Thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến - Truyền hình cáp Hà Nội

ường trung chuyển có thể được lấy ra mà không ảnh hưởng đến chất lượng toàn bộ kênh truyền. Yêu cầu đối với bộ khuếch đại là ổn định phải cao do có sự tích luỹ độ suy hao của nhiều thành phần mắc nối tiếp : - Chúng phải làm việc được trên mọi phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải đạt được giá trị phù hợp tại các miền tần số cao. - Bộ ổn định có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách phù hợp. - Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao để tránh xuyên âm. - Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại và đặc tuyến tần số để bù lại sự thay đổi do nhiệt độ. - Tỷ số CNR của riêng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu tầng của các bộ khuếch đại. Có ba loại bộ khuếch đại được sử dụng trong mạng CATV HFC tuỳ thuộc vào vị trí của chúng: +Bộ khuếch đại trung kế. +Bộ khuếch đại fidơ. +Bộ khuếch đại đường dây. Vị trí của từng loại trong mạng được nêu trong hình 4.2. Đặc điểm của từng loại: 4.2.1.1 - Bộ khuếch đại trung kế Được đặt tại điểm suy haolên tới 20 ¸ 22dB tính từ bộ khuếch đại trước đó, mức đầu ra thường khoảng 30 ¸ 36dBmV. Ưu điểm: Mức CNR cao(300MHz). Vì cáp đồng trục khi truyền dẫn tổn hao phụ thuộc nhiều vào tần số nên biên độ tín hiệu Video phát đi cần phải được giữ cân bằng nhằm duy trì sự đồng đều trong toàn vùng phổ tín hiệu RF đã phát. Các bộ giữ cân bằng đường xuống được thiết kế để bù cho các đoạn cáp đồng trục có độ dài cố định. Bằng cách tăng suy hao ở tần số thấp, bộ cân bằng cho phép các bộ khuếch đại trung kế duy trì mức khuếch đại thích hợp với từng khoảng tần số trong phổ tín hiệu truyền dẫn. Ngoài ra, một số bộ khuếch đại trung kế còn được trang bị bộ cân bằng dự đoán trước (Bode Equalizer) để bù tổn hao cáp gây ra do sự thay đổi của nhiệt độ: Phân đều (Flatness) Khuếch đại (Gain) Postamp Tiền khuếch đại Tín hiệu vào Tín hiệu ra 24 V Khối cân bằng(EQ) Hình 4.3 Sơ đồ khối đơn giản bộ khuếch đại trung kế Dự đoán (Bode) HPF LPF Các bộ khuếch đại trung kế thường dùng mạch tự điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC: Automatic Gain Control). Khoảng điều chỉnh chênh lệch mức khuếch đại thường trong khoảng 6 ¸ 10dB. Các khối AGC trong bộ khuếch đại trung kế tách tín hiệu mẫu của các kênh hoa tiêu tại đầu ra bộ khuếch đại, tín hiệu mẫu này thường được dùng để tạo ra mức điện áp phù hợp để điều khiển mức khuếch đại (Gain) và độ dốc (Slope) đặc tuyến của bộ khuếch đại, các tần số hoa tiêu chuẩn khác nhau đối với từng nhà sản xuất. Tất cả các bộ khuếch đại trong truyền hình cáp đều dùng một số mạch khuếch đại đẩy kéo để giảm thiểu hài méo bậc hai. 4.2.1.2 - Bộ khuếch đại fidơ Được sử dụng không chỉ để phát xuống nhữnh kênh tín hiệu Video tới các bộ khuếch đại trung kế mà còn chia tín hiệu tới các fidơ cáp khác nhau (thường là 4 cáp fidơ). Mức tín hiệu ra thường khoảng 40 ¸ 50dBmV(cao hơn 12dB so với bộ khuếch đại trung kế). Tuy nhiên, đầu ra có méo phi tuyến mức độ cao hơn so với bộ khuếch đại trung kế. 4.2.1.3 - Bộ khuếch đại đường dây Khoảng cách giữa các bộ khuếch đại này khoảng 120m ¸ 130m, đặt ở phía gần thuê bao. Để giảm hiệu ứng méo phi tuyến ở tín hiẹuVideo phát đi cũng như duy trì sự đồng đều trong toàn dải tần tín hiệu, tối đa chỉ sử dụng 2 ¸ 4 bộ khuếch đại đường dây, tuỳ thuộc vào số lượng Tap (bộ trích tín hiệu) giữa các bộ khuếch đại đường dây dải rộng. Trong các hệ thống CATV hai chiều có sử dụng một thiết bị đăc biệt là bộ lọc Diplexer (hình 4.4) cho phép tách riêng tín hiệu đường lên và đường xuống. Tại các hệ thống truyền hình cáp tại Bắc Mỹ các kênh tín hiệu đường lên được đặt ở dải tần số 5 ¸ 65MHz. Dải tần số tín hiệu đường xuống là 70 ¸ 862MHz. Diplexer có độ cách ly giữa các dải tần khoảng 60dB. Cổng C Cổng H Cổng L Các bộ lọc Hình 4.4 Minh họa đơn giản một diplexer Diplexer là một thiết bị có ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C. Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L là một bộ lọc thông thấp cho phép tín hiệu đường lên ở băng tần thấp hơn được phát đi. Đường đi từ cổng chung C tới cổng cao H là một bộ lọc thông cao cho phép phát các kênh tín hiệu đường xuống. Trong một bộ khuếch đại đường dây (khuếch đại trung kế và khuếch đại cầu) các tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L. 4.2.2 - CNR của một bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp. Một trong những thông số quan trọng nhất đánh giá hiệu năng truyền dẫn của hệ thống CATV là tỷ số sóng mang trên nhiễu (CNR: Carrier Noise Rate ). CNR của một bộ khuếch đại đơn được tính theo công thức : CNR[dB] = - (-59.16) – F – G (4.2) Trong đó Pra[dBmV]: Là công suất ra của bộ khuếch đại. KB: Là hằng số Boltzman(1.38x10-23J/k). T[k]: Là nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại. G[dB]: Là hệ số khuếch đại. B[MHz]: Là dải tần làm việc. Giá trị (-59.16)dBmV là nhiễu nhiệt trong dải tần 4MHz. F[dB]: Là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại. Tạp âm nhiệt thông thường đối với các bộ khuếch đại trung kế thường trong khoảng 7 ¸ 10dB với mức tín hiệu vào là +10dBmV và hệ số khuếch đại là 20dB. Trong trường hợp có n bộ khuếch đại khác nhau mắc nối tiếp: Giả sử bộ khuếch đại thứ n có tạp âm nhiệt là Fn và hệ số khuếch đại là Gn như trong hình vẽ: G1 F1 G2 F2 CNRn F Hình 4.5 Sơ đồ n bộ khuếch đại nối tiếp Gn Fn Tạp âm nhiệt của toàn bộ hệ thống được tính : F = F1 + + +…+ (4.3) Trường hợp đơn giản nhất là tất cả bộ khuếch đại RF là giống nhau thì CNR của toàn hệ thống là: CNRn = CNR - 10log(n) (4.4) Ví dụ, nếu một hệ thống CATV có bốn bộ khuếch đại nối tiếp với CNR của mỗi bộ là 56dB thì CNR của toàn hệ thống sau bộ khuếch đại thứ 4 là 50dB. Trường hợp tổng quát CNRn của toàn hệ thống gồm các bộ khuếch đại khác nhau được tính theo công thức : CNRn[dB] = -10log[ 10-CNR1/10 + 10-CNR2/10 +…+10-CNRn/10] (4.5) 4.3 - Bộ chia và rẽ tín hiệu Sơ đồ đơn giản của bộ rẽ tín hiệu Tap cổng ra suy hao 20dB: Hình 4.6 Sơ đồ khối đơn giản của Tap 4 đường suy hao 20 dB Đường nguồn AC Khối ghép định hướng -12 dB Đường RF -4 dB -4 dB Chia tín hiệu Đường vào Đường ra Tap được sử dụng để đưa tín hiệu tới các thuê bao. Một Tap điển hình bao gồm một khối ghép định hướng RF và các khối chia công suất . Khối ghép định hướng rẽ ra một phần năng lượng tín hiệu đầu vào, còn các khối chia công suất (Spliter) chia tín hiệu tới thường là 2,4,8 cổng ra. Công suất tổn hao giữa cổng vào so với cổng ra gọi là suy hao xen (Insertion Loss), còn với các cổng ra khác (cổng rẽ) gọi là suy hao cách ly (Isolation Loss). Suy hao xen của Tap thường độc lập với tần số và nhiệt độ. Suy hao cách ly lớn hơn rất quang trọng đối với các hệ thống CATV hai chiều để ngăn tín hiệu đường lên của một thuê bao này lọt vào tín hiệu đường xuống của thuê bao khác. Thông thường suy hao cách ly vào khoảng 20dB giữa dải tần đường lên và đường xuống. Tap được đặc trưng bởi giá trị rẽ, được đánh giá bằng tỉ lệ giữa công suất ra và công suất tín hiệu vào. Giá trị rẽ thường trong khoảng 4 ¸ 35dB. CHƯƠNG V – PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN 5.1 – Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến 5.1.1 - Phân bố dải tần tín hiệu Hầu hết các hệ thống HFC tại Mỹ hiện nay đều phân bố dải tần như sau: từ 5MHz – 40MHz dành cho dải tần ngược (truyền số liệu từ thuê bao đến trung tâm), từ 52MHz – 750MHz dành cho dải tần hướng xuống trong đó: dải tần từ 52MHz – 550MHz dùng cho các kênh truyền hình tương tự, từ 550MHz – 750MHz dùng cho các kênh truyền hình số và các kênh truyền số liệu hướng xuống (downstream data). Vậy dải thông dành cho các kênh truyền số liệu hướng lên chỉ là 35MHz, trong khi đó dải thông của kênh truyền số liệu hướng xuống có thể đạt đến 120MHz – 150MHz. Điều có thể nhận thấy dải thông cho kênh hướng lên nhỏ hơn nhiều so với kênh hướng xuống. Ngoài ra hầu hết nhiễu hệ thống cũng đều xuất hiện tại các tần số thấp, phần cuối của phổ tần, điều này lại càng làm cho dải thông hướng lên nhỏ hơn. Tần số 750MHz Hình 5.1 Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp tại Mỹ 550MHz 500MHz 40MHz 5MHz 50MHz Data, interative upstream Analog Video Dowstream Digital video, data Dowstream Do yêu cầu dải thông càng ngày càng tăng, đặc biệt là dải thông tín hiệu hướng lên, hiện nay các thiết bị truyền hình cáp mới ra đời đều hỗ trợ cho phương thức phân bố dải tần mới, trong đó dải tần hướng xuống lên đến 860 hoặc 870MHz, đồng thời dải tần số hướng lên cũng được tăng từ 5 – 65MHz. Với phân bố dải tần này, dải thông hướng lên tăng gấp đôi, trong đó dải thông hướng xuống cũng tăng hơn 100MHz. Ta sẽ lựa chọn phân bố tần số theo phương án này cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến. Hình 5.2 Phân bố dải tần cho các mạng truyền hình cáp Châu Âu Data, interative upstream 5MHz 65MHz 500MHz 70MHz 550MHz 862MHz Analog Video Dowstream Digital video, data Dowstream Data, interative upstream Tần số 5.1.2 - Tính toán kích thước node quang cho yêu cầu hiện tại Kích thước node quang là số lượng thuê bao được cung cấp dịch vụ tại một node quang. Số lượng thuê bao tại một node quang là thông số quan trọng hàng đầu khi thiết kế mạng, vì ảnh hưởng đến một loạt các thông số quan trọng của mạng, như: tốc độ bít tín hiệu hướng lên của mỗi thuê bao (đối với mạng hai chiều), cấu hình mạng truy nhập, khả năng cung cấp dịch vụ cho thuê bao hiện tại và tương lai, khả năng phát triển và nâng cấp mạng trong tương lai. Một hệ thống mạng được xây dựng thông thường phải đáp ứng được yêu cầu sử dụng ít nhất trong 15 đến 20 năm, và phải có khả năng nâng cấp để đáp ứng trong những năm tiếp theo. Vì vậy triển khai mạng truy nhập đồng trục cần tính đến mức tập trung của thuê bao và cấu trúc mạng cáp quang của khu vực node quang bao phủ, cần kết hợp các yếu tố như cấu trúc địa lý thành phố, hướng đường phố và định hướng phát triển của thuê bao trong thời gian tiếp theo, căn cứ vào tình hình thực tế để xác định số lượng thuê bao của mỗi node quang. Nếu thuê bao tập trung thì 1000 ~ 1500 thuê bao/ node quang là phù hợp. Khi sử dụng 1500 thuê bao /1 node quang thì nên chọn node quang có 4 cổng ra, mạng phân phối cáp đồng trục thì nên chọn cấu trúc dạng sao và cố gắng cân đối số lượng thuê bao ở các cổng ra của mỗi node quang để tiện cho việc nâng cấp sau này. 5.2 – Thiết kế Thiết kế một hệ thống cáp quang là một quy trình phức tạp. Người thiết kế phải đánh giá nhiều yếu tố như: tốc độ dữ liệu, suy hao đường truyền, môi trường, loại cáp, thiết bị có được, các loại giao diện điện tử, bộ nối, hàn quang, các giao thức… Một quy trình hoàn chỉnh sẽ rất phức tạp, tuy nhiên nó có thể được đơn giản hoá nhờ các chỉ dẫn kèm theo các thiết bị quang do các nhà sản xuất cung cấp. Những chỉ dẫn này thường mang đầy đủ các thông tin để có thể chọn được loại cáp quang thích hợp và dễ lắp đặt. Những yếu tố khác như loại cáp, panel, jumper, môi trường, … thì người thiết kế phải tự đánh giá. Phần này sẽ trình bầy phương pháp thiết kế đơn giản dựa trên các khuyến nghị của nhà sản xuất. Các phương pháp tính toán để chọn lựa loại cáp quang sử dụng trong mạng. 5.2.1 - Lựa chọn sợi quang Điều đầu tiên phải được quyết định là lắp đặt hệ thống quang đơn mode hay đa mode. Cả hai hệ thống đều có những ưu nhược điểm của mình. Các ưu điểm của hệ thống sợi quang đơn mode Sợi quang đơn mode có băng tần truyền dẫn rất lớn, lý tưởng cho truyền dẫn cự ly xa. Sợi quang đơn mode có suy hao nhỏ hơn sợi quang đa mode. Cáp sợi quang đơn mode rẻ hơn sợi quang đa mode. Sợi quang đơn mode hiện có hoạt động ở bước sóng 1310nm hoặc 1550nm Ưu điểm của hệ thống sợi quang đa mode Sợi quang đa mode thích hợp cho các cự ly dưới 2km. Hệ thống sợi quang đa mode có băng tần ít phụ thuộc vào chiều dài của sợi . Có thể truyền số liệu tốc độ 100Mbps, cự ly nhỏ hơn 2km, sử dụng sợi quang FĐI tiêu chuẩn 62,5/125. Thiết bị quang đa mode thường rẻ hơn đơn mode. Các LED rẻ thường được dùng làm nguồn quang. Cáp sợi quang đa mode thường đắt hơn đơn mode, nhưng đối với những ứng dụng cự ly ngắn thì sự tiết kiệm chi phí từ các thiết bị quang có thể bù lại chi phí cáp quang đa mode. Sợi quang đa mode hiện có hoạt động ở bước sóng 850nm hoặc 1310nm. Có thể kết luận chung rằng các ưu điểm nêu trên của sợi quang đơn mode thích hợp hơn cho mạng truyền hình cáp hữu tuyến. Còn sợi quang đa mode chỉ có thể được lắp đặt cho hệ thống phục vụ cho các ngành công nghiệp khác cự ly ngắn. 5.2.2 - Tính toán suy hao của hệ thống Tổng suy hao tuyến là suy hao công suất trong một tuyến sợi quang do tất cả các yếu tố bao gồm: các bộ nối, mối hàn, suy hao sợi quang, độ cong của cáp… Suy hao công suất quang do các bộ nối gắn với thiết bị quang có thể bỏ qua vì nó đã được tính gộp vào thiết bị. Tổng suy hao