Đề tài: Modem cáp và dịch vụ băng rộng trên mạng truyền hình cáp hữu tuyền

Chia sẻ: Vfvfd Bfb | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự phát triển của các dịch vụ băng rộng ngày nay được đánh giá là bùng nổ trên toàn cầu: mạnh về quy mô và đa dạng về hình thức. Các phương thức truy nhập băng rộng ngày càng được giới thiệu nhiều hơn với những ưu nhược điểm riêng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Modem cáp và dịch vụ băng rộng trên mạng truyền hình cáp hữu tuyền

H C VI N CÔNG NGH BƯU CHÍNH VI N THÔNG C NG HOÀ XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM KHOA VI N THÔNG I c l p – T do – H nh phúc ------o0o------- -------o0o-------- TÀI ÁN T T NGHI P IH C H và tên : Ph m Th Th y L p : D99VT Khoá: 1999 - 2003 Ngành: Vi n thông Tên tài : Modem cáp và d ch v băng r ng trên m ng truy n hình cáp h u tuy n N i dung án : I: T ng quan các phương th c truy nh p băng r ng . II: Truy nh p băng r ng qua m ng truy n hình cáp h u tuy n. S phát tri n c a m ng CATV. Ki n trúc và ho t ng m ng CATV hai chi u. D ch v băng r ng trên m ng CATV hai chi u. III: Modem cáp M t s khái ni m liên quan. C u trúc và ho t ng c a modem cáp và CMTS. M ts v n liên quan n ho t ng c a modem. So sánh v i modem ADSL. M t s nghiên c u phát tri n tương lai cho modem cáp. IV: Truy nh p băng r ng qua m ng CATV Vi t Nam Tình hình phát tri n các m ng truy n hình Vi t Nam. Các m ng truy n hình cáp h u tuy n Vi t Nam: ( hi n tr ng và d án phát tri n truy nh p băng r ng hai chi u ) Ngày giao tài : 11/8/2003 Ngày n p án : 31/10/2003 Ngày.......... tháng............ năm ......... Giáo viên hư ng d n
M CL C M c l c .............................................................................................................. i Danh sách các hình và b ng ............................................................................ iv M u .............................................................................................................. 1 Chương I: T NG QUAN TRUY NH P BĂNG R NG 1.1. Nhu c u v d ch v băng r ng ..................................................................... 3 1.2. Các gi i pháp truy nh p băng r ng .................................................................. 4 1.2.1 M ng truy nh p ôi dây ng xo n .............................................................. 4 1.2.2 M ng truy nh p ư ng dây i n l c ............................................................ 5 1.2.3 M ng truy nh p vô tuy n ............................................................................ 6 1.2.4 M ng truy nh p quang ................................................................................. 7 1.2.5 M ng truy nh p băng r ng truy n hình cáp .................................................. 8 1.3. Tình hình phát tri n và ng d ng các gi i pháp này .......................................... 9 Chương II: TRUY NH P BĂNG R NG QUA M NG CATV HAI CHI U 2.1 S phát tri n c a m ng CATV ................................................................... 10 2.2 Ki n trúc và ho t ng c a m ng CATV hai chi u .................................... 12 2.2.1 Sơ kh i và ho t ng c a m ng CATV hai chi u .................................. 12 2.2.2 Các thành ph n cơ b n m ng CATV hai chi u ......................................... 14 * B khu ch i hai chi u .......................................................................... 15 * Cáp quang và cáp ng tr c trong m ng ................................................... 16 * C u r ( Tap) ............................................................................................. 16 * Node quang ............................................................................................... 17 * Thi t b k t cu i truy n hình-STB ............................................................. 18 * Modem cáp-CM ........................................................................................ 19 * H th ng k t cu i modem cáp- CMTS ...................................................... 19 * M t s server trong m ng modem cáp ....................................................... 20 * H th ng IP phone: .................................................................................. 21 * H th ng qu n lý thuê bao và tính cư c d ch v ....................................... 21 2.3 Các d ch v băng r ng trên m ng CATV hai chi u................................ 23 2.3.1. Các ng d ng băng r ng trên cơ s truy n hình ....................................... 23 a) PPV và IPPV ............................................................................................ 23 b) VOD và NVOD ....................................................................................... 23 2.3.2 Các ng d ng băng r ng trên cơ s Internet .............................................. 24
