CÔNG TY CÔNG NGHỆ PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH ĐÔNG ĐÔ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG HOÁ PHỤC VỤ CẢNH BÁO, GIÁM SÁT
VÀ ĐIỀU HÀNH CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP
HỮU TUYẾN TẠI TỈNH BẮC NINH CNĐT: PHẠM MẠNH THẮNG 9145 HÀ NỘI – 2011


ị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Giảng viên
Chức vụ: PCN. Khoa, Chủ nhiệm bộ môn. Trưởng PTN.
Cơ quan công tác: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia
Hà Nội, Nhà G2, 144 Xuân Thủy - Cầu Giấy - Hà Nội
Điện thoại: 04-37549667 DĐ: 094.686 3 686
Fax: 04-37547724 Email:
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Công ty Công nghệ Phát thanh Truyền hình Đông Đô (DOTECH Co. Ltd.).
Địa chỉ trụ sở chính: Khu Công nghiệp Từ Sơn, huy
ện Từ Sơn, Tỉnh Bắc Ninh
Điện thoại: 0241 3743637 Fax: 0241 3743 638
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Khoa học và Công nghệ


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 2


B. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 6 năm 2009 đến tháng 5 năm 2011
- Thực tế thực hiện: từ tháng 6 năm 2009 đến tháng 12 năm 2011
- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1 từ tháng 6 năm 2011 đến tháng 12 năm 2011.
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2800 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 750 tr.đ.

TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Quyết định số
02/QĐ - HĐQLQ
ngày 1 tháng 6 năm
2009 của Hội đồng
Quản lý Quỹ KHCN
Quyết định hỗ trợ kinh phí cho
các đề tài NCKH của doanh
nghiệp năm 2009 theo NĐ
119/1999/NĐ-CP của Chính
phủ.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 3


Quốc gia.
2 Số: 03/2009/HĐ –
KHCN – DN ngày
8/6/2009.
Hợp đồng NCKH & PTCN.
3 Quyết định số
/QĐ - ……….

học Công
nghệ -
ĐHQGHN
Địa chỉ: 144
Xuân Thủy -
Cầu Giấy -
Hà Nội
Khoa CHKT
&TĐH Trường
Đại học Công
nghệ -
ĐHQGHN
Địa chỉ: 144
Xuân Thủy -
Cầu Giấy - Hà
Nội
Thiết kế hệ
thống điều
khiển thành
phần
Thiết kế
một số bo
mạch đo
lường và
giao di
ện
HMI trong
hệ SCADA

2 Công ty Dịch

mạng
truyền hình
cáp CATV
Bắc Ninh



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 4


- Lý do thay đổi (nếu có):
5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

Số
TT
Tên cá nhân đăng ký
theo Thuyết minh
Tên cá nhân đã tham
gia thực hiện
Nội dung tham gia chính
Sản
phẩm
chủ yếu
đạt được
Ghi
chú
*

Nghiên cứu, thiết kế chế
tạo các bộ giám sát điều
khiển báo cháy.

6
Nguyễn Thị Hạnh Nguyễn Thị Hạnh
Nghiên cứu đặc tính mạng
CATV. Tham gia viết báo
cáo Khoa học.

7
Phó Đức Kiên Phó Đức Kiên
Nghiên cứu thiết kế chế
tạo các bộ giám sát điều
khiển thành phần về phần
cứng và phần mềm

8
Nguyễn Bình Minh Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu cấu hình hệ
thống, tích hợp hệ thống,
phát triển phần cứng, lập
trình nhúng cho sản phẩm.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 5

Cả nhóm
2
Nghiên cứu ứng dụng khai
thác một số dịch vụ có giá trị
gia tăng.

8/2009
6/2010
8/2009
6/2010
Cả nhóm
3
Nghiên cứu thiết kế xây dựng
hệ thống SCADA thu thập dữ
liệu, điều khiển, giám sát cho
hệ thống mạng CATV. 2/2010
09/2010

02/2010
3/2011
Cả nhóm
4
Thử nghiệm dài hạn quá trình
vận hành hệ thống, hiệu
chỉnh và hoàn thiện hệ thống.

