Системы кабельного телевидения и доступ к сети Интернет

ACCESS SERVICES IN INFORMATION COMMUNICATIONS

Hi S

В E S E A R >: Il

Системы кабельного телевидения и доступ к сети Интернет

Рассмотрена эволюцию систем кабельного телевидения (СКТ) от кабельных сетей типа "антенна на подъезд" до систем с использованием направленных ответвителей. Описаны возможные варианты построения СКТ для подъезда 5-этажного дома, раскрыты все достоинства и недостатки предлагаемых способов.

Ключевые слова: кабельные сети, антенна, сигнал, Интернет, телевидение.

Манин А.А., Манин И.А.,

Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики, Ростовский колледж связи и информатики

Первыми СКТ были кабельные сети, называемые "антенна на подъезд". Рассмотрим возможные варианты построения СКТ для подъезда 5-этажного дома. Первый вариант задачи распределения сигналов от коллективной антенны можно решить следующим образом: с помощью 5-отводного распределителя (согласно ГОСТ Р 52023-2003 вместо терминов "делитель" и "сплиттер" рекомендуется использовать термин "распределитель") разделить сигнал на пять частей, провести индивидуальные кабели на каждый этаж и затем на каждом этаже использовать 4-отводные распределители. Очевидно, что в данном случае 5-отводный распределитель лучше установить не у антенны, а на третьем этаже, так как это позволит экономнее расходовать кабель и провести равномерное деление сигналов с высоким коэффициентом полезного действия для всех абонентов. Разводка требует использования делителей сигнала с высокой развязкой между выходами. К ее достоинствам можно отнести возможность установки режекторных фильтров для закрытия некоторых групп каналов в одном месте, защищенном от несанкционированного доступа.

Более распространенной является СКТ с использованием направленных ответвителей (далее — просто ответвителей).

В этом случае с крыши до первого этажа проложен один коаксиальный кабель, на каждом этаже он проходит через блок направленных ответвителей, через которые ответвляются сигналы в квартиры каждого этажа. С точки зрения получения высокого КПД ответвители на разных этажах должны иметь различные коэффициенты переходного затухания

— с более сильной связью. Наконец, на первом этаже необходимо применить 4-отводный распределитель с минимальными потерями на отводах. Так как при использовании этой схемы требуется коаксиальный кабель примерно вдвое меньшей длины, чем для предыдущей, она получила более широкое применение. На практике обычно применяют ответвители с переходным затуханием порядка 10% (10 дБ по мощности). Для этой схемы отечественной промышленностью выпускались ответвители типа УАР-6.1 (устройство абонентское разветвитель-ное) с одинаковым затуханием на всех отводах. Использование ответвителей данного типа возможно только в условиях низко- и средне-этажной застройки (здания до девяти этажей) и совершенно недопустимо при строительстве телевизионных сетей в домах с большей этажностью.

Следующим этапом развития СКТ явился ее вариант "одна антенна на дом". Например, на жилом 18-этажном доме установлена одна коллективная антенная система, от которой сигнал поступает в 50-150 квартир. По подобным СКТ до абонентов транслировались как метровые, так и дециметровые каналы. Кроме того, могли добавляться каналы от собственной видеостудии либо демодулированные спутниковые каналы. В таких СКТ необходимо использовать широкополосные усилители, распределители и ответвители, коаксиальные кабели с низкими потерями и высоким коэффициентом экранирования.

Высокие требования по экранированию для СКТ с прямым усилением необходимы для того, чтобы внутри кабельной разводки распределялись лишь сигналы, подаваемые от антенного усилителя. Слабое экранирование может привести к следующему. Допустим, что от усилителя (или от головной станции прямого

Systems of a cable television and Internet access

A.A. Manin, I.A. Manin,

North Caucasian branch of the Moscow technical university of communication and informatics, Rostov college of communication and informatics

Abstract

In article it is considered evolution of the systems of a cable television (SCT) from cable networks like "antenna on an entrance" to systems with use of directional couplers. Possible options of creation of SKT for an entrance of the 5-storeyed house are described, all merits and demerits of offered methods are opened.

