Развитие сервисных услуг на базе мультимедийной интерактивной кабельной системы

Развитие сервисных услуг на базе мультимедийной интерактивной кабельной системы

К.А. Енютин, В.М. Артюшенко

Рассмотрены наиболее распространенные сервисные услуги на базе мультимедийной интерактивной кабельной системы; проанализирована работа системы диспетчеризации, управления и мониторинга инженерных сооружений, построенная на ее базе.

The most widespread service services on the basis of multimedia interactive cable system are considered and parsed. System operation of dispatching, handle and monitoring of systems of engineering constructions constructed on its base is parsed.

Одним из основных направлений совершенствования современных систем кабельного телевидения (СКТ) является развитие интерактивных мультимедийных сетей с предоставлением абонентам различных услуг интерактивного сервиса: телефонии, телексной связи, Интернета, а также других видов связи [1 - 3].

Интерактивной системой кабельного телевидения принято называть СКТ, у которой активизирован реверсный (обратный) канал [4 - 6]. Согласно европейскому стандарту CENELEC EN50083, реверсный канал - это часть сети кабельного телевидения, посредством которой сигналы в восходящем потоке направленно передаются от любого абонента к оборудованию головной станции (ГС) или любой другой центральной точке (узлу) данной кабельной сети.

Наиболее востребованными, при наличии обратного канала, являются такие услуги, как Интернет и IP-телефония, в меньшей степени - видео по требованию (VoP), системы видеонаблюдения (подъезд, детская площадка, спортплощадка, автостоянка и т.п.), дистанционный обзор коммунальных услуг (расход воды, тепло, газ и т.п.), видеоконференции, видеоигры, системы охранной и пожарной сигнализации и др. [7 - 9].

В интерактивной сети СКТ могут быть предоставлены все виды услуг, какие предлагаются посредством других сетей и технологий (например, xDSL). Более того, по широкополосности, а следовательно, и скорости передачи информации, с интерактивной сетью СКТ не может реально сравниться никакая другая проводная сеть.

В настоящее время имеется четыре диапазона обратного канала:

1) 5...30 МГц - диапазон частот, применяемый в России и ряде других стран;

это самый узкий диапазон, однако он вполне пригоден для внедрения традиционного Ин-тернета;

2) 5.42 МГ ц - диапазон тех стран, где вещание ведется по частотной сетке стандарта NTSC (например, США);

3) 5.55 МГц - диапазон частот, используемый, в основном, в азиатских странах (включая Японию);

4) 5.65 МГ ц - частотный диапазон, используемый в подавляющем большинстве европейских стран.

Как показывает практика, лучше всего для построения интерактивной сети СКТ использовать гибридную волоконно-коаксиальную сеть, состоящую из волоконно-оптической магистрали (оптическая транспортная сеть) и коаксиальных участков (кластеров), ограничивающих распределение сигнала от 500 до 2 000 абонентов.

Для передачи цифровой информации по прямому и обратному каналам, как правило, используется американский стандарт DOCSIS (от англ. Data Over Cable Service Interface Specification) [45], предусматривающий установку в составе ГС кабельных модемов CMTS (от англ. Cable Modem Termination System) и кабельного модема СМ (от англ. Cable Modem) у абонента (рис. 1) [8].

Маршрутизатор

PSTN (ТфоП телефонная сеть общего

HFC

Г оловная станция кабельных модемов

РС

I

Персональный компьютер

Рис. 1. Структурная схема передачи цифровой информации по СКТ с использованием стандарта DOCSIS

Обычно подключение к Интернету оборудования ГС осуществляется по выделенным линиям ТЗ (44,736Мбит/с) или Е3 (34,368 Мбит/с). При этом необходимо внимательно отнестись к выбору сетевого адаптера CSU/DSU (Channel Service Unit/Digital Service Unit) - интерфейса между внешней линией Интернета и головным маршрутизатором. Маршрутизатор - это устройство, которое прочитывает адреса пакетов и направляет их либо к CMTS, либо во внешнюю сеть Интернет.

Для формирования обратного канала в кабельной распределительной сети (КРС), в подавляющем большинстве современных усилителей, в едином корпусе устанавливаются «параллельно» два усилителя: прямого и обратного направлений, подключаемые через частотный диплексер, избирательные частотные свойства которого осуществляют требуемую развязку между сигналами прямого и обратного направлений.

