Принципы построения систем кабельного телевидения

Этих ограничений можно  избежать, используя вместо коаксиального  магистрального кабеля волоконно-оптический кабель, в котором затухание сигнала очень незначительно. По этому пути пошли США и большинство стран Европы. Там большое распространение получили гибридные кабельные сети, в которых волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) являются основным средством доставки сигналов к распределительным коаксиальным сегментам систем кабельного телевидения. Внутри оптического участка большой протяженности может быть включен оптический усилитель, который является элементом линейного тракта, обеспечивающим усиление оптических сигналов без демодуляции и регенерации. Однако, на практике в СКТ это почти не применяется, так как сигнал в оптическом волокне можно передавать без регенерации на гораздо большие расстояния (более 100 км), чем в коаксиальном кабеле. Распределительные устройства также редко устанавливаются внутри оптического участка. Отсутствие активных и пассивных приборов на оптическом участке обеспечивает очень высокое качество передачи. Однако не надо думать, что применение оптического кабеля полностью устраняет все возможные проблемы. Оптическим системам передачи также свойственны искажения, только здесь их причинами являются совсем другие физические явления. В оптической передаче нужно учитывать такие факторы как отражение и рассеяние света, дисперсия, дифракция и интерференция, одномодовый и многомодовый режимы распространения света в волокне, длина волны и мощность излучения лазера. Использование технологии оптической передачи ведет к увеличению стоимости проекта. Схема участка оптической системы передачи показана на рис. 1.7.

 

Кроме шумов, имеющих  внутреннюю природу, разработчик может  столкнуться в коаксиальном сегменте сети с проблемой внешних шумов, представляющих собой электромагнитные помехи, которые проникают в спектр передаваемого сигнала. Источниками помех являются радиосистемы, электромоторы, выключатели, линии электропередачи, бытовые электроприборы. Устраняют влияние внешних помех путем частного планирования и применения кабеля с более высоким экранированием.

Рис. 1.7. Оптический участок

При расчете технических  характеристик системы учитывается  множество качественных показателей  оборудования, среди которых, отношение  сигнала к шуму, затухание сигнала  в кабеле, усиление усилителей, неравномерность ампли-тудно-частотной характеристики, мощность оптического передатчика, динамический диапазон, показатели нелинейных искажений (кроссмодуляция и интермодуляция). В конечном итоге все эти и ряд других показателей определяют параметры сигнала на выходе абонентской розетки. Требования ко всем показателям оборудования и к показателям системы в целом в различных ее точках (в том числе и на выходе абонентской розетки) определяются рядом специально разработанных нормативных документов, составляющих стандарт систем КТВ.

Два предыдущих стандарта  ГОСТ 11216-83 и ГОСТ 28324-89, называемые “Сети  распределительные приемных систем телевидения и радиовещания", регламентировали только основные параметры  распределительных сетей от входа головной станции до выходов абонентских розеток. Они не конкретизировали значения многих параметров, не содержали объективных методов оценки качества принимаемых сигналов и просто устарели по многим показателям и не соответствовали современным требованиям к системам КТВ. Новый ГОСТ Р52023-2003 называется "Сети распределительные систем кабельного телевидения” и по сути значительно отличается от своих предшественников.

В нем, в частности, сведены  воедино требования на параметры  распределительной сети и методы их измерений; головная станция и линейный тракт выделены как два отдельных звена кабельной распределительной сети и введено нормирование параметров каждого звена и всей КРС в целом; нормированы параметры обратного канала; нормированы уровни радиосигналов, передаваемых в цифровой форме; предложена методика измерения параметров волоконно-оптических участков сети; введены новые требования к важнейшим показателям системы передачи. Этот ГОСТ полностью соответствует рекомендациям международных организаций (МЭК, МСЭ-Р) и, что очень важно, практически соответствует стандарту CENELEC EN 50083, который был принят как единый европейский стандарт распределительных сетей кабельного теЛБврдввйакий стандарт CENELEC EN 50083, окончательная редакция которого была принята в марте 1997 года, широко использовался в России в связи с длительным отсутствием современного отечественного стандарта. Членами комитета CENELEC являются национальные электротехнические комитеты Австрии, Бельгии, Дании, Финляндии, Франции, Германии, Греции, Исландии, Ирландии, Италии, Люксембурга, Нидерландов, Норвегии, Португалии, Швеции, Швейцарии и Объединенного Королевства (всего 18 стран). Стандарт EN 50083 называется “Кабельные распределительные системы для телевизионных, звуковых и интерактивных мультимедийных сигналов” и состоит из девяти частей: требования по технике безопасности, электромагнитная совместимость оборудования, активное широкополосное оборудование коаксиальных сетей, пассивное широкополосное оборудование коаксиальных сетей, оборудование галопных станций, оптическое оборудование, характеристики системы, интерфейсы для головных станций и оборудования DVB/MPEG-2. Этот стандарт применим к любой распределительной кабельной системе (включая системы индивидуального приема), имеющей коаксиальный кабельный выход и первоначально предназначенной для передачи телевизионных и звуковых сигналов. В нем подробно изложены процедуры измерения основных технических показателей, даны их определения и нормативные значения, учтены особенности стандартов вещательного телевидения разных стран (полоса канала 7 или 8 МГц).

