việc quyết định sẽ sử dụng cấu hình mạng quang, mạng đồng
trục và hệ thống thiết bị phù hợp với từng cấu hình mạng. Ví dụ ở Việt Nam, việc
sử dụng cấu hình HFC hay HFPC phụ thuộc rất nhiều vào mặt bằng quy hoạch đô
thị . Để triền khai dịch vụ truyền hình cáp trên các tuyến phố trên địa bàn thành
phố Hà Nội hay một số thành phố có số lượng dân cư đông đúc, hệ thống giao
thông phức tạp đồng thời cơ sở hạ tầng, ống máng, cột điện lực, cột đèn chiếu
sáng... không ổn định thì việc triển khai mạng theo cấu hình HFPC là không có


69


tính khả thi mà thích hợp hơn là triển khai mạng theo cấu hình HFC. Do tính
không ổn định nêu trên cho nên sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến mạng quang dày đặc
trên địa bàn thành phố (nếu xây dựng theo cấu hình HFPC) mà thực tế thi công,
khắc phục sự cố mạng quang cực kỳ phức tạp. Tuy nhiên, hiện nay ở các khu vực
ngoại thành việc quy hoạch các khu chung cư đô thị mới đang được triển khai một
cách rộng lớn và ồ ạt sẽ là nơi rất thích hợp để triển khai mạng truyền hình cáp và
các dịch vụ gia tăng trên mạng cáp theo cấu hình mạng HFPC. Chi tiết việc quy
hoạch, phân tích và tính toán một mạng quang cho các khu quy hoạch này sẽ được
xem xét kỹ hơn ở phần sau. Nói như vậy không có nghĩa là chỉ ở các khu quy
hoạch mới mới có thể triển khai được mạng theo cấu hình HFPC, mà ở khu vực
nội thành cũng có thể triển khai thành công nhưng cần có thời gian và phải lập kế
hoạch triển khai từng bước (tức là nâng cấp dần mạng HFC lên thành mạng HFPC
dựa trên cơ sở hạ tầng quy hoạch đô thị của thành phố).
Các số liệu cần thiết để thiết kế được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau,
bao gồm các số liệu về tình hình kinh tế chính trị, mật độ dân cư, trình độ dân trí
và các yếu tố khác liên quan đến việc triển khai có hiệu quả dịch vụ truyền hình
và địa hình cũng là điều kiện quan trọng liên quan đến việc lựa chọn cấu hình
mạng.
Xác số lượng và định vị trí đặt node quang: Số các node quang được đánh
giá theo toàn vùng dân cư và vùng dịch vụ thuê bao thuận lợi nhất. Đánh giá này
được sử dụng làm cơ sở để xem xét cấu trúc mạng. Do vậy cần thiết xác định cỡ
vùng dịch vụ thuê bao tối ưu, xem xét đánh giá cho đường thuết bao và node
quang. Vị trí đặt node quang ở nơi thuê bao tập trung là hiệu quả nhất. Vùng
trung tâm được xác định để phù hợp với sự thông nhất về kinh tế và văn hoá trong
khu vực. Đối với các khu vực thành phố ở Việt nam hiện nay, hầu hết các tuyến
cáp đồng trục sau node quang đều đang triển khai treo trên các hệ thống cột điện
lực, cột đèn chiếu sáng... mà các hệ thống cột này hầu hết chạy dọc theo các tuyến
phố. Do đó vị trí đặt một node quang thích hợp trong địa bàn thành phố thường là
những điểm giao cắt đường phố.
Việc lựa chọn các thông số thiết bị cho mạng quang phụ thuộc vào các số
liệu tổng hợp được qua hồ sơ khảo sát tuyến quang bao gồm các thông tin về
chiều dài tuyến, hướng tuyến và các yếu tố khác ví dụ: Hiện nay rất nhiều các
tuyến cáp thuộc các đơn vị khác nhau hầu hết treo trên hệ thống cột điện lực và
cột đèn chiếu sáng, như vậy tuyến cáp qua các khu phố có các tuyến cột như vậy
phải đáp ứng tiêu chuẩn cáp treo, có dây văng chịu lực. Nhưng thực tế hiện nay
nhiều tuyến đường đàng được tiến hành ngầm hoá, hệ thống cột bị dỡ bỏ và do đó
các thiết bị khi triển khai cũng phải phù hợp với điều kiện ngầm hoá.
Hệ thống mạng quang đặt biệt quan trọng đó là node quang. Hầu hết các
thiết bị node quang hiện nay đều sử dụng là node quang 4 cổng ra cao tần RF,


70


mức tín hiệu cao tần ra thường ≥108dBμV với công suất quang vào chuẩn là
0dBm. Dải thu của từng node quang do từng hãng sản xuất có nhiều dải khác
nhau, nhưng hầu hết dải thu của node quang thường nằm trong khoảng từ -2 đến
+2 dBm.
Quá trình tính toán một tuyến quang cụ thể cho một node quang cụ thể có
sự biến đổi giữa các đơn vị dBm và mW tuỳ theo công đoạn tính toán. Ví dụ, suy
hao connector, cáp, mối hàn... được tính theo đơn vị dBm, nhưng tại các bộ chia
để tính được công suất chia quang cần quy đổi đơn vị dBm thành đơn vị mW.
Các công thức cần thiết để tính toán suy hao toàn tuyến cho một node
quang: Gọi A là công suất sau chia cần thiết cấp cho một node quang, A được tính
như sau:
A[dB] = αLoss[dB] + Pváo node [dBm]
(5.1)
Với:
αLoss[dB] = αhàn*N + αconnector*M + Suy hao bộ chia
(5.2)
Trong đó:
αLoss[dB]: Suy hao trên tuyến.
Pvào node[dBm]: Công suất quang đầu vào node quang (chuẩn là 0dBm)
αhàn[dB]: Suy hao mối hàn (cho phép 0.05dB)
αconnector[dB]: Suy hao một connector (cho phép 0.8dB)
N: Số mối hàn trên một tuyến
M: Tổng số connector trên một tuyến
Suy hao bộ chia cho phép 0.1dB
Đổi đơn vị dBm thành mW:
A[dB]

A[mW] = 10

(5.3)

10

Tính toán phần trăm công suất của bộ chia:
A[mW]
A% = P [mW] *100%
vchia
(5.4)
Với Pvchia[mW]: Công suất vào bộ chia đã được quy đổi thành mW.
Tính toán tương tự như vậy đối với tất cả các node quang trong bộ chia đó.
Việc lựa chọn máy phát quang phụ thuộc vào số lượng các node quang, độ dài
tuyến và các điểm đấu nối trên tuyến cho nên trong quá trình tính toán mạng cần
nghiên cứu kỹ các điều kiện có liên quan nhằm tối ưu hoá bản thiết kế. Tất nhiên,
tổng số % sau bộ chia phải nhỏ hơn ≤100%. Tuỳ vào tình hình thực tế sẽ triển
khai và dự phòng trong tương lai sẽ có sự lựa chọn mát phát quang có công suất
phù hợp.


