TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO
Tìm hiểu công nghệ HFC và Cacble Modem

Giảng viên hướng dẫn: Lê Anh Ngọc
Lớp: D6- DTVT2
Nhóm 5:
1. Nguyễn Văn Hà
2. Nguyễn Thanh Hải
3. Nguyễn Mạnh Hiếu

4. Vũ Đình Hoan
5. Vũ Văn Hoan

Hà Nội-2014

1


LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, công nghệ truyền thanh truyền hình đã ra đời từ rất lâu, nó
đã cung cấp nhiều thông tin thiết thực cho con người. Ngày nay khả năng của
Truyền hình cáp, nhất là truyền hình cáp hữu tuyến HFC là hệ thống truyền hình
mà tín hiệu truyền hình được truyền dẫn bằng cáp đến từng hộ thuê bao. Hơn nữa,
công nghệ truyền số liệu trên mạng truyền hình cáp là công nghệ Cable Modem.
Vì thế, trong bài tiểu luận này của chúng em xin giới thiệu cho các bạn và thầy
biết về công nghệ HFC và Cable Modem (CM).
Chúng em hy vọng rằng cuốn tiểu luận này sẽ cung cấp được một góc nhìn nào đó
về công nghệ HFC và Cable Modem (CM). Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song do

thời gian và trình độ có hạn, nội dung của cuốn tiểu luận này không thể tránh khỏi
những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các
bạn và thầy cô để tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện cuốn tiểu luận này hơn nữa.
Hà Nội, tháng 9 năm 2014
Nhóm 5 – Lớp Đ6ĐTVT2

2


Mục lục:
Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG HFC.....................................5
1: Khái niệm về HFC..............................................................................................5
2: Cấu trúc mạng HFC...........................................................................................5
2.1:Các đặc điểm cơ bản mạng HFC...................................................................5
2.2. Ưu nhược điểm của mạng HFC...................................................................6
Chương 2. Các công nghệ truyền dẫn trong mạng HFC...........................................8
1:Truyền dẫn quang trong mạng HFC....................................................................8
1.1: Headend.......................................................................................................9
1.1.1: Sơ đồ khối của Headend........................................................................9
1.1.2: Nguyên lý hoạt động của các Headend................................................10
1.2: Máy phát quang..........................................................................................11
1.2.1: Cấu tạo.................................................................................................11
1.2.2: Nguyên lý hoạt động của máy phát quang...........................................11
1.3: Node quang................................................................................................11
1.3.1: Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra..................................................11
1.3.2: Nguyên lý hoạt động của Node quang.................................................12
1.3.3: Chức năng của Node quang.................................................................12
2.1: Cáp đồng trục.............................................................................................13
2.2: Các bộ khuếch đại......................................................................................14
2.2.1: Bộ khuếch đại trung kế........................................................................14

2.2.2: Bộ khuếch đại Fidơ..............................................................................14
2.2.3: Bộ khuếch đại đường dây....................................................................14
3.1.1:SET-TOP-BOX( STB)..........................................................................16
3.1.2 Thoại IP.................................................................................................17
3.1.3 Modem cáp............................................................................................17
4: Đặc điểm tiêu chuẩn kỹ thuật trong mạng truyền dẫn HFC.............................17
4.1: IEEE 802.14...............................................................................................17
4.2 Lớp vật lý trong mạng HFC........................................................................18
3


4.2.1 Tiêu chuẩn của lớp vật lý......................................................................18
4.2.2: Khả năng băng thông...........................................................................18
5: Ứng dụng của HFC tại Úc................................................................................18
Chương III: Khái quát về công nghệ Cable Modem...............................................21
1: Khái niệm về công nghệ Cable Modem...........................................................21
2: Lịch sử ra đời của Cable Modem.....................................................................21
3: Cấu trúc của Cable Modem..............................................................................22
3.1 Sơ đồ khối của Cable Modem.....................................................................22
3.1.1 Chức năng của khối Tuner....................................................................23
3.1.2: Demodulator........................................................................................23
4: Mô hình kiến trúc phân lớp cable modem........................................................25
5: Phổ của Cable Modem.....................................................................................26
6: Ánh xạ của cable modem.................................................................................27
Kết luận...................................................................................................................28
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.......................................................................................28