Для формирования обратного канала в волоконно-оптических сетях (ВОЛС), как правило, выделяется отдельная оптическая жила или устанавливается система волнового мультиплексирования (WDM), работающая в окнах прозрачности 1310/1550 нм и по своему принципу схожая с частотными диплексерами.

Из-за большого разнообразия сетевых конфигураций схем обратного канала описать все возможные их виды очень сложно. Многое зависит как от загрузки обратного канала, так и от вида предоставляемых услуг.

На практике наибольшее распространение получила конфигурация, представленная на рис. 2 [10], являющаяся базовой конфигурацией в СКТ. Она включает в свой состав одну CMTS с одним передатчиком и четырьмя приемниками-демодуляторами. Число приемников-

демодуляторов равно числу оптических волокон и числу оптических узлов.

В общем же случае, в пределах одного домена возможны следующие конфигурации на кабельный сегмент (кластер):

♦ один прямой и один обратный каналы (обычно это Интернет);

♦ один прямой и несколько обратных каналов (типовой пример - IP-телефония, характери-

зующаяся симметричными требованиями к пропускной способности, обычно это четыре обратных канала, отличающихся по частоте;

♦ несколько прямых и один обратный каналы (например, 1Р-видеопоток, требующий больших скоростей в нисходящем потоке);

♦ несколько прямых и несколько обратных каналов (обычно это комбинация выше упомянутых приложений).

В каждом конкретном случае структурная схема интерактивной сети СКТ имеет свои индивидуальные особенности, зависящие от целого ряда различных факторов: условий приема, планировки жилого массива, характера застройки и т.п. Однако, несмотря на большое разнообразие встречающихся схем, условно интерактивные кабельные распределительные сети можно разделить на четыре большие класса (см. таблицу).

Рассмотрим и проанализируем различные виды сервисных услуг, предлагаемых по интерактивным кабельным сетям.

Наибольшим спросом пользуется высокоскоростной доступ в Интернет, число активных пользователей которого неуклонно растет. Телефония также пользуется популярностью у населения. Однако процент подключаемых абонентов зависит от уровня телефонизации конкретного региона. Кроме того, телефония требует значительно

Таблица. Классы систем кабельного телевидения

Класс системы Область применения Виды сигналов на входе КРС Состав оборудования КРС Условия работы

СКТ-1 Одно или несколько зданий 1. Радиосигналы наземного телевидения и радиовещания 2. Сигналы СТВ и радиовещания 3. Радиосигналы системы MMDS 4. Радиосигналы СМ Местная КРС (местная ГС; одна или несколько ДРС) 1. Однонаправленная или двунаправленная передача радиосигналов

СКТ-2 Район 1. Радиосигналы наземного телевидения и радиовещания 2. Сигналы СТВ и радиовещания 3. Радиосигналы системы MMDS 4. Радиосигналы СМ 5. Сигналы местных студии Р айонная КРС (местная ГС; гибридная или коаксиальная магистральная сеть; ДРС) 1. Двунаправленная передача радиосигналов 2. Услуги определяются оборудованием

СКТ-3 Город (округ города) 1. Оптические сигналы волоконнооптической транспортной сети 2. Радиосигналы наземного телевидения и радиовещания 3. Сигналы СТВ и радиовещания 4. Радиосигналы системы MMDS 5. Радиосигналы СМ 6. Сигналы местных студий Городская КРС (узловая ГС; гибридная магистральная сеть; ДРС) 1. Двунаправленная передача радиосигналов 2. Предоставляемые услуги определяются оборудованием системы

СКТ-4 Регион (город) 1. Сигналы городских студий 2. Оптические сигналы волоконнооптических соединительных линий. 3. Радиосигналы наземного телевидения и радиовещания. 4. Сигналы СТВ и радиовещания 5. Радиосигналы системы MMDS 6. Радиосигналы СМ Региональная КРС (ВОЛС -транспортная сеть; узловые ГС; гибридные магистральные сети; ДРС) 1. Передача радиосигналов по транспортной сети на узловые ГС СКТ-3 и на ОУ систем. 2. Широкий набор услуг

Примечание: ДРС - домовая распределительная сеть

больше частотных ресурсов (весьма ощутимых в обратном канале).