71


5.4 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục
- Sử dụng cáp QR540 (suy hao 7dB/100m) cho đường trục.
- Sử dụng cáp RG11 (suy hao 12dB/100m) cho đường nhánh.
- Sử dụng cáp RG6 (suy hao 18dB/100m) cho đường thuê bao (kéo từ thiết bị
chia trong nhà IS đến thiết bị thuê bao TV).
Mạng đồng trục: Cáp đồng trục QR540 được sử dụng làm cáp trục chính. Trên
mạng cáp trục chính đảm bảo chỉ lắp các thiết bị chia đường trục (S, DC), bộ
khuếch đại đường trục và thiết bị chèn nguồn (nếu có). Từ các bộ chia đường trục,
tách tín hiệu đưa vào các bộ khuếch đại nhánh, thông qua cáp trục nhánh RG11 để
cấp tín hiệu vào mạng thuê bao.
Yêu cầu khi thi công kéo cáp đồng trục:
- Cáp phải được kéo căng, néo cẩn thận vào cột điện lực hoặc cột bưu điện.
Không làm gãy, xoắn, nứt cáp.
- Tại các điểm cắt cáp đưa vào bộ chia hoặc khuếch đại, không để dư quá nhiều
cáp gây tổn hao vật tư, tín hiệu, mất mỹ quan (chỉ để dư khoảng 1 ÷ 2.2m). Nếu
các thiết bị chia nhánh, thuê bao được đặt trên cùng một cột thì có thể dùng
cáp RG6 (ngắn hơn 1m) để nối với nhau.
- Các connector được kết nối cẩn thận, đúng loại, đúng tiêu chuẩn. Nếu cáp
QR540 được thiết kế để đưa vào/ ra bộ khuếch đại thì sử dụng trực tiếp F-male
connector hoặc 5/8 connector cho cáp QR540 để kết nối.
- Tại các điểm măng xông cáp phải chắc chắn, gọn, có quấn băng dính cách điện,
chống thấm nước.
- Trong trường hợp bộ chia để đầu chờ (phục vụ mở rộng sau này hoặc để đưa
vào ngõ sâu, hẹp, không cột hoặc chưa có thuê bao…) thì nhất thiết phải lắp
các thiết bị phối hợp trở kháng 5/8TC hoặc 75TC để đảm bảo tín hiệu.
- Đối với các bộ khuếch đại đường trục, khuếch đại nhánh và các bộ chia đường
trục phải được lắp mát, tiếp đất để đề phòmg rò rỉ, chập điện.
Phần thuê bao: Cáp phân phối tín hiệu đến hộ thuê bao sử dụng loại cáp đồng trục
RG6. Trong trường hợp khoảng cách từ vị trí bộ chia đó đến thuê bao lớn hơn
40mét thì phải dùng cáp RG11 để giảm suy hao đường truyền, tránh ảnh hưởng
đến mức tín hiệu đầu vào của thuê bao, sau đó sử dụng đầu nối F-F connector để
nối giữa cáp RG11 và RG6 đưa đến điểm thu trong nhà thuê bao.
5.5 – Thuyết minh phần mạng quang
Tại Trung tâm (Headend) các nguồn tín hiệu truyền hình quảng bá mặt đất,
tín hiệu truyền hình vệ tinh, video server... được xử lý và ghép kênh trong dải tần
đường xuống nằm trong khoảng từ 60-862Mhz. Tín hiệu cao tần RF sau ghép
kênh này được khuếch đại và chia công suất và đưa vào các máy phát quang.


72


Trong bản thiết kế này sử dụng một máy phát công suất 13dBm (tương đương
20mW) đặt tại trung tâm Headend để cung cấp tín hiệu cho 9 node quang đặt tại
các điểm: Trung Tự, Ngã Tư Sở, Kim Giang, Bạch Mai, Phương Mai, Kim Hoa,
Xã Đàn, Văn Chương, Hào Nam và một đầu dự phòng (2dBm). Mỗi điểm đặt một
node quang 4 cổng với mức công suất cao tần RF mối cổng ≥ 114dBμV.
Máy phát quang đặt tại trung tâm, sử dụng cáp quang 8 sợi với chiều dài
3288 mét kéo từ trung tâm đến Trung Tự. Tại Trung tự đặt một bộ chia 10 cổng
với tỉ lệ phần trăm các cổng (12%/8%/10%/12%/10%/8%/10%/10%/10%/10%).
Tại đây đặt một hộp phối dây MDF (Main Distributed Fiber) (HUB) xem như là
điểm trung tâm để đấu nhảy các sợi quang kéo đi các node ở các hướng khác
nhau. Mỗi node quang cần tối thiều 4 sợi quang: trong đó 2sợi sử dụng cho hướng
xuống, một sợi truyền tín hiệu truyền hình hiện tại và một sợi dùng cho dự phòng.
Còn hai sợi còn lại dùng cho việc phát triển mạng 2 chiều để truyền tín hiệu
ngược chiều, một sợi truyền và một sợi dự phòng. Tuy nhiên, trong mạng truyền
hình cáp nếu chỉ thiết kế mạng cho việc truyền tín hiệu truyền hình mà không dự
phòng cho việc mở rộng mạng sau này thì có thể chỉ cần kéo hai sợi cho một node
quang.Nhưng trong này em thiết kế mạng dùng cho cả việc mở rộng mạng sau
này nên sử dụng 4 sợi quang cho một node quang. Vì vậy trong khi kéo cáp ta có
thể kéo loại cáp nhiều sợi hơn yêu cầu vì có thể sẽ sử dụng cho việc phát triển
mạng. Hơn nữa, cáp quang thường được sản xuất với số lượng sợi chẵn (8, 16, 24,
32…) không sản xuất theo sợi lẻ.
Vùng dân cư nơi này có số lượng cột điện đầy đủ và chắc chắn phù hợp cho
việc kéo cáp nên ở đây sử dụng toàn cáp treo. Các thiết bị quang được lắp đặt cẩn
thận trên cột điện và đều có hộp bào vệ tránh các sự tác động từ bên ngoài làm
hỏng thiết bị. Trong khi lắp đặt yêu cầu các thiết bị quang: bộ chia, node quang
phải được tiếp mát, tiếp đất để tránh rò rỉ, chập điện. Sau đây là phần tính toán suy
hao và công suất vào cho các node quang.
5.6 – Tính toán phần mạng quang
Các thông số kỹ thuật của thiết bị chính dùng trong mạng quang
+ Máy phát quang:
- Tín hiệu quang ra: 13dBm (20mW)
- Bước sóng hoạt động: 1310nm
+ Node quang
- Băng thông: 80 ÷ 860MHz
- Bước sóng hoạt động: 1290 ÷ 1600nm
- Đầu vào quang: -2.5 ÷ +2dBm (chuẩn là 0dBm)