4



Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG HFC
1: Khái niệm về HFC
HFC (Hybrid Fiber coaxial) là một mạng kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng
trục để tạo ra một mạng băng rộng.
HFC được sử dụng cho cable TV (mạng cap TV) từ thập niên 1990.
Nguyên nhân ra đời mạng HFC:
- Là do mạng cable TV truyền thống trước đây chỉ dùng thiết bị điện và cáp
đồng trục cũng như các bộ khuếch đại. Chính vì vậy mà chất lương tín hiệu cũng
như bán kính phục vụ là thấp, không đáp ứng được nhu cầu người xem cả về chất
lượng hình ảnh cùng các dịch vụ.
- Mạng HFC khắc phục nhược điểm trên bằng cách nối cáp quang từ trung tâm
đến một loạt điểm phân phối quang. Tại các điểm phân phối này, tín hiệu quang sẽ
được chuyển thành tín hiệu điện và cáp đồng trục sé được sử dụng để kết nối đến
các thuê bao khác, các ưu điểm của HFC là :
 Dải thông cực lớn, suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão
hóa và ăn mòn hóa học tốt.
 Cho phép truyền tín hiệu có tần số hàng tram THz.
 Độ ổn định và chất lượng dịch vụ của mạng được nâng cao (VOD, VoIP và
internet)
 Tính kinh tế cao.
2: Cấu trúc mạng HFC
2.1:Các đặc điểm cơ bản mạng HFC
Trong mạng HFC việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các node quang là
cáp quang, còn từ các node quang đến thuê bao là cáp đồng trục.

5


Hình 1.1 Mô hình mạng Cáp Đồng truyền thống (trái) và HFC (phải)
* Mạng HFC gồm 3 thành phần chính

- Hệ thống thiết bị tại trung tâm
- Hệ thống phân phối mạng tín hiệu.
- Thiết bị thuê bao tại nhà.
1, Hệ thống thiết bị tại trung tâm: cung cấp quản lý chương trình hệ thống mạng
truyền hình cáp gồm các headend chủ và các headend vùng.
2, Hệ thống phân phối mạng tín hiệu là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm
đến các mạng thuê bao gồm các nút chuyển đổi quang điện (fiber optic node).
3, Thiết bị thuê bao tại nhà là một máy thu hình để thu tín hiệu từ mạng phân phối
tín hiệu.
2.2. Ưu nhược điểm của mạng HFC
Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ có 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 hóa và ăn mòn hóa học tốt. Với các sợi
quang được sản xuất với công nghệ hiện đại ngày nay, các sợi quang cho phép
truyền các tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz. Đây là dải thông tín hiệu vô
cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải thông đường truyền mà không một
phương tiện truyền dẫn nào khác có thể có được.
6


- Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ bước
sóng quang là 1310 nm và 1550 nm. Đây là 2 cửa sổ có suy hao tín hiệu rất nhỏ:
0,3 dB/km với bước sóng 1310 nm và 0,2 nm với bước sóng 1550 nm.Trong khi đó
với một sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp nhất cũng phải mất43 dB/km tại tần số
1 GHz.
- Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vậy không bị ảnh hưởng bởi
các nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên
đường truyền. Các sợi quang là các vật liệu không bị ăn mòn hóa học dẫn đến tuổi
thọ của sợi cao.
- Có khả năng dự phòng trong trường hợp sợi quang bị đứt. Trước đây các mạng

con truy nhập thường sử dụng các thiết bị tích cực là các bộ khuếch đại tín hiệu
nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu đi xa. Với các mạng truy nhập đồng trục,
khi cung cấp dịch vụ 2 chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại
tín hiệu cho các tín hiệu ngược dòng dẫn đến độ ổn định của mạng giảm.. Một
mạng HFC chỉ sử dụng các thiết bị cao tần thụ động được gọi là mạng HFC thụ
động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial) như thể hiện trong hình 2.3. Sử dụng
mạng truy nhập thụ động hoàn toàn sẽ tạo ra các ưu điểm sau:
- Chất lượng tín hiệu được nâng cao do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu
mà hoàn toàn chỉ dùng các thiết bị thụ động nên tín hiệu tới thuê bao sẽ không bị
ảnh hưởng của nhiễu tích tụ do các bộ khuếch đại.
- Sự cố của mạng sẽ giảm rất nhiều dẫn đến tăng độ ổn định và chất lượng phục vụ
mạng vì trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại
và thiết bị ghép nguồn cho chúng.
- Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo 2 chiều vì thế độ ổn
định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ 2 chiều.
- Sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ động sẽ giảm chi phí rất lớn cho việc cấp
nguồn bảo dưỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí
điều hành mạng.
- Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao tại một node quang sẽ
giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên sẽ tăng lên, tạo
ra khả năng cung cấp tốt các dịch vụ 2 chiều tốc độ cao cho thuê bao.Tuy nhiên,
mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC cũng có một số nhược điểm sau:
Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp sẽ
không được bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng.

