CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP - Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp sẽ khôngđược bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng. - Phù hợp với khu vực có quy hoạch tập trung, không phù hợp với địa hình ở Việt Nam. Kết luận Như đã trình bày ở trên, ưu điểm của mạng này là nhược điểm của mạngkia. 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 mạngHPFC 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 ởViệt 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. GVHD: TRẦN TUẤN HƯNG 16 SVTH: ĐỖ THỊ THU THỦY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPCHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG CHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG 1. Cấu tạo và hoạt động của Headend 1.
Sơ đồ khối cơ bản của Headend Hình 2.1: Trung tâm 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 GVHD: TRẦN TUẤN HƯNG 17 SVTH: ĐỖ THỊ THU THỦY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPCHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG 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. 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. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát quang 1.
Cấu tạo GVHD: TRẦN TUẤN HƯNG 18 SVTH: ĐỖ THỊ THU THỦY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPCHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG Hình 2.2: 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: • Laser điode có khoang cộng hưởng Fabry – perot: Laser đioe có cấu trúc dị thể kép như LED, nhưng có khả năng khuếch đại. Đểđạt 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 2. 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 2. 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 thểđược viết như sau: (1) Trong đó: 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 2.3c GVHD: TRẦN TUẤN HƯNG 19 SVTH: ĐỖ THỊ THU THỦY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPCHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG Hình 2.3: 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 Đặc tính P – I của laser diode như hình 2.
Đặc tính phổ của FP – LD như hình 2.4:Đặc tính P – I của laser diode • Laser diode DFB (Distributed FeedBack) Nguyên lý hoạt động của laser DFB là sử 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 2. GVHD: TRẦN TUẤN HƯNG 20 SVTH: ĐỖ THỊ THU THỦY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPCHƯƠNG II – CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MẠNG QUANG 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 là 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: ⋀ (2) Với neff là chiết suất hiệu dụng của mode (neff≈ 3,4 đối với bước sóng 1550nm InGaAsP laser).
⋀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 (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 được gọi là bước sóng Bragg bậc 1 và: = 2⋀neff (3) Hình 2.