a) Web Browser trên STB ............................................................................. 24 b) Email ........................................................................................................ 25 c) Thương m i i n t ................................................................................... 25 d) Các d ch v t i nhà: Ngân hàng, giáo d c, game ....................................... 26 2.3.3 ng d ng truy n tho i trên m ng cáp ........................................................ 27 2.4 Tiêu chu n hoá modem cáp ......................................................................... 28 Chương III: MODEM CÁP 3.1 M t s khái ni m liên quan .............................................................................31 3.1.1 Tiêu chu n DOCSIS ............................................................................... 31 3.1.2 L p giao th c DOCSIS MAC .................................................................. 34 3.1.3 Mã khoá liên k t d li u ........................................................................... 39 3.1.4 Kĩ thu t nén nh ng MPEG .................................................................... 39 3.1.5 Kĩ thu t i u ch ...................................................................................... 44 3.1.6 Kĩ thu t x lý l i........................................................................................ 41 3.2 C u trúc và ho t ng c a modem cáp và CMTS ............................................ 44 3.2.1 C u trúc c a modem cáp ........................................................................... 44 3.2.2 C u trúc c a CMTS ................................................................................... 46 3.2.3 Ho t ng c a modem cáp và CMTS......................................................... 47 * Giai o n kh i ng modem ...................................................................... 47 * Truy n t i lưu lư ng ư ng lên .................................................................. 49 * Truy n t i lưu lư ng ư ng xu ng ............................................................. 50 3.3 M t s v n liên quan n ho t ng modem .............................................. 51 3.3.1 Nhi u và bi n pháp x lý ........................................................................... 51 * Nh n xét chung v nhi u trong môi trư ng cáp .......................................... 51 * T p âm nhi t .............................................................................................. 52 * T p âm tích lu quang ................................................................................ 53 * Nhi u u vào ............................................................................................ 54 * Méo ư ng chung ...................................................................................... 54 * Nhi u xung, nhi u c m .............................................................................. 55 * i u ch Hum ............................................................................................ 56 3.3.2 Qu n lý modem ......................................................................................... 57 3.3.3 An toàn thông tin ...................................................................................... 58 3.4 So sánh v i modem ADSL ....................................................................... 60 3.5 M t s nghiên c u phát tri n tương lai cho modem cáp ................................. 63 Chương IV: TRUY NH P BĂNG R NG V I M NG CATV
VI T NAM 4.1 Tình hình phát tri n các m ng truy n hình Vi t Nam ............................ 65 4.2 Các m ng truy n hình cáp h u tuy n Vi t Nam ........................................ 68 4.2.1 M ng truy n hình cáp h u tuy n ài truy n hình Vi t Nam ..................... 68 4.2.2 M ng truy n hình cáp h u tuy n ài truy n hình Hà N i......................... 70 K t lu n........................................................................................................... 78 Ph l c ............................................................................................................ 79 Ph l c A-1 Ví d danh m c cho d ch v IPPV ................................................. 79 Ph l c A-2 Các hình th c thanh toán trong giao d ch i n t ....................... 80 Ph l c A-3 So sánh Euro-DOCSIS và DVB-RCC ..................................... 81 Ph l c B-1: Mô hình các ph n t nhi u ................................................... 82 Ph l c B-2: T p âm n n tương ng băng t n t p âm ư ng lên .................... 82 Ph l c C: Danh sách khu v c ã có truy n hình cáp ....................................... 83 Các thu t ng vi t t t ...................................................................................... 87 Tài li u tham kh o .......................................................................................... 91
