Принципы построения систем кабельного телевидения

ПРИНЦИПЫ  ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

До недавнего времени  самым распространенным, а иногда и единственным, средством доставки телевизионных сигналов в частные  квартиры и дома было эфирное телевизионное  вещание. Для этого использовались и используются по настоящее время открытые метровые и дециметровые радиоканалы, организуемые передающим и приемным оборудованием в свободном пространстве. Частоты вещания распределены в соответствии с частотным планом, установленным государственными органами контроля радиосвязи. Радиочастотный спектр эфирного телевизионного вещания, таким образом, был предоставлен для свободного общественного использования. Примерно с конца 50-х годов XX века постепенно стало развиваться другое направление в области телевизионного вещания - кабельное телевидение. В системах кабельного телевидения для передачи сигнала стала использоваться закрытая среда распространения электромагнитных волн. Развитие этих двух типов систем шло параллельно, но соотношение темпов и масштабов их развития традиционно было в пользу эфирных систем. Однако в течение последних десяти лет системы кабельного телевидения приобретают все большую популярность, чему есть множество объективных причин. Системы кабельного телевидения (далее также будем называть их системами КТВ), являясь средством коллективного распределения телевизионного сигнала, свободны от многих недостатков эфирных систем. Среди первых достоинств кабельных систем можно назвать высокое качество сигнала, высокую защищенность передачи и новые дополнительные возможности, связанные с их эксплуатацией. Определяемые в этой главе понятия являются ключевыми в понимании принципов построения систем КТВ и необходимы для изучения материала всех последующих глав.

1.1. Развитие телевизионных  кабельных систем

Считается, что системы кабельного телевидения появились в начале 1950-х годов в США. Тогда они начали строиться как коммерческая альтернатива телевизионному вещанию по открытому радиоканалу в тех районах, где эфирный прием был затруднен. Постепенно системы кабельного телевидения продвигались и в те районы, в которых не было проблем с эфирным приемом, конкурируя с общедоступными и бесплатными эфирными системами. Разумеется, для этого оператору кабельной системы приходилось заинтересовывать абонентов, предлагая им расширенный и улучшенный сервис. Благодаря этому со временем кабельные системы заняли свое прочное место в средних и крупных городах. И хотя главным направлением в телевизионном вещании долгое время оставалось эфирное ТВ, спрос на кабельные системы не ослабевал и они продолжали развиваться.

Немного истории и  статистики. Традиционно США считались  лидером в мировой индустрии  кабельного телевидения. Для примера  можно привести тот факт, что уже  к 1973 году в США насчитывалось  более 2000 систем кабельного телевидения, обслуживающих в совокупности более 2,5 миллионов абонентов. К концу 1999 года кабельным телевидением в США было охвачено около 65 % частных домов и квартир. В Европе популярность сетей КТВ не была так велика, и это соотношение сохраняется до сих пор. В среднем охват частного сектора в Европе составляет около 30 %. Однако, в некоторых европейских странах кабельные системы распространены очень широко. Например, в странах Бенилюкса охват кабельным телевидением достигает 90%. В России системы кабельного телевидения также развивались, хотя и гораздо менее быстрыми темпами. Только в 1979 году в Советском Союзе впервые был принят ряд законодательных решений относительно создания кабельных систем коллективного приема. Впоследствии, к 1989 году в Москве было построено несколько десятков систем кабельного телевидения разного масштаба с общим числом абонентов около 80 тысяч.