Системы видеонаблюдения также требуют большой полосы частот в обратном канале. Вся собираемая информация от контролируемых объектов (обычно 1-16 видеокамер на объект: лифт, входная дверь, детская площадка, автостоянка и т.п.) по обратному каналу поступает на центральный видеосервер, входящий в состав головного оборудования (ГО), с последующим перераспределением на пункты видеонаблюдения, включая самих абонентов.

На ширину полосы выделяемых частот влияет не только число камер, но и их тип (в первую очередь цветность и наличие звукового сопровождения), частота сканирования (число кадров в секунду) и тип местного сервера (выполняющего также функцию мультиплексора видеопотоков), соединяемого с кабельным модемом, посредством которого мультиплексированный сигнал поступает на ГС.

В составе оборудования ГС устанавливается самостоятельная CMTS, принимающая видеопотоки с обратного канала и формирующая потоки в

прямом направлении. На пунктах сбора информации устанавливаются СМ в комбинации с демультиплексором, сигналы с которого передаются на контрольные мониторы. Иногда для служебных видеопотоков используют систему кодирования. В зависимости от поставленных задач и типа используемого оборудования конфигурация системы видеонаблюдения может сильно отличаться.

Системы пожарной и охранной сигнализации не требуют широкой полосы частот, но являются довольно дорогим удовольствием в силу большого числа датчиков. Система пожарной сигнализации (ПС) должна обладать следующими возможностями [7]:

♦ определение факта возникновения пожара на ранней стадии и места его возникновения с оповещением службы безопасности в автоматическом режиме;

♦ вывод информации о возникновении пожара на дисплеи пожарной станции и центральный сервер;

♦ архивация отчета о произошедших событиях в энергонезависимой памяти, его распечатка с указанием даты и времени;

♦ постоянный автоматический контроль работоспособности всей системы с выдачей сообщений, протоколированием событий, сигнализацией о возможных неисправностях;

♦ постоянный автоматический контроль состояния каждого пожарного датчика, распознавание различных уровней состояния датчиков;

♦ возможность выборочной индивидуальной проверки датчиков для уменьшения вероятности ложных срабатываний;

♦ автоматическое включение и управление процедурами, определенными нормативными документами; при пожаре подпор воздуха и дымоудаление, отключение общеобменной вентиляции, пожарная автоматика лифтов и эскалаторов;

♦ сигнализация о срабатывании сплинкерной системы пожаротушения, системы пожарного водопровода, контроль подачи воды и правильности положения задвижки;

♦ сигнализация об отключении энергоснабжения пожарных насосов;

♦ сигнализация о прекращении внешнего энергоснабжения, обеспечение бесперебойной работы системы с сохранением всех функций в течение не менее 24 ч. с момента отключения внешнего энергоснабжения;

♦ включение аварийного освещения и световых указателей направления эвакуации;

♦ программная интеграция с другими системами безопасности;

♦ возможность выполнения функций дистанционного контроля и управления технологическим оборудованием (например, включение сплинкерной системы пожаротушения, блокировка/разблокировка лифтов;

♦ изменение структуры системы;

♦ создание и редактирование мнемосхем, формирование отчетных форм и т.п.

Проектируемая ПС должна удовлетворять требованиям СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и конструкций».

Система диспетчеризации (СД), управления и мониторинга систем инженерных сооружений на базе программно-технического комплекса (ПТК) предназначена для создания много-

уровневых (абонент, объект, ТЭЦ и т.д.) автоматизированных систем контроля и коммерческого учета всех видов энергоресурсов в энергосистеме города с возможностью дистанционного управления технологическими процессами.

Система диспетчеризации должна осуществлять как минимум следующие функции [7]:

♦ автоматическое измерение, сбор данных и создание архива потребления тепловой, электрической энергии, газа и холодной воды;

♦ отображение данных о потреблении энергоресурсов и состоянии технологического оборудования на мнемосхемах в виде графиков, гистограмм, таблиц и т.п.;

♦ создание отчетные формы требуемой конфигурации (локальные программы) и вывод документов (вплоть до выписки счетов) для расчета за потребляемые энергоресурсы. Условная функциональная схема построения

интерактивной системы диспетчеризации приведена на рис. 3 [7].

