СПОСОБЫ ТРАНСЛЯЦИИ SAT КАНАЛОВ В СКТ Manfred Jaeger
advertisement
СПОСОБЫ ТРАНСЛЯЦИИ SAT КАНАЛОВ В СКТ Manfred Jaeger, гл. специалист компании Polytron, Германия Миргородская Т.В., ведущий специалист компании ГК «Полюс-С» Рассматриваются способы трансляции SAT каналов в современных СКТ. Приводится сравнительный анализ способов раздачи SAT каналов к абонентам. Даются рекомендации по практическому использованию того или иного способа трансляции. Показаны новые способы трансляции SAT каналов. В настоящее время наибольший процент используемого телевизионного контента в сетях кабельного телевидения (СКТ) приходится на спутниковые (SAT) каналы. Это обусловлено удобством их приема практически из любой точки и большим числом транслируемых ТВ программ. Пожалуй, единственным недостатком такого приема является довольно невысокое качество принимаемых программ из-за сильной компрессии цифровых потоков MPEG-2 или MPEG-4. При правильном приеме сигналов наземного телевизионного вещания (НТВ) качество ТВ программ намного лучше (особенно для цифрового вещания DVB-T). Наиболее востребованными способами доставки SAT каналов по СКТ к абонентам являются: 1. Традиционный способ с полной демодуляцией сигнала до аудио/видео (A/V) и последующей модуляцией в традиционный аналоговый сигнал с амплитудной модуляцией (AM TV). 2. Системы SMATV с использованием мультисвитчингов. 3. Комбинированный способ, предусматривающий одновременную трансляцию по одному кабелю как в диапазоне CATV (47-862 МГц) AMTV и DVB сигналов (полоса канала BW=8 МГц), так и непосредственное распределение SAT каналов в промежуточной частоте (ПЧ) диапазона 950-2150 МГц (BW=27/36 МГц). 4. Непосредственное распределение SAT каналов через СКТ (CATV) диапазона 47862 МГц с последующей конвертацией по частоте в ПЧ диапазоне 950-2150 МГц. 5. С использованием трансмодуляции DVB-S/S2 DVB-C/T. 6. Непосредственное распределение по ВОЛС с/без конвертации по частоте. 7. Переформатирование принятых MPEG потоков в формат IP и раздача по цифровым сетям. Для удобства понимания и сравнения этих способов трансляции SAT каналов все они занесены в табл.1 (см. стр.4). Каждому из этих способов присвоена условная цифра по выше представленному перечислению. 1. Традиционный (классический) принцип подразумевает использование диапазона 47-862 МГц. В этом диапазоне транслируются сигналы в форматах AMTV, DVB-C/C2 и DVB-T/T2, т.е. форматы, предназначенные для полосы канала в 8 МГц. В составе ГС осуществляется полная демодуляция сигнала до аудио/видео (A/V) c последующей модуляцией TV-модуляторами в амплитудно-модулированный телевизионный сигнал (AMTV) (рис.1). Практически все производители ГС имеют в своей номенклатуре одиночные и сдвоенные SAT приемники, что снижает суммарную стоимость приемного оборудования в целом. А производители Polytron и GSS имеют и четырехканальные (квадро) модуляторы (до 40 каналов в одном базовом блоке). В целях дополнительной экономии некоторые кабельные операторы при малой размерности СКТ и малом числе транслируемых каналов (например, до 30) вместо SAT при- 2 Декодер 950-2150 МГц SAT приемник (демодулятор) DVB-S/S2 Скремблер видео аудио 47-862 МГц TV модулятор AMTV (PAL/SECAM) Рис.1 емников используют обычные бытовые SAT тюнеры, имеющие A/V выход. Такой выход является экономически оправданным во многих случаях, если только не использовать встроенный в STB TV-модулятор. Вот такое решение уже не является оправданным, т.к. все встроенные в STB модуляторы являются двухполосными (имеют удвоенную ширину спектра), т.