Truyền hình cáp và hệ thống truyền hình cáp ở Việt Nam

Phần lý thuyết: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH CÁP. 1.1. Vài nét chung về hệ thống 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 Antena 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 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. Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông cận dưới của băng UHF. Các kênh trruyền hình cáp được chia thành các băng VHF thấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband). * Truyền hình cáp vô tuyến MMDS (Multiprogram Multipiont Distribution Sytem) sử dụng môi trường truyền sóng là sóng viba tại dải tần 900 MHz. Tuy triển khai mạng MMDS rất đơn giản do chỉ dùng anten mà không cần kéo cáp đến từng nhà nhưng nó có rất nhiều nhược điểm như: - Hạn chế vùng phủ sóng: Do sử dụng dải tần 900 MHz, MMDS đòi hỏi anten thu và phát phải nhìn thấy nhau. Vì vậy, với các hộ gia đình ở sau các vật cản lớn như: toà nhà thì không thể thực hiện được. - Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết: Khi thời tiết xấu như mưa to, sét v.v...tín hiệu MMDS bị suy hao rất lớn trong không gian, dẫn đến giảm mạnh chất lượng hình ảnh. - Chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu công nghiệp: Do sử dụng phương thức điều chế tín hiệu truyền hình tương tự không có khả năng chống lỗi, lại truyền bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS chịu ảnh hưởng rất mạnh bởi các nguồn nhiễu công nghiệp. - Yêu cầu dải tần số vô tuyến quá lớn: Mỗi kênh truyền cần một dải tần là 8 MHz nếu cung cấp 13 kênh truyền thì cần một dải tần là 13 * 8 =104 MHz, đây là một dải tần vô tuyến lớn trong khi nguồn tài nguyên vô tuyến lại rất quý giá. - Gây can nhiễu cho các đài phát vô tuyến khác: mặc dù được phân phối một dải tần riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như máy phát vô tuyến khác luôn sinh ra các tần số hài bậc cao có thể ảnh hưởng đến các trạm phát vô tuyến khác. - Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số. - Không thể cung cấp các dịch vị hai chiều * Truyền hình cáp hữu tuyến là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫn thẳng từ trung tâm chương trình đến hộ dân bằng sợi cáp (đồng trục, cáp quang hoặc cáp xoắn). Nhờ đó người dân có thể xem được các chương trình truyền hình chất lượng cao mà không cần sử dụng các cột anten. Về góc độ kỹ tuật, truyền hình cáp hữu tuyến có những ưu điểm vượt trội so với những hệ thống truyền hình khác: - Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp: Tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến được dẫn đến thuê bao qua các sợi cáp quang hoặc đồng trục. Các sợi cáp này có khả năng chống nhiễu công nghiệp cao hơn gấp nhiều lần so với tín hiệu vô tuyến, vì thế sẽ hạn chế tối đa nhiễu công nghiệp đảm bảo chất lượng cho tín hiệu. - Không bị ảnh hưởng của thời tiết: các chương trình truyền hình trên cáp sẽ không chịu ảnh hưởng của thời tiết do khả năng cách ly và chống nhiễu tốt của sợi cáp. - Không chiếm dụng phổ tần vô tuyến: Là một mạng thông tin hữu tuyến riêng biệt, mạng truyền hình cáp được xây dựng sẽ cho phép cung cấp hàng chục chương trình truyền hình, mà không chiếm dụng cũng như ảnh hưởng đến phổ tần số vô tuyến đã chật chội, điều này càng trở nên quí giá khi càng ngày các đài phát thanh truyền hình mặt đất càng tăng số lượng chương trình phát sóng. - Không gây can nhiễu cho các trạm phát sóng nghiệp vụ khác: Các tín hiệu được truyền trên các sợi cáp được cách ly và chống nhiễu tốt, sẽ không gây ra nhiễu vô tuyến cho các trạm phát vô tuyến khác. - Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác: dải thông lớn của mạng truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép không chỉ cung cấp các dịch vụ truyền hình tương tự, mà còn cho phép cung cấp nhiều các dịch vụ truyền hình số, truyền hình tương tự và đặc biệt là khả năng cung cấp dịch vụ viễn thông hai chiều, truy cập internet, truyền số liệu tốc độ cao mà một mạng viễn thông cũng khó mà cung cấp được. - Một ưu điểm nữa của hệ thống truyền hình cáp là: có thể sử dụng các kênh kề nhau để truyền tín hiệu trong tất cả các phạm vi mà không xuất hiện hiện tượng nhiễu đồng kênh. Tuy nhiên, các tín hiệu phải được điều khiển ở độ tuyến tính cao nhằm tránh hiện tượng điều biến tương hỗ. 1.2 Giới thiệu hệ thống truyền hình trả tiền ở Việt Nam. Trong vài năm trở lại đây, sự cạnh tranh trong lĩnh vực dịch vụ truyền thông, truyền hình ở nước ta đã phát triển rất mạnh, rất nhiều công ty trong nước có cùng ngành nghề kinh doanh, dịch vụ tham gia vào thị trường trong nước đã tạo ra sự cạnh tranh quyết liệt như dịch vụ internet, truyền số liệu, dịch vụ điện thoại viễn thông, truyền hình trả tiền ... Đồng thời, bằng các hình thức gián tiếp và trực tiếp nhiều công ty nước ngoài cũng đổ vốn rất mạnh vào các lĩnh vực này gây áp lực cạnh tranh ngày càng gay gắt hơn. Lĩnh vực truyền hình trả tiền ở VN đã bắt đầu được thực hiện từ những năm 90 đến nay, bao gồm dịch vụ truyền hình nhiều kênh truyền dẫn bằng sóng siêu cao tần thường gọi là MMDS (Multi-point, Multi-channel Distribution), tiếp đến là truyền hình cáp (CaTV - Cable Television), sau nữa là truyền hình số vệ tinh (DTH - Direct To Home). Còn trên thế giới, những năm 90 là giai đoạn phát triển rất mạnh mẽ và phong phú của TH trả tiền cả về số lượng, phương thức và công nghệ. Khi mà hệ thống truyền dẫn truyền hình bằng kỹ thuật tương tự đang đạt chất lượng và độ ổn định cao nhất. Còn truyền dẫn truyền hình kỹ thuật số là giai đoạn bắt đầu những bước phát triển mạnh. Truyền hình trả tiền dùng kỹ thuật tương tự được sử dụng phần lớn qua các phương thức truyền dẫn cáp đồng trục, ghép lai cáp quang - đồng trục (HFC), cáp