Принципы построения систем кабельного телевидения

Следующим этапом станет переход на цифровое телевизионное вещание. Первые эксперименты в этом направлении начались в Нижнем Новгороде еще в 2000 году. В Санкт-Петербурге с 2001 года осуществляется опытная эксплуатация цифрового канала. Выгода должна быть налицо в первую очередь для государственных органов. Частотный ресурс ограничен, а если, например, 15 телеканалов Останкино передавать в цифровом виде по четырем каналам, то освободившиеся частоты можно будет предоставить на конкурсной основе новым телеканалам или другим технологиям. Переход на цифровые технологии означает также значительную экономию электроэнергии (почти в 10 раз), что для такой огромной страны как Россия весьма существенно. Срок перехода к полномасштабному цифровому вещанию зависит от темпов работ по созданию экономичного оборудования, как для абонента, так и для оператора сети. Необходим недорогой кодер {платить сегодня 40 тысяч долл. за кодер может далеко не каждая вещательная компания), а также гибридный телевизор, способный работать и с аналоговым, и с цифровым сигналом (разработки ведутся в МНИТИ). Что касается цифровых телевизоров, то возможно лет через пять стоимость этих изделий окажется вполне приемлемой для среднего покупателя.

Прогресс в индустрии  систем КТВ за последнее десятилетие  стал возможен благодаря развитию технологий передачи и обработки сигнала. Прежде всего, это касается перехода на волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Потенциальные возможности ВОЛС в смысле расширения полосы передачи более чем на порядок превосходят коаксиальные системы даже при использовании модулированного излучения всего на одной длине волны. Если же использовать спектральное уплотнение, емкость системы передачи возрастает еще на порядок. Другим ценным преимуществом ВОЛС является независимость двух световых сигналов, распространяющихся в одном волокне навстречу друг другу на одной длине волны или в одном направлении на разных длинах волн. Перекрестных влияний и искажений сигналов при этом не происходит. Это позволяет создать двунаправленную систему с передачей множества сигналов абоненту на основе всего одного волокна на одной длине волны без устройств смешивания сигналов.

Волоконно-оптические линии  связи совершенно нечувствительны  и к внешним электромагнитным помехам, поскольку они работают в другой области электромагнитного спектра. Кроме того, затухание светового сигнала в ВОЛС очень мало, поэтому на базе ВОЛС можно построить чисто пассивную систему без электрооптических преобразователей и усилителей в линии передачи. Для создания распределительной структуры можно использовать пассивные оптические ответвители, позволяющие ответвлять определенную долю оптической мощности или вставлять оптический сигнал в общий поток. За счет названных достоинств ВОЛС несоизмеримо повышается качество передачи и надежность системы в целом.

Важнейшим шагом в  развитии телевизионных кабельных  сетей явилось их оснащение обратным направлением передачи от абонента на головную станцию или так называемым обратным каналом. Первоначально обратное направление использовалось и в  некоторых системах КСКПТ для передачи внутрисистемных сигналов в целях усовершенствования системы управления сетью. Но позже оказалось, что технология обратного канала как нельзя более подходит для создания интерактивной среды, в которой каждый абонент мог бы передавать свою информацию оператору сети, например, сообщая ему о своем желании подписаться на тот или иной канал или делая электронные платежи или заказывая те программы, которые ему интересны.

Переход на цифровые технологии в кабельных сетях является закономерным этапом их эволюции и предоставляет еще большие возможности. Эти технологии получают все более широкое применение благодаря разработке новых быстродействующих процессоров цифровой обработки сигнала. Внедрение в системы КТВ компьютерных технологий, автоматизация системы учета и ведения личных счетов абонентов (биллинга) и системы управления сетью КТВ поднимает кабельную индустрию на качественно новый уровень. Он связан с превращением сетей КТВ из чисто телевизионных в интегральные системы с предоставлением абоненту телевизионных программ, доступа в компьютерные сети, цифровой телефонии, электронной почты, видео по запросу и многих других услуг.

1.2. Определение и классификация  кабельных систем

Понятие “кабельное телевидение” (КТВ) является довольно общим и часто не совсем корректно используется для обозначения любых способов организации телевизионной передачи по кабелю. Правильнее было бы сказать, что системы КТВ явились логическим продолжением развития систем коллективного приема телепрограмм (СКПТ) или, крк их принято определять в зарубежной литературе, Community Antenna Television service (CATV). Эти понятия часто используются как синонимы, поэтому для простоты будем пользоваться этим уже привычным термином.

В настоящее время  классификация систем кабельного телевидения с использованием терминов СКПТ и КСКПТ устарела. Согласно действующему ГОСТ Р52023-2003 любую систему кабельного телевидения следует называть СКТ, а для различия систем по масштабу введены классы. Далее в книге будут встречаться обе аббревиатуры (система КТВ и СКТ) - означают они одно и то же. Различают 4 класса систем кабельного телевидения в зависимости от масштаба кабельной распределительной сети. Местной сети соответствует система класса СКТ-1, районной сети соответствует система класса СКТ-2, городской сети соответствует система класса СКТ-3, региональной сети соответствует система класса СКТ-4. В табл. 1.1 приведена классификация систем кабельного телевидения по масштабу и выполняемым функциям. Если проводить параллель со старой классификацией, то СКТ-1 приблизительно соответствует СКПТ, СКТ-2 - КСКПТ, СКТ-3 - СКТ, а СКТ-4 - КСКТ (крупной СКТ). Чтобы оценить масштабы систем разных классов, можно примерно оценить количество абонентов каждой из них: для СКТ-1 - менее 1000, для СКТ-2 - менее 50000, для СКТ-3 - менее 100000, для СКТ-4 - более 100000. Заметим, что эта классификация условна, а состав оборудования может меняться в зависимости от условий эксплуатации.