Danh sách các hình và b ng Hình 1-1 C u trúc h th ng ADSL Trang 4 Hình 1-2 M ng truy nh p PLC Trang 6 Hình 1-3 M ng truy nh p quang ki u FTTC Trang 7 Hình 1-4 M ng truy nh p HFC hai chi u băng r ng Trang 8 Hình 2-1 M ng CATV m t chi u ng tr c Trang 10 Hình 2-2 Sơ phân b ph t n trên cáp Trang 11 Hình 2-3 C u trúc HFC d ng sao Trang 11 Hình 2-4 C u trúc HFC d ng vòng Trang 12 Hình 2-5 Sơ kh i ho t ng m ng CATV hai chi u Trang 13 Hình 2-6 Sơ kh i mô t thành ph n m ng CATV hai chi u Trang 14 Hình 2-7 Sơ kh i mô t b khu ch i hai chi u Trang 15 Hình 2-8 áp ng t n s c a b duplexer Trang 15 Hình 2-9 áp ng u ra c a b khu ch i theo t n s Trang 16 Hình 2-10 Sơ kh i c a c u r 4 c ng 20 dB Trang 17 Hình 2-11 Sơ kh i c a node quang Trang 18 Hình 2-12 V trí c a Modem t i nhà thuê bao Trang 19 Hình 2-13 Các lo i modem cáp Trang 19 Hình 2-14 V trí CMTS trong m ng Trang 20 Hình 2-15 M t s các server trong m ng modem cáp Trang 20 Hình 2-16 H th ng qu n lý truy nh p có i u ki n Trang 22 Hình 2-17 Ví d truy n hình tương tác AOL Trang 23 Hình 2-18 Trình duy t web trên TV Trang 24 Hình 2-19 Tiêu chu n hoá cho các h th ng cáp Trang 29 Hình 3-1 nh nghĩa ngăn giao th c DOCSIS trên giao di n Trang 31 RF Hình 3-2 C u trúc c a gói MPEG ch a d li u DOCSIS Trang 32 Hình 3-3 C u trúc khung MAC theo giao th c DOCSIS Trang 34 Hình 3-4 Tìm ki m kênh ng b Trang 35 Hình 3-5 B n tin ng b Trang 36 Hình 3-6 B n tin UCD Trang 36 Hình 3-7 B n tin MAP Trang 36 Hình 3-8 Quá trình i u ch nh ph m vi Trang 36 Hình 3-9 Yêu c u k t n i IP Trang 38 Hình 3-10 Yêu c u áp ng ToD Trang 38 Hình 3-11 Truy n các tham s ho t ng Trang 38 Hình 3-12 B n tin yêu c u ăng kí Trang 38
Hình 3-13 B n tin áp ng REG-RSP Trang 39 Hình 3-14 Sơ kh i 4 l p mã hóa s a l i FEC Trang 42 Hình 3-15 C u trúc khung FEC i v i i u ch 64-QAM Trang 43 Hình 3-16 Sơ kh i ơn gi n m t modem cáp Trang 44 Hình 3-17 C u trúc c a CMTS Trang 46 Hình 3-18 Quá trình kh i ng modem cáp Trang 47 Hình 3-19a) Ánh x ký hi u QPSK Trang 50 Hình 3-19b) Ánh x ký hi u 16 QAM Trang 50 Hình 3-20 Mô hình nh hư ng c a nhi u v i ư ng xu ng Trang 52 Hình 3-21 Mô hình nh hư ng c a nhi u v i ư ng lên Trang 52 Hình 3-22 nh hư ng c a y u t t p âm tích lu quang Trang 53 Hình 3-23 M t s ngu n nhi u u vào ph bi n Trang 54 Hình 3-24 M ts i m ti p xúc gây méo ư ng chung Trang 55 Hình 3-25 Nhi u corona và nhi u khe do ư ng i n cao th Trang 56 Hình 3-26 C u trúc truy nh p Internet t HFC Trang 61 Hình 3-27 C u trúc truy nh p Internet t m ng ADSL Trang 62 Hình 4-1 C u trúc m ng truy n hình cáp h u tuy n Hà N i Trang 76 Hình 4-2 C u trúc m ng HFC hai chi u Hà N i Trang 76 Hình A-1 Ví d mô t danh sách l a ch n chương trình Trang 79 B ng 1.1 Mô t chung các công ngh trong h xDSL Trang 4 B ng 2.1 So sánh kĩ thu t gi a các tiêu chu n Trang 30 B ng 3.1 Các t c ký hi u v i r ng băng tương ng Trang 31 B ng 3.2 Quá trình nh n các tham s ư ng lên Trang 36 B ng 3.3 Quá trình thi t l p k t n i IP Trang 38 B ng 3.4 Các thông s ư ng xu ng 64/256-QAM theo chu n Trang 38 J.83B ITU-T và J.83A ITU-T B ng 3.5 Các giá tr chu n Nn n ng v i (Bd) ư ng xu ng Trang 41 B ng 3.6 So sánh gi a modem cáp và modem ADSL Trang 53 B ng 4.1 Các thông s kĩ thu t chính c a m ng truy n hình cáp Trang 63 Hà N i do ài truy n hình Vi t Nam th c hi n B ng B-1 Mô hình toán h c các ph n t nhi u Trang 82 B ng B-2 Các giá tr Nn n ng v i (Bu) ư ng lên Trang 82
M u S phát tri n c a các d ch v băng r ng ngày nay ư c ánh giá là bùng n trên toàn c u: m nh v quy mô và a d ng v hình th c. Các phương th c truy nh p băng r ng ngày càng ư c gi i thi u nhi u hơn v i nh ng ưu như c i m riêng. S l a ch n gi i pháp nào là v n quy t nh n kh năng c nh tranh gi a các nhà cung c p d ch v v ch t lư ng ph c v , m r ng m ng lư i và a d ng hoá d ch v . Do ó s phát tri n c a m i công ngh ph thu c vào t ng khu v c, a hình phân b , m c s ng ngư i s d ng, cơ s h t ng m ng lư i s n có và ti m l c kinh t c a t ng nhà khai thác và cung c p d ch v vi n thông. Trư c ây, thu t ng CATV ư c hi u là Cable TV ( năm 1948, M th c hi n thành công h th ng truy n hình cáp h u tuy n). Sau 1949, M l p t thành công h th ng truy n hình c ng ng s d ng anten( g i là Community Antenna Television), t ó thu t ng CATV ư c dùng ch chung cho h th ng truy n hình cáp vô tuy n và h u tuy n. Nhưng trong gi i h n án này, thu t ng CATV ch ư c s d ng v i nghĩa m ng truy n hình cáp h u tuy n. Phương th c truy nh p băng r ng qua m ng CATV hai chi u ang có nhi u h a h n l i ích trong tương lai cho các nhà cung c p d ch v truy n hình. ây cũng ang là ưu th c nh tranh l n c a các công ty cung c p d ch v truy n hình cáp Vi t Nam: Trung Tâm DVKTTH Cáp( thu c ài truy n hình Vi t Nam ) và công ty BTS ( thu c ài truy n hình Hà N i) i v i các nhà cung c p truy nh p băng r ng hi n có Vi t Nam. Do ó, v i m c tiêu mô t phương th c truy nh p này, tài “Modem Cáp và d ch v băng r ng” trình bày các v n : v truy nh p băng r ng, v m ng CATV( HFC) hai chi u, v thi t b modem cáp. C th các n i dung này ư c phân tích theo các chương : Chương 1: Trình bày t ng quan v các phương th c truy nh p băng r ng: nhu c u phát tri n d ch v băng r ng, m t s gi i pháp truy nh p băng r ng ph bi n hi n nay và tình hình ng d ng các gi i pháp ó. Chương 2: Trình bày các v n cơ b n trong phương th c truy nh p băng r ng thông qua m ng truy n hình cáp HFC: s phát tri n c a m ng truy n hình cáp, ki n trúc ho t ng c a m ng CATV hai chi u, các thành ph n cơ b n c a m ng, các d ch v băng r ng trên m ng, các v n tiêu chu n hoá cho truy n s li u trên m ng này.
