HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

ĐỖ NGỌC THẮNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SMATV SỬ DỤNG
MẠNG TRUYỀN DẪN HFC TẠI HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2013 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

ĐỖ NGỌC THẮNG Đỗ Ngọc Thắng

ii
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
MỤC LỤC ii
Các chữ viết tắt iv
Danh mục các Bảng v
Danh mục các Hình vẽ, Đồ thị vi
LỜI MỞ ĐẦU viii
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 1
1.1. Giới thiệu về truyền hình cáp 1
1.1.1. Tổng quan về truyền hình 1
1.1.1.1. Khái niệm truyền hình 1
1.1.1.2. Các loại hình truyền hình 2
1.1.2. Tổng quan về truyền hình cáp 6
1.2. Các loại hình truyền dẫn truyền hình cáp 8
1.2.1. Mạng truyền dẫn HFPC 9
1.2.2. Mạng truyền dẫn HFC 9
1.3. Mt số tiêu chun cho mạng truyền hình cáp 11
1.3.1. Thông số chung của truyền hình cáp 11
1.3.1.1. Truyền hình tương tự 11
1.3.1.2. Truyền hình số 11
1.3.2. Chỉ tiêu kỹ thuật 12
1.3.2.1. Trở kháng 12
1.3.2.2. Mức sóng mang tại điểm cấp tín hiệu cho thuê bao. 12

2.3.3. Thiết kế một hệ thống thu SMATV (Cho một khách sạn 7 tầng 50 thuê bao) 47
2.3.3.1. Khảo sát các đặc điểm cn để thiết lập nơi thu 47
2.3.3.2. Phương pháp thu chương trình 47
2.3.3.3. Yêu cu cụ thể 48
2.3.3.4. Mô hình thiết kế 48
2.3.3.5. Lựa chọn thiết bị và tính toán chi tiết 53
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG SMATV SỬ DỤNG MẠNG
LAI GHÉP HFC TẠI HÀ NỘI 58
3.1. Hiện trạng mạng truyền hình tại Hà Ni 58
3.2. Nhu cầu sử dụng hệ thống SMATV tại Hà Ni 58
3.3. Phương án phát triển hệ thống SMATV sử dụng mạng truyền dẫn HFC tại Hà Ni59
3.3.1. Giới thiệu phương án 59
3.3.2. Mục tiêu phương án 60
3.3.3. Phương án triển khai mở rộng mạng truyền dẫn giai đoạn 2013 - 2017 60
3.3.3.1. Khảo sát, thiết kế mạng quang 62
3.3.3.2. Khảo sát, thiết kế mạng đồng trục 68
3.3.3.3. Khảo sát, tính toán và thiết kế mạng đồng trục cho một khu vực ở Hà Nội 74
3.3.4. Phương án phát triển hệ thống giai đoạn sau 2017 77
KẾT LUẬN 80
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
PHỤ LỤC 82 iv
Các chữ viết tắt

Từ viết tắt
Từ gốc
Nghĩa tiếng việt
AM

Phase Shift Keying
Điều chế số theo pha tín hiệu
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cu phương
RF
Radio Frequency
Tn số vô tuyến
SMATV
Satellite Master Antenna Television
Hệ thống truyền hình đa kênh thu
trực tiếp từ vệ tinh.
UHF
Ultra High Frequency
Siêu cao tn
VHF
Very High Frequency
Tn số rất cao v
Danh mục các Bảng

Số hiệu bảng
Tên bảng
Trang
1.1
Thông số chung của truyền hình tương tự
11
1.2

27
2.4
Thông số kỹ thuật cáp quang
31
2.5
Thông số kỹ thuật bộ chia quang
32
2.6
Thông số kỹ thuật node quang
35
2.7
Thông số kỹ thuật khuếch đại
38
2.8
Một số connector
39
3.1
Thông số hoạt động của mỗi thành phn trong hệ thống phát
quang
62
3.2
Thông số suy hao của một số thiết bị tính tại cửa sổ 1310nm
65 vi
Danh mục các Hình vẽ, Đồ thị