73


- Đầu ra cao tần (RF): 46dBmV (106dBμV)
- Connector RF: 5/8”
- Connector quang: SC/APC
+ Dây nhảy (dây quang 3m + 1 connector): suy hao 8dB
+ Mối hàn quang: suy hao 0.05dB
+ Bộ chia quang theo công suất: suy hao 0.1dB
+ Sợi quang đơn mode: suy hao 0.35dB/km
Phần tính toán
Công thức tính:
A[dB] = αLoss[dB] + Pváo node [dBm]
(5.1)
Với:
αLoss[dB] = αhàn*N + αconnector*M + Suy hao bộ chia
(5.2)
Trong đó:
αLoss[dB]: Suy hao toàn tuyến
Pvào node[dBm]: Công suất quang đầu vào node quang (chuẩn là 0dBm)
αhàn[dB]: Suy hao mối hàn (thường lấy khoảng 0.05dB)
αconnector[dB]: Suy hao một connector (Thường lấy khoảng 0.8dB)
N: Số mối hàn trên một tuyến
M: Tổng số connector trên một tuyến
Suy hao bộ chia thường lấy 0.1dB
Sau khi có được công suất toàn tuyến tính theo đơn vị dB thì đổi thành đơn vị
mW:
A[dB]

A[mW] = 10

(5.3)

10

Sau đó tính xem nó chiếm bao nhiêu phần trăm công suất đầu vào bộ chia:
A[mW]
A% = P [mW] *100%
vchia
(5.4)
Với Pvchia[mW]: Công suất vào bộ chia
1 – Lấy đầu vào chuẩn cho tất cả các node quang là 0dBm
♦ Tín hiệu vào bộ chia:
- Suy hao đường truyền: 3.28*0.35 = 1.148dB.
- Công suất vào bộ chia: 13dBm – 1.148dB = 11.852dBm.
- Đổi sang đơn vị mW: 10

11.852
10

≈ 15.32mW

♦ Node quang Trung Tự:


74


0.9

0dBm + 0.8 + 0.1 = 0.9dB. => 10 10 ≈ 1.23mW.
1.23mW
15.32mW *100% ≈ 9%.
♦ Node Ngã Tư Sở:
->

1.72

0dBm + 0.05 + 2.2*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.72dB. => 10 10 ≈ 1.49mW.
1.49mW
15.32mW *100% ≈ 10%.
♦ Node Kim Giang:
->

3.1

0dBm + 0.05 + (1.65 + 2.2)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 ≈ 3.1dB. => 10 10 ≈ 2.04mW.
2.04mW
15.32mW *100% ≈ 14%.
♦ Node Bạch Mai:
->

1.76

0dBm + 0.05 + 2.31*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.76dB. => 10 10 ≈ 1.5mW.
1.5mW
15.32mW *100% ≈ 10%.
♦ Node Kim Hoa:
->

1.44

0dBm + 0.05 + 1.4*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.44dB. => 10 10 ≈ 1.39mW.
1.39mW
15.32mW *100% ≈ 10%.
♦ Node Phương Mai:
->

2.6

0dBm + 0.05 + (1.05 + 1.4)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 = 2.6dB. => 10 10 ≈ 1.82mW.
1.82mW
15.32mW *100% ≈ 12%.
♦ Node Xã Đàn:
->

1.41

0dBm + 0.05 + 1.32*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.41dB. => 10 10 ≈ 1.38mW.
1.38mW
15.32mW *100% ≈ 10%.
♦ Node Văn Chương:
->

2.37

0dBm + 0.05 + (0.45 + 1.32)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 = 2.37dB. => 10 10 ≈ 1.73mW.


75


1.73mW
15.32mW *100% ≈ 12%.
♦ Node Hào Nam:
->

2.68

0dBm + 0.05 + (1.35 + 1.32)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 ≈ 2.68dB. => 10 10 ≈ 1.86mW.
1.68mW
15.32mW *100% ≈ 13%.
♦ Một tuyến dự phòng 2dBm:
2
1.58mW
=>1010 ≈ 1.58mW. -> 15.32mW *100% ≈ 12%
∑% = 9 + 10 + 14 + 12 +10 + 10 + 10 + 12 + 13 + 12 = 112% > 100%
Vậy có nghĩa là máy phát này không đủ công suất cấp cho tất cả các node
quang ở mức vào chuẩn là 0dBm. Vì vậy ta phải giảm tín hiệu vào của một số
node quang sao cho hợp lý bằng cách giảm số phần trăm công suất mà mối node
quang chiếm tại bộ chia (tổng số phần trăm phải giảm là 12%). Chúng ta không
dùng phương pháp tăng công suất của máy phát vì như vậy thì chi phí cho thiết bị
sẽ tăng lên trong khi có thể dung hoà mức công suất vào của các node quang nằm
trong dải độ nhạy thu cho phép (-2.5 ÷ +2dBm). Sau đây ta sẽ thay đổi số phần
trăm của một số node quang và tiến hành tính toán lại mức công suất vào của
node quang tương ứng.
2 – Tính toán lại công suất vào các node quang sau khi đã thay đổi
♦ Node Trung Tự:
Giảm 1% -> còn lại 8%: Mức công suất vào node là:
8
100 *15.32mW ≈ 1.23mW. => 10lg1.23[mW] ≈ 0.89dB = αloss + pvnode.
->
Pvnode = 0.88 - αloss = 0.89 – (0.8 + 0.1) = -0.01dBm.
♦ Node Ngã Tư Sở:
Không thay đổi: công suất vào node 0dBm chiếm 10%.
♦ Node Kim Giang:
Giảm 2% -> còn lại 12%: mức công suất vào node là:
12
100 *15.32mW ≈ 1.83mW => 10lg1.83[mW] ≈ 2.62dB .
->
Pvnode = 2.62 – 3.1 = -0.48dBm.
♦ Node Bạch Mai:
♦ Node Kim Hoa:
->