quang, truyền sóng siêu cao tần (MMDS), qua vệ tinh Band C. Từ khi kỹ thuật số phát triển thì truyền hình trả tiền vẫn đồng thời áp dụng những phương thức trên, ngoài ra truyền hình trả tiền còn áp dụng nhiều phương thức khác như truyền hình thu trực tiếp tại nhà qua vệ tinh band KU (DTH), truyền hình số mặt đất DTT (Digital Terrestrial television), truyền hình số sử dụng cáp hai sợi đồng bằng công nghệ DSL ... Những năm đầu do nhu cầu của người dân tham gia dịch vụ này chưa cao, điều kiện để cung cấp các chương trình quốc tế chưa thuận lợi, nên ít nhà đầu tư tham gia vào các dịch vụ này. Do đó chưa có sự cạnh tranh về truyền hình trả tiền. Dịch vụ MMDS sử dụng hệ thống truyền dẫn vô tuyến siêu cao tần ( 2,5 GHZ - 2,7 GHz), kỹ thuật tương tự, được phát từ 9 đến 12 kênh chương trình chủ yếu là phát chuyển trực tiếp các kênh chương trình quốc tế. Dịch vụ MMDS tại Hà Nội và TP. HCM đã thu hút được khoảng 30 000 thuê bao, trong đó chủ yếu là thuê bao người nước ngoài sống tại VN, các cơ quan nghiệp vụ, các cán bộ, học sinh, sinh viên nghiên cứu ngoại ngữ hay văn hoá, khoa học nước ngoài... mang lại hiệu quả rất cao cả về kinh tế, chính trị và khoa học kỹ thuật. Tuy vậy, những năm gần đây hệ thống này đã xuống cấp nhiều, chất lượng chương trình bị kém đi, mặt khác vấn đề nhà cao tầng theo tốc độ xây dựng tăng rất nhanh đã che khuất, cản trở rất nhiều đến sự thu sóng của các anten thu MMDS. Gần đây, đa số các nước trên thế giới đã ngừng cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền bằng MMDS nên các hãng sản xuất anten thu MMDS đã không sản xuất nữa. Thị trường bán thiết bị này trở nên vô cùng khan hiếm, nhiều khi để duy trì dịch vụ phải chấp nhận các sản phẩm tồn kho, chất lượng thấp của thị trường Trung Quốc hoặc Thái Lan ... Nên phải bảo hành liên tục vừa mất uy tín với khách hàng vừa mất chi phí bảo hành, bảo trì cao. Dịch vụ truyền hình trả tiền bằng hệ thống MMDS đã đến thời kỳ chuyển đổi sang các hệ thống khác như: truyền hình cáp và DTH có nhiều ưu điểm và chất lượng cao hơn. II. TRUYỀN HÌNH CÁP Ở VIỆT NAM. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp. Từ năm 2000 đến nay, số lượng các đơn vị muốn tham gia vào cung cấp dịch vụ truyền hình cáp đã tăng vọt ở hầu hết các địa phương trên cả nước, nhiều công ty nước ngoài như Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc ... Cũng đã và đang kết hợp với một số công ty trong nước để đầu tư truyền hình cáp trên các thành phố, thị xã tại Việt Nam. Nhìn chung, do nhu cầu xem truyền hình cáp ở các khu vực này tăng nhiều, tạo hiệu quả cho việc đầu tư rất lớn nên thị trường truyền hình cáp đang trở nên sôi động trên phạm vi toàn quốc, tính đến nay đang có khá nhiều nơi đã có hệ thống truyền hình cáp như: Hải Phòng, Hải Dương, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Nghệ An, Đà Nẵng, Nha Trang, Tp. HCM ... Trong khi có những nơi đầu tư truyền hình cáp đạt hiệu quả cao thì cũng có một số nơi đang gặp nhiều khó khăn do tính toán chưa hết về nhu cầu, về công nghệ, quy mô đầu tư như: Kinh phí đầu tư quá lớn mà số thuê bao lại rất ít, chất lượng tín hiệu thấp, đặc biệt vấn đề cung cấp chương trình rất nghèo nàn, không có khả năng thu hút được người xem. Thậm chí có nơi đang có nguy cơ không thể tiếp tục duy trì được nữa. * Hệ thống thiết bị trung tâm (Master Headend). Hệ thống cung cấp và quản lý các chương trình truyền hình trên mạng cáp: hệ thống thu tín hiệu các chương trình truyền hình sau đó qua quá trình xử lý tín hiệu: chèn quảng cáo, key chữ, mã hoá, điều chế tín hiệu... và chuyển sang mạng phân phối tín hiệu. Các chương trình có thể thu trực tiếp từ vệ tinh, truyền hình mặt đất, chương trình radio FM hoặc các chương trình tự sản xuất. Hệ thống kiểm tra, giám sát: Bao gồm hệ thống monitor để kiểm tra chất lượng cũng như nội dung các chương trình truyền trên mạng cáp, hệ thống chuyển đổi nguồn tín hiệu (matrix), hệ thống điều hành toàn bộ hoạt động của trung tâm thu phát và mạng phân phối tín hiệu... Hệ thống cung cấp các dịch vụ gia tăng: Hệ thống cung cấp các dịch vụ internet, truyền số liệu, truyền hình theo yêu cầu.... Hệ thống mạng phân phối tín hiệu: hệ thống mạng phân phối tín hiệu có chức năng truyền dẫn các tín hiệu truyền hình cũng như các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngược lại. Hệ thống phân phối tín hiệu được chia thành 2 phần chính là truyền dẫn bằng phương thức cáp quang và cáp đồng trục, có thể truyền dẫn đồng thời hai dạng tín hiệu là analog và digital trên hệ thống. Hệ thống truyền dẫn cáp quang: được thiết kế dưới dạng mạch vòng hoặc mạch hình sao tuỳ thuộc vào yêu cầu độ an toàn của hệ thống cũng như phạm vi truyền dẫn tín hiệu. Nguồn tín hiệu cần truyền dẫn tại trung tâm sẽ được chuyển đổi từ tín hiệu điện sang tín hiệu quang nhờ máy phát quang, sau đó được truyền dẫn trên mạng cáp quang tới các khu vực có nhu cầu. Tại đây, nguồn tín hiệu quang được chuyển đổi sang tín hiệu điện nhờ các bộ chuyển đổi quang điện hay gọi là Node quang, sau đó truyền dẫn trên mạng cáp đồng trục tới các thuê bao. Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục: tín hiệu từ các Node quang sẽ được phân phối tới các điểm thuê bao nhờ hệ thống cáp đồng trục, các bộ khuếch đại tín hiệu RF và các bộ chia tín hiệu để phân phối cho các khách hàng. Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục sẽ được thiết kế với dung lượng cung cấp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao truyền hình cáp. * Thuê bao. Tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao mà thiết bị đầu cuối có thể là: - Dịch vụ truyền hình thông thường: sử dụng cáp đồng trục để truyền dẫn tín hiệu từ các bộ chia trên mạng cáp đồng trục tới máy thu hình. - Dịch vụ truyền hình gia tăng: tuỳ thuộc vào các loại hình dịch vụ mà sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau: xem truyền hình các kênh mã hoá sử dụng đầu thu giải mã của nhà cung cấp chương trình hoặc sử dụng các dịch vụ internet, truyền dữ liệu, VOD... sử dụng cable modem của nhà cung cấp dịch vụ. * Băng tần của hệ thống truyền hình cáp Việt Nam tại Hà Nội. Hình : Dải tần của hệ thống truyền hình cáp. Ta thấy, dải tần của hệ thống truyền hình cáp chia làm 3 dải tần rõ dệt. Với mỗi dải tần thì đều có sự phân chia rõ ràng. - Dải tần từ 5 - 65 MHz. Đây là dải tần số dùng cho việc truyền tín hiệu trở về. Tức là dùng để truyền tín hiệu từ mạng cáp ngược trở về trung tâm sử lý (headend), như cho việc truyền tín hiệu truyền hình trực tiếp... - Dải tần 87 - 550 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình analogue tới các thiết bị đầu cuối (Hộp thiết bị thuê bao). - Dải tần 550 - 860 MHz : Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình Digital tời các thiết bị đẩu cuối (hộp lắp thuê bao). 2.1. Truyền hình cáp tại Tp. Hà Nội. Hiện nay, tại Hà Nội có 2 nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp cùng đồng thời khai thác và cạnh tranh nhau, cả về nội dung lẫn chất lượng tín hiệu truyền hình và các dịch vụ gia tăng khác. 2.1.1 Trung tâm kỹ thuật truyền hình cáp Việt Nam. Trung tâm kỹ thuật truyền hình cáp VN thuộc đài THVN (trước đây khi triển khai truyền hình cáp đang còn là Hãng TH cáp VN) bắt đầu triển khai truyền hình cáp tại Hà Nội năm 2001. Thiết kế áp dụng công nghệ mạng ghép lai cáp Quang - Đồng trục (HFC). Truyền dẫn hai chiều, 860 Mhz, 1550 nm, sử dụng các thiết bị chủ yếu của các nước phát triển như: EU, Nhật, Mỹ. Mạng cung cấp số lượng kênh ban đầu là 20 kênh và được thiết kế theo mạch vòng. Mạng được thiết kế mở để phát triển lên hàng trăm ngàn hộ. Sau này, có khả năng phát 60 kênh truyền hình tương tự và hàng trăm kênh truyền hình số. Mạng truyền hình cáp Hà Nội hoàn toàn đáp ứng để phát triển các dịch vụ gia tăng công nghệ cao như: VOD, internet, interactive ... Hiện nay mạng truyền hình cáp đã cung cấp 42 kênh truyền hình tương tự. 2.1.2 Công ty Dịch vụ Truyền thanh - Truyền hình Hà Nội. Công ty dịch vụ truyền thanh BTS thuộc Đài phát thanh và Truyền hình Hà Nội, bắt đầu triển khai truyền hình cáp tại Hà Nội vào năm 2001. Thiết kế áp dụng công nghệ mạng ghép lai cáp Quang - Đồng trục (HFC). Truyền dẫn hai chiều, 860 Mhz, 1310 nm, sử dụng các thiết bị của các nước như: EU, Mỹ, Trung Quốc, Đài Loan .... Cung cấp số lượng kênh ban đầu là 16 kênh chương trình, sử dụng kỹ thuật tương tự. Hiện nay mạng truyền hình cáp đã cung cấp 33 kênh chương trình. Nhìn chung, Hà Nội là thành phố lớn mức thu nhập cao, dân số rất khoảng 600 000 hộ nên cả hai đơn vị truyền hình cáp tại Hà Nội đều là đơn vị đầu tư có hiệu quả cao. 2.2. Truyền hình qua vệ tinh DTH. *Khái niệm - DTH DTH (Direct to Home) là một hình thức truyền dẫn kỹ thuật số thông qua vệ tinh đến từng hộ gia đình. Đây là một hình thức truyền hình trả tiền, và là một trong các hình thức truyền hình trả tiền tại Việt Nam (Truyền hình Cáp, DTH, và MMDS...).được Đài THVN gấp rút triển khai và đưa vào khai thác đầu năm 2005. Đây sẽ là dịch vụ chiếm ưu thế nhất, nó có ưu điểm nổi bật, chương trình phong phú, đáp ứng được nhu cầu riêng của từng người xem, chất lượng tốt, ổn định.. trực tiếp cung cấp tới từng khách hàng xem truyền hình trên cả nước một cách rất nhanh chóng, ngay cả đến các vùng sâu, vùng xa, cả biên giới hay hải đảo xa xôi. Hệ thống DTH đồng thời còn là nguồn cung cấp các chương trình truyền hình cho các hệ thống truyền hình cáp tại các tỉnh, các trạm phát lại truyền hình khác... Đài THVN đang đầu tư mạnh vào khâu SX chương trình truyền hình trong nước, tăng cường các chương trình có nội dung hấp dẫn và thu hút người xem, còn đối với các chương trình truyền hình quốc tế đã mua bản quyền sẽ được dịch, thuyết minh và phát phụ đề vào một số kênh chương trình cho phù hợp với yêu cầu của nhân dân, một số khác sẽ thực hiện phát chậm để kiểm duyệt. Hiện nay, hệ thống DTH của Đài truyền hình Việt Nam có tất cả 72 kênh chương trình trong và ngoài nước. III. CẤU TRÚC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 3.1) Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến. Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend System) Thiết bị thuê bao (Customer System) Mạng phân phối tín hiệu (Distribution) Sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến. Mạng truyền hình cáp bao gồm 3 thành phần: Hệ thống thiết bị tại trung tâm, hệ thống mạng phân phối thiết bị và thuê bao. Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend System): là nơi cung cấp, quản lí chương trình cho hệ thống truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin giám sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các thiết bị điều khiển hoạt động mạng. Với các hệ thống hiện đại có khả năng cung cấp dịch vụ tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm nhiệm vụ như: mã hoá tín hiệu, quản lí truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các hệ thống viễn thông như Internet v.v... Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp: là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến thuê bao. Tuỳ đặc trưng của mỗi hệ thống truyền hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: với hệ thống truyền hình cáp như MMDS, môi trường truyền dẫn sẽ là sóng vô tuyến, song với hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến môi trường truyền dẫn sẽ là các hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp đồng xoắn v.v...). Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp, các thiết bị trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu truyền hình đến tận thiết bị của thuê bao. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến chất lượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng nâng cấp mạng. Thiết bị tại thuê bao: Với một mạng truyền hình cáp sử sụng công nghệ tương tự, thiết bị tại thuê bao có thể chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu. Với mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao gồm các bộ chia tín hiệu, các đầu thu tín hiệu truyền hình (Set - top - box) và các modem cáp. Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu đưa đến tivi và các máy tính để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: chương trình tivi, truy nhập Internet, truyền dữ liệu. 3.2) Nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống truyền hình cáp. Tín hiệu Video tương tự cũng như số từ các nguồn khác nhau như : Các bộ phát đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video Server được đưa tới Headend trung tâm. Tại đây, tín hiệu được ghép kênh và truyền đi qua sợi cáp quang đơn mode (SMF). Tín hiệu được truyền từ Headend trung tâm tới thông thường là 4 hoặc 5 Hub sơ cấp. Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng hơn 150.000 thuê bao. Có khoảng 4 hoặc 5Hub thứ cấp và Headend nội hạt, mỗi Hub thứ cấp được sử dụng để phân phối phụ thêm các tín hiệu Video tương tự hoặc số đã ghép kênh với mục đích giảm việc phát cùng kênh video tại các Headend sơ cấp và thứ cấp khác nhau. Các kênh số và tương tự của Headend trung tâm có thể cùng được chia sẻ sử dụng trên mạng trục. Mạng trục (Backbone) được xây dựng theo kiến trúc vòng. Sơ đồ cấu trúc hoạt động của hệ thống truyền hình cáp (mạng trục). Dung lượng Node quang được xác định bởi số lượng thuê bao mà nó cung cấp tín hiệu. Node quang có thể là Node cỡ nhỏ với khoảng 100 thuê bao hoặc cỡ lớn với khoảng 2000 thuê bao. IV. MẠNG PHÂN PHỐI TRUYỀN HÌNH CÁP Có nhiều phương án để thiết lập một mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến: - Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục. - Mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục HFC (Hybrid Fiber/coaxial). - Mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng xoắn. - Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp quang. 4.1) Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục (Trunk - Feeder). Sơ đồ cấu trúc mạng hoàn toàn cáp đồng trục. Mạng truyền dẫn sử dụng hoàn toàn cáp đồng trục còn được gọi là mạng Trunk - Feeder. Cấu trúc mạng bao gồm cáp chính (Trunk) làm xương sống, các nhánh cáp phụ rẽ ra từ thân cáp chính được gọi là cáp nhánh (Feeder) và phần kết nối từ cáp nhánh đến thuê bao gọi là cáp thuê bao (Drop). Để chia tín hiệu từ cáp chính đến các cáp nhánh, người ta sử dụng các bộ chia chính (Splitter). Tín hiệu được trích từ cáp nhánh để dẫn đến thuê bao nhờ bộ trích tín hiệu (Tap). Trên đường đi của tín hiệu, người ta lắp đặt các bộ khuếch đại tại các vị trí thích hợp để bù lại phần tín hiệu bị suy hao. Để cấp nguồn cho bộ khuếch đại, người ta sử dụng hai phương pháp là: cấp nguồn trực tiếp và cấp nguồn từ xa. Trong phương pháp cấp nguồn trực tiếp, bộ khuếch đại sử dụng điện lấy từ mạng điện sở tại. Trong phương pháp cấp nguồn từ xa, nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại được chèn vào cáp đồng trục bằng các bộ chèn nguồn sau đó dẫn đến bộ khuếch đại bằng chính cáp đồng trục. Để đảm bảo an toàn, nguồn điện khi chèn vào cáp đồng trục thường có điện áp là 60V hoặc 90V. * Ưu điểm. Các thiết bị mạng đơn giản, giá thành thấp. * Nhược điểm: - Do truyền tín hiệu bằng cáp đồng trục có mức suy hao lớn nên phải sử dụng nhiều bộ khuếch đại dẫn đến chi phí cho mạng tăng cao, đồng thời kéo theo các chi phí khác như nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại và điện năng tiêu thụ của mạng cũng tăng. Dưới đây là bảng giá trị suy hao của cáp đồng trục ở các tần số khác nhau (đơn vị dB/100m): Tần số (MHz) Đường kính cáp (inch) 0.5 0.75 0.875 1 5 0.533 0.367 0.300 0.300 30 1.333 0.867 0.800 0.767 50 1.733 1.167 1.067 1.000 110 2.500 1.733 1.567 1.467 150 3.000 2.066 1.833 1.733 180 3.333 2.266 2.000 1.966 250 4.000 2.700 2.400 2.266 300 4.366 3.000 2.633 2.500 400 5.099 3.500 3.033 2.900 450 5.433 3.733 3.266 3.066 500 5.666 3.900 3.466 3.233 550 5.999 4.100 3.633 3.400 600 6.233 4.300 3.833 3.533 - Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao nên nhiễu đường truyền tác động vào tín hiệu cùng với nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại tích tụ lại theo chiều dài đường truyền dẫn đến càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng giảm. - Theo kinh nghiệm của các nhà điều hành mạng cáp, trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các thiết bị ghép nguồn cho chúng. Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc định vị, sửa chữa và khắc phục chúng không thể thực hiện nhanh được, làm ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng. - Đối với mạng hai chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại cho tín hiệu ngược dòng, tức là số phần tử tích cực trên mạng tăng lên dẫn đến độ ổn định của mạng giảm. - Đây là công nghệ của những năm 80 trở về trước và thường chỉ được áp dụng ở Trung Quốc. 4.2) Mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục (HFC - Hybrid Fiber/Coaxial). Sơ đồ mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kết hợp cáp quang và cáp đồng trục (HFC - Hybrid Fiber Coaxial) sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền dẫn tín hiệu. Việc truyền tín hiệu được chia làm hai giai đoạn; Giai đoạn 1: tín hiệu đi từ trung tâm đến các nút quang sử dụng cáp quang. Giai đoạn 2: tín hiệu đi từ nút quang đến thuê bao sử dụng cáp đồng trục. Mạng HFC có thể được triển khai theo nhiều cấp độ tuỳ theo quy mô của mạng. Với quy mô của mạng lớn, có thể sử dụng sơ đồ hình vòng kín với một hay nhiều tầng (như hình vẽ). Trong sơ đồ này, mạch vòng thứ nhất được gọi là mạng truyền dẫn (Transport Segment), mạch vòng thứ hai được gọi là mạng phân phối (Distribution Segment) và mạng từ nút quang đến thuê bao gọi là mạng truy nhập (access Segment). Độ an toàn của mạng được tăng lên nhờ cầu trúc hình vòng kín. Ngoài ra, tuỳ theo địa hình cụ thể, có thể kết hợp linh hoạt giữa hai sơ đồ hình sao và hình tròn kín. Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang và các Hub sơ cấp. Nhiệm vụ của nó là truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến các khu vực xa. Các Hub sơ cấp có chức năng thu/phát tín hiệu quang từ/đến các nút quang và chuyển tín hiệu quang tới các Hub khác. Mạng phân phối bao gồm hệ thống cáp quang, các Hub thứ cấp và các nút quang (optical Node). Tại các nút quang, tín hiệu quang từ Hub được chuyển thành tín hiệu RF sau đó dẫn đến thuê bao và ngược lại. Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, các thiết bị chia tách, các khuếch đại cao tần có nhiệm vụ truyền tải tín hiệu cao tần giữa nút quang và thuê bao. Như đã phân tích trong phần mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục, việc sử dụng các phần tử tích cực trong mạng truy nhập có nhiều điểm không tốt. Ngày nay, xu hướng trên thế giới đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động. Theo đó không sử dụng bất cứ phần tử tích cực nào. Không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần mà chỉ sử dụng các thiết bị chi tách tín hiệu thụ động. Một mạng HFC chỉ sử dụng các phần tử thụ động được gọi là mạng HFC thụ động hay HFPC (Hybrid Fiber Passive Coaxal). * Ưu điểm. - Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ có được các ưu điểm vượt trội của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: dải thông cực lớn, suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hoá và ăn mòn hoá học tốt. - Với công nghệ sản xuất hiện đại ngày nay, các sợi quang cho phép truyền các tín hiệu có tần số lên đến hàng trăm Tetra Hezt (1014 - 1015Hz). Đây là dải thông tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu về dải thông đường truyền mà không một phương tiện truyền dẫn nào khác có thể có được. - Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu được sử dụng hai bước sóng quang là 1310nm và 1550nm. Đây là hai bước sóng có suy hao tín hiệu rất nhỏ: 0,3dB/Km cho bước sóng 1310nm và 0,2dB/Km cho bước sóng 1550nm. So sánh với cáp đồng trục, ở tần số 1GHz, loại có suy hao thấp nhất cũng phải là 43dB/Km ta thấy ưu điểm hơn hẳn của cáp sợi quang. - Tín hiệu truyền trên sợi quang là tín hiệu quang. Vì vậy, không bị ảnh hưởng của các nhiễu điện từ từ môi trường, dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên đường truyền. - Được chế tạo từ các chất trung tính là plastic và thuỷ tinh, cáp sợi quang là các vật liệu không bị ăn mòn và vì thế tuổi thọ của sợi quang cao. - Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu mà hoàn toàn chỉ sử dụng các thiết bị thụ động, nên tín hiệu đến thuê bao sẽ không bị ảnh hưởng của nhiễu tích tụ ở các bộ khuếch đại và như thế, nâng cao được chất lượng tín hiệu đến thuê bao. - Các sự cố mạng sẽ giảm nhiều khi sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ động từ đó, nâng cao độ ổn định và chất lượng phục vụ của mạng. - Giảm được nhiều chi phí từ việc không sử dụng các thiết bị tích cực như: chi phí nguồn cung cấp, bộ chèn nguồn, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa. 4.3) Mạng quang hoá hoàn toàn. Một mạng truyền dẫn được quang hoá hoàn toàn từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận các thuê bao là ước mơ của mọi nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cũng như viễn thông nhờ ưu điểm tuyệt vời của cáp quang. Tuy nhiên, việc triển khai một mạng quang hoàn toàn tại thời điểm hiện nay gặp một số nhược điểm sau: - Giá thành cáp quang, thiết bị thu phát quang, bộ chia quang, ... hiện còn rất cao so với các thiết bị tưng ứng cho cáp đồng trục. - Hiện nay nhu cầu dải thông của khách hàng cũng chưa lớn. Hơn nữa khả năng cung cấp chương trình của các nhà cung cấp dịch vụ cũng không lớn dẫn đến việc lãng phí dải thông. - Một điều quan trọng nữa là hiện nay các thiết bị đầu cuối truyền hình cáp tại thuê bao hoàn toàn không có đầu vào quang, vì vậy muốn thu được chương trình cần phải có thiết bị thu quang và chuyển đổi quang sang tín hiệu RF. Đây là trở ngại lớn vì thiết bị này chưa có sẵn trong dân dụng và giá thành rất cao. 4.4) Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng. Với mạng kiểu này, cáp quang thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu quang từ trung tâm đến các nút quang tại khu vực thuê bao, từ nút quang đến thuê bao sẽ là cáp xoắn điện thoại bình thường. Cấu trúc mạng này có ưu điểm là sử dụng là sử dụng mạng sẵn có của bưu điện để truyền dẫn tín hiệu truyền hình, do đó không cần đầu tư mới tiết kiệm chi phí ban đầu. Thực tế hiện nay tín hiệu truyền hình được truyền trên cáp đồng xoắn được truyền theo công nghệ DSL (Digital Suberiber Line). DSL là công nghệ được phát triển nhằm truyền số liệu tốc độ cao trên đôi cáp đồng trục đã có sẵn. Công nghệ DSL bao gồm ba kỹ thuật: HDSL (Hight - Speed DSL), ADSL (Asynmetrical DSL), VDSL (Verry Hight Bit Rate DSL). Đặc tính của kỹ thuật này được mô tả theo bảng: Kỹ thuật Tốc độ bít hướng lên (Upstream) Tốc độ bít hướng xuống (Downstream) Khoảng cách phục vụ (Km) ứng dụng HDSL 1,5 - 2 Mbit/s 1,5 - 2 Mbit/s 5 km Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị ADSL 64 Kbit/s 3 – 8 Mbit/s 5 km Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị, VOD