tuyến phải nằm trong phạm vi cho phép của thiết bị quang thì hệ thống mới có thể hoạt động tốt. Điều này được xác định nhờ việc lập kế hoạch chi tiết các suy hao công suất cho toàn bộ hệ thống quang. Tất cả các yếu tố có liên quan hoặc có thể sẽ liên quan đến suy hao tuyến đều cần phải được tính đến. Các nhà sản xuất thiết bị quang thường khuyến nghị một hoặc nhiều loại sợi quang có thể sử dụng phù hợp với thiết bị của họ. Những loại sợi quang này đã được thử nghiệm với thiết bị của họ trong một cấu hình điểm - điểm tiêu chuẩn cho các chỉ số độ dài và suy hao cực đại của sợi quang. Thiết bị sẽ hoạt động tốt nếu ta sử dụng loại sợi quang đã được khuyến nghị trong các giới hạn về chiều dài và suy hao của sợi. Một phương pháp dùng để xác định tổng suy hao tuyến là đánh giá phân bố suy hao tuyến quang. Đánh giá này liệt kê tất cả các yếu tố liên quan hoặc sẽ liên quan đến suy hao quang của hệ thống. Kết quả sẽ đưa ra tổng suy hao tuyến yêu cầu cho hệ thống sợi quang. Sau đó sẽ so sánh với suy hao cực đại của thiết bị để xác định liệu thiết kế có đạt chỉ tiêu về suy hao hay không. Các yếu tố để đánh giá hệ thống quang Các khuyến nghị về bán kính sợi quang (125mm) Khuyến nghị về suy hao cực đại của sợi quang (0,35dB/km) Khuyến nghị về độ mở số cực đại của sợi quang (NA) Khuyến nghị về băng tần sợi quang cực đại (MHz*km) tại bước sóng hoạt động (1310nm) Khuyến nghị về chiều dài cực đại của sợi quang Các thông số suy hao cực đại của thiết bị Độ nhạy thu của thiết bị Công suất ra trung bình của bộ phát của thiết bị Dải động của bộ thu Nếu suy hao cực đại đã được cung cấp và bộ thu có dải động là toàn bộ dải công suất làm việc của bộ phát thì không cần các thông tin về độ nhạy bộ thu và công suất ra trung bình của bộ phát. Suy hao cực đại = công suất ra trung bình bộ phát - độ nhạy bộ thu Từ kế hoạch lắp đặt sợi quang, cần xác định Tổng chiều dài tuyến sợi quang Số lượng mối nối cần thiết và suy hao của mỗi mối nối Dự trữ cho thiết kế Các suy hao quang do các thành phần khác trong hệ thống Kết luận phân bố suy hao tuyến quang Suy hao sợi quang tại bước sóng hoạt động: dB/km Suy hao mối hàn: số mối hàn*dB/mối hàn Suy hao mối nối: số mối nối*dB/mối nối Các suy hao thành phần khác Dự trữ cho thiết kế Tổng suy hao tuyến Công suất đầu ra trung bình của bộ phát Công suất đầu vào bộ thu Dải động của bộ thu Độ nhạy của bộ thu Dự trữ còn lại Dự trữ còn lại nên lớn hơn 0. Nếu không đạt được điều này thì cần phải xem xét lại suy hao toàn tuyến để giảm suy hao toàn tuyến. 5.3 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng quang Mạng quang là mạng truyền dẫn không thể thiếu trong tổng thể mạng truyền hình cáp xây dựng theo cấu hình HFC hay HFPC nhằm mục đích truyền dẫn tín hiệu quang từ Trung tâm đến các điểm đặt node quang (thực chất là bộ chuyển đổi quang điện O/E) và trong tương lai là truyền dẫn tín hiệu ngược dòng từ các đấu cuối thuê bao (Modem cáp, thoại, hệ thống báo cháy, Set-top-box...). Tuỳ theo quy mô phát triển mạng mà mạng quang có thể được chia thành nhiều cấp khác nhau, ở đây ta chỉ xem xét và tính toán quy hoạch cho một mạng truyền hình cáp có quy mô vừa phải và chỉ sử dụng một cấp truyền dẫn quang và chỉ tính toán cho hướng tín hiệu đường xuống (từ Trung tâm đến máy thu thuê bao). Việc quy hoạch và phát triển mạng quang gắn liền với đặc điểm địa hình, dân cư và tình hình phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng trong tương lai vì điều này liên quan đến việc quyết định sẽ sử dụng cấu hình mạng quang, mạng đồng trục và hệ thống thiết bị phù hợp với từng cấu hình mạng. Ví dụ ở Việt Nam, việc sử dụng cấu hình HFC hay HFPC phụ thuộc rất nhiều vào mặt bằng quy hoạch đô thị . Để triền khai dịch vụ truyền hình cáp trên các tuyến phố trên địa bàn thành phố Hà Nội hay một số thành phố có số lượng dân cư đông đúc, hệ thống giao thông phức tạp đồng thời cơ sở hạ tầng, ống máng, cột điện lực, cột đèn chiếu sáng... không ổn định thì việc triển khai mạng theo cấu hình HFPC là không có tính khả thi mà thích hợp hơn là triển khai mạng theo cấu hình HFC. Do tính không ổn định nêu trên cho nên sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến mạng quang dày đặc trên địa bàn thành phố (nếu xây dựng theo cấu hình HFPC) mà thực tế thi công, khắc phục sự cố mạng quang cực kỳ phức tạp. Tuy nhiên, hiện nay ở các khu vực ngoại thành việc quy hoạch các khu chung cư đô thị mới đang được triển khai một cách rộng lớn và ồ ạt sẽ là nơi rất thích hợp để triển khai mạng truyền hình cáp và các dịch vụ gia tăng trên mạng cáp theo cấu hình mạng HFPC. Chi tiết việc quy hoạch, phân tích và tính toán một mạng quang cho các khu quy hoạch này sẽ được xem xét kỹ hơn ở phần sau. Nói như vậy không có nghĩa là chỉ ở các khu quy hoạch mới mới có thể triển khai được mạng theo cấu hình HFPC, mà ở khu vực nội thành cũng có thể triển khai thành công nhưng cần có thời gian và phải lập kế hoạch triển khai từng bước (tức là nâng cấp dần mạng HFC lên thành mạng HFPC dựa trên cơ sở hạ tầng quy hoạch đô thị của thành phố). Các số liệu cần thiết để thiết kế được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các số liệu về tình hình kinh tế chính trị, mật độ dân cư, trình độ dân trí và các yếu tố khác liên quan đến việc triển khai có hiệu quả dịch vụ truyền hình và địa hình cũng là điều kiện quan trọng liên quan đến việc lựa chọn cấu hình mạng. Xác số lượng và định vị trí đặt node quang: Số các node quang được đánh giá theo toàn vùng dân cư và vùng dịch vụ thuê bao thuận lợi nhất. Đánh giá này được sử dụng làm cơ sở để xem xét cấu trúc mạng. Do vậy cần thiết xác định cỡ vùng dịch vụ thuê bao tối ưu, xem xét đánh giá cho đường thuết bao và node quang. Vị trí đặt node quang ở nơi thuê bao tập trung là hiệu quả nhất. Vùng trung tâm được xác định để phù hợp với sự thông nhất về kinh tế và văn hoá trong khu vực. Đối với các khu vực thành phố ở Việt nam hiện nay, hầu hết các tuyến cáp đồng trục sau node quang đều đang triển khai treo trên các hệ thống cột điện lực, cột đèn chiếu sáng... mà các hệ thống cột này hầu hết chạy dọc theo các tuyến phố. Do đó vị trí đặt một node quang thích hợp trong địa bàn thành phố thường là những điểm giao cắt đường phố. Việc lựa chọn các thông số thiết bị cho mạng quang phụ thuộc vào các số liệu tổng hợp được qua hồ sơ khảo sát tuyến quang bao gồm các thông tin về chiều dài tuyến, hướng tuyến