9/2010

kiện cần thiết để thiết kế hệ thống bị chậm nên việc triển khai thử nghiệm hệ thống
tự động hóa cảnh báo, giám sát cho truyền hình cáp CATV Bắc Ninh mới chỉ được
th
ực hiện từ tháng 6 năm 2011. Bộ Khoa học và Công nghệ đã đồng ý cho phép ra
hạn đề tài đến hết tháng 12/2011.
C. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:

Số
TT
Tên sản phẩm
và chỉ tiêu chất
lượng chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1

Hệ thống tự
động cảnh báo
sự cố từ xa cho
CATV Bắc
Ninh


Số
TT
Tên sản phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi chú

1 Phương pháp xây dựng mô
hình của hệ thống tự động
hoá phục vụ cảnh báo,
giám sát và điều hành cho
hệ thống truyền hình cáp
hữu tuyến tại tỉnh Bắc
Ninh.
Có được phương pháp
khoa học và quy trình xây
dựng mô hình của hệ
thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền
hình cáp hữu tuyến phù
hợp với điều ki
ện tại Việt
Nam
Theo kế
hoạch

2


Theo kế
hoạch

4 Nghiên cứu phương án khai
thác một số dịch vụ có giá
trị gia tăng.

Báo cáo khoa học về tính
khả thi và phương án của
việc khai thác các dịch vụ
gia tăng trên hệ thống
Theo kế
hoạch. 

Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 8


truyền hình cáp hữu tuyến
tại tỉnh Bắc Ninh.
5 Phần mềm của hệ thống
SCADA thu thập dữ liệu,
điều khiển, giám sát cho hệ
thống mạng CATV
Có được mã phần mềm

sơ bộ
1 Mô đun đo lường và
cảnh báo sự cố cho
truyền hình CATV –
Bắc Ninh
2010 -2011 Công ty Công
nghệ PTTH
Đông Đô, Thị
xã Từ Sơn –
Tỉnh Bắc Ninh
Hệ thống hoạt động ổn
định, có khả năng đo
lường và cảnh báo qua
mạng GSM.
2 Phần mềm giám sát
điều khiển với giao
diện HMI cho phòng
điều khiển trung tâm
CATV
6/2011 Công ty Công
nghệ PTTH
Đông Đô, Thị
xã Từ Sơn –
Tỉnh Bắc Ninh
Hệ thống hoạt động ổn
định; truyền thông giữa
các hệ thống thành phần
theo chuẩn giao tiếp
RS485, Modbus. Đáp
ứng được yêu cầu về đo

thực hiện đề tài. Tính năng kỹ thuật của hệ thống điều khiển giám sát và điều
hành CATV đảm bảo được các yêu cầu và chỉ tiêu kỹ thuật, nhưng giá thành sản
phẩm sẽ giảm xuống chỉ còn khoảng 50% so với sản phẩm nhập khẩu toàn bộ.
(Do làm chủ được công nghệ: phần cứng được thiết kế, chế tạo từ các linh kiện
điệ
n tử ; phần mềm nhúng điều khiển và phần mềm quản lý được phát triển trong
khuôn khổ đề tài).
- Trong quá trình phát triển phần cứng, nhóm tác giả sẽ sử dụng tối đa khả năng
tích hợp các linh kiện điện tử sẵn có trên thị trường có xem xét đến cả khía cạnh
trình độ công nghệ sản xuất mạch in tại Việt Nam. Phần mềm được phát triển trên
các công cụ chuẩn quốc tế do vậy sẽ giảm thiểu đáng kể những khó khăn trong
quy trình đưa sản phẩm của đề tài ra sản xuất và đưa vào thị trường.