76


8
100 *15.32mW ≈ 1.23mW. => 10lg1.23[mW] ≈ 0.89dB.
->
Pvnode = 0.89 – 1.44 = -0.55dBm.
♦ Node Phương Mai:
10
100 *15.32mW ≈ 1.53mW. => 10lg1.53[mW] ≈ 1.85dB.
->
Pvnode = 1.85 – 2.6 = -0.75dBm.
♦ Node Xã Đàn:
♦ Node Văn Chương:
10
100 *15.32mW ≈ 1.53mW. => 10lg1.53[mW] ≈ 1.85dB.
->
Pvnode = 1.85 – 2.37 = - 0.52dBm.
♦ Node Hào Nam:
10
100 *15.32mW ≈ 1.53mW. => 10lg1.53[mW] ≈ 1.85dB.
->
Pvnode = 1.85 – 2.68 = - 0.83dBm.
♦ Tuyến dự phòng 2dBm: Không thay đổi chiếm 12% công suất vào bộ chia.
∑% = 8 + 10 + 12 + 10 + 8 + 10 + 10 + 10 + 10 + 12 = 100%.
Với mức công suất vào mỗi node quang như trên thì hợp lý đối với máy
phát 13dBm này. Sau khi đã tính toán xong các thông số cần thiết thì bây giờ có
thể đặt một bộ chia quang theo công suất với tỉ lệ phần trăm các cổng như sau:
Sử dụng bộ chia 1x10 (/12%/8%//10%//12%//10%//8%//10%//10%//10%//10%).


77


5.7 – Thuyết minh thiết kế phần mạng đồng trục
Sau khi đã thiết kế, tính toán xong phần mạng quang ta bắt đầu thiết kế,
tính toán phần mạng đồng trục. Trong phạm vi bản đồ án này em chỉ chọn một
node quang trong số 9 node quang đã tính toán ở phần mạng quang để thiết kế còn
các node quang còn lại có thể tính toán tương tự. Tuy nhiên việc phân bố thiết bị
trong mạng và mô hình mạng thì phải tuỳ thuộc vào đặc điểm của từng vùng dân
cư khác nhau, có thể hoàn toàn sử dụng cáp treo hoặc cũng có thể kết hợp cả cáp
treo và cáp chôn nếu vùng dân cư đó không có cột điện hoặc cột bưu điện. Muốn
thiết kế được mạng và tính toán được các thông số thì trước hết phải khảo sát đặc
điểm vùng dân cư nơi đó, sau đó đặt các thiết bị kỹ thuật, đo đạc khoảng cách sau
đó tiến hành tính toán. Phương pháp tính toán thì có thể giống nhau nhưng cách
bố trí các thiết bị và sử dụng loại thiết bị nào thì lại hoàn toàn khác nhau và nó
phụ thuộc vào vùng dân cư nơi đặt node quang.
Ở đây em chọn node quang Xã Đàn để thiết kế, node quang Xã Đàn sử
dụng node quang 4 cổng. Mỗi cổng ra khoảng ≥ 114dBμV. Mức tín hiệu vào node
quang Xã Đàn theo thiết kế mạng quang là 0dBm (tương đương 20mW). Trong
4 cổng của node quang Xã Đàn em chọn tính toán cho cổng A của node, còn các
cổng còn lại thì tính toán tương tự dựa vào địa hình của vùng. (Cổng A, B, C hay
D chỉ là tên gọi, các cổng này như nhau nó không quy định cho một điều gì mà
chỉ để phân biệt sau này là tín hiệu của thiết bị này, vùng này được cấp tín hiệu từ
cổng quang nào (cổng A, B, C hay D) và cổng đó thuộc node quang nào) .
Trong phần tính toán của mạng đồng trục thì em chỉ tính toán từ node
quang đến các khuếch đại trục và từ các khuếch đại trục đến các khuếch đại
nhánh. Sau đó chọn tính toán đại diện cho một khuếch đại nhánh, còn các khuếch
đại nhánh khác có thể tính toán tương tự. Các thiết bị sử dụng sau khuếch đại
nhánh chủ yếu là các bộ chia và rẽ tín hiệu (bao gồm bộ chia nhánh và các bộ chia
thuê bao). Ở đây chọn khuếch đại nhánh đặt tại cột điện có ký hiệu A03
Trong phạm vi bản đồ án này em không trình bày phương pháp thiết kế và
tính toán cho các bộ cấp nguồn, cấp cho các thiết bị của mạng đồng trục, mà chỉ
có thể điểm qua nguyên tắc cấp nguồn cho mạng là: cấp nguồn theo phương pháp
cấp nguồn tại chỗ (cấp nguồn phân bố). Lấy nguồn điện từ nguồn điện lưới của
thành phố để cấp trực tiếp cho các thiết bị mạng. Đường cấp nguồn và đường
truyền tín hiệu là trên cùng một đường. Trong lúc thi công nếu thấy đuối nguồn
cấp ở đâu thì cấp tại đó và các thiết bị cấp nguồn này có thể cấp nguồn ngược trở
lại cho các thiết bị phía đầu nguồn. Các thiết bị đường trục thì cho phép dòng điện
cấp nguồn đi qua còn các thiết bị nhánh tại thuê bao thì không. Quan trọng là thiết
bị trước khi đưa vào thiết bị nhà thuê bao phải ngắt nguồn điện để tránh làm hỏng