VDSL 2 Mbit/s 52 Mbit/s 0,3 km Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị, VOD, HDTV Các đặc tính kỹ thuật của công nghệ họ xDSL. * Nhược điểm: - Không thể truyền được tín hiệu truyền hình tương tự vì để truyền một kênh truyền hình tương tự yêu cầu độ rộng băng thông là 6MHz đối với hệ NTSC và 8 MHz đối với hệ PAL. - Chỉ có thể truyền được tín hiệu truyền hình số có nén và chỉ truyền được 2 đến 3 kênh. Để khắc phục điều này, người ta chỉ gửi đi kênh truyền hình được yêu cầu. Như vậy, thuê bao không thể cùng một lúc xem được nhiều kênh với nhiều máy thu. - Nếu triển khai mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng xoắn, rõ ràng hoàn toàn phải dựa vào hệ thống mạng viễn thông bưu điện, dẫn đến không thuận lợi và linh hoạt trong quá trình triển khai và điều hành mạng. 4.5) Kết luận. Căn cứ vào phân tích các ưu điểm và nhược điểm của ba phương án nêu trên, ta có thể đưa ra kết luận sau: - Sử dụng cáp quang hoàn toàn cho mạng truyền dẫn tín hiệu của truyền hình cáp hữu tuyến là điều lý tưởng về mặt kỹ thuật. Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế thì việc sử dụng quang hoá hoàn toàn không có lợi và rất khó khả thi vì giá thành quá cao. - Khi so sánh giữa phương án sử dụng cáp đồng trục hoàn toàn với phương án sử dụng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục cho thấy với quy mô mạng còn nhỏ, có dung lượng khoảng từ 5000 thuê bao trở lại thì cáp đồng trục hoàn toàn sẽ có chi phí thấp hơn và vẫn đảm bảo chất lượng. Mạng có quy mô lớn từ 10000 thuê bao trở lên thì sử dụng mạng kết hợp HFC giá thành thấp hơn và chất lượng tín hiệu sẽ tốt hơn, quy mô mạng càng lớn thì phương án mạng HFC sẽ càng hiệu quả. V. VỊ TRÍ CÁC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Từ nhiều thập kỷ trước, mạng viễn thông được cấu thành bởi các thành phần riêng biệt. Thông thường, mạng viễn thông có thể được chia thành các nhóm như sau: - Mạng truyền hình cộng đồng (Community Antenna Network - CATV); - Mạng máy tính nội hạt LAN và mạng diện rộng WAN; - Mạng thoại công cộng PSTN. Các nhóm này thực sự là các mạng độc lập vì chúng cung cấp các dịch vụ chuyên biệt mà các mạng khác không thực hiện được. Do vậy mạng CATV không cung cấp cho thuê bao thoại hoặc các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao và các mạng PSTN cũng không cung cấp các dịch vụ Video số hoặc tương tự quảng bá. Giữa những năm 90, có 2 ảnh hưởng mạnh mẽ đã đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi diện mạo toàn mạng: Thứ nhất, việc truy nhập Internet dễ dàng và chi phí thấp đã mở ra siêu lộ thông tin cho nhiều thuê bao và các doanh nghiệp thực hiện thương mại điện tử, mua sắm trực tuyến, quảng cáo, và các thông tin về dịch vụ dễ dùng, nhanh chóng và miễn phí khác. Thứ hai, đó là việc ban hành đạo luật về viễn thông năm 1996 của Mỹ (U.S Telecommunications Act). Nội dung chính là bãi bỏ những quy định về viễn thông trong đó cho phép các Công ty thoại (nội hạt và đường dài), các nhà cung cấp dịch vụ không dây, hữu tuyến, quảng bá có thể thâm nhập vào lĩnh vực mà mình không phụ trách. Đạo luật này đã tạo ra hội chứng hợp nhất nhiều Công ty tạo thành các Công ty lớn. Hình dưới đây chỉ ra sự hội tụ của 3 mạng viễn thông trong một mạng băng rộng để cung cấp nhiều dịch vụ thông tin và giải trí. Tuy nhiên, có nhiều nhân tố kinh tế, lợi nhuận, và điều tiết tác động đến tính khả thi trong việc xây dựng một mạng viễn thông như vậy. Các mạng cáp Các mạng máy tính Các mạng băng rộng Các mạng thoại Hình : Hội tụ mạng HFC, mạng máy tính và mạng PSTN Các mạng CATV đã trải qua các giai đoạn phát triển từ mạng tương tự quảng bá một chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác 2 chiều truyền tải các kênh video tương tự/số và dữ liệu tốc độ cao. Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc cây và nhánh truyền thống được hỗ trợ bởi công nghệ RF phục vụ tốt các dịch vụ quảng bá và các dịch vụ điểm - đa điểm. Dùng nhiều bộ khuyếch đại (30 - 40), có thể làm giảm chất lượng và tính năng của một số kênh Video, làm giảm thị hiếu của khách hàng. Việc sử dụng các kết nối viba mặt đất đã giảm số lượng các bộ khuếch đại, cải thiện được hiệu năng truyền dẫn các kênh quảng bá tương tự. Sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ sợi quang từ cuối những năm 80 đã khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời của laser điều chế trực tiếp và các bộ thu quang hoạt động ở dải bước sóng 1310nm đã làm thay đổi kiến trúc truyền thống mạng cáp đồng trục. Mạng HFC cho phép truyền dẫn tin cậy các kênh Video tương tự quảng bá qua sợi đơn mode SMF tới các node quang, do đó số lượng các bộ khuếch đại RF đã được giảm đi rất nhiều. Hơn nữa các nhà điều hành còn thực hiện triển khai thiết bị Headend sử dụng các Ring sợi quang để kết nối giữa Headend trung tâm và các Heađen thứ cấp hoặc các Hub tại những vị trí quan trọng. Do vậy, các nhà điều hành cáp có thể hạ giá thành và cải thiện hơn nữa chất lượng và tính hữu dụng của các dịch vụ quảng bá truyền thống. Sự phát triển của nhiều thiết bị quan trọng như: Các bộ điều chế QAM, các bộ thu QAM giá thành hạ, các bộ mã hoá và giải mã tín hiệu Video số, cho phép các nhà điều hành cáp cung cấp thêm dịch vụ Video số mới. Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC 750MHz và một số dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng cạnh tranh truy nhập và nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng tại các thị trường quan trọng. Vào giữa thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC đã bắt đầu có hướng phát triển mới. Cuộc cách mạng này là do những áp lực sau của thị trường: - Bùng nổ nhu cầu truy nhập dữ liệu tốc độ cao trong các khu vực dân cư; - Nhu cầu chuyển phát các dịch vụ số tương tác; - Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. - Sự tiến bộ trong công nghệ sợi quang, đặc biệt là laser và bộ thu quang và quản lý mạng cáp. Những nhu cầu và áp lực của thị trường đã tác động tới các nhà điều hành cáp xem lại kiến trúc mạng HFC hiện tại và tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM. Phần thực tế: Chương 2: TÌNH HÌNH THỰC TẬP TẠI CƠ SỞ VÀ NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Trong thời gian thực tập tại công ty CÔNG TY CÔNG NGHỆ SAO VEGA, Số 13 Trần Xuân Soạn – Phố Huế – Hai Bà Trưng - Hà Nội nhờ sự hướng dẫn tận tình của các anh ở Công ty Công Nghệ Sao Vega và đặc biệt là anh Hoàng Quốc Đông là người trưc tiếp hướng dẫn tận tình cho em về lĩnh vực Mạng thông tin trên đường dây tải điện cộng với sự nổ lực của bản thân em đã tiếp thu được nhiều điều bổ ích. Cụ thể nội dung thực tập tại cơ sở của em: + Tìm hiểu về hệ thống giám sát điều khiển và đo đếm điện năng từ xa thông qua đường dây điện tại Công Ty Công Nghệ Sao Vega. Giới thiệu Công Ty Công Nghệ Sao Vega Hệ thống CollectricTM Em xin trình bày cụ thể như sau: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO ĐẾM ĐIỆN NĂNG TỪ XA THÔNG QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN TẠI CÔNG TY CÔNG NGHỆ SAO VEGA A. GIỚI THIỆU CÔNG TY CÔNG NGHỆ SAO VEGA I. Giới thiệu chung - Tên Công ty: Công ty TNHH Công nghệ Sao Vega (Vegastar Technology Ltd., Co.) - Ngày thành lập: ngày 06 tháng 11 năm 2000 - Giám đốc: LÊ THỊ THANH HƯƠNG - Trưởng phòng: VŨ NGỌC QUYẾT - Địa chỉ: Số 15 – Ngõ 101 – Định Công – Phương Liệt – Thanh Xuân – Hà Nội - VPGD: Số 141 Lê Duẩn – Hoàn Kiếm – Hà Nội - Tel: 04. 3942 5628 Fax: 04. 3942 5629 - MST: 0101069142 1. Các ngành nghề kinh doanh chính Tư vấn thiết kế giải pháp tích hợp mạng thông tin, hệ thống truyền hình ảnh, thoại dữ liệu Cung cấp, lắp đặt, đào tạo, bảo hành thiết bị viễn thông. Lắp đặt, sữa chữa thiết bị điện, điện tử, thiết bị viễn thông 2. Các dòng sản phẩm chính a. Mạng thông tin chuyên dụng Thông tin vô tuyến sóng cực ngắn (VHF/UHF) Thông tin vô tuyến VHF dải rộng Thông tin sóng ngắn Thông tin vệ tinh Thiết bị liên kết đa mạng thông tin Camera giám sát, hội nghị truyền hình Thiết bị giám sát: mặt đất, mặt nước, ngầm đất, ngầm nước Bảo mật mạng và thiết bị đầu cuối thông tin b. Mạng thông tin vô tuyến băng rộng WiMAX Các kết nối điểm – điểm, điểm – đa điểm c. Mạng thông tin trên đường dây tải điện Tự động đọc chỉ số công tơ từ xa Giám sát, điều khiển hệ thống đèn đường. 3. Khách hàng truyền thống của công ty Quốc phòng, an ninh, chính phủ Dịch vụ công cộng Hải quan Dầu khí, cảng vụ Giao thông Tìm kiếm cứu nạn, phòng chống thiên tai Các doanh nghiệp 4. Đối tác truyền thống của Công ty Motorola Selex Tait Codan Raytheon ... II. Cơ cấu tổ chức của Công ty BAN GIÁM ĐỐC Phòng Tài chính - Kế toán Phòng tích hợp hệ thống (IS) Phòng hành chính Phòng dịch vụ Phòng nghiên cứu và phát triển (R&D) Phòng xuất - nhập khẩu Phòng kinh doanh (AM) Phòng nhân sự Phòng công nghệ mới và đào tạo Phòng quản lý dự án (PM) Văn phòng TP Hồ Chí Minh B. HỆ THỐNG COLLECTRTM Hệ thống CollectricTM là một hệ thống đo đếm điện năng tiêu thụ một cách tự động từ xa theo thời gian thực. Hệ thống cung cấp rất nhiều ứng dụng như giám sát, quản lý lưới điện và khách hàng phục vụ cho các Công ty Điện lực cũng như các khách hàng sử dụng điện. Hệ thống đã thực hiện một bước đột phá về công nghệ truyền thông trên đường dây điện (PLC), sử dụng hệ thống lưới điện có sẵn của điện lực để truyền dữ liệu 2 chiều theo thời gian thực giữa các khách hàng và thiết bị xử lý trung tâm. Vì thế không cần phải lắp đặt thêm bất kỳ một đoạn dây dẫn nào mà tại trung tâm vẫn có thể đọc được thông số của tất cả các công tơ trong hệ thống cũng như giám sát và điều khiển chúng. Về phần công tơ, có nhiều lựa chọn cho nhà đầu tư có thể chọn lựa: Có thể tận dụng các công tơ cơ hoặc điện tử sẵn có bằng việc gắn thêm bộ đọc và phát tín hiệu từ xa, hoặc trang bị công tơ điện tử thông minh của Unique có tích hợp sẵn chức năng truyền tín hiệu qua đường dây điện, khuếch đại tín hiệu và điều khiển từ xa. Đây là một hệ thống với kết cấu module linh hoạt, đòi hỏi một sự đầu tư ban đầu rất khiêm tốn, quá trình lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng. Đặc biệt công tơ điện tử thông minh của Unique có khả năng phát hiện sự can thiệp và đấu tắt vào công tơ, giúp hạn chế gian lận trong việc sử dụng điện. Hệ thống quản lý và đo đếm điện năng từ xa I. CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG Hệ thống CollectricTM bao gồm các thành phần cơ bản sau: 1. Bộ tập trung(BTT): Concentrator Bộ tập trung có khả năng thu thập và xử lý dữ liệu cho tối đa 1250 thiết bị đầu cuối. Bộ tập trung được lắp đặt trên hệ thống lưới điện, mỗi bộ tập trung cho mỗi máy biến áp hạ thế của công ty điện lực với các công tơ của khách hàng. BTT sẽ xử lý các dữ liệu nhận được và lưu trữ chúng trong bộ nhớ, các dữ liệu này sau đó sẽ được chuyển tới máy tính trung tâm. Việc chuyển dữ liệu về máy tính có thể được thực hiện bằng hai cách, một là kết nối BTT với máy tính thông qua modem (PSTN, GSM, CDMA), hai là sử dụng Microterminal đọc trực tiếp từ BTT rồi đẩy vào máy tính . BTT cũng có thể truyền các lệnh điều khiển hiển thị và các chỉ thị khác tới các thiết bị đầu cuối hai chiều thông qua đường truyền PLC. 2. Thiết bị đầu cuối một chiều RTU Thiết bị đầu cuối từ xa RTU là thiết bị đầu cuối một chiều được lắp đặt bên trong các công tơ. RTU sẽ đếm số vòng quay của đa công tơ rồi chia cho hằng số công tơ để tính ra được lượng điện năng tiêu thụ của khách hàng. Các số liệu điện tiêu thụ cùng với một số thông tin khác (số No, type..) sẽ được lưu lại