7


Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi một
node quang có thể giảm đi. Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử

dụng các bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và tăng
số node quang dẫn đến tăng chi phí rất lớn cho mạng.

8


Chương 2. Các công nghệ truyền dẫn trong mạng HFC
1:Truyền dẫn quang trong mạng HFC

Hình 2.1 Cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang đơn giản
Trong mạng HFC, truyền dẫn quang được thực hiện từ Head-end đến HUB rồi đến
các Node quang. Hệ thống truyền dẫn này gồm:
- Headend
- Máy phát/thu quang
- Node quang
- Bộ chia quang
- Cáp quang

1.1: Headend
9


1.1.1: Sơ đồ khối của Headend

Hình 2.2 Trung tâm Headend
Cấu tạo của trung tâm Headend gồm:
1. Khối thu tín hiệu vệ tinh
2. Khối RF/IF
3. Khối IF/IF
10



4. Khối IF/RF
5. Khối combiner
6. Khuếch đại RF
1.1.2: Nguyên lý hoạt động của các Headend
Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, ...) được thu qua các
anten VHF (very hight ữiquenc}'), mỗi một kênh truyền hình được thu qua một
anten riêng, các kênh truyền hình thu được sau đó đưa vào khối chuyển đổi từ tín
hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter). Lúc này tín hiệu thu
được tò mỗi anten là một dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu và các kênh tín
hiệu khác lọt vào (ví dụ: anten VHF cần thu kênh VTV3 nhưng trong tín hiệu thu
được có cả các kênh khác như HTV, VTV2). Tín hiệu trung tần chung này được
đưa qua bộ lọc trung tần để lọc lấy kênh tín hiệu cần thu (VTV3). Mỗi bộ lọc trung
tần được điều chỉnh để chỉ thu một kênh tín hiệu. Tín hiệu trung tần ra khỏi bộ lọc
chỉ có một kênh duy nhất. Các kênh tín hiệu này sẽ được đổi lên tần số RF qua bộ
chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần đường xuống của mạng
CATV. Sau đó tín hiệu RF này được đưa vào bộ kết hợp (combiner 16:1) để ghép
kênh với cáckênh tín hiệu khác theo phương thức ghép kênh theo tần số (FDM:
Friquency Division Multiplexing). Các tín hiệu vệ tinh được thu qua anten parabol
là các tín hiệu truyền hình bao gồm nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách các kênh
này ra thành các kênh độc lập thì chúng được chia thành nhiều đường bằng các bộ
chia vệ tinh. Sau đó mỗi đường sẽ được đưa vào bộ thu vệ tinh (dovvnconverter)
để chuyến từ tần số cao thành tần số thấp, tín hiệu ra khỏi bộ thu là tín hiệu A/V.
Đây chưa phải là tín hiệu mà CATV cần nên sau đó chúng được đưa vào bộ chuyển
đổi A/V thành IF.Tín hiệu ra là tín hiệu IF trộn cả Audeo và Video. Tín hiệu trung
tần này vẫn là sự kết hợp của nhiều kênh tín hiệu , để lấy ra một kênh theo yêu cầu
thì chúng được đưa qua bộ lọc trung tần giống như khi thu các chương trình truyền
hình quảng bá và tín hiệu ra là kênh tín hiệu cần thu. Các kênh này tiếp tục được
đưa vào bộ chuyển đổi IF/RF để được tín hiệu RF nằm trong dải tần CATV. Sau đó