   Фактически многие  положения EN 50083 используются и  сейчас, поэтому далее в тексте  будут встречаться ссыпки на  оба стандарта (EN 50083 и ГОСТ  Р52023-2003). Если название стандарта  не уточняется, значит имеются в виду оба стандарта.

Технические параметры  СКТ нормируются стандартом отдельно для кабельной распределительной  сети и головной станции, отдельно прямого  и обратного направления передачи. Для прямого направления передачи параметры кабельной распределительной сети нормируются на выходе абонентской розетки, а для обратного направления передачи - на выходе обратного направления линейной сети.

•    На выходе абонентской розетки согласно ГОСТ Р52023-2003 нормируются следующие параметры:

•    уровни напряжения радиосигналов изображения и ОВЧ ЧМ вещания в полосе частот распределения радиосигналов (от 60 до 80 дБмкВ);

•    разность уровней напряжения радиосигналов изображения и звукового сопровождения в канале распределения (от 10 до 20 дБ);

•    разность уровней напряжения радиосигналов изображения в полосе частот распределения радиосигналов (в полосе 40 - 1000 МГц не более 15 дБ, в поло се 40 - 600 МГц не более 12 дБ, в полосе 40 - 300 МГц не более 10 дБ, в полосе 100 МГц не более 7 дБ, в смежных каналах не более 3 дБ);

»фактические уровни напряжения радиосигналов с цифровой модуляцией в полосе частот распределения  радиосигналов (не более 70 дБмкВ);

•    импульсная характеристика (К-фактор) канала распределения радиосигнала вещательного телевидения {не более 7%);

•    отношение радиосигнала изображения к шуму в полосе частот канала изображения (не менее 43 дБ);

. отношение радиосигнала  цифрового телевизионного вещания  к шуму в канале распределения  {не менее 41 дБ);

•    отношение радиосигнала ОВЧ ЧМ вещания к шуму в канале распределения (при стереофоническом вещании не менее 48 дБ, при монофоническом вещании не менее 38 дБ);

•    отношение радиосигнала изображения к одночастотной помехе 1МА₂.з в канале распределения (не менее 57 дБ);

•    отношение радиосигнала цифрового телевизионного вещания к одночастотной помехе в канале распределения {не менее 31 дБ);

•    отношение сигнала изображения к фоновой помехе (не менее 46 дБ);

•    отношение радиосигнала изображения к составным помехам комбинационных частот третьего CTB_N и второго CSOn порядков в канале распределения (не менее 54 дБ);

. отношение сигнала  изображения к перекрестной помехе (не менее 46-10lg(N-1) дБ, где N - общее  число каналов распределения);

•    отношение минимального уровня радиосигнала изображения к одночастотной помехе в полосе промежуточных частот телевизора {не менее 10 дБ для MB, не менее 0 дБ для ДМВ);

•    переходное затухание между выходами абонентских розеток (при отсутствии каналов обратного направления не менее 22 дБ, при наличии каналов обратного направления не менее 36 дБ);

•    субъективная оценка качества изображения на экране контрольного телевизора, подключенного к абонентской розетке (не ниже 4 баллов).

•    На выходе обратного направления линейной сети согласно ГОСТ Р52023-2003 нормируются следующие параметры:

•    максимальный уровень напряжения немодулированного радиосигнала на входе обратного направления {не более 114 дБ мкВ);

•    наклон АЧХ в полосе частот обратного направления (не более 10 дБ);

•    отношение радиосигнала с цифровой модуляцией к интегральному шуму в канале обратного направления (не менее 25 дБ);

•    отношение радиосигнала с цифровой модуляцией к одночастотной помехе в канале обратного направления (не менее 25 дБ).

Требования EN 50083 незначительно отличаются по следующим пунктам:

•    уровни напряжения радиосигналов изображения в прямом направлении передачи (от 60 до 80 дБ-мкВ для каналов шириной 7 МГц, от 57 до 77 дБ мкВ для каналов шириной 8 МГц);

•    разность уровней напряжения радиосигналов изображения в полосе распределения (в полосе 47 - 862 МГц не более 12 дБ, в полосе 950 - 1750 МГц не более 15 дБ, в полосе 60 МГц не более 6 дБ, в смежных каналах не более 3 дБ);

•    максимальный уровень напряжения немодулированного радиосигнала в обратном направлении передачи (не более 120 дБмкВ);

•    переходное затухание между выходами абонентских розеток (в полосе от 47 до 862 МГц не менее 42 дБ для каналов шириной 7 МГц и не менее 36 дБ для каналов шириной 8 МГц; в полосе 950 - 1750 МГц не менее 30 дБ);

•    отношение радиосигнала телевизионного вещания к шуму в канале распределения (не менее 44 дБ);

•    отношение радиосигнала к шуму в полосе обратного канала (не менее 32 дБ).