và các yếu tố khác ví dụ: Hiện nay rất nhiều các tuyến cáp thuộc các đơn vị khác nhau hầu hết treo trên hệ thống cột điện lực và cột đèn chiếu sáng, như vậy tuyến cáp qua các khu phố có các tuyến cột như vậy phải đáp ứng tiêu chuẩn cáp treo, có dây văng chịu lực. Nhưng thực tế hiện nay nhiều tuyến đường đàng được tiến hành ngầm hoá, hệ thống cột bị dỡ bỏ và do đó các thiết bị khi triển khai cũng phải phù hợp với điều kiện ngầm hoá. Hệ thống mạng quang đặt biệt quan trọng đó là node quang. Hầu hết các thiết bị node quang hiện nay đều sử dụng là node quang 4 cổng ra cao tần RF, mức tín hiệu cao tần ra thường ≥108dBmV với công suất quang vào chuẩn là 0dBm. Dải thu của từng node quang do từng hãng sản xuất có nhiều dải khác nhau, nhưng hầu hết dải thu của node quang thường nằm trong khoảng từ -2 đến +2 dBm. Quá trình tính toán một tuyến quang cụ thể cho một node quang cụ thể có sự biến đổi giữa các đơn vị dBm và mW tuỳ theo công đoạn tính toán. Ví dụ, suy hao connector, cáp, mối hàn... được tính theo đơn vị dBm, nhưng tại các bộ chia để tính được công suất chia quang cần quy đổi đơn vị dBm thành đơn vị mW. Các công thức cần thiết để tính toán suy hao toàn tuyến cho một node quang: Gọi A là công suất sau chia cần thiết cấp cho một node quang, A được tính như sau: A[dB] = aLoss[dB] + Pváo node [dBm] (5.1) Với: aLoss[dB] = ahàn*N + aconnector*M + Suy hao bộ chia (5.2) Trong đó: aLoss[dB]: Suy hao trên tuyến. Pvào node[dBm]: Công suất quang đầu vào node quang (chuẩn là 0dBm) ahàn[dB]: Suy hao mối hàn (cho phép 0.05dB) aconnector[dB]: Suy hao một connector (cho phép 0.8dB) N: Số mối hàn trên một tuyến M: Tổng số connector trên một tuyến Suy hao bộ chia cho phép 0.1dB Đổi đơn vị dBm thành mW: A[mW] = 10 (5.3) Tính toán phần trăm công suất của bộ chia: A% = *100% (5.4) Với Pvchia[mW]: Công suất vào bộ chia đã được quy đổi thành mW. Tính toán tương tự như vậy đối với tất cả các node quang trong bộ chia đó. Việc lựa chọn máy phát quang phụ thuộc vào số lượng các node quang, độ dài tuyến và các điểm đấu nối trên tuyến cho nên trong quá trình tính toán mạng cần nghiên cứu kỹ các điều kiện có liên quan nhằm tối ưu hoá bản thiết kế. Tất nhiên, tổng số % sau bộ chia phải nhỏ hơn ≤100%. Tuỳ vào tình hình thực tế sẽ triển khai và dự phòng trong tương lai sẽ có sự lựa chọn mát phát quang có công suất phù hợp. 5.4 – Nguyên tắc thiết kế phần mạng đồng trục Sử dụng cáp QR540 (suy hao 7dB/100m) cho đường trục. Sử dụng cáp RG11 (suy hao 12dB/100m) cho đường nhánh. Sử dụng cáp RG6 (suy hao 18dB/100m) cho đường thuê bao (kéo từ thiết bị chia trong nhà IS đến thiết bị thuê bao TV). Mạng đồng trục: Cáp đồng trục QR540 được sử dụng làm cáp trục chính. Trên mạng cáp trục chính đảm bảo chỉ lắp các thiết bị chia đường trục (S, DC), bộ khuếch đại đường trục và thiết bị chèn nguồn (nếu có). Từ các bộ chia đường trục, tách tín hiệu đưa vào các bộ khuếch đại nhánh, thông qua cáp trục nhánh RG11 để cấp tín hiệu vào mạng thuê bao. Yêu cầu khi thi công kéo cáp đồng trục: Cáp phải được kéo căng, néo cẩn thận vào cột điện lực hoặc cột bưu điện. Không làm gãy, xoắn, nứt cáp. Tại các điểm cắt cáp đưa vào bộ chia hoặc khuếch đại, không để dư quá nhiều cáp gây tổn hao vật tư, tín hiệu, mất mỹ quan (chỉ để dư khoảng 1 ¸ 2.2m). Nếu các thiết bị chia nhánh, thuê bao được đặt trên cùng một cột thì có thể dùng cáp RG6 (ngắn hơn 1m) để nối với nhau. Các connector được kết nối cẩn thận, đúng loại, đúng tiêu chuẩn. Nếu cáp QR540 được thiết kế để đưa vào/ ra bộ khuếch đại thì sử dụng trực tiếp F-male connector hoặc 5/8 connector cho cáp QR540 để kết nối. Tại các điểm măng xông cáp phải chắc chắn, gọn, có quấn băng dính cách điện, chống thấm nước. Trong trường hợp bộ chia để đầu chờ (phục vụ mở rộng sau này hoặc để đưa vào ngõ sâu, hẹp, không cột hoặc chưa có thuê bao…) thì nhất thiết phải lắp các thiết bị phối hợp trở kháng 5/8TC hoặc 75TC để đảm bảo tín hiệu. Đối với các bộ khuếch đại đường trục, khuếch đại nhánh và các bộ chia đường trục phải được lắp mát, tiếp đất để đề phòmg rò rỉ, chập điện. Phần thuê bao: Cáp phân phối tín hiệu đến hộ thuê bao sử dụng loại cáp đồng trục RG6. Trong trường hợp khoảng cách từ vị trí bộ chia đó đến thuê bao lớn hơn 40mét thì phải dùng cáp RG11 để giảm suy hao đường truyền, tránh ảnh hưởng đến mức tín hiệu đầu vào của thuê bao, sau đó sử dụng đầu nối F-F connector để nối giữa cáp RG11 và RG6 đưa đến điểm thu trong nhà thuê bao. 5.5 – Thuyết minh phần mạng quang Tại Trung tâm (Headend) các nguồn tín hiệu truyền hình quảng bá mặt đất, tín hiệu truyền hình vệ tinh, video server... được xử lý và ghép kênh trong dải tần đường xuống nằm trong khoảng từ 60-862Mhz. Tín hiệu cao tần RF sau ghép kênh này được khuếch đại và chia công suất và đưa vào các máy phát quang. Trong bản thiết kế này sử dụng một máy phát công suất 13dBm (tương đương 20mW) đặt tại trung tâm Headend để cung cấp tín hiệu cho 9 node quang đặt tại các điểm: Trung Tự, Ngã Tư Sở, Kim Giang, Bạch Mai, Phương Mai, Kim Hoa, Xã Đàn, Văn Chương, Hào Nam và một đầu dự phòng (2dBm). Mỗi điểm đặt một node quang 4 cổng với mức công suất cao tần RF mối cổng ³ 114dBmV. Máy phát quang đặt tại trung tâm, sử dụng cáp quang 8 sợi với chiều dài 3288 mét kéo từ trung tâm đến Trung Tự. Tại Trung tự đặt một bộ chia 10 cổng với tỉ lệ phần trăm các cổng (12%/8%/10%/12%/10%/8%/10%/10%/10%/10%). Tại đây đặt một hộp phối dây MDF (Main Distributed Fiber) (HUB) xem như là điểm trung tâm để đấu nhảy các sợi quang kéo đi các node ở các hướng khác nhau. Mỗi node quang cần tối thiều 4 sợi quang: trong đó 2sợi sử dụng cho hướng xuống, một sợi truyền tín hiệu truyền hình hiện tại và một sợi dùng cho dự phòng. Còn hai sợi còn lại dùng cho việc phát triển mạng 2 chiều để truyền tín hiệu ngược chiều, một sợi truyền và một sợi dự phòng. Tuy nhiên, trong mạng truyền hình cáp nếu chỉ thiết kế mạng cho việc truyền tín hiệu truyền hình mà không dự phòng cho việc mở rộng mạng sau này thì có thể chỉ cần kéo hai sợi cho một node quang.Nhưng trong này em thiết kế mạng dùng cho cả việc mở rộng mạng sau này nên sử dụng 4 sợi quang cho một node quang. Vì vậy trong khi kéo cáp ta có thể kéo loại cáp nhiều sợi hơn yêu cầu vì có thể sẽ sử dụng cho việc phát triển mạng. Hơn nữa, cáp quang thường được sản xuất với số lượng sợi chẵn (8, 16, 24, 32…) không sản xuất theo sợi lẻ. Vùng dân cư nơi này có số lượng cột điện đầy đủ và chắc chắn phù hợp cho việc kéo cáp nên ở đây sử dụng toàn cáp treo. Các thiết bị quang được lắp đặt cẩn thận trên cột điện và đều có hộp bào vệ tránh các sự tác động từ bên ngoài làm hỏng thiết bị. Trong khi lắp đặt yêu cầu các thiết bị quang: bộ chia, node quang phải được tiếp mát, tiếp đất để tránh rò rỉ, chập điện. Sau đây là phần tính toán suy hao và công suất vào cho các node quang. 