Chương 3: Mô t modem cáp và CMTS v i: mô hình phân l p, kĩ thu t nén nh MPEG, i u ch ,... ,c u trúc, ho t ng, v n nhi u, an ninh, qu n lý....Và m t s ưu i m c a modem cáp so v i modem ADSL hi n ang c nh tranh trên th trư ng. Chương 4: Trình bày v các m ng truy n hình cáp Vi t Nam: hi n tr ng và các d án tri n khai phương th c truy nh p băng r ng qua modem cáp cho các m ng này. N i dung án t t nghi p này là m t v n khá m i Vi t Nam và ư c tham kh o r t h n ch v tài li u trong nư c. Do v y, án không tránh kh i nh ng thi u sót. Em r t mong ư c s góp ý n i dung c a án ư c hoàn thi n hơn. Em xin g i l i cám ơn t i THS. Lê Duy Ti n ã t n tình hư ng d n và giúp em hoàn thành án này. Em xin g i l i cám ơn t i TS. Bùi Thiên Hà- Bưu i n Hà N i và anh Ph m Anh c – ài truy n hình Hà N i, ã giúp em trong quá trình nghiên c u và th c hi n án. Em xin chân thành cám ơn các th y cô giáo, nhà trư ng ã t o i u ki n cho chúng em hoàn thành án t t nghi p c a mình. Sinh viên Ph m Th Thu
Chương I: T NG QUAN V TRUY NH P BĂNG R NG 1.1. Nhu c u v d ch v băng r ng Các d ch v băng r ng ngày càng phát tri n m nh v quy mô và xu t hi n dư i nhi u hình th c: truy nh p Internet t c cao, d ch v truy n hình VOD và NVOD, d ch v gi i trí game tr c tuy n nhi u ngư i cùng chơi, d ch v thương m i i n t ,.... S phát tri n c a Internet băng r ng ngày nay ư c ánh giá là bùng n trên toàn c u: Theo m t d báo m i c a eMarketer: Cu i năm 2003, có kho ng 23,3 tri u gia ình M s d ng Internet băng r ng( tăng 38% so v i con s trong năm là 16,8 tri u ). T c phát tri n này h pd n các doanh nghi p gi i trí và truy n thông M u tư m nh vào các d ch v tr c tuy n: Cu i năm 2002, Công ty gi i trí Disney ã tung ra Game tr c tuy n Toontown nh m vào các thuê bao băng r ng. AOL Timer Wanner cũng ưa lên m ng các d ch v truy nh p n i dung video và audio theo hình th c thuê bao hàng tháng. i u này s là m t nhân t thu hút s lư ng thuê bao băng r ng tham gia vào m ng. T i Châu Á, th trư ng Internet băng r ng cũng phát tri n r t nhanh( n u con s c a năm 1999 m i ch là 500 nghìn thuê bao thì con s d báo c a năm 2004 ã là 35 tri u thuê bao) và t p trung ch y u nh ng nư c phát tri n, ng u là Hàn Qu c: 3/2001 ch có 5,5 tri u thuê bao nhưng n 10/2002 có t i 10 tri u thuê bao trên t ng s dân là 48 tri u ngư i; S lư ng thuê bao băng r ng Châu Âu cũng ã tăng g n g p ôi ch trong năm 2002 và trong m t nghiên c u m i công b vào tháng 7/2003, Forrester d oán năm 2008 có kho ng 30% h gia ình Châu Âu s k t n i Internet băng r ng trong ó s có 71% thuê bao ADSL còn l i ch y u là thuê bao cáp. Tri n khai truy c p Internet băng thông r ng t i Vi t Nam cũng ang di n ra r t thu n l i. Theo m c i m báo tin ngày 7 tháng 6 năm 2003 c a trang tin www.saigonnet.vn: T i di n àn vi n thông và công ngh thông tin- ITC 2003( ngày 5 và 6 tháng 6 t i Hà N i), vi c s d ng công ngh truy c p Internet băng r ng ADSL ư c quan tâm nhi u nh t. M i u d ch v này ư c tri n khai th nghi m t i Hà N i, TP HCM và H i Phòng. n u tháng 7-2003 d ch v này chính th c khai thác t i ba thành ph trên và n tháng 9 m r ng ph m vi khai thác n các t nh H i Dương, Qu ng Ninh, ng Nai, Bình Dương. n cu i năm 2003, 10 t nh khác s ư c s d ng d ch v VNN-ADSL và trong hai năm 2004-2005 s tri n khai t i các t nh còn l i. Th c t cho th y, nh ng nơi mà vi c truy nh p qua ư ng dây i n tho i quay s ph i ch u r t nhi u h n ch v băng thông, t c và ch t lư ng d ch v . Ngư i s d ng ph i m t nhi u th i gian ch i duy t web, load m t b n nh c, m t file nh... th m chí còn có th b t liên k t khi m ng b ùn t c vào nh ng gi cao
i m. nâng cao ch t lư ng ph c v và áp ng nhu c u gia tăng v d ch v băng r ng, nhi u nhà cung c p d ch v vi n thông ang n l c c g ng tìm ki m các gi i pháp nâng c p, thay th ph n m ng truy nh p áp d ng công ngh m i phù h p v i nh ng th m nh c a mình. Trong ó vi c t n d ng cơ s h t ng có s n c a mình có m c giá m i ư c thuê bao d ch p nh n ang là gi i pháp mà các công ty c quy n s d ng phát tri n, m r ng m ng lư i và a d ng hoá d ch v c a mình. 1.2. Các gi i pháp truy nh p băng r ng 1.2.1 M ng truy nh p ôi dây ng xo n ư ng dây i n tho i trong m ng PSTN hi n dùng m i ch khai thác băng t n o n 0,3 –3,4 KHz và ch cung c p d ch v tho i, truy n s li u t c th p( 56 Kb/s ). Khi áp d ng công ngh xDSL trên ôi dây ng xo n ( hình 1-1 minh ho ) ã cho phép khai thác băng t n vùng cao hơn, l n hơn và cung c p ng th i d ch v POTS truy n th ng v i các d ch v m i như: Internet t c cao, các d ch v a phương ti n, m ng riêng o.... Hình 1-1: C u trúc h th ng ADSL H công ngh xDSL có th ư c chia thành 3 nhóm chính theo hư ng ng d ng và ư c mô t chung theo b ng 1.1 như sau : +Truy n d n hai chi u i x ng: HDSL/HDSL2, SDSL, IDSL +Truy n d n hai chi u không i x ng: ADSL/ADSL2, CDSL +Truy n d n hai chi u i x ng ho c không i x ng : VDSL Cùng t n Công Kho ng cách S ôi dây T c t iv i ngh truy n d n ng s d ng POTS IDSL 144 Kb/s i x ng 5km Không 1 ôi 1,544(2,048)Mb/s 2 ôi HDSL 3,6 - 4,5 km Không i x ng (3 ôi) 1,544(2,048)Mb/s HDSL2 3,6 - 4,5 km Không 1 ôi i x ng 768kb/s i x ng 7 km SDSL 1,544(2,048)Mb/s Có 3 km 1 ôi m t chi u 1,5- 8 Mb/s 5km (t c cao ADSL Có 1 ôi ư ng xu ng thì kho ng cách