Số hiệu hình vẽ
Tên hình vẽ

2.5
Anten lưới nhôm
23
2.6
Sơ đồ khối LNB
25
2.7
Phễu thu sóng
25
2.8
Một số loại phễu thu sóng
26
2.9
LNBF (C1)
26
2.10
LNB C2
26
2.11
LNB CKu
27
2.12
LNB Ku
27
2.13
Một số loại đu thu vệ tinh
28
2.14
Điều chế WAM-860SL
28

Sơ đồ khối mô hinh thiết kế
48
2.25
Sơ đồ hệ thống Headend
50
2.26
Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt ngang
51
2.27
Sơ đồ thiết kế hệ thống theo mặt cắt đứng
52
2.28
Sơ đồ hệ thống truyền dẫn trong khách sạn
53
3.1
Mô hình tổng quát của hệ thống
61
3.2
Mô hình thiết bị đu cuối của hệ thống
62
3.3
Mô hình mẫu của một mạng quang sử dụng cho truyền hình
cáp
68
3.4
Mô hình tổng quát hệ thống mạng cáp đa dịch vụ
75
3.5
Mô hình thiết bị đu cuối hệ thống mạng đa dịch vụ
76

bạn để em có thể hoàn thiện hơn bài báo cáo của mình.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thy cô giáo đã giảng dạy em tận tình
trong suốt quá trình học tập để em tiếp thu được thật nhiều kiến thức. Và đặc biệt em
xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thy giáo Hoàng Văn Võ đã trực tiếp hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành bài luận văn này!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2013
Học viên
Đỗ Ngọc Thắng
ix
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP
1.1. Giới thiệu về truyền hình cáp
1.1.1. Tổng quan về truyền hình
1.1.1.1. Khái niệm truyền hình
Truyền hình là hệ thống cho phép truyền hình ảnh và âm thanh tương ứng từ trạm
phát đến người xem ở một khoảng cách nhất định.
Phương thức truyền dẫn là sử dụng khả năng truyền lan của sóng điện từ trong
môi trường xác định. Môi trường ở đây có thể là không gian, bề mặt kim loại Khi
truyền ra không gian thì người ta gọi là sóng vô tuyến. Khi được truyền trên bề mặt của
dây dẫn bằng kim loại thì gọi là hữu tuyến.
Định dạng tín hiệu có 2 loại: tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Tín hiệu tương tự là
tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian. Tín hiệu số là tín hiệu không liên tục theo thời
gian. Người ta chỉ lấy những tín hiệu theo một chu kỳ nhất định theo thời gian, những

Phương thức truyền dẫn vô tuyến tương tự tuy không phải là phương thức dẫn đu
tiên đối với truyền hình nhưng do ưu điểm là giá thành rẻ, phạm vi phủ sóng tương đối
lớn nên phương thức truyền dẫn này đã phát triển mạnh mẽ trong thế kỷ trước, khi truyền
hình mới ra đời.
Trong phương thức này, tín hiệu hình ảnh ở dải tn tín hiệu Video (0 - 6,5 MHz)
được điều chể lên dải tn tín hiệu truyền hình (45 - 860 MHz). Đối với truyền hình quảng
bá mặt đất, tín hiệu đó được khuếch đại lên công suất rất lớn từ hàng trăm đến hàng trục
nghìn watt, rồi đưa lên antten phát xạ ra không gian. Phạm vi phủ sóng của anten phụ
thuộc vào chiều cao cột anten, công suất máy phát, khả năng định hướng của anten.
Ưu điểm của loại hình truyền dẫn này là:
 Triển khai xây dựng nhanh chóng.
 Giá thành không lớn.
Nhược điểm:
 Phạm vi phủ sóng nhỏ, bán kính vài trục km.
 Thời gian sử dụng của máy phát hạn chế do công suất phát sóng lớn.
 Phát được ít kênh, không có khả năng cung cấp các dịch vụ gia tăng.
 Hiện tại trên TG không phát triển công nghệ này nữa.
 Trong thành phố có nhiều toà nhà cao tng, tín hiệu thu xấu do các hiện tượng
phản xạ, hấp thụ, ngăn cản sóng điện từ.