Keywords: cable networks, antenna, signal, Internet, television.

High technologies in Earth space research № 1-2009

His

II К К Б А И i: II

УСЛУГИ ДОСТУПА В ИНФОКОММУНИКАЦИЯХ

усиления) к абоненту поступает сигнал по кабелю длиной 30...60 м (т. е. сигнал доходит с задержкой), одновременно на фрагмент кабеля вблизи телевизора из эфира на тех же частотах наводятся паразитные сигналы. Вследствие этого из-за разности фаз сигналов изображение на экране телевизора будет повторяться (такой эффект называют "повтором слева"). Даже при тщательном экранировании элементов СКТ, если абонентская разводка выполнена с использованием некачественного кабеля, паразитные наводки испортят телевизионное изображение не только этому абоненту, но и соседним. Таким образом, СКТ для домов теоретически можно реализовать путем усиления эфирных сигналов, распределяя их по хорошо экранированной кабельной сети. СКТ прямого усиления используют для коттеджей, офисных зданий, небольших гостиниц и пр. Помимо приема эфирного телевидения можно одновременно осуществлять прием спутниковых телепрограмм от одной или нескольких параболических антенн (в зарубежной литературе для описания таких систем коллективного приема используется термин Satellite Master Antenna TV — SMATV). В SMATV сигналы спутниковых телепрограмм, поступающие от двух конверторов или от сдвоенного конвертора (сигналы горизонтальной и вертикальной поляризации), поступают в кабельную сеть в частотном интервале 0,9...2 ГГц, т. е. в диапазоне первой промежуточной частоты, как это принято в стандартной системе индивидуального спутникового телевизионного приема. В этой же кабельной сети присутствуют сигналы телеканалов эфирного телевидения. Для каждого абонента используется отдельный индивидуальный ресивер, в котором на центральную жилу кабеля подается постоянное напряжение 14 или 18 В. Такое напряжение является управляющим для специального коммутатора (мультисвитча), дистанционно подключа-

ющего конкретного абонента к сигналам нужного конвертора. При распределении по SMATV сигналов от четырех конверторов (двух сдвоенных конверторов или одного счетверенного) в качестве дополнительного информационного сигнала от ресиверов абонентов по центральной жиле коаксиала должен подаваться дополнительный сигнал 22 кГц. Этот сигнал дает информацию мультисвитчу о номере выхода конвертора. Опубликованы данные о сетях SMATV с 64 абонентами.

Для крупных зданий применяются системы кабельного телевидения с конвертацией каналов. В современных сетях для передачи телевизионных сигналов используется полоса 5-860 МГц. В случае, если ковертация не производится, как указывалось выше, возможны помехи на телевизионном экране, называемые "левый повтор".

Для распределения всех эфирных телеканалов перед подачей в кабельную сеть на других частотах, т. е. для конвертирования (иногда говорят: для транспонирования) телеканалов по частоте, используют преобразующую аппаратуру. Для конвертации одного канала необходимы: приемник, преобразователь частоты и кварцованный передатчик, работающий уже на другой опорной частоте. Платы этих узлов выполняют в виде одного блока (модуля). Несколько модулей конструктивно размещают в одной раме (шасси), называемой головной станцией (ГС), которая имеет общий источник питания и процессор, устанавливающий режимы по частотам и мощностям всех приемников и передатчиков. ГС выпускаются в различном конструктивном исполнении.

Дальнейшим логическим развитием СКТ явились сети, охватывающие районы и целые города. При построении крупных СКТ целесообразно передавать по оптоволокну телепрограммы от центральной головной станции

к узловым головным станциям (УГС). Каждая УГС обслуживает одну или несколько групп (кластер, кабельный куст) из 500-1000 абонентов (число абонентов в кластере не является заранее заданным и определяется на стадии проектирования). СКТ, использующие и оптоволоконные, и коаксиальные тракты, принято называть гибридными оптокоаксиальными (в зарубежной литературе HFC — Hybrid Fiber Coaxial). Далее будем пользоваться термином гибридные СКТ.

Существенный качественный скачок в развитии СКТ произошел после создания технологии передачи через сети информации от абонентов в сторону головной станции, т. е. когда СКТ стали интерактивными.