5.6 – Tính toán phần mạng quang Các thông số kỹ thuật của thiết bị chính dùng trong mạng quang + Máy phát quang: Tín hiệu quang ra: 13dBm (20mW) Bước sóng hoạt động: 1310nm + Node quang Băng thông: 80 ¸ 860MHz Bước sóng hoạt động: 1290 ¸ 1600nm Đầu vào quang: -2.5 ¸ +2dBm (chuẩn là 0dBm) Đầu ra cao tần (RF): 46dBmV (106dBmV) Connector RF: 5/8” Connector quang: SC/APC + Dây nhảy (dây quang 3m + 1 connector): suy hao 8dB + Mối hàn quang: suy hao 0.05dB + Bộ chia quang theo công suất: suy hao 0.1dB + Sợi quang đơn mode: suy hao 0.35dB/km Phần tính toán Công thức tính: A[dB] = aLoss[dB] + Pváo node [dBm] (5.1) Với: aLoss[dB] = ahàn*N + aconnector*M + Suy hao bộ chia (5.2) Trong đó: aLoss[dB]: Suy hao toàn tuyến Pvào node[dBm]: Công suất quang đầu vào node quang (chuẩn là 0dBm) ahàn[dB]: Suy hao mối hàn (thường lấy khoảng 0.05dB) aconnector[dB]: Suy hao một connector (Thường lấy khoảng 0.8dB) N: Số mối hàn trên một tuyến M: Tổng số connector trên một tuyến Suy hao bộ chia thường lấy 0.1dB Sau khi có được công suất toàn tuyến tính theo đơn vị dB thì đổi thành đơn vị mW: A[mW] = 10 (5.3) Sau đó tính xem nó chiếm bao nhiêu phần trăm công suất đầu vào bộ chia: A% = *100% (5.4) Với Pvchia[mW]: Công suất vào bộ chia 1 – Lấy đầu vào chuẩn cho tất cả các node quang là 0dBm Tín hiệu vào bộ chia: Suy hao đường truyền: 3.28*0.35 = 1.148dB. Công suất vào bộ chia: 13dBm – 1.148dB = 11.852dBm. Đổi sang đơn vị mW: 10 » 15.32mW Node quang Trung Tự: 0dBm + 0.8 + 0.1 = 0.9dB. => 10 » 1.23mW. -> *100% » 9%. Node Ngã Tư Sở: 0dBm + 0.05 + 2.2*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.72dB. => 10 » 1.49mW. -> *100% » 10%. Node Kim Giang: 0dBm + 0.05 + (1.65 + 2.2)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 » 3.1dB. => 10 » 2.04mW. -> *100% » 14%. Node Bạch Mai: 0dBm + 0.05 + 2.31*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.76dB. => 10 » 1.5mW. -> *100% » 10%. Node Kim Hoa: 0dBm + 0.05 + 1.4*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.44dB. => 10 » 1.39mW. -> *100% » 10%. Node Phương Mai: 0dBm + 0.05 + (1.05 + 1.4)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 = 2.6dB. => 10 » 1.82mW. -> *100% » 12%. Node Xã Đàn: 0dBm + 0.05 + 1.32*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.41dB. => 10 » 1.38mW. -> *100% » 10%. Node Văn Chương: 0dBm + 0.05 + (0.45 + 1.32)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 = 2.37dB. => 10 » 1.73mW. -> *100% » 12%. Node Hào Nam: 0dBm + 0.05 + (1.35 + 1.32)*0.35 + 0.8*2 + 0.1 » 2.68dB. => 10 » 1.86mW. -> *100% » 13%. Một tuyến dự phòng 2dBm: =>10 » 1.58mW. -> *100% » 12% å% = 9 + 10 + 14 + 12 +10 + 10 + 10 + 12 + 13 + 12 = 112% > 100% Vậy có nghĩa là máy phát này không đủ công suất cấp cho tất cả các node quang ở mức vào chuẩn là 0dBm. Vì vậy ta phải giảm tín hiệu vào của một số node quang sao cho hợp lý bằng cách giảm số phần trăm công suất mà mối node quang chiếm tại bộ chia (tổng số phần trăm phải giảm là 12%). Chúng ta không dùng phương pháp tăng công suất của máy phát vì như vậy thì chi phí cho thiết bị sẽ tăng lên trong khi có thể dung hoà mức công suất vào của các node quang nằm trong dải độ nhạy thu cho phép (-2.5 ¸ +2dBm). Sau đây ta sẽ thay đổi số phần trăm của một số node quang và tiến hành tính toán lại mức công suất vào của node quang tương ứng. 2 – Tính toán lại công suất vào các node quang sau khi đã thay đổi Node Trung Tự: Giảm 1% -> còn lại 8%: Mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.23mW. => 10lg1.23[mW] » 0.89dB = aloss + pvnode. -> Pvnode = 0.88 - aloss = 0.89 – (0.8 + 0.1) = -0.01dBm. Node Ngã Tư Sở: Không thay đổi: công suất vào node 0dBm chiếm 10%. Node Kim Giang: Giảm 2% -> còn lại 12%: mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.83mW => 10lg1.83[mW] » 2.62dB . -> Pvnode = 2.62 – 3.1 = -0.48dBm. Node Bạch Mai: Không thay đổi: công suất vào node 0dBm chiếm 10%. Node Kim Hoa: Giảm 2% -> còn lại 8%: mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.23mW. => 10lg1.23[mW] » 0.89dB. -> Pvnode = 0.89 – 1.44 = -0.55dBm. Node Phương Mai: Giảm 2% -> còn lại 10%: mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.53mW. => 10lg1.53[mW] » 1.85dB. -> Pvnode = 1.85 – 2.6 = -0.75dBm. Node Xã Đàn: Không thay đổi: công suất vào node 0dBm chiếm 10%. Node Văn Chương: Giảm 2% -> còn lại 10%: mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.53mW. => 10lg1.53[mW] » 1.85dB. -> Pvnode = 1.85 – 2.37 = - 0.52dBm. Node Hào Nam: Giảm 3% -> còn lại 10%: mức công suất vào node là: *15.32mW » 1.53mW. => 10lg1.53[mW] » 1.85dB. -> Pvnode = 1.85 – 2.68 = - 0.83dBm. Tuyến dự phòng 2dBm: Không thay đổi chiếm 12% công suất vào bộ chia. å% = 8 + 10 + 12 + 10 + 8 + 10 + 10 + 10 + 10 + 12 = 100%. Với mức công suất vào mỗi node quang như trên thì hợp lý đối với máy phát 13dBm này. Sau khi đã tính toán xong các thông số cần thiết thì bây giờ có thể đặt một bộ chia quang theo công suất với tỉ lệ phần trăm các cổng như sau: Sử dụng bộ chia 1x10 (/12%/8%//10%//12%//10%//8%//10%//10%//10%//10%). 