1,544 Mb/s ng n ) ư ng lên 26 Mb/s i x ng 13-52 Mb/s 300 m - 1,5 km VDSL ư ng xu ng Có 1 ôi (tuỳ t c ) 1,5-2,3 Mb/s ư ng lên B ng 1.1: Mô t chung các công ngh trong h xDSL Trong các công ngh này thì hi n nay ADSL ang t ra n i tr i hơn các công ngh khác v các ưu i m truy n d n, tính kinh t khi tri n khai, tính phù h p v i nhu c u s d ng không i x ng c a a s ngư i s d ng. Hi n nay các vi m ch cho ADSL ã ư c các nhà s n xu t l n tung ra th trư ng v i giá c d ch p nh n. 1.2.2 M ng truy nh p ư ng dây i n l c S ra i c a công ngh PLC( Power Line Communication) cho phép th c hi n truy n s li u t c cao trên m ng lư i ư ng dây i n ang có s n kh p m i nơi. Trư c ây vi c truy n tín hi u trên ư ng dây i n ã ư c th c hi n t c th p( ch t i các thông tin ph c v ngành i n). n nay, trên n n phát tri n c a công ngh ph n c ng nói chung, PLC có i u ki n phát tri n tr thành m t công ngh truy nh p y h a h n. S chu n hoá công ngh này ang ư c di n ra riêng l t ng nư c, t ng khu v c và t ng bư c tr thành s n ph m thương m i ưa ra th trư ng. Hai lĩnh v c ng d ng hi n nay c a PLC là truy nh p n i h t và k t n i m ng trong nhà v i mô hình mô t khái quát như sau: Hình 1-2 M ng truy nh p PLC Trong mô hình trên, các h gia ình ch c n m t modem PLC có th t o ra m t m ng LAN nh h th ng i n trong nhà, trên m ng LAN này thuê bao có th chia s tài nguyên, truy nh p Internet, g i i n, xem truy n hình thông qua c m i n v i t c , băng thông, ch t lư ng d ch v cao hơn nhi u so v i ch t lư ng d ch v truy n th ng. M ng truy nh p PLC k t n i t i m ng ư ng tr c vi n thông thông qua các tr m bi n áp( h áp ho c trung áp). C u trúc hình h c c a m ng i n h áp ph thu c vào m t s y u t như : v trí a lý m ng (nông thôn, ô th , khu công nghi p, khu thương m i...), m t ngư i s d ng, bán kính ph c v c a m ng. 1.2.3 M ng truy nh p vô tuy n a) WLL
M ng này ph c v các thuê bao vô tuy n c nh( ho c di ng trong ph m vi h p) có thi t b u cu i (thư ng là máy i n tho i, máy fax, máy PC ...) có th xách tay ho c t c nh trong nhà/ ngoài tr i. WLL có nhi u ưu i m như: t ch c m ng linh ho t, l p t b o dư ng ơn gi n, tri n khai nhanh, chi phí th p. N u như WLL băng h p thư ng ư c tri n khai t i các vùng nông thôn và ngo i thành thì WLL băng r ng l i t p trung t i các ô th và cung c p các d ch v : video theo yêu c u, truy n hình qu ng bá, Internet t c cao, video h i ngh ... b) LMDS và MMDS LMDS là h th ng phân b a i m n i h t cung c p d ch v a phương ti n hai chi u t c cao giúp cho nh ng nhà cung c p d ch v xa có th cung c p n thuê bao có hi u qu và kinh t . LMDS s d ng d i t n 1GHz t 27,5 Ghz n 28,35 Ghz v i ph m vi bán kính ph c v t 3 n 6 km. MMDS là h th ng phân b a i m a kênh, cũng thu c lo i m ng truy nh p băng r ng tương t LMDS nhưng ho t ng d i t n th p hơn( t 2 Ghz n 2,7 Ghz). Ki n trúc cơ b n MMDS bao g m các kh i phát vô tuy n t t i các tháp radio cùng v i anten, anten c a thuê bao, b h t n, b STB. M i vùng ph c v ư c chia thành các ô (cell) có ph n giao nhau, m i ô có bán kính kho ng 40 km. Vì yêu c u t m nhìn th ng c a anten cho c LMDS và MMDS nên nhân t nh hư ng ch y u t i ch t lư ng là tín hi u fading nhi u ư ng. c) DBS Là h th ng v tinh qu ng bá tr c ti p d a trên các v tinh ng b a tĩnh cung c p các chương trình video s a kênh cho các thuê bao có trang b các b thu DBS. Truy n hình tr c ti p chi m ưu th ngay t khi ư c tri n khai năm 1994 g m m t ĩa anten v tinh và m t b IRD tích h p kh i th c hi n và gi i mã, th c hi n dò sóng, gi i mã kênh s ư c ch n. Như c i m chung c a truy nh p vô tuy n g p ph i là khó khăn khi tri n khai vùng ô th , ch u nh hư ng l n c a th i ti t, khó khăn khi mu n tăng vùng ph sóng v i DBS( ph i tăng thêm v tinh). 1.2.4 M ng truy nh p quang M t s ki u ki n trúc m ng thu c lo i công ngh truy nh p FITL ( Fiber In The Loop) này là : +FTTN -Fiber To The Node: cáp quang t i node +FTTC -Fiber To The Curb: cáp quang t i c m thuê bao +FTTH -Fiber To The Home: cáp quang t i h thuê bao D ng ki n trúc sơ khai c a FITL là ki u FTTC ư c minh ho hình 1-3 :
Hình 1-3 M ng truy nh p quang ki u FTTC Trong ki n trúc trên kh i ONU ư c t g n thuê bao và ph c v m t nhóm thuê bao. Tín hi u sau ONU s ư c ưa n t ng thuê bao qua o n cáp ng tr c ho c ôi dây ng xo n . i v i ki n trúc FTTH, v trí c a ONU s n m t n nhà thuê bao và không còn o n dây ng phía ngoài nhà thuê bao. Như c i m chính hi n nay c a FITL v n là v n chi phí u tư l n và giá thành cao i v i nhà thuê bao. 1.2.5 M ng truy nh p băng r ng truy n hình cáp M ng truy n hình cáp( CATV) hi n nay ph bi n là m ng HFC( m ng lai ghép cáp quang và cáp ng tr c). C u hình m ng CATV tương tác băng r ng có d ng minh ho sau: Hình 1-4 M ng HFC hai chi u băng r ng Các h th ng HFC hi n i có th ho t ng t n s lên n 750 MHz v i ph t n cho m i kênh B c M là 6 MHz (7 ho c 8 MHz tiêu chu n Châu Âu). Như v y h th ng này có th cung c p kho ng 100 kênh ư ng xu ng cho truy n hình. Khi cung c p d ch v s li u trên m ng