Первые отечественные  кабельные системы представляли собой распределительную структуру  с коллективной антенной, установленной  на высокой мачте или крыше здания. Принимаемый этой антенной эфирный сигнал разводился с помощью коаксиальных кабельных ответвлений ограниченному числу потребителей. Системы этого типа, обычно называемые “антенна на подъезд”, были пассивными, т.е. без усиления сигнала, поступающего от антенны, и позволяли лишь несколько улучшить качество приема за счет усложнения конструкции общей антенны. Они работали в узкой полосе диапазона MB (менее 200 МГц) без преобразования (конвертирования) частот телеканалов, т.е. частоты передаваемых каналов в них совпадали с частотами эфирного вещания. Число передаваемых телеканалов было мало, но, главное, эти системы могли обслуживать лишь очень небольшое количество абонентов (не более 15). Характеристики разветвителей и кабелей были далеки до совершенства. Даже при высоком уровне принимаемого сигнала эти системы коллективного приема имели хорошие качественные показатели только при небольшой протяженности системы. Затем появились кабельные системы второго типа, названные системами коллективного приема телепрограмм (СКПТ). Специально для них были разработаны различные активные компоненты, широкополосные усилители, канальные или диапазонные фильтры. Эти системы имели более сложную и разветвленную распределительную структуру и уже могли обслуживать несколько сотен абонентов. Однако, эти системы тоже были узкополосными, работающими в диапазоне MB без конвертирования частот телеканалов. Зачастую это значительно ухудшало качество приема.

В 1980-х годах начали создаваться так называемые крупные  системы коллективного приема телепрограмм (КСКПТ), объединяющие несколько СКПТ в масштабе целого района или даже небольшого города. Количество абонентов в такой системе могло достигать нескольких тысяч. Системы КСКПТ имели, по крайней мере, две существенных отличительных особенности. Прежде всего, как особый элемент системы был выделен комплекс головного передающего оборудования - головная станция. Во-вторых, все каналы в этой системе стали передаваться с конвертированием частот, что сильно снизило влияние эфирных передатчиков на качество изображения у абонентов кабельной сети. Соответственно, в КСКПТ стали различать каналы приема и каналы распределения.

Системы КСКПТ перестали  быть только ретрансляционными, поскольку  в них появилась возможность  подачи собственных сигналов со студийных видеомагнитофонов и телекамер. Недостатком этих систем по-прежнему оставалась их узкополосность. Разработанные для кабельных сетей советские стандарты ГОСТ 11216-83 и ГОСТ 28324-89 регламентировали использование для передачи сигналов телевидения полосы частот шириной около 300 МГц, что сильно осложняло попытки увеличения количества передаваемых каналов, поскольку возможность размещения каналов в диапазоне MB была практически исчерпана к концу 1980-х годов.

В конце 1980-х - начале 1990-х путь развития кабельной отрасли в России был определен особенностями национальной экономики. На фоне повышенного спроса населения на видео продукцию произошел всплеск активности кабельщиков. Кабельные сети тогда стали возникать спонтанно как отдельные малые сети масштаба отдельного многоэтажного дома или микрорайона. Владельцами этих разрозненных сетей разного масштаба, разного канального наполнения и качества передачи были небольшие компании или просто частные лица. Зачастую сотрудники этих компаний не были специалистами в области телевизионного вещания, а приходили из смежных технических специальностей. В то же время появилось множество новых бесплатных эфирных каналов, государство стало заниматься правовым регулированием кабельных операторов и традиционный бизнес большинства кабельщиков приносил все меньше доходов. Поэтому операторы КТВ начали переориентировать и укрупнять свои сети, вводить в них спутниковые каналы. Появилась концепция крупных систем кабельного телевидения, рассчитанных на подключение десятков тысяч абонентов, способных передавать сигналы десятков телеканалов и, возможно, других служб, что явилось следующим этапом развития телевизионных кабельных систем.

Сегодняшний виток эволюции систем КТВ связан уже с международными проектами и новыми концепциями в этой области. К концу 1990-х годов в связи с изменениями-в экономике крупные отечественные и западные компании стали делать инвестиции в российскую кабельную индустрию. Выросло множество крупных кабельных компаний во многих городах страны. Этот этап был отмечен приходом профессионалов в кабельный бизнес, причем, как в технической, так и в экономической области. Бурное развитие информационных технологий потребовало значительного пересмотра концепции построения кабельных систем передачи, назрела необходимость создания принципиально других систем. Основными отличиями систем КТВ нового поколения является их широкополос-ность, многофункциональность и интерактивность. Исследовательские работы по этим направлениям велись во всем мире. В результате были разработаны такие стандарты как EN 50083, DOCSIS, DVB/DAVIC. Был принят и новый российский стандарт ГОСТ Р52023-2003. Интеграция различных служб в сети КТВ обеспечивает ее многофункциональность. В новых системах КТВ телевизионный сигнал становится лишь одним из видов информации, помимо него система широко используется для передачи сигналов других информационных служб. В принятых документах был официально утвержден переход от узкополосных кабельных систем к широкополосным с полосой передачи 5-860 МГц (по ГОСТ Р52023-2003 с полосой 5-1000 МГц). В перспективе ожидается дальнейшее увеличение верхней частоты. На основе принятых стандартов был создан широкий спектр оборудования нового поколения для построения соере менных систем КТВ. Параллельно совершенствовались и методики построения сетей КТВ, подходы к их проектированию, принципы их адаптации к техническим условиям конкретного проекта.