78


thiết bị nhà thuê bao. Mỗi thiết bị trong mạng đồng trục đều có các cầu chì tại
cổng vào và cổng ra để cho phép đóng hoặc ngắt nguồn điện tại cổng đó theo yêu
cầu của thiết kế. Các thiết bị cấp nguồn đều có các ắc quy dự phòng trong trường
hợp nguồn điện lưới bị mất. Tuy nhiên nó chỉ có thể duy trì trong một khoảng thời
gian ngắn.
Trong phần mạng đồng trục trong bản đồ án này có sử dụng hai bộ cấp
nguồn đặt tại các cột điện có ký hiệu A01 và A07.
- Nguồn đặt tại A01 cấp nguồn cho các bộ khuếch đại đặt tại các cột điện: A01,
A08, A09, A10, A13, A12.
- Nguồn đặt tại A07 cấp nguồn cho các bộ khuếch đại đặt tại các cột điện: A07,
A06, A05, A04, A03.
Sau đây là phần tính toán cho mạng đồng trục:
5.8 – Tính toán phần mạng đồng trục
Các chỉ tiêu kỹ thuật của các thiết bị dùng trong mạng đồng trục
- Thiết bị khuếch đại (cả khuếch đại trục và khuếch đại nhánh):
+ Công suất vào: 80 ÷ 85dBμV.
+ Công suất ra: ≤ 108dBμV.
+ Nguồn cấp: 220V/60Hz/10A.
- Các thiết bị khác:

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Chỉ tiêu kỹ thuật
Kí hiệu tiếng anh
Vị trí đặt thiết bị
S2
Đường trục
S3UB
Đường trục
DC8
Đường trục
DC16
Đường trục
DC20
Đường trục
IT1-6
Đường nhánh
IT1-10
Đường nhánh
IT1-12
Đường nhánh
IT1-14
Đường nhánh
IT1-16
Đường nhánh
IT1-18
Đường nhánh
IT2-8
Đường nhánh
IT2-16
Đường nhánh
IT2-20
Đường nhánh
IS2
Đường nhánh


79

Suy hao(dB)
5.5
Out:5/Tap:9
5.5
2.5
2
3
2
1.5
1.5
1.5
1
4
2
1.5
4


16
17
18
19
20
21
22

IS3
IS4
ISV6
ISV8
QR540
RG11
RG6

Đường nhánh
Đường nhánh
Đường thuê bao
Đường thuê bao
Cáp trục
Cáp nhánh
Cáp thuê bao

6
8
11
12.5
7dB/100m
12dB/100m
18dB/100m

1 – Tính toán phần mạng trục trong mạng đồng trục
(Từ node quang đến các bộ khuếch đại trục, nhánh)
- Tín hiệu ra tại cổng A node quang Xã Đàn: 108dBμV.
- Suy hao qua bộ chèn nguồn là 2dB: công suất còn lại là: 108 – 2 = 106dBμV.
+ A01.
- Công suất vào DC20 (2dB): 106[dBμV] – 0.25*7 ≈ 104.25 dBμV.
- Out DC20: 104.25 – 2 = 102.25 dBμV.
- Tap DC20: 104.25 – 20 = 84.25 dBμV. Vào khuếch đại nhánh tại A01.
+ A02.
- Công suất vào S3UB: 102.25 – 0.45*7 ≈ 99.1 dBμV.
- Hai đầu Tap S3UB: 99.1 – 9 = 90.1 dBμV.
- Out S3UB: 99.1 – 5 = 94.1 dBμV
+ A03.
- Công suất vào khuếch đại nhánh: 90.1 – 0.72*7 ≈ 85.06 dBμV.
+ A04.
- Công suất vào khuếch đại trục: 90.1 – 0.72*7 ≈ 85.06 dBμV.
- Công suất ra khuếch đại trục: 104 dBμV vào DC20.
- Out DC20: 104 – 2 = 102 dBμV.
- Tap DC20: 104 – 20 = 84 dBμV vào khuếch đại nhánh.
+ A05.
- Công suất vào DC8: 102 – 1.62*7 ≈ 90.66 dBμV.
- Out DC8: 90.66 – 5.5 = 85.16 dBμV.
- Tap DC8: 90.66 – 8 = 82.66 dBμV vào khuếch đại nhánh.
+ A06.
- Công suất vào khuếch đại trục: 85.16 – 0.74*7 ≈ 79.98 dBμV.
- Công suất ra khuếch đại trục: 104 dBμV vào DC20.
- Out DC20: 104 – 2 = 102 dBμV.
- Tap DC20: 104 – 20 = 84 dBμV vào khuếch đại nhánh.
+ A07.


80


- Công suất vào DC8(qua bộ chèn nguồn suy hao 2dB): 102 – 2 – 0.80*7 ≈
94.4dBμV.
- Out DC8: 94.4 – 5.5 = 88.9 dBμV vào S2.
- Tap DC8: 94.4 – 8 = 86.4 dBμV lắp bộ phối hợp trở kháng 5/8TC dùng cho dự
phòng.
- Hai đầu Out S2: 88.9 – 5.5 = 83.9 dBμV. vào hai bộ khuếch đại nhánh tương
ứng.
+ A08.
- công suất vào khuếch đại trục tại A08: 94.1 – 1.85*7 ≈ 81.15 dBμV.
- công suất ra khuếch đại trục: 108 dBμV vào bộ chia DC16.
- Out DC16 (2.5dB): 108 – 2.5 = 105.5 dBμV.
- Tap DC16: 108 – 16 = 92 dBμV. Vào DC8.
- Out DC8 (5.5dB): 92 – 5.5 = 86.5 dBμV. Lắp bộ phối hợp trở kháng 5/8TC
dùng cho dự phòng.
- Tap DC8: 92 – 8 = 84 dBμV. Vào khuếch đại nhánh.
+ A09.
- công suất vào DC8: 105.5 – 1.9*7 ≈ 92.2 dBμV.
- out DC8: 92.2 – 5.5 = 86.7 dBμV.
- tap DC8: 92.2 – 8 = 84.2 dBμV.
+ A10.
- công suất vào khuếch đại trục tại A10: 86.7 – 0.91*7 ≈ 80.33 dBμV.
- công suất ra khuếch đại trục: 102 dBμV vào DC20.
- Out DC20: 102 – 2 = 100 dBμV.
- Tap DC20: 102 – 20 = 80 dBμV. Vào khuếch đại nhánh.
+ A11.
- Công suất vào S2: 100 – 0.79*7 ≈ 94.47 dBμV.
- Hai đầu out S2 (5.5dB): 94.47 – 5.5 = 88.97 dBμV.
+ A12.
- công suất vào khuếch đại nhánh: 88.97 – 0.66*7 ≈ 84.35 dBμV.
+ A13.
- công suất vào khuếch đại nhánh: 88.97 – 0.60*7 ≈ 84.77 dBμV.