5.7 – Thuyết minh thiết kế phần mạng đồng trục Sau khi đã thiết kế, tính toán xong phần mạng quang ta bắt đầu thiết kế, tính toán phần mạng đồng trục. Trong phạm vi bản đồ án này em chỉ chọn một node quang trong số 9 node quang đã tính toán ở phần mạng quang để thiết kế còn các node quang còn lại có thể tính toán tương tự. Tuy nhiên việc phân bố thiết bị trong mạng và mô hình mạng thì phải tuỳ thuộc vào đặc điểm của từng vùng dân cư khác nhau, có thể hoàn toàn sử dụng cáp treo hoặc cũng có thể kết hợp cả cáp treo và cáp chôn nếu vùng dân cư đó không có cột điện hoặc cột bưu điện. Muốn thiết kế được mạng và tính toán được các thông số thì trước hết phải khảo sát đặc điểm vùng dân cư nơi đó, sau đó đặt các thiết bị kỹ thuật, đo đạc khoảng cách sau đó tiến hành tính toán. Phương pháp tính toán thì có thể giống nhau nhưng cách bố trí các thiết bị và sử dụng loại thiết bị nào thì lại hoàn toàn khác nhau và nó phụ thuộc vào vùng dân cư nơi đặt node quang. Ở đây em chọn node quang Xã Đàn để thiết kế, node quang Xã Đàn sử dụng node quang 4 cổng. Mỗi cổng ra khoảng ³ 114dBmV. Mức tín hiệu vào node quang Xã Đàn theo thiết kế mạng quang là 0dBm (tương đương 20mW). Trong 4 cổng của node quang Xã Đàn em chọn tính toán cho cổng A của node, còn các cổng còn lại thì tính toán tương tự dựa vào địa hình của vùng. (Cổng A, B, C hay D chỉ là tên gọi, các cổng này như nhau nó không quy định cho một điều gì mà chỉ để phân biệt sau này là tín hiệu của thiết bị này, vùng này được cấp tín hiệu từ cổng quang nào (cổng A, B, C hay D) và cổng đó thuộc node quang nào) . Trong phần tính toán của mạng đồng trục thì em chỉ tính toán từ node quang đến các khuếch đại trục và từ các khuếch đại trục đến các khuếch đại nhánh. Sau đó chọn tính toán đại diện cho một khuếch đại nhánh, còn các khuếch đại nhánh khác có thể tính toán tương tự. Các thiết bị sử dụng sau khuếch đại nhánh chủ yếu là các bộ chia và rẽ tín hiệu (bao gồm bộ chia nhánh và các bộ chia thuê bao). Ở đây chọn khuếch đại nhánh đặt tại cột điện có ký hiệu A03 Trong phạm vi bản đồ án này em không trình bày phương pháp thiết kế và tính toán cho các bộ cấp nguồn, cấp cho các thiết bị của mạng đồng trục, mà chỉ có thể điểm qua nguyên tắc cấp nguồn cho mạng là: cấp nguồn theo phương pháp cấp nguồn tại chỗ (cấp nguồn phân bố). Lấy nguồn điện từ nguồn điện lưới của thành phố để cấp trực tiếp cho các thiết bị mạng. Đường cấp nguồn và đường truyền tín hiệu là trên cùng một đường. Trong lúc thi công nếu thấy đuối nguồn cấp ở đâu thì cấp tại đó và các thiết bị cấp nguồn này có thể cấp nguồn ngược trở lại cho các thiết bị phía đầu nguồn. Các thiết bị đường trục thì cho phép dòng điện cấp nguồn đi qua còn các thiết bị nhánh tại thuê bao thì không. Quan trọng là thiết bị trước khi đưa vào thiết bị nhà thuê bao phải ngắt nguồn điện để tránh làm hỏng thiết bị nhà thuê bao. Mỗi thiết bị trong mạng đồng trục đều có các cầu chì tại cổng vào và cổng ra để cho phép đóng hoặc ngắt nguồn điện tại cổng đó theo yêu cầu của thiết kế. Các thiết bị cấp nguồn đều có các ắc quy dự phòng trong trường hợp nguồn điện lưới bị mất. Tuy nhiên nó chỉ có thể duy trì trong một khoảng thời gian ngắn. Trong phần mạng đồng trục trong bản đồ án này có sử dụng hai bộ cấp nguồn đặt tại các cột điện có ký hiệu A01 và A07. Nguồn đặt tại A01 cấp nguồn cho các bộ khuếch đại đặt tại các cột điện: A01, A08, A09, A10, A13, A12. Nguồn đặt tại A07 cấp nguồn cho các bộ khuếch đại đặt tại các cột điện: A07, A06, A05, A04, A03. Sau đây là phần tính toán cho mạng đồng trục: 5.8 – Tính toán phần mạng đồng trục Các chỉ tiêu kỹ thuật của các thiết bị dùng trong mạng đồng trục Thiết bị khuếch đại (cả khuếch đại trục và khuếch đại nhánh): + Công suất vào: 80 ¸ 85dBmV. + Công suất ra: £ 108dBmV. + Nguồn cấp: 220V/60Hz/10A. Các thiết bị khác: Chỉ tiêu kỹ thuật STT Kí hiệu tiếng anh Vị trí đặt thiết bị Suy hao(dB) 1 S2 Đường trục 5.5 2 S3UB Đường trục Out:5/Tap:9 3 DC8 Đường trục 5.5 4 DC16 Đường trục 2.5 5 DC20 Đường trục 2 6 IT1-6 Đường nhánh 3 7 IT1-10 Đường nhánh 2 8 IT1-12 Đường nhánh 1.5 9 IT1-14 Đường nhánh 1.5 10 IT1-16 Đường nhánh 1.5 11 IT1-18 Đường nhánh 1 12 IT2-8 Đường nhánh 4 13 IT2-16 Đường nhánh 2 14 IT2-20 Đường nhánh 1.5 15 IS2 Đường nhánh 4 16 IS3 Đường nhánh 6 17 IS4 Đường nhánh 8 18 ISV6 Đường thuê bao 11 19 ISV8 Đường thuê bao 12.5 20 QR540 Cáp trục 7dB/100m 21 RG11 Cáp nhánh 12dB/100m 22 RG6 Cáp thuê bao 18dB/100m 1 – Tính toán phần mạng trục trong mạng đồng trục (Từ node quang đến các bộ khuếch đại trục, nhánh) Tín hiệu ra tại cổng A node quang Xã Đàn: 108dBmV. Suy hao qua bộ chèn nguồn là 2dB: công suất còn lại là: 108 – 2 = 106dBmV. + A01. Công suất vào DC20 (2dB): 106[dBmV] – 0.25*7 » 104.25 dBmV. Out DC20: 104.25 – 2 = 102.25 dBmV. Tap DC20: 104.25 – 20 = 84.25 dBmV. Vào khuếch đại nhánh tại A01. + A02. Công suất vào S3UB: 102.25 – 0.45*7 » 99.1 dBmV. Hai đầu Tap S3UB: 99.1 – 9 = 90.1 dBmV. Out S3UB: 99.1 – 5 = 94.1 dBmV + A03. Công suất vào khuếch đại nhánh: 90.1 – 0.72*7 » 85.06 dBmV. + A04. Công suất vào khuếch đại trục: 90.1 – 0.72*7 » 85.06 dBmV. Công suất ra khuếch đại trục: 104 dBmV vào DC20. Out DC20: 104 – 2 = 102 dBmV. Tap DC20: 104 – 20 = 84 dBmV vào khuếch đại nhánh. + A05. Công suất vào DC8: 102 – 1.62*7 » 90.66 dBmV. Out DC8: 90.66 – 5.5 = 85.16 dBmV. Tap DC8: 90.66 – 8 = 82.66 dBmV vào khuếch đại nhánh. + A06. Công suất vào khuếch đại trục: 85.16 – 0.74*7 » 79.98 dBmV. Công suất ra khuếch đại trục: 104 dBmV vào DC20. Out DC20: 104 – 2 = 102 dBmV. Tap DC20: 104 – 20 = 84 dBmV vào khuếch đại nhánh. + A07. Công suất vào DC8(qua bộ chèn nguồn suy hao 2dB): 102 – 2 – 0.80*7 » 94.4dBmV. Out DC8: 94.4 – 5.5 = 88.9 dBmV vào S2. Tap DC8: 94.4 – 8 = 86.4 dBmV lắp bộ phối hợp trở kháng 5/8TC dùng cho dự phòng. Hai đầu Out S2: 88.9 – 5.5 = 83.9 dBmV. vào hai bộ khuếch đại nhánh tương ứng. + A08. công suất vào khuếch đại trục tại A08: 94.1 – 1.85*7 » 81.15 dBmV. công suất ra khuếch đại trục: 108 dBmV vào bộ chia DC16. Out DC16 (2.5dB): 108 – 2.5 = 105.5 dBmV. Tap DC16: 108 – 16 = 92 dBmV. Vào DC8. Out DC8 (5.5dB): 92 – 5.5 = 86.5 dBmV. Lắp bộ phối hợp trở kháng 5/8TC dùng cho dự phòng. Tap DC8: 92 – 8 = 84 dBmV. Vào khuếch đại nhánh. + A09. công suất vào DC8: 105.5 – 1.9*7 » 92.2 dBmV. out DC8: 92.2 – 5.5 = 86.7 dBmV. tap DC8: 92.2 – 8 = 84.2 dBmV. + A10. công suất vào khuếch đại trục tại A10: 86.7 – 0.91*7 » 80.33 dBmV. công suất ra khuếch đại trục: 102 dBmV vào DC20. Out DC20: 102 – 2 = 100 dBmV. Tap DC20: 102 – 20 = 80 dBmV. Vào khuếch đại nhánh. + A11. Công suất vào S2: 100 – 0.79*7 » 94.47 dBmV. Hai đầu out S2 (5.5dB): 94.47 – 5.5 = 88.97 dBmV. + A12. công suất vào khuếch đại nhánh: 88.97 – 0.66*7 » 84.35 dBmV. + A13. công suất vào khuếch đại nhánh: 88.97 – 0.60*7 » 84.77 dBmV. 2 – Tính toán phần mạng thuê bao của mạng đồng trục Công suất vào thiết bị của nhà thuê bao(khoảng chuẩn): 62 ±4 dBmV. + A03. Công suất vào khuếch đại nhánh: 85.06 dBmV. Công suất ra khuếch đại nhánh: 104dBmV vào IT1 – 6. Tap IT1 – 6: 104 – 6 = 98dBmV. vào IT2 –1 6 Out IT2 – 16 (2dB): 98 – 2 = 96dBmV. Tap IT2 – 16: 98 – 16 = 82dBmV. vào hai ISV6. Công suất vào thiết bị của các nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 82 – 11 – 0.29*18 » 65.78 dBmV. + 82 – 11 – 0.31*18 » 65.42 dBmV. + 82 – 11 – 0.33*18 » 65.06 dBmV. + 82 – 11 – 0.36*18 » 64.52 dBmV. + 82 – 11 – 0.34*18 » 64.88 dBmV. + 82 – 11 – 0.32*18 » 65.24 dBmV. + a31. Công suất vào IT1 – 10: 96 – 0.35*12 » 91.8 dBmV. Out IT1 – 10: 91.8 – 2 = 89.8 dBmV. Tap IT1 – 16: 91.8 - 10 = 81.8 dBmV.vào ISV6 Công suất vào thiết bị của các nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 81.8 – 11 – 0.29*18 » 65.58dBmV. + 81.8 – 11 – 0.31*18 » 65.22dBmV. + 81.8 – 11 – 0.33*18 » 64.86dBmV. + 81.8 – 11 – 0.36*18 » 64.32dBmV. + 81.8 – 11 – 0.34*18 » 64.68 dBmV. + 81.8 – 11 – 0.32*18 » 65 dBmV. + a32. Công suất vào ISV6: 89.8 – 0.21*12 » 87.28 dBmV. Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 87.28 – 11 – 0.29*18 » 71dBmV. + 87.28 – 11 – 0.31*18 » 70dBmV. + 87.28 – 11 – 0.33*18 » 70.34dBmV. + 87.28 – 11 – 0.36*18 » 69.8dBmV. + 87.28 – 11 – 0.34*18 » 70.16dBmV. + 87.28 – 11 – 0.32*18 » 70.52dBmV. + a33. Công suất vào IT1 – 14: 101 – 0.26*12 » 97.88 dBmV. Out IT1 – 14: 97.88 – 1.5 = 96.38 dBmV. Tap IT1 – 14: 97.88 – 14 = 83.88 dBmV. vào ISV8 Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống: + 83.88 – 12.5 – 0.27*18 » 66.52 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.29*18 » 66.16 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.31*18 » 65.8 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.33*18 » 65.44 dBmV. + 83.88 – 12.5 –0.36*18 » 64.9 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.34*18 » 65.26 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.32*18 » 65.62 dBmV. + 83.88 – 12.5 – 0.30*18 » 65.98 dBmV. + a34. Công suất vào IT2 – 8: 96.38 – 0.15*12 » 94.58 dBmV. Out IT2 – 8: 94.58 – 4 = 90.58 dBmV. Tap IT2 – 8: 85.86 – 8 = 86.58 dBmV. vào ISV8 Công suất vào thiết bị nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 86.58 – 12.5 – 0.27*18 » 69.22 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.29*28 » 68.86 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.31*18 » 68.5 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.33*18 » 68.14 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.36*18 » 67.6 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.34*18 » 67.9 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.32*18 » 68.32 dBmV. + 86.58 – 12.5 – 0.30*18 » 68.68 dBmV. + a35 Công suất vào IS2: 90.58 – 0.17*12 » 88.54 dBmV. Out IS2: 88.54 – 4 = 84.54 dBmV. vào ISV8. Công suất vào thiết bị nhà thuê bao, tính từ trên xuống +84.54 – 12.5 – 0.27*18 » 67.18 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.29*18 » 66.82 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.31*18 » 66.46 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.33*18 » 66 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.36*18 » 65.56 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.34*18 » 65.92 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.32*18 » 66.28 dBmV. + 84.54 – 12.5 – 0.30*18 » 66.64 dBmV. +a36. Công suất vào ISV6: 84.54 – 0.17*12 » 82.5 dBmV. Công suất vào thiết bị các nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 82.5 – 11 – 0.29*18 » 66.28dBmV. + 82.5 – 11 – 0.31*18 » 65.9dBmV. + 82.5 – 11 – 0.33*18 » 65.56dBmV. + 82.5 – 11 – 0.36*18 » 65dBmV. + 82.5 – 11 – 0.34*18 » 65.38dBmV. + 82.5 – 11 – 0.32*18 » 65.74dBmV. + a37 Công suất vào IS2: 86.58 – 0.13*12 » 85.02 dBmV. Out IS2: 85.02 – 4 = 81.54 dBmV. vào ISV6. Công suất vào thiết bị nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 85.02 – 11 – 0.29*18 » 64.8 dBmV. + 85.02 – 11 – 0.31*18 » 64.4 dBmV. + 85.02 – 11 – 0.33*18 » 64 dBmV. + 85.02 – 11 – 0.36*18 » 63.54 dBmV. + 85.02 – 11 – 0.34*18 » 63.9 dBmV. + 85.02 – 11 – 0.32*18 » 64.26 dBmV. + a38 Công suất vào IS4: 81.02 – 0.20*12 » 78.62 dBmV. Công suất vào thiết bị nhà thuê bao, tính từ trên xuống + 78.62 – 8 – 0.31*18 » 65 dBmV. + 78.62 – 8 – 0.33*18 » 64.68 dBmV. + 78.62 – 8 – 0.36*18 » 64.14 dBmV. + 78.62 – 8 – 0.34*18 » 64.45 dBmV. 5.9 – Thuyết minh thiết kế mạng HFPC Kiến trúc mạng này thiết kế cho một khu tập thể gồm có 4 toà nhà cao tầng, mỗi toà nhà gồm 8 tầng, mỗi tầng 4 hộ và mỗi hộ có 3 phòng. Tại tầng 1 của toà nhà CT1 đặt một trạm lặp quang gồm một máy thu và một máy phát công suất 7dBm (5mW). Tín hiệu quang được đưa vào bộ chia 4 cổng cấp tín hiệu cho 4 node quang. Mỗi node quang cấp tín hiệu cho một toà nhà. Các thiết bị quang: máy phát, máy thu, bộ chia, node quang đều được đặt tại phòng kỹ thuật tại tầng 1 của các toà nhà cao tầng. Vì đây là mạng HFPC không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần nên yêu cầu công suất ra của các node quang cao, do đó các node quang này có mức công suất ra khoảng 120dBmV. Trong phần mạng đồng trục đặt các bộ chia cao tần tại các tầng 2, 4, 6 và tầng 8 của mỗi toà nhà, các bộ chia này được đặt trong hộp kỹ thuật chung của tầng đó. Trong phần mạng này chủ yếu sử dụng cáp RG11 Và RG6 vì khoảng cách kéo cáp ngắn, các bộ chia chủ yếu sử dụng các bộ chia nhánh (IT, ISV). Do không có khuếch đại nên mức công suất vào các thiết bị có thể để cao hơn so với mạng theo kiến trúc HFC. 5.10 – Tính toán mạng HFPC 1 - Tính toán phần mạng quang trong kiến trúc HFPC Tín hiệu quang vào máy thu có thể lấy từ một node quang nào đó lân cận. Sau khi được khôi phục và đưa vào máy phát công suất 7dBm (5mW), tín hiệu quang được đưa vào bộ chia quang theo công suất có 4 cổng. Tỉ lệ mỗi cổng sau khi tính toán là (20%//25%//30%//25%). Các đường này được đưa đến node quang đặt tại phòng kỹ thuật tại tầng 1 của các toà nhà để cấp tín hiệu cho các toà nhà đó. a/ Tính toán tỉ lệ các cổng bộ chia khi mức công suất vào node quang tại 0dBm + CT1: 0dBm + 0.8 + 0.1 = 0.9dB ->*100% » 25% + CT2: 0dBm + 0.05 + 0.3*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.055dB -> *100% » 26% + CT3: 0dBm + 0.05 + (0.3 + 0.25)*0.35 + 0.8*2 +0.1 = 1.94dB -> *100% » 31% +CT4: 0dBm + 0.05 + 0.25*0.35 + 0.8 + 0.1 = 1.03dB ->*100% » 25% Tính tổng phần trăm các cổng: å% = 25% + 26% + 31% + 25% = 107% >100% Ta thấy máy phát này không đủ công suất cung cấp cho các node quang tại mức chuẩn 0dBm. Do đó ta có thể giảm công suất vào các node quang xuống cho phù hợp bằng cách giảm một vài phần trăm công suất tại các cổng của bộ chia. Không nên dùng phương pháp tăng công suất ra của máy phát bằng cách thay đổi máy phát khác có công suất lớn hơn vì như vậy có thể gây lãng phí tín hiệu và tăng chi phí thiết bị vì máy phát có công suất càng lớn thì chi phí càng cao. b/ Tính toán lại công suất vào các node quang sau khi giảm phần trăm một số cổng của bộ chia + CT1: giảm 5% còn lại 20%: 0.20*5 = 1mW -> Pvàônde = 10lg1mW – 0.9 = -0.9dBm. + CT2: Giảm 1% còn lại 25%: 0.25*5 = 1.25mW -> Pvàônde = 10lg1.25mW – 1.055 » -0.085dBm. + CT3: Giảm 1% còn lại 30%: 0.30*5 = 1.5mW -> Pvàônde = 10lg1.5mW – 1.94 » -0.18dBm. + CT4: Không thay đổi (25%) Tổng phần trăm các cổng sau khi thay đổi: å% = 20% + 25% + 30% + 25% = 100%. 