cáp, m t kênh băng t n truy n hình ư ng xu ng s ư c dùng làm ư ng truy n s li u xu ng h gia ình còn ư ng lên s là m t hay nhi u kênh ph t n ư ng lên. Vi c trưng d ng các kênh khác cho truy n s li u tuỳ vào s s n có và m c ho t ng kinh doanh c a các kênh khác mà s lư ng ngư i s d ng modem cáp mà m t Headend ph c v có th tăng lên. Th trư ng modem cáp d báo s tăng t bi n trong vài năm t i do nhu c u ngày càng cao c a khách hàng i v i các d ch v và nh ng tính năng y h a h n c a công ngh này. 1.3. Tình hình phát tri n và ng d ng các gi i pháp này M i gi i pháp có nh ng ưu th riêng và ư c l a ch n ưu tiên phát tri n riêng v i m i nhà khai thác d ch v vi n thông. Do ó, s phát tri n c a m i công ngh nh ng khu v c khác nhau là ph thu c vào m t s y u t cơ b n như: c i m phát tri n cơ s h t ng vi n thông, c i m a hình phân b và m c s ng tiêu th c a ngư i dân, ti m l c kinh t c a các nhà khai thác và cung c p d ch v vi n thông. Tuy nhiên, theo Th ng kê c a Yankee Group 2003, ta cũng có th có ư c m t t l th ph n tương i c a các công ngh truy nh p Internet băng r ng như bi u sau:
Chương II : TRUY NH P BĂNG R NG QUA M NG CATV HAI CHI U 2.1 S phát tri n c a m ng CATV M ng truy n hình khi m i tri n khai ch có nh ng nhi m v ơn gi n, ch t lư ng tín hi u truy n hình thu ư c r t kém( nh t là nh ng vùng ngo i ô). Sau ó, công ngh c a nh ng năm 1960 cho phép hình thành các m ng cung c p d ch v qu ng bá ư c xây d ng c l p, ph c v cho các khu c ng ng riêng v i ki n trúc cây nhánh như hình 2-1: Hình 2-1: M ng CATV m t chi u ng tr c c i m chính c a ki n trúc này là: m ng lư i cáp là hoàn toàn ng tr c, các kênh truy n hình 6 MHz (7 ho c 8 MHz tiêu chu n Châu Âu) ư c i u ch FDM và ư c s p x p vào băng thông c a cáp như hình 2-2, các b khu ch i ư c s d ng trong m ng này là các b khu ch i m t chi u( ư ng xu ng n thuê bao ). ph h t a bàn m t khu v c, m ng cáp chia thành nhi u o n: + o n trung k có d ng c u hình sao g m các lo i cáp có ch t lư ng cao, chi u dài kho ng 24 km + o n phân ph i tín hi u thư ng có c u hình d ng bus g m các lo i cáp các ch t lư ng kém hơn và ng n hơn (t 1,5 n 3 km) + o n n i t Drop n c a nhà thuê bao r t ng n và ch t lư ng th p nh t. Hình 2-2: Sơ phân b ph t n trên cáp H n ch c a c u hình này là kho ng cách ph c v thuê bao quá ng n và vi c s d ng các b khu ch i i n d n n yêu c u ph i có ngu n nuôi xoay chi u nên tin c y ph c v s b nh hư ng khi ngu n nuôi g p s c . Và n u o n ư ng kéo cáp càng dài thì s lư ng các b khu ch i ư c s d ng càng l n s làm cho m ng ph c t p và t n kém chi phí u tư, b o dư ng hơn. Vì nh ng h n ch này, các o n trung k ng tr c ã ư c thay b ng các s i quang làm tăng kho ng cách t Headend n m ng phân ph i lên n 80 km, s thuê bao t 500 thuê bao lên n 2000 thuê bao. S k t h p c s i quang và cáp ng tr c t o nên m ng truy n d n HFC v i hai ki u c u trúc: d ng sao và d ng vòng( ring) như hình v : - D ng c u trúc sao m ng ư c xây d ng m i ho c là ư c ư ng tr c là s l a ch n c a các nâng c p t m ng ng tr c cũ. nhà khai thác cho các h th ng
Hình 2-3: C u trúc HFC d ng sao - D ng c u trúc vòng m ng ư ng tr c s d ng công ngh truy n d n SONET/SDH ho c là m t công ngh truy n d n nào ó. ây là d ng ư c l a ch n cho các c u hình m ng i nh trên các vòng Ring ư ng tr c c a cơ s h t ng m ng s n có. C hai c u hình này u có ưu i m là kéo dài bán kính ph c v mà không ph i tăng thêm s lư ng b khu ch i và có kh năng d phòng t t c a c u hình ring. Tuy nhiên, ph n truy nh p v n là cáp ng tr c v i các b khu ch i cao t n do v y m t xu hư ng phát tri n khác c a o n này là ki u m ng th ng không dùng các b khu ch i n a nhưng i u ó s làm gi m bán kính ph c v và s lư ng thuê bao ư c ph c v c a m t node, ph i kéo cáp nhi u hơn nên chi phí u tư nhi u hơn song cũng có ưu i m là gi m chi phí c p ngu n, b o dư ng, s c m ng và tăng ch t lư ng, dung lư ng ph c v . 2.2 Ki n trúc và ho t ng c a m ng CATV hai chi u 2.2.1 Sơ kh i ch c năng và ho t ng c a m ng CATV hai chi u: a) Ho t ng phía Headend: * Tín hi u t v tinh hay sóng vi ba d ng tương t ư c gi i i u ch ( h t n xu ng d ng s băng g c), gi i mã, gi i ghép kênh thành các chương trình s riêng l . T ó chuy n sang d ng tín hi u truy n hình audio+video băng g c và ti p t c ư c ng u nhiên hoá trong b x lý i u ch nh cho ra tín hi u k t h p video+audio t n s trung t n tiêu chu n ( ví d v i sóng mang nh cho NTSC là 45,7 MHz cho Trung Qu c là 38,0 MHz). Sau ó, tín hi u IF này ư c gán cho kênh truy n d n t n s vô tuy n RF trong b UP-converter. * Tín hi u c n thu d ng s và ã ghép kênh thì ư c thu b thu IRT- Integrated Receiver/Transcoder- gi i i u ch , gi i mã, i u ch QAM trên sóng mang trung t n tín hi u s ó phù h p v i h th ng i t n( chuy n t tín hi u IF sang tín hi u RF). * Các tín hi u vô tuy n khác cũng ư c ưa n các b x lý h t n sóng mang t i và nâng t n vào t n s vô tuy n cáp. Các u ra t các b nâng t n và các b i u ch k t h p nhau t o thành tín hi u bù hoàn toàn và g i n các thi t b k ti p. Các thi t b này s khu ch i và g i cho b phát quang( có k t h p kèm Laser bán d n ư c thi t k riêng cho truy n d n tương t ).