Головные станции подразделяют на три категории в зависимости  от значений нормируемых на их выходе параметров. Ниже приведена таблица  категорий головных станций систем КТВ (табл.1.2).

Таблица 1.2

Параметры головных станций  по категориям согласно ГОСТ Р52023-2003

Наименование параметра	Категория ГС
1. Отношение радиосигнала  изображения к одночастотной  помехе комбинационных частот  третьего порядка 1МАц|(К), обусловленной  взаимодействием радиосигналов  изображения, звукового сопровождения  и цветовой лоднесущей, не менее. дБ
2. Эффективность автоматической  регулировки усиления (АРУ) при  изменении уровня напряжения  радиосигнала изображения на  входе ГС в диапазоне входных  уровней должна обеспечивать  изменение уровня радиосигнала  на выходе, не более, дБ
3. Затухание несогласованности  со стороны входа и выхода (не  менее, дБ) соответствует группе  исполнения (см. табл. 8.5)	А	в, С	D
4. Отклонение значения  несущей частоты от номинального  значения (не более, кГц): -    радиосигнала изображения -    радиосигнала ОВЧ ЧМ вещания	±50 ±12	±75 ± 12	±250
5. Отклонение значения  разности несущих частот радиосигналов  изображения и звукового сопровождения  от номинального значения при  модуляции, не более, кГц	±5	±15	-
6. Разность уровней  напряжения радиосигналов изображения на выходе (не более, дБ): -    в смежных каналах -    в несмежных каналах

В соответствии с этими  категориями параметры нормируются  для: головной станции с устройствами усиления и конвертирования по частоте  радиосигналов телевидения и  ОВЧ ЧМ вещания; головной станции с устройством формирования радиосигнала вещательного телевидения (телевизионным модулятором); головной станции с устройствами сложения радиосигналов на ее выходе.

В частности, для головной станции с устройствами усиления и конвертирования по частоте радиосигналов телевидения и ОВЧ ЧМ вещания нормируются следующие параметры:

•    коэффициент шума канального усилителя или конвертора (в полосе 40-300 МГц не более 10 дБ, в полосе 300 - 1000 МГц не более 12 дБ);

•    эффективность автоматической регулировки усиления (АРУ) радиосигнала (согласно категории, табл. 1.2);

•    диапазон входных уровней напряжения радиосигнала изображения (указывается в технических документах на оборудование конкретного типа);

•    отношение радиосигнала изображения к одночастотной помехе комбинационных частот третьего порядка I МАццю радиосигнала (согласно категории, табл. 1.2);

•    отношение радиосигнала изображения к побочным помехам в смежных каналах, обусловленным взаимодействием радиосигналов изображения и звукового сопровождения в канапе распределения (не менее 57 дБ);

•    максимальный уровень напряжения радиосигнала изображения на выходе при допустимом отношении радиосигнала изображения к одночастотной помехе комбинационных частот третьего порядка IMA_m(K) и к побочным помехам в смежных каналах (указывается в технических документах на оборудование конкретного типа);

•    диапазон регулировки уровня напряжения радиосигнала на выходе (не менее 10 дБ);

•    неравномерность АЧХ канала распределения радиосигнала вещательного телевидения (в полосе f_HM3 - f_H3E не более 2 дБ, в полосе 0.5 МГц не более 0,5 дБ);

•    неравномерность АЧХ канала распределения радиосигнала ОВЧ ЧМ вещания (не более 2 дБ);

•    избирательность (в полосе смежных каналов не менее 30 дБ, в полосе зеркальных каналов не менее 57 дБ, в полосе промежуточных частот не менее 50-60 дБ);

•    отношение сигнала к фоновой помехе (не менее 52 дБ);

•    затухание несогласованности со стороны входа или выхода (согласно категории, табл. 1.2);

•    отклонение значения несущей частоты радиосигнала от ее номинального значения при конвертировании (согласно категории, табл. 1.2).

Кроме того стандартом ГОСТ Р52023-2003 определен еще ряд требований к кабельной распределительной  сети. В частности, сигналы могут  передаваться в полосе 5 - 1000 МГц (по EN 50083 в полосе 5 - 1750 МГц); головная станция кабельной распределительной сети и элементы линейной сети, выполненной на коаксиальном кабеле, должны иметь несимметричные входы и выходы с номинальным сопротивлением 75 Ом; элементы кабельной распределительной сети должны выдерживать механические и климатические воздействия согласно требованиям ГОСТ 11478; надежность кабельной распределительной сети должна обеспечивать соответствие основных параметров требуемым нормам при непрерывной работе сети в течение суток; срок службы кабельной распределительной сети должен составлять не менее 10 лет; кабельная распределительная сеть должна быть сконструирована и построена таким образом, чтобы при ее работе или при неисправностях не возникала опасность пожара, электрического поражения абонента или обслуживающего персонала; элементы кабельной распределительной сети должны соответствовать требованиям