81


2 – Tính toán phần mạng thuê bao của mạng đồng trục
Công suất vào thiết bị của nhà thuê bao(khoảng chuẩn): 62 ±4 dBμV.
+ A03.
- Công suất vào khuếch đại nhánh: 85.06 dBμV.
- Công suất ra khuếch đại nhánh: 104dBμV vào IT1 – 6.
- Tap IT1 – 6: 104 – 6 = 98dBμV. vào IT2 –1 6
- Out IT2 – 16 (2dB): 98 – 2 = 96dBμV.
- Tap IT2 – 16: 98 – 16 = 82dBμV. vào hai ISV6.
- Công suất vào thiết bị của các nhà thuê bao, tính từ trên xuống
+ 82 – 11 – 0.29*18 ≈ 65.78 dBμV.
+ 82 – 11 – 0.31*18 ≈ 65.42 dBμV.
+ 82 – 11 – 0.33*18 ≈ 65.06 dBμV.
+ 82 – 11 – 0.36*18 ≈ 64.52 dBμV.
+ 82 – 11 – 0.34*18 ≈ 64.88 dBμV.
+ 82 – 11 – 0.32*18 ≈ 65.24 dBμV.
+ a31.
- Công suất vào IT1 – 10: 96 – 0.35*12 ≈ 91.8 dBμV.
- Out IT1 – 10: 91.8 – 2 = 89.8 dBμV.
- Tap IT1 – 16: 91.8 - 10 = 81.8 dBμV.vào ISV6
- Công suất vào thiết bị của các nhà thuê bao, tính từ trên xuống
+ 81.8 – 11 – 0.29*18 ≈ 65.58dBμV.
+ 81.8 – 11 – 0.31*18 ≈ 65.22dBμV.
+ 81.8 – 11 – 0.33*18 ≈ 64.86dBμV.
+ 81.8 – 11 – 0.36*18 ≈ 64.32dBμV.
+ 81.8 – 11 – 0.34*18 ≈ 64.68 dBμV.
+ 81.8 – 11 – 0.32*18 ≈ 65 dBμV.
+ a32.
- Công suất vào ISV6: 89.8 – 0.21*12 ≈ 87.28 dBμV.
- Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống
+ 87.28 – 11 – 0.29*18 ≈ 71dBμV.
+ 87.28 – 11 – 0.31*18 ≈ 70dBμV.
+ 87.28 – 11 – 0.33*18 ≈ 70.34dBμV.
+ 87.28 – 11 – 0.36*18 ≈ 69.8dBμV.
+ 87.28 – 11 – 0.34*18 ≈ 70.16dBμV.
+ 87.28 – 11 – 0.32*18 ≈ 70.52dBμV.
+ a33.
- Công suất vào IT1 – 14: 101 – 0.26*12 ≈ 97.88 dBμV.
- Out IT1 – 14: 97.88 – 1.5 = 96.38 dBμV.


82


- Tap IT1 – 14: 97.88 – 14 = 83.88 dBμV. vào ISV8
- Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống:
+ 83.88 – 12.5 – 0.27*18 ≈ 66.52 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.29*18 ≈ 66.16 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.31*18 ≈ 65.8 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.33*18 ≈ 65.44 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 –0.36*18 ≈ 64.9 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.34*18 ≈ 65.26 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.32*18 ≈ 65.62 dBμV.
+ 83.88 – 12.5 – 0.30*18 ≈ 65.98 dBμV.
+ a34.
- Công suất vào IT2 – 8: 96.38 – 0.15*12 ≈ 94.58 dBμV.
- Out IT2 – 8: 94.58 – 4 = 90.58 dBμV.
- Tap IT2 – 8: 85.86 – 8 = 86.58 dBμV. vào ISV8
- Công suất vào thiết bị nhà thuê bao, tính từ trên xuống
+ 86.58 – 12.5 – 0.27*18 ≈ 69.22 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.29*28 ≈ 68.86 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.31*18 ≈ 68.5 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.33*18 ≈ 68.14 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.36*18 ≈ 67.6 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.34*18 ≈ 67.9 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.32*18 ≈ 68.32 dBμV.
+ 86.58 – 12.5 – 0.30*18 ≈ 68.68 dBμV.
+ a35
- Công suất vào IS2: 90.58 – 0.17*12 ≈ 88.54 dBμV.
- Out IS2: 88.54 – 4 = 84.54 dBμV. vào ISV8.
+84.54 – 12.5 – 0.27*18 ≈ 67.18 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.29*18 ≈ 66.82 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.31*18 ≈ 66.46 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.33*18 ≈ 66 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.36*18 ≈ 65.56 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.34*18 ≈ 65.92 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.32*18 ≈ 66.28 dBμV.
+ 84.54 – 12.5 – 0.30*18 ≈ 66.64 dBμV.
+a36.
- Công suất vào ISV6: 84.54 – 0.17*12 ≈ 82.5 dBμV.


83


- Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống
+ 82.5 – 11 – 0.29*18 ≈ 66.28dBμV.
+ 82.5 – 11 – 0.31*18 ≈ 65.9dBμV.
+ 82.5 – 11 – 0.33*18 ≈ 65.56dBμV.
+ 82.5 – 11 – 0.36*18 ≈ 65dBμV.
+ 82.5 – 11 – 0.34*18 ≈ 65.38dBμV.
+ 82.5 – 11 – 0.32*18 ≈ 65.74dBμV.
+ a37
- Out IS2: 85.02 – 4 = 81.54 dBμV. vào ISV6.
+ 85.02 – 11 – 0.29*18 ≈ 64.8 dBμV.
+ 85.02 – 11 – 0.31*18 ≈ 64.4 dBμV.
+ 85.02 – 11 – 0.33*18 ≈ 64 dBμV.
+ 85.02 – 11 – 0.36*18 ≈ 63.54 dBμV.
+ 85.02 – 11 – 0.34*18 ≈ 63.9 dBμV.
+ 85.02 – 11 – 0.32*18 ≈ 64.26 dBμV.
+ a38
+ 78.62 – 8 – 0.31*18 ≈ 65 dBμV.
+ 78.62 – 8 – 0.33*18 ≈ 64.68 dBμV.
+ 78.62 – 8 – 0.36*18 ≈ 64.14 dBμV.
+ 78.62 – 8 – 0.34*18 ≈ 64.45 dBμV.