Говоря о стратегии  развития сетей кабельного телевидения  в России, нужно отметить явное  оживление в этой отрасли за последние пять лет. Правда, аналитики, члены российской ассоциации кабельного телевидения (АКТР), насчитывающей более 80 членов, признают, что “к сожалению, отечественные достижения в области техники КТВ - в большой степени результат деятельности энтузиастов”. Моральное старение существующих сетей в сочетании с отсталостью отечественного производства в сфере высоких технологий определяют нынешнюю ситуацию. “Немногочисленные существующие предприятия не могут удовлетворить все потребности рынка, а для роста производства нужны серьезные инвестиции, привлечение которых прямо зависит от государственной политики в области КТВ”. В то же время многие эксперты считают, что в ближайшее время можно ожидать настоящего бума в развитии широкополосных мультисервисных кабельных сетей. Причиной этого является присоединение России к хартии глобального информационного сообщества и связанные с этим международные проекты. Вступив в эту организацию, Россия тем самым взяла обязательство построить весьма большую часть Глобальной Информационной Инфраструктуры (ГИИ), в основе проекта которой лежит создание широкополосных интегральных сетей в крупных городах. Применяемые при этом технологии настолько дорогостоящи, что требуют огромных инвестиций, а это означает обеспеченное будущее для всей кабельной отрасли. Россия принимает участие в европейском проекте IBCoBN (Integrated Broadband Communications on Broadcast Networks), входящем в программу ACTS (Advanced Communication Technologies and Services) Европейской Комиссии (EC). На экспериментальных сетях испытывается новейшее оборудование, создаются программные комплексы и математические модели техникоэкономического анализа интерактивных сетей КТВ (OPTIMUM, TERRA). Материалы по этому проекту можно найти в жирнале “Телемультимедиа” №2(6) 2001 г и на сайте журнала “Телеспутник’’.

На крупнейших в стране предприятиях КТВ "Санкт-Петербургское  кабельное телевидение" и "Комкор" (Москва) в 2001 году организованы экспериментальные  участки для исследования возможностей предоставления всего комплекса  услуг в сетях КТВ во взаимодействии с различными наземными и спутниковыми средствами телевизионного вещания. Эти сети реализуют и эксплуатируют самые современные технологии передачи. Например, гибридная мультисервис-ная сеть КТВ Комкор создана на основе волоконно-оптической транспортной системы и двунаправленной гибридной волоконно-коаксиальной распределительной сети общей емкостью более 100 тысяч квартир. Транспортный уровень построен на цифровых и аналоговых волоконно-оптических линиях связи. К узлам распределительной сети подходит высокопроизводительная транспортная ATM сеть, которая позволяет предоставлять услуги высокоскоростного доступа в Интернет, передачи данных с помощью технологии кабельных модемов. В распределительной сети проложены 11 кольцевых оптических магистралей, содержащих в общем 198 оптических приемопередатчиков, к которым подключены коаксиальные сегменты. Каждый приемопередатчик обслуживает около пятисот квартир, т.е. приблизительно по одному волокну обслуживается один дом. Такие крупные и технологически развитые сети как Санкт-Петербургское КТВ и Комкор делают ставку на российского производителя, что позволило уже создать более десяти тысяч рабочих мест.