trong bộ nhớ, đồng thời được truyền về bộ tập trung theo đường dây tải điện. 3. Bộ lặp Bộ lặp là một thiết bị thông tin hai chiều, ta cần lưu ý bản chất của Bộ lặp không phải là thiết bị khuếch đại tín hiệu. Chức năng chính của bộ lặp là thu nhận thông tin và truyền lại thông tin đó với lien độ lớn nhất cho phép. Sử dụng bộ lặp chính là giải pháp tốt nhất để hạn chế được sự suy yếu của tín hiệu trên đường truyền và do đó nó đảm bảo tín hiệu truyền về đạt chất lượng tốt nhất có thể. 4. Microterminal/ Máy tính cầm tay Microterminal là một thiết bị có vai trò như một cầu nối giữa BTT và các thiết bị đầu cuối lắp tại phía khách hang với máy tính trung tâm của công ty. Với các tính năng ưu việt cộng với phần mềm được tích hợp sẵn bên trong Microterminal được sử dụng để lập trình các thông số và dữ liệu ban đầu trong các thiết bị đầu cuối của hệ thống và ngược lại nó cũng có thể đọc dữ liệu đó qua cổng quang. Có thể nói Microterminal là một công cụ không thể thiếu trong công việc xây dựng vận hành cũng như bảo dưỡng hệ thống CollectricTM. 5. Máy tính trung tâm (Main computer) Máy tính này được cài đặt tất cả các phần mềm cần thiết cho quá trình vận hành hệ thống hệ thống CollectricTM.. Nó có vai trò xử lý các dữ liệu lấy ra từ BTT sau đó công ty điện lực có thể sử dụng các dữ liệu này cho việc tính toán hoá đơn, các dịch vụ khác cho khách hàng và phân tích các số liệu. Máy tính trung tâm có thể nạp chương trình và dữ liệu cho các thiết bị đầu cuối nhưng đồng thời cũng có thể xoá các dữ liệu đó. Nếu máy tính trung tâm và BTT được cài đặt them modem thì dữ liệu có thể truyền trực tiếp giữa các thiết bị này với nhau và công ty điện lực không phải cử người đến lắp đặt BTT để thu thập và xử lý số liệu. II. DANH MỤC THIẾT BỊ: 1. Bộ tập trung: Concentrator 2. Công tơ điện tử 1 pha/ 3 pha: LC062, LC100, LC102 (tích hợp khuếch đại tín hiệu trên đường dây điện và điều khiển tải) 3. Thiết bị hiển thị đọc thẻ trả trước: DispLC101, DispLC102 III. CÁC MÔ HÌNH HỆ THỐNG Tùy theo nhu cầu và mục đích quản lý có thể áp dụng mô hình hệ thống collectric 1 chiều, 2 chiều hay 3 chiều. 1. Hệ thống 1 chiều: - Sử dụng công tơ điện tử một chiều, liên tục truyền tín hiệu về trung tâm. - Cho phép định nhiều mức giá - Giám sát các khách hàng. - Chỉ ra từng khách hàng được kết nối với pha nào - Cân bằng pha cho biến áp - Vẽ biểu đồ phụ tải công tơ - Tính cước tự động từ xa - Các giải pháp phòng và chống gian lận điện (đấu ngược, đấu tắt, tác động từ trường, can thiệp lực) - Cấu hình gọn, nhẹ dễ dàng nâng cấp, mở rộng và chi phí thấp - Khách hàng có thể đọc chỉ số công tơ, các thông tin về điện trực tiếp trên công tơ điện tử hoặc trên các thiết bị hiển thị 2. Hệ thống 2 chiều: Cấu hình nâng cấp từ hệ thống 1 chiều: Công tơ cơ có gắn RTU + Thiết bị Điều Khiển Tải Công tơ điện tử 1 chiều + Thiết bị Điều Khiển Tải Cấu hình hệ thống 2 chiều (đầu tư ban đầu): Công tơ điện tử tích hợp tính năng điều khiển tải và khuyếch đại tín hiệu. Tính năng của hệ thống hai chiều: Điều khiển đóng cắt điện từ xa thông qua thiết bị Điều khiển tải Giới hạn lượng điện năng tiêu thụ từ xa Các giả pháp phòng chống gian lận điện Hiển thị các thông tin về lưới điện cho khách hàng thông qua thiết bị Hiển thị 3. Hệ thống 3 chiều: Hệ thống CollectricTMba chiều được phát triển từ hệ thống hai chiều bằng cách bổ sung thêm thiết bị Hiển Thị Có Thẻ Trả Trước. Thiết bị này được thiết kế giống thiết bị Hiển Thị thông thường và bổ sug thêm bộ phận đọc Thẻ Thông Minh (Smart Card). Truyền số tiền đã trả trước tới công tơ và hiển thị số tiền còn lại của công tơ đó. Hiển thị dạng đồ thị và số cân bằng tín dụng của thẻ trả trước. Có các loại thẻ khác nhau Có chức năng chống gian lận của thẻ thông minh (tiêu chuẩn ISO/IEC-78/6). Với hệ thống 3 chiều, khách hàng có thể trả tiền điện, tiền nước bằng thẻ trả trước tại địa điểm của khách hàng bằng cách lắp thêm Thiết bị đọc thẻ thông minh. Khách hàng có thể mua thẻ trả trước với mức giá hợp lý do bộ phận quản lý điện phát hành để sử dụng điện. Điều này góp phần hạn chế việc sử dụng điện lãng phí. Khi sắp hết tiền trong tài khoản hệ thống sẽ gừi thông tin thông báo đến cho khách hàng theo lập trình trước. Nếu tài khoản đã hết tiền mà vẫn không được nạp thêm tiền thì sẽ bị cắt điện tự động từ hệ thống. IV. HỆ THỐNG TẠI CÔNG TY CÔNG NGHỆ SAO VEGA Sơ đồ khối Sơ đồ hệ thống đo đếm điện Một Bộ tập trung được nối trên đường dây điện chính của công ty, tai đây Bộ tập trung thu nhận thông tin điện năng tiêu thụ từ các đồng hồ điện (RR303) tại mỗi tầng hầm rồi gửi kết quả về máy tính trung tâm được đặt ở tầng 5 để tiến hành tính lượng điện năng tiêu thụ và thực hiện in hoá đơn. 2. Nguyên lý của hệ thống. Thiết bị đầu cuối từ xa RTU được lắp đặt bên trong các công tơ điện tử 1 pha hoặc 3 pha lắp đặ sẵn có. RTU sẽ đếm số vòng quay của đa công tơ rồi chia cho hằng số công tơ để tính ra được lượng điện năng tiêu thụ của khách hàng. Các số liệu điện tiêu thụ cùng với một số thông tin khác (số No, type..) sẽ được lưu lại trong bộ nhớ, đồng thời được truyền về bộ tập trung theo đường dây tải điện PLC (Power Line Communication). Bộ tập trung thu thập và xử lý dữ liệu được gửi từ các thiết bị đầu cuối. BTT sẽ xử lý các dữ liệu nhận được và lưu trữ chúng trong bộ nhớ, các dữ liệu này sau đó sẽ được chuyển tới máy tính trung tâm. Việc chuyển dữ liệu về máy tính có thể được thực hiện bằng hai cách, một là kết nối BTT với máy tính thông qua modem (PSTN, GSM, CDMA), hai là sử dụng Microterminal đọc trực tiếp từ BTT rồi đẩy vào máy tính. Máy tính sẽ xử lý các dữ liệu lấy ra từ BTT sau đó công ty điện lực có thể sử dụng các dữ liệu này cho việc tính toán hoá đơn, các dịch vụ khác cho khách hàng và phân tích các số liệu.