Sau ó, tín hi u i n t n s vô tuy n RF s i u ch công su t quang u ra c a Laser( t c là có s chuy n i tín hi u i n i u biên sang tín hi u quang i u ch tr c ti p). Hình 2-5: Sơ kh i ch c năng ho t ng c a m ng CATV hai chi u b) Ho t ng phía m ng cáp: Tín hi u quang ư c ưa vào vòng Ring sơ c p( kho ng t 4 n 5 hub sơ c p, m i hub ph c v kho ng 150 nghìn thuê bao), ti p n là các vòng hub th c p,( m i hub ph c v kho ng 25 nghìn thuê bao )và các Headend n i h t. T c bit tiêu chu n trong m ng SONET( B c M ) ư ng tr c là kho ng t 51,84 Mb/s ( ho c OC1) n nguyên l n các t c này. Sau ó, tín hi u quang s qua node quang chuy n thành tín hi u video tương t /s và ư c phân ph i i xa thông qua m ng cây nhánh ng tr c. Kích c c a m i node quang có th nh ( kho ng 100 thuê bao) ho c có th l n kho ng 2000 thuê bao. ti p c n n t ng thuê bao các tín hi u s ph i qua các c u r ( tap) và cu i cùng là theo o n cáp Drop cable vào t ng nhà thuê bao. Tương t v i ư ng lên cũng s d ng cáp gi ng như v y: tín hi u ư ng lên t thi t b thuê bao qua m ng cáp ng tr c n node quang( chuy n sang d ng quang), r i qua các vòng Ring n Headend( chuy n sang d ng i n và g i vào các b thu cho các ng d ng ư ng lên). Trong quá trình truy n, có s tham gia c a các b khu ch i nên ph i k n s tham gia c a dòng i n xoay chi u ngu n nuôi cho các b khu ch i này. Ngu n nuôi ư c cung c p trên m ng cáp ng tr c: t i m i node/m i b khu ch i, dòng xoay chi u ư c tách ra t tín hi u RF b ng b l c thông th p và g i n kh i ngu n trên b n m ch. Kh i này có nhi m v chuy n nó sang d ng m t chi u +24V ( m c i n áp chu n công nghi p cho các ph n t khu ch i lai ghép). Sau ó, ngu n xoay chi u này l i ư c chèn vào như cũ trư c khi ra ngoài ti p t c c p ngu n cho các ph n t khác. 2.2.2 Các thành ph n cơ b n m ng CATV hai chi u: M ng CATV băng r ng tương tác ư c mô t khái quát như sơ sau: Hình 2-6: Sơ mô t m t s thành ph n m ng CATV hai chi u
* B khu ch i Trong ph n m ng cáp ng tr c các b khu ch i ư c s d ng là hai chi u và có d ng sơ kh i ư c mô t trên cơ s so sánh v i b khu ch i m t chi u như hình 2-7. B khu ch i ư c chia thành hai lo i: + B khu ch i phân ph i ( khu ch i tín hi u RF và t vào 2 ho c 4 u cáp ra khác). + B khu ch i ư ng dây m r ng-Line Extender Amplifier. Hình 2-7: Sơ kh i mô t b khu ch i hai chi u Trong ó, b diplexer có c tuy n t n s ư c mô t như hình 2-8: Hình 2-8: áp ng t n s c a b duplexer M t h th ng HFC hi n i thư ng có t 4 n 6 b khu ch i cho t ng khu ch i RF sau m i node. a s các b khu ch i ó có h s khu ch i t i u ch nh bù p nh ng thay i khác nhau theo nhi t c a suy hao và áp ng t n s . Do cáp có suy hao l n d i t n cao hơn trong khi mong mu n u ra c a các b khu ch i trong m t t ng là gi ng nhau, nên u ra c a b khu ch i s b d c lên kho ng t 8 n 12 dB như hình 2-9: Hình 2-9: áp ng u ra c a b khu ch i theo t n s Vì các d ch v s ư c b sung sau các d ch v tương t nên nó ư c t vùng t n s cao hơn. T s C/N yêu c u cho truy n d n s là th p hơn so v i tương t nên công su t cho d ch v s th p hơn so v i tương t kho ng t 6 n 10 dB. Do v y công su t ph i thêm vào các b khu ch is ư c gi m b t. * Cáp quang và cáp ng tr c trong m ng M i cáp quang có ch a t 12 n 144 s i quang tuỳ theo kích c m i lo i cáp. Lo i s i quang ư c s d ng ây thư ng là s i ơn mode-SM có suy hao kho ng 0,4 dB/km bư c sóng ho t ng λ=1310 nm ho c là suy hao 0,25 dB/km λ=1550 nm ( m c suy hao này n nh trong d i nhi t thư ng và c l p v i d i t n s vô tuy n) . Lo i cáp ng tr c ư c chia tuỳ theo v trí trong m ng ví d : + o n xu t phát t node quang to ra có ư ng kính l n nh t( t 0,78 n 1,09 cm ) ch t lư ng t t nh t, m c suy hao 45 dB/km 750 MHz ho c 9 dB/km 40