84


5.9 – Thuyết minh thiết kế mạng HFPC
Kiến trúc mạng này thiết kế cho một khu tập thể gồm có 4 toà nhà cao tầng,
mỗi toà nhà gồm 8 tầng, mỗi tầng 4 hộ và mỗi hộ có 3 phòng. Tại tầng 1 của toà
nhà CT1 đặt một trạm lặp quang gồm một máy thu và một máy phát công suất
7dBm (5mW). Tín hiệu quang được đưa vào bộ chia 4 cổng cấp tín hiệu cho 4
node quang. Mỗi node quang cấp tín hiệu cho một toà nhà. Các thiết bị quang:
máy phát, máy thu, bộ chia, node quang đều được đặt tại phòng kỹ thuật tại tầng 1
của các toà nhà cao tầng. Vì đây là mạng HFPC không sử dụng các bộ khuếch đại
cao tần nên yêu cầu công suất ra của các node quang cao, do đó các node quang
này có mức công suất ra khoảng 120dBμV.
Trong phần mạng đồng trục đặt các bộ chia cao tần tại các tầng 2, 4, 6 và
tầng 8 của mỗi toà nhà, các bộ chia này được đặt trong hộp kỹ thuật chung của
tầng đó. Trong phần mạng này chủ yếu sử dụng cáp RG11 Và RG6 vì khoảng
cách kéo cáp ngắn, các bộ chia chủ yếu sử dụng các bộ chia nhánh (IT, ISV). Do
không có khuếch đại nên mức công suất vào các thiết bị có thể để cao hơn so với
mạng theo kiến trúc HFC.
5.10 – Tính toán mạng HFPC
1 - Tính toán phần mạng quang trong kiến trúc HFPC
Tín hiệu quang vào máy thu có thể lấy từ một node quang nào đó lân cận.
Sau khi được khôi phục và đưa vào máy phát công suất 7dBm (5mW), tín hiệu
quang được đưa vào bộ chia quang theo công suất có 4 cổng. Tỉ lệ mỗi cổng sau
khi tính toán là (20%//25%//30%//25%). Các đường này được đưa đến node
quang đặt tại phòng kỹ thuật tại tầng 1 của các toà nhà để cấp tín hiệu cho các toà
nhà đó.
a/ Tính toán tỉ lệ các cổng bộ chia khi mức công suất vào node quang tại 0dBm
1.23mW
+ CT1: 0dBm + 0.8 + 0.1 = 0.9dB -> 5mW *100% ≈ 25%
1.27mW
+ CT2: 0dBm + 0.05 + 0.3*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.055dB -> 5mW *100% ≈ 26%
+ CT3: 0dBm + 0.05 + (0.3 + 0.25)*0.35 + 0.8*2 +0.1 = 1.94dB
1.56mW
-> 5mW *100% ≈ 31%
1.26mW
+CT4: 0dBm + 0.05 + 0.25*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.03dB -> 5mW *100% ≈ 25%


85


- Tính tổng phần trăm các cổng:
∑% = 25% + 26% + 31% + 25% = 107% >100%
Ta thấy máy phát này không đủ công suất cung cấp cho các node quang tại
mức chuẩn 0dBm. Do đó ta có thể giảm công suất vào các node quang xuống cho
phù hợp bằng cách giảm một vài phần trăm công suất tại các cổng của bộ chia.
Không nên dùng phương pháp tăng công suất ra của máy phát bằng cách thay đổi
máy phát khác có công suất lớn hơn vì như vậy có thể gây lãng phí tín hiệu và
tăng chi phí thiết bị vì máy phát có công suất càng lớn thì chi phí càng cao.
b/ Tính toán lại công suất vào các node quang sau khi giảm phần trăm một số
cổng của bộ chia
+ CT1: giảm 5% còn lại 20%:
0.20*5 = 1mW -> Pvàônde = 10lg1mW – 0.9 = -0.9dBm.
+ CT2: Giảm 1% còn lại 25%:
0.25*5 = 1.25mW -> Pvàônde = 10lg1.25mW – 1.055 ≈ -0.085dBm.
+ CT3: Giảm 1% còn lại 30%:
0.30*5 = 1.5mW -> Pvàônde = 10lg1.5mW – 1.94 ≈ -0.18dBm.
+ CT4: Không thay đổi (25%)
- Tổng phần trăm các cổng sau khi thay đổi:
∑% = 20% + 25% + 30% + 25% = 100%.


86


2 – Tính toán phần mạng đồng trục trong kiến trúc HFPC
Lựa chọn tính toán cho một toà nhà (chọn toà nhà CT1). Trong toà nhà này
đặt ba bộ chia (IT) và một bộ chia ISV8 trên đường cáp nhánh (RG11), các bộ
chia (IS) trên đường cáp thuê bao (RG6). Mỗi căn hộ đặt một bộ chia IS3 dùng
cho 3 tivi cho ba phòng (mỗi phòng một tivi).
- Công suất vào node quang: -0.9dBm
- Công suất ra node quang: 106 – 2 = 104 dBμV.
- Công suất vào IT8 – 26: 104 – 0.06*12 ≈ 103.28dBμV.
- Out IT8 – 26: 103.28 – 2 = 101.28 dBμV.
- Tap IT8 – 26: 103.28 – 26 = 77.28 dBμV.
+ Công suất vào IT8 – 26 tại tầng 4: 101.28 – 0.13*12 ≈ 99.72dBμV.
+ Out IT8 – 26: 99.72 – 2 = 97.72 dBμV.
+ Tap IT8 – 26: 99.72 – 26 =73.72 dBμV.
- Công suất vào IT8 – 24 tại tầng 6: 97.72 – 0.13*12 ≈ 96.16 dBμV.
- Out IT8 – 24: 96.16 – 2.2 = 93.96 dBμV.
- Tap IT8 – 24: 96.16 – 24 = 72.16 dBμV.
+ Công suất vào ISV8 tại tầng 8: 93.96 – 0.13*12 ≈ 92.4 dBμV.
+ Tầng 1:
- 77.28 – 0.15*18 ≈ 74.58 dBμV.
- 77.28 – 0.24*18 ≈ 72.96 dBμV.
+ Tầng 2:
- 77.28 – 0.09*18 ≈ 75.66 dBμV.
- 77.28 – 0.18*18 ≈ 74.04 dBμV.
+ Tầng 3:
- 73.72 – 0.15*18 ≈ 71 dBμV.
- 73.72 – 0.24*18 ≈ 69.4 dBμV.
+ Tầng 4:
- 73.72 – 0.09*18 ≈ 72.1 dBμV.
- 73.72 – 0.18*18 ≈ 70.48 dBμV.
+ Tầng 5:
- 72.16 – 0.15*18 ≈ 69.46 dBμV.
- 72.16 – 0.24*18 ≈ 67.84 dBμV.
+ Tầng 6:
- 72.16 – 0.09*18 ≈ 70.54 dBμV.
- 72.16 – 0.18*18 ≈ 68.92 dBμV.
+ Tầng 7:
- 92.4 – 12.5 – 0.15*18 ≈ 77.2 dBμV.