3
b. Truyền hình quảng bá số mặt đất.
Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, người ta đã ứng dụng kỹ thuật số vào các hệ
thống truyền dẫn vô tuyến. Truyền hình số mặt đất là một phn của sự phát triển này.
Người ta vẫn sử dụng các thiết bị khuếch đại công suất, anten và cột phát sóng giống như
tương tự, chỉ khác là tín hiệu phát đi là tín hiệu số, được điều chế theo phương thức điều
chế số (PSK, QAM).
Ưu điểm:
 Tín hiệu số cho phép sửa các lỗi đường truyền như phản xạ, giao thoa sóng.
Cho phép hỗ trợ thu tín hiệu di động.

 Phạm vi phủ sóng rộng, một anten vệ tinh có thể phủ sóng tối đa 1/3 trái đất.
 Cho phép truyền được nhiều kênh truyền hình trên cùng 1 tn số.
Nhược điểm:
 Giá thành đu tư ban đu lớn
 Người xem cn phải đu tư thiết bị để thu tín hiệu
 Kỹ thuật lắp đặt đòi hỏi phái có trình độ nhất định.
 Phụ thuộc nhiều vào thời tiết, bức xạ mặt trời
 Vệ tinh có tuổi thọ giới hạn, khoảng 20 năm. Mỗi ln thay thế đòi hỏi giá thành
cao.
 Không gian để phát triển hạn chế. Khoảng cách giữa các vệ tinh tối thiểu là 3
độ, bán kính đặt vệ tinh gn như đã bị phủ kín. Các quốc gia nhỏ rất khó khăn
trong việc xây dựng vệ tinh của riêng mình.
d. Truyền hình MMDS.
Hệ truyền hình MMDS (Multi point Multi channel Distribution System) là loại
dịch vụ truyền hình đa điểm, đa đường bằng sóng viba, một loại truyền dẫn mang đy đủ
tính ưu việt về kỹ thuật và kinh tế. Sóng viba ở dải tn rất cao từ 2.5 – 2.7 GHz, với độ
rộng dải tn từ 6MHz - 8MHz cho mỗi kênh được dùng với tín hiệu analog . Nó cho
phép truyền được nhiều chương trình cùng một lúc. Ngưới ta gọi đó là hệ thống truyền
hình MMDS (Viba truyền hình nhiều đường). Cự ly phủ sóng trung bình từ 1km đến vài
chục km. Tín hiệu truyền hình sau khi được điều chế lên dải sóng truyền hình được điều
chế một ln nữa lên dải tn số viba (2.5 – 2.7 GHz). Về phía thu, người thu phải sử dụng
anten chuyên dụng ở dải tn số viba, thiết bị chuyển đổi từ tn số viba về tn số trong dải
truyền hình để có thể xem được trên tivi.
Ưu điểm:

5
 Công suất phát sóng nhỏ, cho phép truyền được nhiều kênh truyền hình. Dải
viba quy định cho truyền hình cho phép truyền tối đa 16 kênh với băng thông
8MHz/kênh.
 Can nhiễu trên đường truyền nhỏ, chất lượng tín hiệu thu tốt.

một hệ thống thu nhỏ của truyền hình cáp CATV mà trong đó tín hiệu truyền dẫn từ trung
tâm đến từng thuê bao qua hệ thống cáp đồng trục.
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống SMATV.
Ưu điểm:
 Các thiết bị mạng đơn giản, giá thành thấp.
Nhược điểm
 Do truyền tín hiệu bằng cáp đồng trục có mức suy hao lớn nên khi sử dụng
nhiều bộ khuếch đại dẫn đến chi phí cho mạng tăng cao, đồng thời kéo theo
các chi phí khác như nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại và điện năng tiêu thụ
của mạng cũng tăng.
 Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao nên nhiễu đường truyền tác động
vào tín hiệu cùng với nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại tích tụ lại theo chiều dài
đường truyền dẫn đến càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng giảm.
Sau này hệ thống SMATV đã thay đổi hệ thống mạng truyền dẫn từ mạng cáp
đồng sang mạng lai ghép HFC để có thể khắc phục được hu hết các nhược điểm được
nêu ra ở phía trên.
1.1.2. Tổng quan về truyền hình cáp
Truyền hình cáp là hệ thống cung cấp tín hiệu truyền hình tới thuê bao bằng việc
sử dụng cáp hữu tuyến như cáp đồng trục, cáp quang hay lai ghép.
So với truyền hình vô tuyến, truyền hình cáp có nhiều ưu điểm:


- Không bị ảnh hưởng bởi địa hình là ưu điểm phải kể đến trước tiên. Truyền hình
cáp đặc biệt thích hợp cho đô thị nhiều nhà cao tng, nơi không thể thu được sóng
truyền hình phát từ các tháp anten vô tuyến.
- Không cn sử dụng anten, dù là anten trong nhà. Thay vào đó là đường dây nối
vào nhà và một ổ cắm tín hiệu. Không có anten, cũng có nghĩa là, không có nhiều
vấn đề phiền toái như chống sét, vảo trì anten…
- Không bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
- Khả năng tăng số kênh sóng ở truyền hình cáp lớn hơn nhiều so với truyền hình vô
tuyến VHF-UHF. 12 kênh VHF và gn 50 kênh UHF đã là giới hạn cuối cùng cho
việc phát sóng truyền hình vô tuyến mặt đất (analog). Tuy nhiên, trong thực tế, số
kênh khai thác chỉ khoảng 1/3 số lượng trên. Để tránh nguy cơ can nhiễu, theo kỹ
thuật trước đây, người ta không thể sử dụng những kênh sóng lân cận nhau tại
cùng một địa điểm (thí dụ Đài Truyền hình Việt Nam không thể phát trên 2 kênh
kế tiếp nhau như 7, 8 mà phải cách quảng một kênh). Khi một kênh sóng đã sử
dụng thì trong một bán kính nhất định không thể sử dụng kênh sóng đó, tuỳ thuộc
vào địa hình, công suất phát, độ cao anten phát… Trong giới hạn ít ỏi như vậy,
việc nhiễu sóng cũng đã xảy ra, nói chi đến việc gia tăng thêm số kênh sóng.
- Têu chuẩn truyền hình số dây dẫn DVB-C được thiết kế cũng trên cơ sở khai thác
thế mạnh tăng kênh của truyền hình cáp. Truyền hình cáp qua dây dẫn có thể phục
vụ hàng trăm kênh truyền hình và nhiều chức năng tương tác.
- Truyền hình cáp có chất lượng hình ảnh hơn hẳn truyền hình phát sóng vô tuyến
analog: Chúng ta đều biết rằng tín hiệu truyền hình chỉ cho hình ảnh tối ưu nếu nó
không quá mạnh và cũng không quá yếu. Nếu tín hiệu truyền hình đến được TV
quá yếu, hình ảnh trên TV sẽ bị hạt, âm thanh sôi…Nếu tín hiệu truyền hình đến
TV quá mạnh, hình ảnh sẽ bị uốn éo, nhảy giật, xé ngang xé dọc, âm thanh ù. Với
một mạng dây dẫn hoàn chỉnh, người ta có thể đảm bảo cường độ tín hiệu tất cả
các kênh tại điểm thu trong mức độ tối ưu cho TV, hình ảnh mọi kênh rõ đẹp hu
như đồng đều. Tín hiệu truyền qua hệ thống cáp hữu tuyến đạt chất lượng cao còn
vì nó không có tín hiệu phản xạ do sóng điện từ trên đường lan truyền gặp chướng
ngại vật như ở truyền hình vô tuyến mặt đất analog. Xem truyền hình cáp, khán

Digital tới các thiết bị đu cuối (Hộp lắp thuê bao).
1.2. Các loại hình truyền dẫn truyền hình cáp
Thông thường có 2 kiểu mạng truyền dẫn HFPC và HFC.