Диспетчерский пост размещается в любой точке СКТ, на любом удалении от ГС. В него входит кабельный модем и компьютер с программным обеспечением контроля, управления и проведения расчетов по каждому из видов предоставляемых услуг по установленному тарифу. Тариф может программно изменяться в зависимости от времени суток и других условий (например, установка ценовых скидок пенсионерам или другим категориям граждан).

При наличии соответствующего программно-

Рис. 3. Функциональная схема построения интерактивной системы диспетчеризации

го обеспечения по команде оператора с диспетчерского поста (из любой точки сети) поступает запрос на требуемый локальный модуль с присвоенным ему номером. Очевидно, что такой запрос поступит на все локальные модули, находящиеся в сети. Но ответ придет только с запрашиваемого модуля (по номеру идентификации). Задача каждого из локальных модулей - проводить считывание данных, запоминать их и ждать команды центрального процессора (по команде оператора или в автоматическом режиме через установленный промежуток времени).

Сигналы с радиочастотных датчиков (имеются варианты использования электронных датчиков с подключением по витой паре) поступают на домовой концентратор (формирует команды с каждого датчика) и далее на кабельный модем. Сформированные сигналы по обратному каналу поступают на диспетчерский пост, где осуществляется их обработка, электронная запись и хранение. При необходимости вся поступающая информация может быть распечатана на принтере (с учетом установленных расценок для каждого абонента).

Такие системы диспетчеризации используют помехоустойчивое кодирование, благодаря которому возможна работа в низкочастотной части диапазона обратного канала (наиболее зашумленная область).

Услуга «видео по требованию» не нашла пока широкого распространения ни за рубежом, ни в России. Скорее всего, это вызвано высокой суммарной стоимостью целого комплекса оборудования (включая и абонентское). Следует надеяться, что с широким внедрением стандарта DVB этот вид услуг найдет должное применение.

Таким образом, были рассмотрены и проанализированы наиболее распространенные услуги интерактивного сервиса на базе интерактивной мультимедийной кабельной системы. Проанализирована работа системы диспетчеризации, управления и мониторинга систем инженерных сооружений, построенная на ее базе. Показано, что такая система может

быть успешно использована для создания многоуровневых автоматизированных систем контроля и коммерческого учета всех видов энергоресурсов в энергосистеме города с возможностью дистанционного управления технологическими процессами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шишов А.К., Молев В.И. Российские операторы КТВ: старые трудности и новые услуги. - Телеспутник, 2004, №3.

2. Шишов А.К., Чиж М., Биза Г. Видео-по-запросу для кабельного телевидения. Тенденции рынка, компоненты решения. - Кабельщик, 2006, №1-2.

3. European Standard CENELEC. Cabled distribution systems for television, sound and interactive multimedia signals.

4. CENELEC EN 50083. Cable networks for television signals, sound signals and interactive services (Кабельные сети для телевизионных сигналов, звуковых сигналов и интерактивных услуг).

5. ГОСТ Р 52023-2003. Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний.

6. Бителева А.Б. EuroDOCSIS: Стандарт и технология (по материалу tComLabs). -Телеспутник, 2004, №6, с. 58 - 62.

7. Песков С.Н. Опыт построения интерактивных мультимедийных кабельных сетей коллективного телевизионного приема. Ч. 1: Интерактивность. Стандарт DOCSIS. - «625», 2003, №8.

8. Песков С.Н., Шишов А.К. Опыт построения интерактивных мультимедийных кабельных сетей коллективного телевизионного приема. Ч. 2: Головное и абонентское оборудование. - «625», 2004, №1.

9. Песков С.Н., Шишов А.К. Опыт построения интерактивных мультимедийных кабельных сетей коллективного телевизионного приема. Ч. 3: Реверсный канал. - «625», 2004, №3.

10. Песков С.Н., Барг А.И., Нестеркин В.А. Основные положения по реверсному каналу. Ч. 2: Сетевые технологии. - Сайт компании «Контур-М».

Поступила 12.09. 2008 г.