MHz( m c suy hao này ph thu c vào nhi t : tăng kho ng 0,11%/ 0F( = 0,2%/0C) tuỳ chi u dài c a cáp). + o n cu i g n sát nhà thuê bao dài kho ng 25 cm- 50 cm, ư ng kính nh , suy hao kho ng 114 dB/km 750 MHz và 24 dB/km 40 MHz(m c suy hao này ph thu c vào nhi t và chi u dài c a cáp). * C u r ( Tap): M i c u r có hai ph n t ch c năng chính là: Kh i ghép nh hư ng và b chia công su t. Trong ó, b chia công su t chia tín hi u tuỳ theo s lư ng c ng c a c u r ( có th là 2, 4, 8...) còn kh i ghép nh hư ng có nhi m v i hư ng m t s tín hi u u vào xác nh như hình 2-10. Hình 2-10: Sơ kh i c a c u r 4 c ng 20 dB . M ic ur ư c c trưng b i m t giá tr r ( Tap Value). Giá tr r là t s ( dB) gi a tín hi u u ra r c a Tap v i tín hi u u vào. Thư ng thì giá tr này vào kho ng 4- 29 dB( 3 dB/1 n c). Có ba tham s suy hao quan tr ng trong Tap là: + Suy hao xen( Insertion Loss): là công su t t n hao gi a c ng vào và c ng ra. Suy hao này thư ng không ph thu c vào nhi t và t n s . + Suy hao cách ly( Isolation Loss) là suy hao gi a c ng vào và c ng r ( c ng ra khác). l n c a suy hao này có ý nghĩa quan tr ng i v i các h th ng CATV hai chi u ngăn tín hi u ư ng lên c a m t thuê bao này l t vào tín hi u ư ng xu ng c a thuê bao khác. Thư ng thì suy hao này vào kho ng 20 dB gi a d i t n lên và xu ng. + Suy hao r ( Tap loss) thư ng không ph thu c vào t n s và nhi t , nó bi u hi n cho s th t thoát công su t ra ngoài và suy hao n i t i( t 1 n 2 dB). * Node quang: Là ph n t n m trên ư ng ranh gi i gi a vùng cáp ng tr c và cáp quang, có nhi m v cơ b n là: chuy n i tín hi u quang thành tín hi u i n cho ư ng xu ng( ngư c l i cho ư ng lên), sau ó khu ch i và phân ph i trên m ng cáp ng tr c v i 3 ho c 4 u ra m i node như hình 2-11: Hình 2-11: Sơ kh i c a node quang * Thi t b k t cu i truy n hình-STB( Set-Top-Box) : Là m t thi t b thu tín hi u truy n hình v i hai lo i: STB tương t và STB s . Trong ó, STB tương t (ra i trong th p niên 1970-1980) cho thuê bao thu các kênh truy n hình tương t qua m ng HFC thay vì các kênh phát qu ng bá vô tuy n
m t t trư c ây. Thông qua nó, các nhà i u hành cáp cung c p d ch v xem phim và m t s d ch v c bi t khác theo hình th c thanh toán ngay IPPV và s d ng i n tho i làm ư ng lên cho các ho t ng tương tác. n 1996, STB s ư c gi i thi u v i m t s ch c năng cơ b n: - Dò tìm kênh s và các d ch v video tương t trong các d i t n ư ng xu ng. - Gi i i u ch kênh s thu ư c/ i u ch kênh s phát lên. - Gi i mã / Mã hoá các kênh ã ch n. - Qu n lý báo hi u thuê bao t Headend. - Cung c p giao di n thuê bao ngư i s d ng. G n ây, các STB c i ti n ư c tri n khai b i Motorola/ General Instrument. Các STB này có ch a các b dò sóng kép và modem cáp tích h p bên trong, cho phép thuê bao s d ng c d ch v truy n hình và c d ch v m ng Internet băng r ng như: IP telephony, IP video phone, Interactive games. Lúc này STB c i ti n ho t ng như m t c ng gia ình-RGW: + Phân phát các gói giao th c IP n các thi t b bên ngoài như là IP voice, IP video phone. + Truy n t i, x lý, gi i mã các tín hi u truy n hình có phân gi i cao HDTV. * Modem cáp-CM( Cable Modem): Là thi t b n m trong nhà thuê bao, cho phép truy nh p n m ng máy tính( thư ng là m ng Internet )trên phương ti n v t lý dùng cho truy n hình. Có ba lo i modem cáp ư c mô t như hình 2-13 : Hình 2-12 : V trí c a Modem Hình 2-13: Các lo i modem cáp + Lo i kh i c m ngoài: k t n i v i máy tính thông qua k t n i Ethernet( có th có nhi u máy tính cùng k t n i vào m ng Ethernet, lúc này modem cáp còn có ch c năng c a m t b nh tuy n) ho c giao di n k t n i USB . + Lo i card c m trong: thư ng là d ng c m thêm PCI cho máy tính. Lo i này có giá thành r nh t song ch dùng ư c cho máy tính bàn còn s ph i có s thi t k khác cho d ng máy tính MAC và máy tính xách tay. + Lo i th ba c a modem cáp là d ng ư c tích h p bên trong các STB c i ti n tương tác như ã trình bày trên. * H th ng k t cu i modem cáp- CMTS: H th ng này n m trong Headend, thu c v phía bên kia c a m ng so v i modem cáp. Là thi t b k t cu i cho ư ng lên t phía thuê bao n ích là các Headend c a các công ty cáp, do ó CMTS cũng ư c coi là giao di n gi a các modem cáp và m ng Internet IP như hình 2-14.