9
1.2.1. Mạng truyền dẫn HFPC
Là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục mà trong đó chỉ dùng các thiết bị thụ
động chia tín hiệu mà không có bất cứ một thiết bị tích cực nào trên mạng đồng trục.
- Đặc điểm của mạng HFPC:
+ Đáp ứng được các yêu cu xây dựng theo mạng 1 chiều hay 2 chiều.
+ Sử dụng node quang có công suất lớn.
+ Mạng quang chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ mạng tổng thể.
+ Mạng đồng trục chỉ có các tuyến trục chính và tuyến cáp thuê bao với các thiết bị
chia thụ động
+ Khả năng phục vụ từ 400-600 thuê bao / node quang.
- Ưu điểm:
+ Chất lượng tín hiệu tốt do không sử dụng các bộ khuếch đại.
+ Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tn nên việc thi công lắp đặt, vận hành
dễ dàng hơn.
+ Các thiết bị thụ động có khả năng truyền 2 chiều nên độ ổn định mạng vẫn cao khi
triển khai mạng 2 chiều.
+ Số lượng thuê bao / node quang nhỏ nên có khả năng cung cấp tốt dịch vụ 2 chiều
với tốc độ cao.
+Giảm chi phí cấp nguồn công tơ điện, bảo dưỡng, thay thế các thiết bị tích cực.
- Nhược điểm:
+ Khả năng bao phủ của 1 node quang nhỏ (Số lượng thuê bao có thể phục vụ giảm)
do không sử dụng khuếch đại.
+ Yêu cu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định.
1.2.2. Mạng truyền dẫn HFC
Là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục mà trong đó có dùng các thiết bị tích

như để thống nhất về tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống HFC, các tiêu chuẩn kỹ thun cn
đáp ứng là:
1.3.1. Thông số chung của truyền hình cáp
1.3.1.1. Truyền hình tương tự
Bảng 1.1: Thông số chung của truyền hình tương tự.
STT
Thông số
Đơn vị
Giá trị
Ghi chú
1
Trở kháng hệ thống
Ohm
75

2
Dải tn số
MHz
100 ~ 600

3
Kiểu điều chế hình

VSB-AM

4
Kiểu điều chế tiếng

FM- mono



5
Kiểu điều chế

64-QAM

6
Băng thông kênh
MHz
8

7
Tốc độ ký tự
MSymbol/
s
6.875 1.3.2. Chỉ tiêu kỹ thuật
1.3.2.1. Trở kháng
Trở kháng của hệ thống là 75 Ω.
Giá trị này áp dụng cho tất cả cáp đồng trục, đu ra của hệ thống và được sử dụng
như là trở kháng chuẩn cho tất cả các phép đo.
1.3.2.2. Mức sóng mang tại điểm cấp tín hiệu cho thuê bao.
Bảng 1.3: Mức sóng mang tại điểm cấp tín hiệu cho thuê bao.
Mức tín hiệu sóng mang nhỏ nhất và lớn nhất
Hệ thống
Điều chế
Mức nhỏ nhất
dB(µV)


13
DVB-C
64 QAM
Kênh liền kề
≤ 3
Ghi chú: Độ lệch này được áp dụng cho tín hiệu từ cùng một loại điều chế.
Đáp ứng biên đ
Kiểu điều
chế
Băng thông
kênh
Đ thay đổi lớn
nhất (dB)
Đ nghiêng của đ thay
đổi (dB)
AM-VSB
TV
8
≤ 2.5
≤ 1
64 QAM
8
≤ 8
≤ 1.5
Đ trễ nhóm
Kiểu điều chế
Dài tần số (MHz)
Đ trễ (ns)
AM-VSB TV

1.3.2.5. Tín hiệu điều chế số DVB – 64QAM
BER:
BER < 10
-4
, trước sửa lỗi Reed-Solomon.
BER < 10
-9
, sau sửa lỗi Reed-Solomon.
MER: MER ≥ 30* dB.
Ghi chú: * Tại thuê bao thì ≥ 26 dB.
Độ rung pha: ≤ ±5.

1.3.3. Các chỉ tiêu chung của tín hiệu RF cho các thiết bị trong Headend
cần đáp ứng
1.3.3.1. Tổng quan chung
Cấp độ Headend được chia thành các cấp như sau:
- Mức 1: Heandend trung tâm
- Mức 2: Hub
- Mức 3: Headend riêng lẻ (khách sạn, chung cư…).
1.3.3.2. Điện áp cấp nguồn
230 V ± 10 %, 50 Hz hay 110 V ± 10 %, 60 Hz.
1.3.3.3. Yêu cu tín hiệu RF
Bảng 1.5: Mức tín hiệu RF tại điểm cấp tín hiệu cho thuê bao.
Trở kháng đầu vào
75 Ω
Trở kháng đầu ra
75 Ω
Return loss
Dải tần số
Mức 1