được đưa vào combiner 16:1 để ghép kênh với các kênh truyền hình khác thu từ vệ
tinh và các kênh truyền hình quảng bá trong dải tần đường xuống (70MHz ~
862MHz). Tín hiệu ra là tín hiệu RF đã ghép kênh bao gồm nhiều kênh được ghép
lại với nhau. Tín hiệu này đã có thể đưa vào máy thu hình của thuê bao giải mã và
xem được, nhưng để truyền đi xa và theo nhiều hướng khác nhau thì nó được đưa
vào bộ khuếch đại để khuếch đại lên sau đó chia ra bằng bộ chia tín hiệu cao tần
(bộ chia ký hiệu ISV hoặc IS). Tín hiệu sau bộ chia mỗi đường được đưa vào một
máy phát quang, tại đây tín hiệu RF được chuyển thành tín hiệu quang và ghép vào
sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC.
1.2: Máy phát quang
11


1.2.1: Cấu tạo

Hình 2.3: Sơ đồ khối máy phái tín hiệu quang
Máy phát quang bao gồm 3 khối chính như sau:
- Bộ lập mã
- Bộ điều khiển
- Nguồn quang
1.2.2: Nguyên lý hoạt động của máy phát quang
Tín hiệu cao tần RF qua bộ lập mã ,sau đó tín hiệu được đưa vào bộ điều khiển để
chuyển tín hiệu điện áp thành tín hiệu dòng bơm thích hợp cho nguồn laser và
nguồn laser có chức năng chuyển tín hiệu điện đó thành tín hiệu ánh sáng và ghép
vào sợi quang qua bộ nối.
1.3: Node quang
1.3.1: Sơ đồ khối của node quang 4 cổng ra

Hình 2.4: Sơ đồ node quang 4 cổng ra


12


Cấu tạo node quang bao gồm:
(1) Khối thu quang.
(2) Khối khôi phục tín hiệu.
(3) Khối khuếch đại công suất trước khi đưa ra đầu ra.
(4) Khối Diplexer ba cổng.
(5) Các bộ rẽ tín hiệu (trích tín hiệu ra ) để kiểm tra.
(6) Khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở về
trung tâm).
TP (Test Point): là đầu kiểm tra
1.3.2: Nguyên lý hoạt động của Node quang
Tín hiệu quang tại đầu vào được chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua đi ốt
quang điện vào bộ khuếch đại, tín hiệu cao tần (RF) được chia đều thành hai hướng
vào hai khối tương tự nhau. Tại đây tín hiệu được khôi phục lại nhờ bộ cân chỉnh
và khuếch đại lên đưa vào bộ chia, tín hiệu lại tiếp tục được chia thành hai hướng
vào bộ khuếch đại công suất trước khi đưa ra cổng. Tín hiệu hướng xuống đi qua
khối Diplexer sẽ đi qua cổng H ra cổng ra. Còn tín hiệu cao tần hướng lên (đi từ
phía thuê bao) sẽ đi qua cổng L vào khối Combiner và được kết hợp với tín hiệu
đến từ các cổng khác qua bộ lọc, bộ lọc sẽ lọc lấy khoảng tín hiệu trong băng tần
hướng lên (5 MHz÷65MHz) sau đó được khuếch đại và được đưa vào khối phát
quang. Tại đây tín hiệu cao tấn (RF) sẽ được chuyển thành tín hiệu quang qua điôt
điện quang để truyền về trung tâm trên các sợi cáp hướng lên.
1.3.3: Chức năng của Node quang
Chức năng chính của node quang là chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu
cao tần (RF) và ngược lại. Đồng thời nó cũng khuếch đại tín hiệu và cần chỉnh
lại tín hiệu tương tự như tín hiệu tại máy phát. Vì tín hiệu khi truyền trên sợi
quang bị suy hao và các xung bị giãn ra do hiện tượng tán sắc của sợi quang mà
đặc biệt là truyền trên sợi đơn mode nên sự ảnh hưởng này lại càng lớn. Chúng

làm suy giảm chất lượng tín hiệu vì vậy cần cân chỉnh và khuếch đại. Tín hiệu
vào của node quang nằm trong khoảng -2.5dBm ÷ +2dBm và tín hiệu ra thông
thường của một node quang trong khoảng 108dBμV. Khoảng bước sóng hoạt
động là từ 1270÷l550nm, trong truyền hình cáp dùng cửa sổ quang 1310nm để
có suy hao trên sợi quang thấp

2: Công nghệ truyền dẫn cáp đồng trục trong HFC
13


2.1: Cáp đồng trục
Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi cho việc phân phối tín hiệu các chương
trình truyền hình . Hình 2.11 vẽ sơ đồ cấu trúc cáp đồng trục sử dụng trong CATV