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 10


- Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ

Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 11


MỤC LỤC
BÁO CÁO THỐNG KÊ 1
A. THÔNG TIN CHUNG 1
B. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 2
C. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 6
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 13
Danh mục các bảng 15
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 16
MỞ ĐẦU 17
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM,TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ĐỐI VỚI
MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP BẮC NINH 25
1.1 Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông 25
1.2.Tiêu chuẩn giao diện truyền dẫn RF 26
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC M
ẠNG CATV BẮC NINH 30
2.1 Hệ thống trung tâm Headend 31
2.2 Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu 32
2.3 Mạng truy nhập 37
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẢNH BÁO

ADC Analog to Digital Converter
AT Attentions Command
ASIC Application Specific Integrated Circuit
AUC Authentication Centre
BSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver Station
CDMA Code Division Multiple Access
CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
CPLD Complex Programmable Logic Device
DSP Digital Signal Processor
DTE Data Terminal Equipment
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
EIA Electronics Industry Associations
EMS Enhanced Messaging Service
FPGA Field-Programmable Gate Arrays
FPL Field Programmable Logic
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communications
HF High Frequency
HLR Home Location Register
IC Integrated Circuit
ICSP In-Circuit Serial Programming
IMT International Mobile Telecommunications
ISDN Integrated Services Digital Network


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 14


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 15


WDT Watchdog Timer
MỞ ĐẦU

Mục tiêu của đề tài:
Trong những năm gần đây, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Việt
Nam đã có những bước phát triển rất nhanh. Cùng với những bước đi thành công đó
là nhu cầu văn hoá tinh thần của cán bộ, nhân dân tỉnh Bắc Ninh đang ngày càng
được nâng cao. Khoa học và công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển tạo điều
kiện thúc đẩy truyền hình với những bước tiến mới, đáp ứ
ng nhu cầu văn hoá, tinh
thần của nhân dân.
Mục tiêu của đề tài ở đây là hệ thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến đang
được triển khai xây dựng tại tỉnh Bắc Ninh. Các tiêu chí đánh giá chất lượng của hệ
thống mạng truyền hình cáp hữu tuyến liên quan đến kiến trúc hệ thống mạng, chất
lượng hình ảnh và âm thanh đến các hộ thuê bao, độ tin cậy toàn hệ thống. Tại Việt
Nam, cho đến nay, truyền hình phát triển theo hai phương thức: truyền tải tín hiệu
bằng sóng (vô tuyến) và cáp (hữu tuyến). Ngày nay truyền hình vô tuyến thường kết
hợp với truyền hình hữu tuyến để hỗ trợ và bổ sung cho nhau nhằm tăng cường hiệu
quả truyền hình, hỗ trợ những khiếm khuyết của truyền hình vô tuyến.
Phương pháp truyền hình cáp hữu tuyến CATV (Cable TV) sử dụng mạng
cáp đồng trụ
c để truyền tải tín hiệu nên có nhiều ưu điểm vượt trội hơn truyền hình
vô tuyến về chất lượng tín hiệu, số lượng chương trình, chức năng thông tin, sử dụng



Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
Trên kinh nghiệm thực tế trong quá trình vận hành mạng truyền hình cáp hữu
tuyến tại huyện Từ Sơn tỉnh Bắc Ninh là cơ sở cho phép đề ra những mục tiêu
nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữ
u tuyến tại tỉnh Bắc
Ninh" nhằm nâng cao chất lượng và hiệu năng sử dụng của mạng truyền hình cáp
hữu tuyến đang được xây dựng tại đây như sau:
a) Mục tiêu thứ nhất là: Đề xuất được mô hình của hệ thống tự động hoá phục vụ
cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến phù hợp với
điề
u kiện cấu trúc mạng tại tỉnh Bắc Ninh. Hệ thống tự động cảnh báo, giám sát và
điều hành CATV phải được lập trình, số hoá và là một mạng lưới các thiết bị điện tử
hiện đại và đảm bảo được các tiêu chí cơ bản như sau:
- Tiêu chí ổn định: Tự động thu thập dữ liệu các thông số như nhiệt độ công tác,
độ ẩm, điện áp t
ại hệ thống trung tâm của CATV (Headend Systems), đưa ra
cảnh báo sự cố trong trường hợp các thông số này vượt mức cho phép, điều
khiển các thiết bị chấp hành xử lý sự cố.
- Tiêu chí an toàn: Giám sát và cảnh báo về an ninh, cháy nổ trong phòng điều
khiển trung tâm cũng như các địa điểm đặt các thiết bị chính của hệ thống để
đưa ra những giải pháp phù hợp trong những khoảng thời gian ngắ
n nhất.
- Tiêu chí tiết kiệm: Góp phần tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nhân công và giảm
thiểu chi phí vận hành.
b) Mục tiêu thứ hai là: Làm chủ về công nghệ kể cả phần cứng và phần mềm
trong việc thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến trong đó tập trung vào 03 hệ

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của Đề tài
Ngoài n
ước:
Khu vực Bắc Mỹ dẫn đầu thế giới về phát triển truyền hình cáp hữu tuyến với
gần 100 triệu thuê bao, chiếm hơn 90% tổng số người xem truyền hình trong khu
vực. Ở Canada, truyền hình cáp hữu tuyến phát triển rất sớm để phục vụ những vùng
nông thôn xa xôi. Năm 1982 Canada thực hiện chương trình thu lệ phí truyền hình
cáp làm tăng số lượng người xem tới 60% chiếm hơn 7 triệu thuê bao. Khu v
ực
Châu Âu với thị trường truyền hình cáp ở Đức là 50%, Thụy Điển và Pháp: 36%.
Các nước Bỉ, Hà Lan, Lucxămbua, Thụy sĩ có khoảng 10%. Nước Anh đứng đầu về
sản xuất chương trình truyền hình cáp ở Châu Âu. Sở dĩ khu vực Tây Âu giàu có này
ít dùng CATV công cộng vì dân chúng sử dụng an-ten thu trực tiếp từ vệ tinh (DAB)
đắt tiền, thực chất cũng là truyền hình CATV thu nhỏ trong gia đình.


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 18


Các nước phát triển và các nước công nghiệp hóa nêu trên đã quan tâm đến lĩnh
vực liên quan đến đề tài từ nhiều năm nay. Các hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến
tại các nước này được đầu tư xây dựng đồng bộ, theo phương án truyền dẫn tín hiệu
truyền hình số hai chiều. Các hệ thống trung tâm này đều được trang bị hệ thống tự
động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều hành.

Hình vẽ 2: Sơ đồ tổng thể hệ thống HFC mạng cáp hữu tuyến 02 chiều.


khiển các thiết bị chấp hành như: bật hệ thống điều hòa, thông gió để làm giảm nhi
ệt


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 20


độ, độ ẩm ; đóng các thiết bị ổn áp, chỉnh nguồn. Như vậy các hệ thống Headends
đắt tiền luôn được hoạt động theo các điều kiện chuẩn của nhà sản xuất, giảm thiểu
thời gian bị quá tải, hạn chế tối đa nhiễu cũng như mất tín hiệu truyền hình. Ngoài ra
hệ thống SCADA còn cho phép kiểm tra tình trạng hoạt động của toàn hệ thống
b
ằng nhiều phương thức khác nhau như: Qua giao diện thân thiện người / máy HMI
(Human Machine Interface), qua phần mềm quản lý (Visualization Programme) trên
máy tính PC tại phòng điều khiển trung tâm hoặc theo dõi tình trạng CATV qua các
mạng LAN/WAN hoặc Internet. Phương thức truyền dữ liệu hiện nay có thể thực
hiện theo nhiều kỹ thuật khác nhau như nối dây truyền thống, không dây (wireless)
bằng sóng vô tuyến, trực tiếp qua cáp TV hoặc qua mạng di dộng GSM.
Tại các nước trong khu vực, trong những năm gầ
n đây truyền hình cáp phát
triển khá nhanh. Hiện nay tại Thái Lan có khoảng vài trăm ngàn thuê bao truyền
hình cáp với cước thuê bao hàng tháng 20USD/tháng. Tại Indonesia, truyền hình cáp
lần đầu tiên được triển khai tại Indonesia là hệ thống mạng K@belvision tại Jakarta
với 88 kênh. K@belvision là hệ thống mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục
HFC (Hybrid Fiber/ Coaxial). Hệ thống truyền hình cáp tại Trung Quốc năm 1999
có khoảng 80 triệu thuê bao truyền hình cáp hữu tuyến, đến nay có khoảng 95 triệu
thuê bao, đứng thứ hai trên thế giới sau B