Система кабельного телевидения (СКТ) представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для формирования, обработки и передачи телевизионных сигналов в закрытой среде, их распределения с помощью распределительных кабельных структур и приема с помощью индивидуальных абонентских устройств. СКТ обеспечивает различные услуги связи (телевидение, радиовещание, другие сообщения). Возможность вещания по кабелю является очень привлекательной, по крайней мере, с двух точек зрения.

Таблица 1.1

Классификация систем КТВ  согласно ГОСТPS2023-2003

Во-первых, особенностями  эфирной передачи сигнала в крупных  городах с плотной застройкой является появление эффекта стоячих  волн между стенами зданий вследствие интерференции прямых и отраженных волн, а также образование зон радиотени или “колодцев” за высотными зданиями. В результате появляются зоны неуверенного эфирного приема или приема с искажениями в виде размытых контуров и повторных изображений, сдвинутых друг относительно друга по горизонтали.

Системы КТВ лишены этого  недостатка. Во-вторых, кабель, являющийся закрытой средой передачи, более подходит для создания частных систем коммерческой эксплуатации или систем передачи информации ограниченному кругу потребителей, имеющих права доступа. Следовательно, системы КТВ в сравнении с эфирными системами имеют два очевидных преимущества - надежность и безопасность передачи.

Ниже дано несколько более точных определений в соответствии с  новым ГОСТ тех понятий, которые  уже были введены выше. Затем они будут рассмотрены более подробно.

Кабельная распределительная  сеть (КРС) или просто распределительная, сеть - совокупность технических средств  и устройств, обеспечивающих передачу радиосигналов в системе кабельного телевидения. Входом распредели-1 тельной сети является вход головной станции, а выходом - выход абонентской! розетки. Основными элементами КРС являются головная станция и линейный) тракт.    |

Линейный тракт (линейная сеть) - звено кабельной распределительной  сети| между выходом головной станции и абонентской розеткой. Линейный тракт мо-| жет включать систему транспортных линий передачи (транспортную сеть), ман гистральную часть (магистральные распределительные сети), домовую часть (домовые распределительные сети) и абонентские сети.

Транспортная сеть - совокупность технических средств, устройств и кабельных линий линейной сети между выходом центральной головной станции и входами узловых головных станций.

Магистральная сеть - совокупность технических средств, устройств  и кабельных линий линейной сети между выходом узловой головной станции (местной головной станции) и домовыми вводами.

Домовая сеть - совокупность технических средств, устройств  и кабельных линий линейной сети между домовым вводом и выходом  абонентской розетки.

Абонентская сеть - совокупность технических средств, устройств и кабельных линий, обслуживающих одного абонента в пределах занимаемой им площади жилого или общественного здания.

Головная станция распределительной  сети - совокупность технических средств, обеспечивающих прием, преобразование, усиление, формирование, сложение радиосигналов телевизионного вещания, а также других сигналов электросвязи.

Центральная головная станция - головная станция региональной кабельной  распределительной сети, включенная между выходами источников сигналов и входом волоконно-оптической транспортной сети.

Узловая головная станция - головная станция городской кабельной  распределительной сети, включенная между выходом транспортной сети (выходами источников сигналов) и входом волоконно-оптической или коаксиальной магистральной сети.

Местная головная станция - головная станция местной (районной) кабельной распределительной сети, включенная между фидерами снижения приемных антенн (выходами источников сигналов) и входом магистральной (домовой) сети.

Оптический узел - совокупность технических средств и устройств, обеспечивающих сопряжение волоконно-оптического и коаксиального участков линейной сети.

Домовый ввод (вход домовой  сети) - узел подключения домовой  сети к магистральной сети или  к местной головной станции. В некоторых случаях эта сервисная точка непосредственно является выходом местной головной станции (СКТ-1).

Магистральное ответвление - элемент магистральной сети между  отводом магистрального ответвителя  и домовым вводом. Выходом магистрального ответвления является, как правило, домовый ввод.

Абонентская линия (абонентское  ответвление) - элемент домовой сети между отводом абонентского ответвителя (выходом абонентского распределителя) и входом абонентской сети (абонентской  розетки).

Абонентская розетка - элемент домовой сети, обеспечивающий подключение терминального абонентского оборудования к абонентской сети или абонентской линии.

Кабельный модем - элемент  системы кабельного телевидения, обеспечивающий цифровую модуляцию и демодуляцию  радиосигнала.

Однонаправленная передача - распределение радиосигналов телевидения и других радиосигналов в кабельной распределительной сети в прямом направлении, т.е. от головной станции к абонентским устройствам.

Двунаправленная передача ~ распределение радиосигналов телевидения в кабельной распределительной сети в прямом направлении и одновременная независимая передача других радиосигналов в прямом и обратном направлениях, т.е. от головной станции к абонентским устройствам и от абонентских устройств к головной станции.

Канал приема - радиоканал, в котором осуществляется прием  радиосигнала программ телевизионного вещания на головной станции.

Канал распределения - радиоканал, в котором осуществляется однонаправленная передача радиосигнала в распределительной  сети после конвертирования. Преобразование по частоте радиосигнала основного канала приема в радиосигнал канала распределения обеспечивает канальный конвертор на головной станции.