Hình 2.6: Cấu tạo cáp đồng trục
Có ba loại cáp đồng trục khác nhau được sử dụng trong mạng cáp phân phối:
+ Cáp trung kế ( QR-540)
+ Cáp fidơ (RG-11)
+ Cáp thuê bao ( RG-6)

Hình 2.7: Các loại cáp đồng trục
2.2: Các bộ khuếch đại
Đặc điểm của bộ khuếch đại:
14


Các bộ khuếch đại đường truyền bù lại suy giảm tín hiệu, chúng đóng vai trò quan
trọng khi thiết kế hệ thống.Mỗi bộ khuếch đại có chứa một bộ ổn định để bù lại suy
giảm ở các tần số khác nhau.
2.2.1: Bộ khuếch đại trung kế

Được đặt tại điểm suy hao lên tới 20 ÷ 22dB tính từ bộ khuếch đại trước đó, mức
đầu ra thường khoảng 30 ÷ 36dBmV.

Hình 2.8: sơ đồ khối đơn giản của bộ khuếch đại trung kế
2.2.2: 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).
Thông số kỹ thuật: - Giải tần làm việc : 5/65MHz
- Bộ khuếch đại: 38dBmV
- Mức tín hiệu ra: 46dBmV
- Độ phẳng kênh: +- 0.75 db
- Noise figure: <7db
- Number of output: 2
- AC current passing: 7A
2.2.3: 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 hiệu Video 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.
15


Hình 2.9 Bộ khuếch đại fido
3: Cộng nghệ truy nhập mạng HFC 2 chiều
3.1: Các công nghệ thúc đẩy
Sự phát triển từ các mạng HFC một chiều sang các mạng truy nhập HFC băng rộng
hai chiều được thúc đẩy bởi sự ra đời của ba hệ thống thiết bị mới:

- Đầu thu tín hiệu truyền hình số cao cấp: STB cao cấp (Advance STB).
- Modem cáp: Cable Modem.
- Các hệ thống thoại IP hoạt động qua mạng HFC.
Vị trí các thiết bị trên trong mạng HFC 2 chiều như trong hình 2.10

3.1.1:SET-TOP-BOX( STB)

16


Hình 2.10: Thiết bị đầu cuối thuê bao trong mạng HFC 2 chiều

Hình 2.11 Thiết bị Set-Top-Box

17


STB bao gồm các loại số và tương tự, là thành phần rất quan trọng trong mạng
HFC. STB số là kết nối cho sự phát triển từ các TV tương tự hiện nay tới các TV
số cao cấp trong tương lai.
STB số có các chức năng cơ bản sau:
- Dò tìm kênh số (MFEG - 2) và các dịch vụ Video tương tự trong dải tần đường
xuống.
- Giải điều chế kênh tín hiệu số thu được.
- Điều chế tín hiệu số đường lên.
- Mã hoá/giải mã các dịch vụ lựa chọn.
- Quản lý báo hiệu thuê bao từ CATV Headend.
- Cung cấp giao điện thuê bao người sử dụng.
3.1.2 Thoại IP
Thuật ngữ thoại IP có nghĩa là sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua

mạng viễn thông. Thuật ngữ này được viết tắt là VOIP. Do sự bùng nổ của Internet,
giao thức IP trở thành giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói trong mạng LAN
và WAN. Sự thích hợp các dịch vụ thoại vào trong mạng HFC băng rộng truyền tải
cả tín hiệu Video và dữ liệu có những ưu điểm lớn để thực hiện xa lộ thông tin.
Thoại IP có thể được thực hiện bằng một IP phone hoặc một máy điện thoại truyền
thống kết nối với một Modem cáp hoặc bằng STB số. IP phone có thể hoạt động
như một thiết bị IP chuẩn có địa chỉ IP riêng, có các chức năng tích hợp nén tín
hiệu thoại. Để kết nối một máy điện thoại truyền thống với Modem các khối giao
diện mới (Module) được phát triển cắm thêm vào modem cáp /STB và cung cấp
các chức năng này. Các gói IP này sẽ được gửi đi qua mạng HFC sử dụng giao
thức DOCSIS.
3.1.3 Modem cáp
Modem cáp cung cấp truy nhập Internet hai chiều tốc độ cao qua các mạng HFC.
4: Đặc điểm tiêu chuẩn kỹ thuật trong mạng truyền dẫn HFC
4.1: IEEE 802.14
Phương pháp nguyên thủy để truyền video trên mạng HFC mà cho đến bây giờ
vẫn sử dụng rộng rãi là điều chế các kênh TV tương tự tiêu chuẩn, cũng giống như
phương pháp sử dụng để truyền dẫn các kênh truyền hình quảng bá trong không
gian.
Nhóm làm việc IEEE 802.14 được hình thành vào tháng 11 năm 1994 để chuẩn
hóa lớp vật lý (PHY layer) và lớp điều khiển truy nhập đa phương tiện (MAC
layer) cho các hệ thống HFC.

