Chương 1: KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH CÁP 1.1 Lich sử phát triển truyền hình cáp: _ Hệ thống truyền hình cáp (CATV) xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40. Thuật ngữ CATV xuất hiện đầu tiên vào năm 1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable Television). Một năm sau, cũng tại Mỹ hệ thống truyền hình anten chung (CATV–community Anten Television) cung cấp dịch vụ 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.
Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phát các chương trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiện khó khăn về địa hình không thể thu được bằng các anten thông thường, gọi là vùng lõm sóng. _ Một hệ thống cáp đơn giản nối những tín hiệu truyền hình thu được từ anten tới những thuê bao được tạo ra bởi cáp đồng trục và những bộ khuếch đại băng rộng. Tầng khuếch đại cáp rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, sự điều chỉnh liên tục của nhân viên kĩ thuật thì cần thiết để đảm bảo độ lợi và đáp ứng tần số. Sự suy giảm cáp gia tăng rõ rệt khi tần số mang hình tăng, điều này làm cho những hệ thống cáp ban đầu chỉ có thể mang từ kênh 2 đến kênh 6, và hệ thống này gọi là hệ thống năm kênh.
Những trạm truyền hình nhận tín hiệu ở tần số siêu cao ( UHF ) hoặc trên kênh từ 7 đến 13 và sau đó tại thiết bị đầu cuối nó được biến đổi thành những kênh trong băng tần từ 2 đến 6. Tại thời điểm đó, vào đầu những năm 1950, năm kênh đã là nhiều và những người thuê bao phải chịu đựng nhiều sự lỗi thời và những vấn đề kỹ thuật của hệ thống hơn chúng ta ngày nay. _ Khi mà dây cáp trở nên khan hiếm và có thêm nhiều hệ thống được xây dựng, những nhà sản xuất đã đáp lại bằng việc cải thiện lại bộ khuếch đại và dây cáp. _ Bên cạnh đó, việc thiết kế hệ thống cũng được cải thiện, thay vì nối những thuê bao tới một hệ thống khuếch đại cáp đơn thì một sơ đồ vận chuyển tín hiệu theo dạng hệ thống trunk – feeder được phát triển.
Tại đây hệ thống cáp chính ( trunk ) cho những tín hiệu truyền hình từ thiết bị đầu cuối tới những đầu của hệ thống, mà những đầu này biến đổi theo khoảng cách và số lượng những đường chia hệ thống. Những cáp dẫn ( feeder ) nối tới thuê bao được bắt đầu ra từ hệ thống đường cáp chính tại những bộ khuếch đại trung chuyển ( trunk amplifier ), do vậy nó cung cấp sự cách ly hệ thống thuê bao với hệ thống cáp chính. Với sự phát triển của transistor , những bộ khuếch đại cáp sớm được cải thiện về hiệu suất và tiêu hao công suất thấp. _ Khi hệ thống phát triển hơn thì bộ nối định hướng và bộ chia tín hiệu được cải thiện, điều này làm xuất hiện thiết bị nối ra nhiều đường tới thuê bao _ Năm 1980 vào thời gian đầu các chương trình giải trí trở nên sẵn có thông qua các kênh vệ tinh.
Các chương trình này đầu tiên được chuyển đổi sang hệ NTSC để điều chế một số kênh sóng mang hướng lên vệ tinh và hệ thống phát của vệ tinh chuyển tới trạm anten thu mặt đất của một hệ thống truyền hình cáp địa phương. Hệ thống thu tại thời điểm này dùng những anten lớn (10m) bởi vì những bộ khuếch đại SVTH: HUỲNH QUANG CƯỜNG Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS ĐINH SƠN TÚ anten vi sóng có nhiễu và độ lợi bị hạn chế. Suốt những 1980 đã cải thiện được những bộ khuếch đại anten thu nhiễu thấp hay những bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNAS) có kích thước nhỏ và chi phí thấp. Những anten thu parabol được xuất hiện nhiều trong thời điểm này.
Sự ra đời của những bộ chuyển đổi nhiễu thấp (LNBC) sau những năm 1980 thì chất lượng được cải thiện và giá thành thấp. LNBC về bản chất là bộ khuếch đại nhiễu thấp được lắp trên anten. Tín hiệu tần số 4000 MHz (4GHz) thấp hơn bao gồm 24 kênh chương trình được chuyển đổi thành 24 kênh trong băng tần, ví dụ như từ 950 đến 1450 MHz. Vì thế cáp từ anten xuống bộ thu có suy hao thấp hơn tại 950 đến 1450MHz so với tại 3._ Theo thời gian, cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử - viễn thông, truyền hình cáp đã phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới với hàng trăm triệu thuê bao : phát triển mạnh nhất là ở Mỹ, Châu Âu và hiện nay đang phát triển mạnh mẽ tại Châu Á, từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, Đài Loan, Singapore, Thai Lan và ngay cả Banglades, Campuchia cũng phát triển loại hình truyền hình cáp.
_ Tại Việt Nam đã có công ty truyền hình cáp VCTV, SCTV, HCTV và cũng đã có số lượng thuê bao lớn và phát triển mạnh mẽ.2 Khái quát công nghệ truyền hình cáp: _ Hiện nay, ở VN các đài truyền hình và một số nhà cung cấp dịch vụ đã đưa ra các dịch vụ truyền hình tương tự, truyền hình kỹ thuật số, truyền hình cáp. Sau đây là một cái nhìn tổng quan về các loại dịch vụ truyền hình.1 Truyền hình tương tự: _ Là công nghệ truyền hình phổ biến nhất và đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Tương tự là vì các trạm thu phát đều là các thiết bị tương tự, tín hiệu thu phát cũng là tín hiệu tương tự. Tín hiệu được truyền trong không gian, có thể sử dụng các trạm phát cục bộ, các vệ tinh mặt đất, vệ tinh địa tĩnh để phát.