Рассмотрим укрупненную схему гибридной СКТ в масштабе района, т. е. построенную как на коаксиальных кабелях, так и с использованием волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Она представлена на рис. 1, волоконно-оптическая часть имеет структуру типа "кольцо".

В данном случае сеть выполнена на волокон но-оптическом и коаксиальном кабелях. В магистральной и коаксиальных частях СКТ используют кабель большого диаметра, имеющий малые потери (не хуже 0,07 дБ/100 м).

Общая протяженность такого кабеля может составлять 2...3 км. Поскольку при изменении окружающей температуры затухание сигналов в коаксиальном кабеле может измениться настолько, что СКТ окажется неработоспособной, часто магистральные усилители снабжают системами автоматической регулировки усиления (АРУ) и автоматической регулировки наклона усиления (АРНУ). Для работы АРУ и АРНУ с головной станции на двух разнесенных частотах передают эталонные узкополосные сигналы (пилот-сигналы), которые используются для регулировки работы усилителей. Очевидно, что с применением оптического кабеля целесообразно строить соединения между ЦГС и УГС. Эти участки, согласно стандарту, называют транспортной сетью. От УГС строят либо гибридные, либо коаксиальные распределительные сети. По оптическим субмагистралям сигнал подается от УГС до оптических узлов (ОУ). От ОУ строится коаксиальная распределительная сеть. Коаксиальную разводку от ввода в дом до абонентов можно производить с использованием обычньх коаксиальных кабелей, соответствующих усилителей, распределителей, ответвителей и пр. Эту часть СКТ называют

Рис. 1. Структура гибридной системы кабельного телевидения

Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли № 1-2009

ACCESS SERVICES IN INFORMATION COMMUNICATIONS

His

HERE A It i: II

домовой распределительной сетью (ДРС).

Коаксиальные кусты (кластеры) представляют собой небольшие телевизионные распределительные сети на ряд зданий. Количество абонентов в кластере зависит от необходимости предоставления интерактивных услуг какой-то части абонентов (обычно не более 25% абонентов подписываются на интерактивные услуги) и обеспечения информационного потока как в прямом, так и в обратном направлениях.

Информационным потоком в прямом направлении называют поток информации, поступающий от ГС к абонентам, а информационным потоком в обратном направлении — поток информации от абонентов к ГС. Диапазон частот, который применяют для передачи информационного потока в прямом направлении, называют каналом прямого направления (часто его называют прямым каналом), а диапазон частот для передачи информационного потока от абонента — обратным каналом. Для прямого канала обычно используется диапазон частот 40...862 МГц, для аналоговых каналов телевидения — диапазон 40...550 МГц, а для цифровых каналов телевидения, телефонии, передачи данных и Интернета — диапазон 550...862 МГц.

Обратный канал с диапазоном частот 5...30 МГц (ГОСТ Р 52023-2003) и возможностью расширения до 65 МГц (в соответствии с зарубежными стандартами) применяется для телефонии и передачи данных.

Рассмотрим теперь оборудование, необ-

ходимое для обеспечения возможности доступа пользователей к сети Интернет.

Для доступа к ресурсам Интернет в качестве запросного канала может использоваться либо телефонная сеть общего пользования, либо обратный канал системы кабельного телевидения. В проектируемой системе предусмотрен обратный канал (5-30 МГц), таким образом, он и будет использован в качестве запросного канала. Для этого будем использовать специальные кабельные модемы, которые выполняют функции моста МАС-уровня и подключаются к компьютеру пользователя через USB-порт или через сетевую карту Fast Ethernet. В этом случае предполагается использование индивидуальных кабельных модемов.

Кабельный модем предполагает также коллективное использование, при этом модем работает через концентратор на 5-40 пользователей. С учетом специфики микрорайона (многоэтажные дома) один кабельный модем с концентратором может обслуживать один подъезд многоэтажного жилого дома.

Кабельный модем обеспечивает следующие скорости информационного обмена: для нисходящего трафика (прямой канал) — 10-50 Мбит/с, для восходящего трафика (обратный канал) — 0,2-30 Мбит/с.