18


4.2 Lớp vật lý trong mạng HFC
4.2.1 Tiêu chuẩn của lớp vật lý
500 thuê bao tại điềm thiết kế tham chiếu.
- Hỗ trợ sub-split (5 MHz÷40 MHz upstream), mid-split (5MHz÷120 MHz

upstream), và high-split (800 MHz÷1000 MHz upstream).
- Sử dụng lại tần số chiều lên.
- Lựa chọn điều chế QAM 64 cho chiều xuống.
- QAM-64 với 6 bit/Hz tạo ra 30 Mbps trong 6 MHz.
- Điều chế QPSK được chọn cho chiều lên để chịu đựng nhiễu lớn.
- Có một vài kênh chiều lên trên một kênh chiều xuống.
Có bốn kỹ thuật điều chế sử dụng 5,12 Msymbols/second cho chiều xuống và một
kỹ thuật điều chế sử dụng 1,28 Msymbols/second cho chiều lên. Tốc độ bit của
năm kỹ thuật điều chế này là:
- QPSK: 2 bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 10,24 Mbps.
16 QAM: 4 bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 20,48 Mbps.
64 QAM: 6 bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 30,72 Mbps.
- 256 QAM: 8 bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 40,96 Mbps.
- QPSK: 2 bits/symbol X 1,28 Msymbols/second = 2,56 Mbps.
4.2.2: Khả năng băng thông
- Phổ kênh chiều xuống 550MHz – 750 MHz.
- Phổ kênh chiều lên 5 MHz – 42MHz.
- Phổ 5 MHz-42 MHz cho kênh 1,8MHz.
Chiều xuống:
- QPSK: 33 kênh FDM x10,24 Mbps/kênh =337Mbps.
- 16 QAM: 33 kênh FDM x 20,48 Mbps/ kênh =1031Mbps.
- 64 QAM: 33 kênh FDM x 40,96 Mbps/kênh =1351 Mbps.
Chiều lên:
- QPSK: 20 kênh FDM x 2,56 Mbps/kênh =51 Mbps.
19


5: Ứng dụng của HFC tại Úc
Không giống như ở các nước như Mỹ, Canada và nhiều nước châu Âu, Úc đã
không có một cơ sở hạ tầng CATV truyền thống hiện có. Các mạng CATV đầu tiên