Thiết bị đầu cuối có thể sử dụng các loại anten để thu. _ Đặc điểm: Chất lượng hình ảnh và âm thanh không cao , phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : chất lượng của thiết bị đầu cuối , yếu tố thời tiết ( nắng , mưa …). Và đặc biệt là chi phí rất rẻ do chỉ cần có anten thu và tivi là có thể xem 1.2 Truyền hình số: _ Các tín hiệu âm thanh và hình ảnh sau khi được biên tập, được chuyển đổi A- D, sau đó phát đi. Việc truyền dẫn này có thể thực hiện qua không trung, tương tự như truyền hình tương tự, cũng có thể qua cáp (truyền hình cáp).
Khi đến thuê bao, phải có một thiết bị để giải mã và chuyển đổi ngược lại D-A. _ Đặc điểm: do sử dụng kỹ thuật số nên chất lượng âm thanh và hình ảnh tương đối cao. Tuy nhiên, chi phí cũng vì vậy mà cao hơn, phụ thuộc vào môi trường (nếu truyền qua không trung).3 Truyền hình cáp: _ Đúng như tên gọi của hệ thống truyền hình cáp, yêu cầu đầu tiên và bắt buộc, đó là thay vì truyền dẫn vô tuyến, truyền hình cáp phải là hữu tuyến. Cáp được sử dụng ở đây có thể là cáp quang hoặc cáp đồng trục.
Đồng thời, tín hiệu được truyền SVTH: HUỲNH QUANG CƯỜNG Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS ĐINH SƠN TÚ dẫn là tín hiệu kỹ thuật số, cần phải có thiết bị thu, giải mã tại thuê bao. Có thể nói, truyền hình cáp = truyền hình kỹ thuật số + đường truyền hữu tuyến. _ Đặc điểm: chất lượng tín hiệu rất tốt. Có thể tận dụng đường truyền cho các mục đích truyền dữ liệu, Internet.
_ Nhược điểm: phụ thuộc rất lớn vào mạng truyền dẫn , nếu mạng truyền dẫn không tốt thì chất lượng các chương trình cũng bị xấu đi .4 Cấu tạo hệ thống truyền hình cáp: 1.1 Đầu cuối (Headend): Là nơi chịu trách nhiệm tiếp sóng các kênh truyền hình từ các nguồn khác nhau như truyền hình mặt đất, vệ tinh, các chương trình địa phương… Sau đó điều chế các kênh này 1.2 Đường cáp chính (Trunk): Là đường cáp nối từ đầu cuối đến một nhóm thuê bao. Đường cáp quang này dài tối đa khoảng 25Km.3 Bộ khuếch đại: Thông thường để tăng cường mức tín hiệu truyền qua hệ thống cáp, khắc phục suy hao xảy ra trên cáp phân phối và cung cấp thêm công suất đến thiết bị đầu cuối. Ngày nay, với mạng cáp đa dịch vụ thì sử dụng bộ khuếch đại hai chiều. Nó là một thiết bị tích cực trong hệ thống phân phối, tuy nhiên nó cũng gây nhiễu khuếch đại, méo 1.4 Cáp Feeder: Thường được chôn ngầm dọc theo lộ trình để phục vụ việc phân phối tín hiệu từ nút cáp chính đến một số bộ trích (bộ trích là thành phần cài đặt trong cáp phân phối để tránh một phần tín hiệu dòng truyền xuống (Downstream) cung cấp cho từ 2 đến 8 thuê bao.
Cáp Feeder thường ngắn và giới hạn khoảng từ 1,5 đến 3km.5 Cáp drop: Kết nối từ bộ trích đến từng thuê bao, cáp này thường dùng cáp đồng trục chất lượng thấp.6 Bộ ghép định hướng (Coupler): + Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng ra (Port 2): Lthp = - 10log(P2/P1) + Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng trích – tap (Port 3): Ltap = -10log(P3/P1) + Lượng suy hao giữa cổng vào (Port 1) và cổng cách ly (Port 4): Ld = - 10log(P4/P1) Năng lượng mất đi bên trong bộ ghép định hướng bao gồm: sự phản xạ, sự tán xạ, sự hấp thu và ghép vào bộ cách ly Le = 10log(P2 = P3) Nếu P4 = 0 thi Ld → ∞, lúc đó P1 = P2 + P3. Một bộ ghép định hướng tốt có Le < 1dB và khả năng định hướng Ld lớn hơn 40dB.5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình cáp: Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 phần chính SVTH: HUỲNH QUANG CƯỜNG Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS ĐINH SƠN TÚ Hệ thống thiết bị Mạng phân phối tín hiệu Thiết bị thuê bao trung tâm ( Distribution Network ) ( Customer System) ( Headend System) Hình1.1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống truyền hình cáp + Hệ thống thiết bị trung tâm ( Headend System ) : Là nơi cung cấp, quản lý chương trình cho hệ thống mạng truyền hình cáp cũng như giám sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các thiết bị điều khiển mạng. + Mạng phân phối tín hiệu ( Distribution Network ) : Là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến các thuê bao. Môi trường truyền dẫn sẽ khác nhau đối với các hệ thống truyền hình cáp khác nhau.
Đối với mạng truyền hình cáp hữu tuyến môi trường truyền dẫn là hệ thống cáp ( cáp quang, cáp đồng trục ), còn đối với truyền hình cáp vô tuyến thì môi trường truyền dẫn là sóng vô tuyến ( sóng viba ).