tại Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh. Trong thời gian gần đây đã trở thành một hình thức
truyền hình phổ thông nhất để phổ cập đến mọi người dân có thu nhập thấp, là một
hình thức truyền hình quảng bá có sức thu hút lớn do truyền tải được nhiều chương
trình truyền hình phong phú, có giá thành lắp đặt và giá thuê bao rẻ, ứng dụng được
nhiều công nghệ mới tiên tiến của ngành viễn thông.
Mục tiêu chính của truyền hình là đem nội dung và thông tin hình ảnh - tiếng
nói trung thực đến với mọi người dân. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng truyền hình
cáp hữu tuyến tại Việt Nam đưa ra tiêu chí hàng đầu trong quá trình xây dựng mạng
là làm sao có thể đáp ứng và phù hợp với mọi đối tượng, đặc biệt là người có thu
nhập thấp với giá thành thuê bao có thể chấp nhận được. Một đặc điểm nữa của hệ
thống mạng truyền hình cáp là các thiết bị chính rất đắt tiền nên các hệ thống truyền
hình cáp hữu tuyến CATV được xây dựng trên địa bàn cả nước mới chỉ được triển
khai xây dựng ở mức độ đơn giản, theo phương thức truyền dữ liệu tương tự một
chiều. Hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều hành cho hệ thống
truyền hình cáp hữu tuyến vẫn chưa được đầu tư hoặc mới chỉ được dự kiến nhập


Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 22


khẩu trong những giai đoạn tiếp theo. Mặt khác, CATV là lĩnh vực mới được triển
khai từ năm 2000 tại Việt Nam, các thiết bị đều nhập ngoại và vẫn chưa có các công
trình nghiên cứu về thiết kế các hệ thống tự động cảnh báo, quản lý giám sát và khai
thác các dịch vụ gia tăng trong lĩnh vực này.
Trên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước như nói trên
cho thấy việc nghiên cứu hệ thống tự động hoá phục vụ cảnh báo, giám sát và điều
hành cho hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến tại tỉnh Bắc Ninh nói riêng và cho

vụ cho CATV, góp phần giảm thiểu chi phí đầu tư, tiện nghi và hiện đại hơn cho
người sử dụng.



Báocáokhoahcđtài03/2009CôngtyCôngnghPhátthanhtruynhìnhĐôngĐô


Trang 24


CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM, TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT YÊU CẦU ĐỐI VỚI
MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP BẮC NINHI.
Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông:
1. Tiêu chuẩn truyền hình tương tự:
Căn cứ theo đặc điểm kỹ thuật Ngành Phát thanh-Truyền hình Việt nam, mạng
truyền hình cáp Bắc Ninh khai thác dịch vụ truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn
PAL D/K với các thông số kỹ thuật như sau:
STT Tên thông số Giá trị
1 Số lượng dòng/ảnh 625
2 Tần số quét dòng (Hz) 50
3 Tần số quét mành (Hz) 15625
4 Dải thông/kênh (MHz) 8
5 Băng thông sóng mang video (MHz) 6
6 Khoảng cách giữa sóng mang video và audio (MHz) 6.5