được cài đặt ở Úc là mạng HFC. Hai công ty, Telstra và Optus, chạy đua để xây
dựng hai trong số các mạng HFC hiện đại, thường phục vụ cùng một khu vực. Điều
này có nghĩa rằng chúng ta có hai mạng HFC hiệu suất cao hiện đại trong một số
khu vực của các thành phố lớn của chúng tôi (Whittle 2001).
Bởi vì điều này, đã có nghiên cứu cho thấy rằng thị trường tại Úc là không đủ lớn
cho hai nhà cung cấp CATV. Trong thực tế, nó thậm chí còn gợi ý rằng một hệ
thống cáp độc quyền sẽ mang lại lợi nhuận trong 10 năm tiếp theo (APRO 1996)
do chi phí đặt xuống cáp cho mạng hoàn toàn mới này tại Úc.
Mạng Optus bắt đầu triển khai của HFC mạng trong Blacktown tại Sydney và
Đông Burwood tại Melbourne vào tháng Hai năm 1995. Bây giờ nó cũng có sẵn ở
Brisbane. Nó cung cấp truyền hình cao cấp, điện thoại địa phương, hoàn toàn hai
chiều truyền dẫn tốc độ cao và các dịch vụ kỹ thuật số và tương tác khác (ACCC
2001). Hiện nay, hầu hết, nếu không phải tất cả, của Optus HFC mạng được kết nối
bằng dây cáp trên không trên cột điện. Điều này là dễ bị vỡ từ xe bão nhưng là rẻ
hơn so với cáp chôn. Được biết, Sydney điện phí Optus $ 9,00 cho mỗi thuê cực
mỗi năm, đem lại cho nó một thu nhập khoảng $ 3 triệu cho mỗi năm (APRO
1996). Đến cuối năm 2000, Brisbane, Melbourne và Sydney chứa 21.000 km cáp
đồng trục (0,625 "đồng trục) và 5.500 km cáp (cáp quang đơn chế độ 24-144 sợi
mỗi vỏ) (BIS 2001). Optus ngừng triển khai này trong năm 1997, chi tiêu khoảng 3
tỷ USD trên mạng HFC của nó.
Telstra bắt đầu triển khai HFC vào năm 1994. Bởi năm 1997, tuy nhiên, mạng đã
thông qua 2,5 triệu ngôi nhà, 1,5 triệu ngắn so với kế hoạch 4 triệu. Mạng triển
khai dừng lại vào năm 1999 sau khi một đầu tư 4 tỷ USD trong mạng HFC. Telstra
hiện đang cung cấp CATV và Internet cáp cho người dùng ở Sydney, Melbourne,
Brisbane và Gold Coast qua cả hai loại cáp trên và dưới mặt đất. Telstra hiện đang
đầu tư bằng hình thức khác của công nghệ băng thông rộng, không đồng bộ Digital
Subscriber Line (ADSL).
Năm 1998/1999, cả hai Telstra và Optus đã quyết định không mở rộng mạng
lưới của họ. Điều này phần lớn là do ý kiến cho rằng có sự trùng lặp mạng HFC
trong một số khu vực ở Úc. (Dưới đây: HFC triển khai mạng lưới tại Úc, biểu

không của ACCC).

20


21


Chương III: Khái quát về công nghệ Cable Modem
1: Khái niệm về công nghệ Cable Modem
Công nghệ Cable Modem (CM) là công nghệ truyền số liệu trên mạng
truyền hình cáp (CATV) vốn là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục, dùng để
cung cấp tín hiệu một chiều.

Hình 2.1: Mô hình Cable Modem
2: Lịch sử ra đời của Cable Modem
Cable Modem đã được các thành phố lớn cung cấp dịch vụ từ năm 1998. Và hiện
nay ở Việt Nam dịch vụ này ứng dụng khá rộng rãi.
Dịch vụ cable-modem thường được cung cấp ở mức băng thông nhiều megabit
tùy vào từng nhà cung cấp dịch vụ. Đối với khách hàng, cable modem có thể được
xếp vào nhóm giải pháp SOHO. Cũng giống như ADSL, những người dùng đầu
tiên của Cable Modem (CM) sẽ thấy đây là một dịch vụ rất tuyệt; tuy nhiên, khi số
lượng người dùng nhiều lên, chất lượng dịch vụ sẽ giảm xuống.
Công nghệ băng thông rộng là công nghệ được sử dụng giữa thiết bị của khách
hàng và nhà cung cấp dịch vụ thoại, cho phép cung cấp một dải thông rộng hơn
trên đôi cáp đồng truyền thống. Mục đích ra đời của công nghệ bǎng rộng nhằm
đáp ứng cho người dùng sử dụng những ứng dụng, dịch vụ mới trên Internet như:
nghe nhạc xem phim trực tuyến, các nhu cầu kết nối mạng, truyền số liệu tốc độ
22



cao...Cable Modem cho phép người tiêu dùng truy cập Internet tốc độ cao hơn và ở
một phần nhỏ của thời gian, nó có Telephone Modems truyền thống dial-up
3: Cấu trúc của Cable Modem
3.1 Sơ đồ khối của Cable Modem
Cable Modem gồm loại lắp trong và lắp ngoài PC. Trong một vài trường hợp
Cable Modem có thể được tích hợp trong hộp thu Set-top. Thực tế thì khi hệ thống
Cable được nâng cấp lên dạng Digital Cable, hộp thu set-top Cable có khả năng kết
nối thẳng vào Internet qua đường kết nối CATV cho dù người sử dụng có truy nhập
Internet hay không.
Dù ở loại nào thì sơ đồ cấu trúc của Cable Modem đều có chung một dạng
như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc Cable Modem
Trong đó :
Tuner-