Кабельный модем имеет в своем составе высокочастотный приемо-передающий модуль. Приемник, обеспечивающий прием нисходящего трафика (прямой канал) имеет возможность настройки на один из телевизионных ка-

ТВ РОССИИ НА ПОРОГЕ ЦИФРОВОЙ ЭРЫ

Digital TV Russia 2100

Конкуренция • Конвергенция • Кооперация

2-3 апреля 2009 года * Holiday Inn MOSCOW - Suschevsky • Москва

2-ая Международная конференция

по технологическим, правовым и коммерческим аспектам развития цифрового ТВ в России ЛИДЕРЫ ИНДУСТРИИ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ НА КОНФЕРЕНЦИИ 2009 ГОДА!

Ключевыми темами для обсуждения станут наиболее актуальные вопросы:

• Взаимодействие государства, вещателей, операторов связи, финансовых институтов

по поддержке финансовой устойчивости и стабильности медиаотрасли в условиях кризиса

• Законодательное обеспечение введения цифрового ТВ

• Влияние кризиса на бизнес-модели цифрового ТВ

• Контент как основа вещания во всех средах

• Развитие коммерческих сервисов цифрового ТВ: кабельное, мобильное, спутниковое ТВ, IPTV

• Стратегия развития каналов цифрового вещания в крупных центрах и в регионах

Организатор:

infoR-Media Russia

----

При поддержке.'

mpeg

Industry Forum

Информационные партнеры:

я comme ws mm ii'i _i^jOBb£ll_ Шмк

НрЫч* IT-Ev.nt.Ru И

3ik5media.ru

налов, по которому в данной сети ведется передача данных. Передатчик настраивается на определенную частоту обратного канала и имеет возможность дистанционного управления (перестройку по частоте, изменение мощности передаваемого сигнала, и т.д.).

Для обеспечения передачи данных по прямому каналу на головной станции необходима установка станции кабельных модемов CMTS (Cable Modem Terminal Station). Станция содержит в себе головные кабельные модемы, количество которых определяется количеством пользователей услугой.

При использовании головного кабельного модема фирмы Motorolla BSR-1000 могут быть обслужены до 1000 абонентских кабельных модемов. С учетом того, что на этапе развития сети услугой доступа к Интернет обычно пользуются 20-30% пользователей, для проектируемой сети в состав CMTS на начальном этапе будет входить только один головной модем BSR-1000. в дальнейшем число головных модемов может быть увеличено до четырех, при этом каждому из них выделяется свой частотный канал.

Литература

1. Зима ВА., и др. Системы кабельного телевидения. М: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2007.

2. Барабаш ПЛ., и др. Мультисервисные сети кабельного телевидения. СПб: Наука, 2000.

При регистрации до 9 февраля

сэкономьте 200 Евро!

Зарегистрируйтесь по телефону: +7 {495) 666-2244. no e-mail: mail@infor-media.ru. или на сайте www.top-dtv.ru

На конференции выступят:

Г редста о и гели

-Цифрового альянса России-, Ро ссвпэькомна дзора Себастьян Морил Президент |Р1. Ильп Пономарев,

Председатель подкомитета по технологическому развитию комитета по информационной политине, технологиям и Связи, Государственная Дума РФ Александр Калин,

парный заместитель генерального директора. ФГУП |»ТРС Рустам Султанов,

Совладелец / Директор по развитию бизнеса.

Немецкий музыкальным интерактивный

телеканал IГт1 3.1V

Евгений Соломатин.

Директор по развитию,

"Коминфо Консалтинг.

Константин £ыструшкии.

Заместитель Генерального директора,

"МНИТЦ.

Герасим Гадиян,

I о моральный директор.

Генеральный директор,

Екатерина Петухооа,

Эксперт,

* Алекса ндр Теп пер.

Генеральный директор, Артем Кудрявцев,

первый заместитель генерального директора по финансам и инвестициям. -Система Масс-медиа-*Олег Колосников. Техническим директор. НТВ Плкы ' ожидается подтверждение

High technologies in Earth space research № 1-2009