87


- 92.4 – 12.5 – 0.24*18 ≈ 75.58 dBμV.
+ Tầng 8:
- 92.4 – 12.5 – 0.09*18 ≈ 78.28 dBμV.
- 92.4 – 12.5 – 0.18*18 ≈ 76.66 dBμV.
Công suất tính tại mỗi tầng là tín hiệu kéo vào từng hộ gia đình, tại đầu vào
bộ chia IS3 đặt tại hộp kỹ thuật trong hộ gia đình đó. Còn tín hiệu ra mỗi bộ chia
IS3 thì có 3 đường tín hiệu băng nhau và giảm so với tín hiệu vào là 6dB (suy hao
bộ chia IS3). Mức tín hiệu vào máy thu đạt yêu cầu trong khoảng 62±4dBμV.


88


5.11 – So sánh mạng HFC và mạng HFPC
Kiến trúc mạng HFPC là mạng không sử dụng các phần tử tích cực trong
phần mạng đồng trục, mà chỉ sử dụng các bộ chia để chia tín hiệu. Do đó bán kính
bao phủ của mạng hẹp, thích hợp cho vùng dân cư tập trung như các khu tập thể
nhà cao tầng, các khu chung cư. Còn ở các vùng dân cư phân bố rải rác, thưa thớt
thì việc dùng kiến trúc mạng HFPC là không có hiệu quả vì nếu kéo dài mạng
đồng trục thì tín hiệu sẽ bị suy yếu. Tuy vùng phủ sóng của mạng không lớn
nhưng đổi lại chất lượng tín hiệu lại cao và nó chỉ sử dụng các bộ chia mà không
dùng các bộ khuếch đại nên thuận lợi cho việc nâng cấp thành mạng hai chiều sau
này. Đồng thời việc sửa chữa và bảo dưỡng mạng dễ dàng hơn. Độ tin cậy của
mạng cao hơn.
Còn kiến trúc mạng HFC là mạng có sử dụng các phần tử tích cực trong
phần mạng đồng trục nên có thể truyền tín hiệu đi xa được và bao phủ được một
vùng rộng lớn. Do đó có thể giảm được chi phí cho thuê bao khi lắp đặt. Tuy
nhiên, do có sử dụng các bộ khuếch đại nên kéo theo một loạt các vấn đề là: vì
phần mạng đồng trục vươn dài nên phải sử dụng thêm các bộ cấp nguồn nằm rải
rác trên mạng nên độ an toàn mạng không cao. Nếu một bộ cấp nguồn bị hỏng thì
kéo theo các thiết bị do bộ cấp nguồn đó cung cấp sẽ không có nguồn và ngưng
hoạt động và vùng thuê bao đó sẽ bị mất tín hiệu, việc bảo dưỡng mạng gặp nhiều
khó khăn. Sử dụng nhiều bộ khuếch đại dẫn đến suy hao tích luỹ trên các bộ
khuếch đại lớn nên chất lượng tín hiệu không cao.
Theo như phân tích ở trên và xét trong điều kiện địa lý và kinh tế ở Việt
Nam thì sử dụng kiến trúc mạng HFC là thích hợp nhất. Có thể bao phủ được một
vùng rộng lớn, vì vậy có thể giảm chi phí đầu tư kéo cáp cho cả nhà cung cấp lẫn
thuê bao, giảm giá cước thuê bao.


89


KẾT LUẬN
Trong tình hình nền kinh tế nước ta hiện nay đang trong thời kỳ mở của và
hội nhập nên nhu cầu về cập nhật thông tin ngày càng cao. Trinh độ dân trí của
người dân cũng ngày càng cao nên sự đòi hỏi về các nhu cầu giải trí cũng ngày
càng cao. Mà trên thực tế các kênh truyền hình quảng bá không thể đáp ứng kịp
sự phát triển của các nhu cầu giải trí của người dân. Do đó sự phát triển của công
nghệ truyền hình cáp hữu tuyến là tất yếu.
Sử dụng truyền hình cáp hữu tuyến người dân có thể xem được nhiều kênh
truyền hình cả trong nước và quốc tế, các kênh thời sự nóng bỏng, các kênh thể
thao, phim truyện… với dung lượng kênh truyền lớn và chất lượng đảm bảo
không chịu tác động của môi trường ngoài. Trong giai đoạn hiện nay mới triển
khai dịch vụ truyền hình cáp, nhưng trong tương lai gần đây sẽ triển khai thêm
dịch vụ internet và các dịch vụ tương tác khác trên mạng. Lúc đó người dân có thể
có thêm rất nhiều sự lựa chọn dịch vụ theo yêu cầu. Do đó phát triển mạng truyền
hình cáp hữu tuyến là điều tất yếu hiện nay.
Trong bản đồ án này thiết kế mạng chỉ mang tính mô hình dựa trên số liệu
tương đối của một vùng dân cư ở địa bàn Hà Nội. Trong phạm vi đề tài của mình,
tôi chỉ phác hoạ những nét khái quát quá trình thiết kế mạng và giải pháp phát
triển mạng hiện tại. Trong quá trình làm đồ án do điều kiện thời gian và kiến thức
có hạn nên có thể có một vài vấn đề còn sơ sài, chưa chuyên sâu. Tôi sẽ hoàn
thành những vấn đề kỹ thuật chưa khai thác hết trong quá trình học tập và công
tác sau này.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị trong
phòng thiết kế đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Xin chân thành cảm
ơn thầy TS. Bùi Việt Khôi đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành bản đồ án
này.


90


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Kỹ thuật thông tin quang – Tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam
[2] Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kế hoạch và các bước thay thế cáp đồng
bằng cáp quang – Mã số 001-96-TCT-RD - Viện khoa học kỹ thuật Bưu Điện.
[3] Optical communications – J. H. Franz – V. K. Jain.
[4] Hệ thống truyền hình cáp Hà Nội – Đài truyền cáp hình Hà Nội.
[5] Fiber – Optic communication Technology – Djafar K.Mynbaev – Lowell
L.Scheiner
[6] Hệ thống thông tin sợi quang – Phùng Văn Vận - 2002


91


Thiet ke-catv

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Thiet ke-catv

More from vanliemtb

Thiet ke-catv