Bộ điều chỉnh tín hiệu

Demodulator-

Bộ giải mã tín hiệu dạng tuần tự sang dạng số

Modulator-

Bộ giải mãi tín hiệu từ dạng số sang dạng tuần tự

Media Access Control (MAC) Thiết bị điều khiển truy nhập
Microprocessor-


Bộ xử lý

3.1.1 Chức năng của khối Tuner
23


Tuner-Bộ điều chỉnh tín hiệu, nối Modem Cable với đường cáp tín hiệu hoặc
với bộ tách Splitter dùng để tách kênh dữ liệu Internet ra khỏi kênh CATV thông
thường. Từ đó các dữ liệu Internet được Tuner tiếp nhận dưới dạng tín hiệu số đã
giải mã sang dạng tương tự và chuyển tới Demodulator. Tuner có thể được tích hợp
thêm một thiết bị Diplexer cho phép nó có thể sử dụng một đoạn tần số (trong
khoảng 42-850 MHz) dành riêng cho Downstream và một đoạn khác (trong
khoảng 5-42 MHz) cho Upstream.
Cable modem Tuner là một thành phần của bộ thu phát sóng RF và được
thiết kế dành cho việc sử dụng các ứng dụng trong Cable modem. Nó là kết quả
của việc tích hợp một bộ lọc, máy phát RF và IF agc.

Hình 3.2: Mô hình TUNER-CABLE
MODEM
3.1.2: Demodulator
Đây là thành phần được sử dụng để
giải điều chế các tín hiệu đầu vào. Nó
có vai trò quan trọng trong việc giải
mã các tín hiệu đã được chuyển đổi từ
dạng tương tự sang số.
Các Demodulator đều có 4 chức
năng chính. QAM (Quadrature
Amplitude Modulation) sẽ thu các tín
hiệu tuần tự gồm các thông tin đã mã
hoá gồm cả bước sóng và pha rồi

chuyển chúng sang dạng tín hiệu đơn
giản có thể xử lý bởi A/D Converter
(Analog to Digital Converter). A/D
Converter nhận được các tín hiệu biến đổi theo điện áp và chuyển chúng thành
chuỗi số 0 và 1.
Bộ sửa lỗi (Error Correction Module) sẽ liên tục kiểm tra các thông tin nhận
được và so sánh với dữ liệu chuẩn do vậy các vấn đề xảy ra khi truyền dữ liệu luôn
được kiểm tra và khắc phục. Trong hầu hết các trường hợp các gói dữ liệu hay
Network frame là dạng MPEG và một thiết bị đồng bộ hoá MPEG được sử dụng
để chắc chắn rằng mọi dữ liệu đều được đảm bảo truyền đến đích.
Chức năng cụ thể của các thành phần như sau:
24


Bộ nhập thông tin sửa lỗi:
Bộ nhập thông tin sửa lỗi (Error Correction Module) là thành phần có nhiệm vụ
kiểm tra giám sát một cách liên tục các thông tin đầu vào. Nhờ sử dụng cơ chế so
sánh với dữ liệu chuẩn, nó dễ dàng tìm ra những vấn đề xảy ra khi truyền dữ
liệu,nếu có sự cố, sẽ ngay lập tức được khắc phục.
Bộ điều chế biên độ cầu phương QAM
Bộ điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation) là một
chương trình đơn giản với nhiệm vụ truyền tải tín hiệu tương tự và điều chế để thay
đổi biên độ của tín hiệu đầu vào. Sự mã hóa dữ liệu bằng cách thay đổi cả biên độ
và pha của sóng mang . QAM dùng một dạng sóng Sin và một dạng sóng Cosine
với cùng bộ phân tạo tần số để chuyển đổi thông tin. Tính trực giao giữa sóng Sin
và Cosine cho phép truyền dữ liệu đồng thời trên kênh. Xem xét một chu kì đơn
mỗi sóng, nguyên lý trực giao có thể trình bày như hình sau:

Hình 3.3: Mô hình điều chế QAM
Bộ chuyển đổi D/A (Digital to Analog Convenrter)

Chuyển đổi số sang tương tự là tiến trình lấy một giá trị được biểu diễn dưới dạng
mã số (digital code) và chuyển đổi nó thành mức điện thế hoặc dòng điện tỉ lệ với
giá trị số. Có nhiều phương pháp được sử dụng để chuyển đổi D/A như phương
pháp thang điện trở, phương pháp mạng điện trở…
Sơ đồ khối của một chuyển đổi D/A:

25