О развитиии сетей  КТВ в крупных городах свидетельствуют  данные статистики. По данным Управления Госсвязьнадзора по Петербургу на 2000 год было выдано 23 лицензии на предоставление услуг КТВ в городе и еще 23 - в Ленобласти. По данным маркетингового исследования “Создание опытной зоны цифрового аудио и телевещания”, которое проводило ЗАО “Северо-Западная Медиа группа” в мае 2000 года, годовой объем рынка услуг сетей КТВ в Петербурге составлял около 7 миллионов долл. В 2002 году на петербургском рынке утвердилось множество операторов, работающие как в масштабах районов, так и всего города. Среди них Телике, Катрина, ПАКТ, Каравелла, Аврора и крупнейший оператор - ОАО ТКТ, который получил во владение главную городскую сеть КТВ {сеть вещала почти на 1,3 млн. квартир, в том числе услугами кабельного телевидения пользовались около 450 тыс. квартир). В течение ближайших 5 лет ТКТ планирует сделать сеть современной и интерактивной, покрыв ею весь Петербург, и инвестировать в ее развитие 40 - 50 млн. долл. На базе построенных оптоволоконных колец подключается около 8 тыс. квартир в месяц, параллельно проводится модернизируя существующей сети. По оценкам руководства компании модернизация сети стоит около 20 долл. на абонента. В проекте планируется использовать головные станции отечественного производства СГ-900 емкостью на 50 - 80 тыс. квартир, стоимость которых составляет около 3500 долл. Практически все кабельные операторы работают в сотрудничестве с крупными Интернет-провайдерами. В настоящее время в Петербурге действует около 50 сетей КТВ. Помимо ТКТ другие сети КТВ в Петербурге в общей сложности обслуживают по разным оценкам от 70 до 90 тыс. квартир. Средний размер месячной абонентской платы составляет 60 руб.

Согласно данным органов  Государственного надзора за связью и информатизацией, которые были опубликованы в журнале “Электросвязь” № 9 2002 и на сайте АКТР, к 2002 году в РФ было выдано около 700 лицензий на трансляцию ТВ программ по сети КТВ, построены современные кабельные сети общей емкостью более 20 миллионов абонентов, к которым подключилось около 12 миллионов абонентов. Примерно 250 тысяч абонентов были подключены к мультисервисным интерактивным сетям и могут пользоваться дополнительными услугами. Число абонентов кабельного Интернета составляло 13 тысяч, а сейчас их около 20 тысяч при том, что средняя абонентская плата за доступ в Интернет непомерно высока - около 30 долл. По данным Лардо-Телеком, в 2003 году на IV семинаре кабельных операторов Урала и Западной Сибири проводился опрос среди 42 операторов КТВ из Свердловской, Челябинской, Тюменской, Пермской, Новосибирской, Кемеровской и Оренбургской областей. В результате опроса было выяснено, что число абонентов средней сети составляет 17 тысяч, стоимость подключения - от 600 до 1500 рублей. Российская абонентская аудитория очень неоднородна. Большая ее часть (50...60%) -это абоненты систем коллективного приема телепрограмм, получающие стандартный набор из 5...6 эфирных телеканалов (ОРТ, РТР, ТВЦ, НТВ, “Культура" и, возможно, региональный или муниципальный канал). Примерно 30...40% составляют абоненты более или менее модернизированных крупных и средних систем коллективного приема, принимающие 15...20 каналов, в число которых входят в основном эфирные и спутниковые российские каналы, но иногда и зарубежные спутниковые каналы. По-настоящему современных интерактивных сетей КТВ сейчас в России не более 10%. Рост прибыли российских кабельных компаний пока отстает от европейских. По данным того же АКТР все вместе взятые операторы КТВ получают доход порядка 10 миллионов долл. в месяц, т.е. 120 миллионов в год, тогда как, например, в Польше доход составляет около 900 миллионов. Перспективы дальнейшего роста прямо связаны с введением новых интерактивных услуг и переходом на цифровую передачу. Это расширит возможности операторов и клиентов сети и, кроме того, упорядочит финансовые взаимоотношения между ними.