2 – Tính toán phần mạng đồng trục trong kiến trúc HFPC Lựa chọn tính toán cho một toà nhà (chọn toà nhà CT1). Trong toà nhà này đặt ba bộ chia (IT) và một bộ chia ISV8 trên đường cáp nhánh (RG11), các bộ chia (IS) trên đường cáp thuê bao (RG6). Mỗi căn hộ đặt một bộ chia IS3 dùng cho 3 tivi cho ba phòng (mỗi phòng một tivi). Công suất vào node quang: -0.9dBm Công suất ra node quang: 106 – 2 = 104 dBmV. Công suất vào IT8 – 26: 104 – 0.06*12 » 103.28dBmV. Out IT8 – 26: 103.28 – 2 = 101.28 dBmV. Tap IT8 – 26: 103.28 – 26 = 77.28 dBmV. + Công suất vào IT8 – 26 tại tầng 4: 101.28 – 0.13*12 » 99.72dBmV. + Out IT8 – 26: 99.72 – 2 = 97.72 dBmV. + Tap IT8 – 26: 99.72 – 26 =73.72 dBmV. Công suất vào IT8 – 24 tại tầng 6: 97.72 – 0.13*12 » 96.16 dBmV. Out IT8 – 24: 96.16 – 2.2 = 93.96 dBmV. Tap IT8 – 24: 96.16 – 24 = 72.16 dBmV. + Công suất vào ISV8 tại tầng 8: 93.96 – 0.13*12 » 92.4 dBmV. + Tầng 1: 77.28 – 0.15*18 » 74.58 dBmV. 77.28 – 0.24*18 » 72.96 dBmV. + Tầng 2: 77.28 – 0.09*18 » 75.66 dBmV. 77.28 – 0.18*18 » 74.04 dBmV. + Tầng 3: 73.72 – 0.15*18 » 71 dBmV. 73.72 – 0.24*18 » 69.4 dBmV. + Tầng 4: 73.72 – 0.09*18 » 72.1 dBmV. 73.72 – 0.18*18 » 70.48 dBmV. + Tầng 5: 72.16 – 0.15*18 » 69.46 dBmV. 72.16 – 0.24*18 » 67.84 dBmV. + Tầng 6: 72.16 – 0.09*18 » 70.54 dBmV. 72.16 – 0.18*18 » 68.92 dBmV. + Tầng 7: 92.4 – 12.5 – 0.15*18 » 77.2 dBmV. 92.4 – 12.5 – 0.24*18 » 75.58 dBmV. + Tầng 8: 92.4 – 12.5 – 0.09*18 » 78.28 dBmV. 92.4 – 12.5 – 0.18*18 » 76.66 dBmV. Công suất tính tại mỗi tầng là tín hiệu kéo vào từng hộ gia đình, tại đầu vào bộ chia IS3 đặt tại hộp kỹ thuật trong hộ gia đình đó. Còn tín hiệu ra mỗi bộ chia IS3 thì có 3 đường tín hiệu băng nhau và giảm so với tín hiệu vào là 6dB (suy hao bộ chia IS3). Mức tín hiệu vào máy thu đạt yêu cầu trong khoảng 62±4dBmV. 5.11 – So sánh mạng HFC và mạng HFPC Kiến trúc mạng HFPC là mạng không sử dụng các phần tử tích cực trong phần mạng đồng trục, mà chỉ sử dụng các bộ chia để chia tín hiệu. Do đó bán kính bao phủ của mạng hẹp, thích hợp cho vùng dân cư tập trung như các khu tập thể nhà cao tầng, các khu chung cư. Còn ở các vùng dân cư phân bố rải rác, thưa thớt thì việc dùng kiến trúc mạng HFPC là không có hiệu quả vì nếu kéo dài mạng đồng trục thì tín hiệu sẽ bị suy yếu. Tuy vùng phủ sóng của mạng không lớn nhưng đổi lại chất lượng tín hiệu lại cao và nó chỉ sử dụng các bộ chia mà không dùng các bộ khuếch đại nên thuận lợi cho việc nâng cấp thành mạng hai chiều sau này. Đồng thời việc sửa chữa và bảo dưỡng mạng dễ dàng hơn. Độ tin cậy của mạng cao hơn. Còn kiến trúc mạng HFC là mạng có sử dụng các phần tử tích cực trong phần mạng đồng trục nên có thể truyền tín hiệu đi xa được và bao phủ được một vùng rộng lớn. Do đó có thể giảm được chi phí cho thuê bao khi lắp đặt. Tuy nhiên, do có sử dụng các bộ khuếch đại nên kéo theo một loạt các vấn đề là: vì phần mạng đồng trục vươn dài nên phải sử dụng thêm các bộ cấp nguồn nằm rải rác trên mạng nên độ an toàn mạng không cao. Nếu một bộ cấp nguồn bị hỏng thì kéo theo các thiết bị do bộ cấp nguồn đó cung cấp sẽ không có nguồn và ngưng hoạt động và vùng thuê bao đó sẽ bị mất tín hiệu, việc bảo dưỡng mạng gặp nhiều khó khăn. Sử dụng nhiều bộ khuếch đại dẫn đến suy hao tích luỹ trên các bộ khuếch đại lớn nên chất lượng tín hiệu không cao. Theo như phân tích ở trên và xét trong điều kiện địa lý và kinh tế ở Việt Nam thì sử dụng kiến trúc mạng HFC là thích hợp nhất. Có thể bao phủ được một vùng rộng lớn, vì vậy có thể giảm chi phí đầu tư kéo cáp cho cả nhà cung cấp lẫn thuê bao, giảm giá cước thuê bao. KẾT LUẬN Trong tình hình nền kinh tế nước ta hiện nay đang trong thời kỳ mở của và hội nhập nên nhu cầu về cập nhật thông tin ngày càng cao. Trinh độ dân trí của người dân cũng ngày càng cao nên sự đòi hỏi về các nhu cầu giải trí cũng ngày càng cao. Mà trên thực tế các kênh truyền hình quảng bá không thể đáp ứng kịp sự phát triển của các nhu cầu giải trí của người dân. Do đó sự phát triển của công nghệ truyền hình cáp hữu tuyến là tất yếu. Sử dụng truyền hình cáp hữu tuyến người dân có thể xem được nhiều kênh truyền hình cả trong nước và quốc tế, các kênh thời sự nóng bỏng, các kênh thể thao, phim truyện… với dung lượng kênh truyền lớn và chất lượng đảm bảo không chịu tác động của môi trường ngoài. Trong giai đoạn hiện nay mới triển khai dịch vụ truyền hình cáp, nhưng trong tương lai gần đây sẽ triển khai thêm dịch vụ internet và các dịch vụ tương tác khác trên mạng. Lúc đó người dân có thể có thêm rất nhiều sự lựa chọn dịch vụ theo yêu cầu. Do đó phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến là điều tất yếu hiện nay. Trong bản đồ án này thiết kế mạng chỉ mang tính mô hình dựa trên số liệu tương đối của một vùng dân cư ở địa bàn Hà Nội. Trong phạm vi đề tài của mình, tôi chỉ phác hoạ những nét khái quát quá trình thiết kế mạng và giải pháp phát triển mạng hiện tại. Trong quá trình làm đồ án do điều kiện thời gian và kiến thức có hạn nên có thể có một vài vấn đề còn sơ sài, chưa chuyên sâu. Tôi sẽ hoàn thành những vấn đề kỹ thuật chưa khai thác hết trong quá trình học tập và công tác sau này. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị trong phòng thiết kế đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Xin chân thành cảm ơn thầy TS. Bùi Việt Khôi đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành bản đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ thuật thông tin quang – Tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam [2] Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kế hoạch và các bước thay thế cáp đồng bằng cáp quang – Mã số 001-96-TCT-RD - Viện khoa học kỹ thuật Bưu Điện. [3] Optical communications – J. H. Franz – V. K. Jain. [4] Hệ thống truyền hình cáp Hà Nội – Đài truyền cáp hình Hà Nội. [5] Fiber – Optic communication Technology – Djafar K.Mynbaev – Lowell L.Scheiner [6] Hệ thống thông tin sợi quang – Phùng Văn Vận - 2002