е. не только занимают значительные частотные ресурсы, но и удваивают энергетическую нагрузку на последующее усилительное оборудование. Кроме того, такие TVмодуляторы обладают низким отношением сигнал/шум (S/N) и имеют широкий спектр побочных нежелательных продуктов преобразования (в них отсутствует фильтр на поверхностных акустических волнах – ПАВ). Рассмотрим структурную схему построения сдвоенных модуляторов на примере ГС SPM 1000 от компании Polytron.1. На рис.2 представлены частотные области первой промежуточной частоты (ПЧ) работы фильтров на ПАВ (ФПАВ). В составе модуля имеются 2 отдельных канала первой промежуточной частоты с разными частотами (модулятор А и модулятор В). Использование разных частот позволяет исключить взаимное влияние на каналы, а также избежать накопления шумов при их суммировании с последующей общей конвертацией по частоте вверх одним единственным конвертером. Стандарт B/G предусматривает полосу канала 7 МГц, включая канал S20 и 8 МГц, начиная с канала S21 (до к.69). Российский стандарт D/K предусматривает BW=8 МГц во всем TV диапазоне. Стандартами также предусмотрена и разница в поднесущих звука (звуковая поднесущая по первой ПЧ всегда ниже видео несущей; после конвертации вверх осуществляется и инверсия спектра сигнала). Обращаясь к рис.2 видно, что разнос между видео несущими всегда равен или 7 МГц или 8 МГц, а поднесущая звука будет всегда находиться в полосе пропускания ФПАВ. Рис.2а соответствует стандартам с полосой канала 7 МГц, а рис.2б – 8 МГц. При этом исключаются какие-либо влияния между каналами. Если же в одном конструктивно законченном модуле установлены 2 параллельных канала, то реализуется TV квадро модулятор, в котором 2 несущие можно устанавливать произвольно (независимо) по частоте, а вторые 2 канала будут автоматически жестко привязаны к первым двум устанавливаемым несущим в качестве соседних каналов. В частности, такое решение используется в модуле SPM-MM4 ГС PolyCompact (Polytron), что удобно при использовании в качестве суммирующего устройства широко распространенных четырехканальных МС-фильтров (иногда их именуют блоками фильтров телевизионных каналов – БФТК), позволяющих исключить как накопление шумов при произвольном числе устанавливаемых каналов, так и межканальную кросс-модуляцию при одновременном снижении потерь на суммировании. Например, типовые потери на суммирование 4-х каналов составляют всего 3 дБ (от 1,5 до 3,8 дБ), а при суммировании 6-ти каналов – не свыше 5 дБ (4 дБ – тип.). Если ведется прием кодированных программ, то потребуется использование декодера (см. рис.1). Выбор типа декодирующего устройства зависит от системы кодирования, используемой поставщиком. В основном это кодировки VIACCESS, IRDETO, CONAX, DRE- Изложение материала большей частью привязано к оборудованию Polytron (Германия), но не несет с собой рекламные цели 1 3 Модулятор А Модулятор В Модулятор А б) Стандарт B/G (от S21 до k.69) Стандарт D/K Стандарт I Стандарт L fзв.2 fиз.2 ФПАВ-3 fиз.1 fзв.1 Стандарт B/G Стандарт В/В Модулятор В ФПАВ-1 Модулятор А несущая несущая изображения звука TV стандарт а) fиз.2 fзв.2 f fиз.1 из.1 ФПАВ-2 1 fзв.1 f 1 зв.1 ФПАВ-1 Модулятор В несущая несущая изображения звука B/G, B/B 7 МГц 39,5 МГц -5,5 МГц 46,5 МГц -5,5 МГц B/G 8 МГц 38,5 МГц -5,5 МГц 46,5 МГц -5,5 МГц D/K 8 МГц 39,5 МГц -6,5 МГц 47,5 МГц -6,5 МГц I 8 МГц 39,5 МГц -6,0 МГц 47,5 МГц -6,0 МГц L 8 МГц 39,5 МГц -6,5 МГц 47,5 МГц -6,5 МГц Рис.2 Slave Slave Slave Master CRYPT и др. Декодирующее устройство (CAM-модуль) может быть одно-, двух- и многоканальным, что означает возможность декодирования большого числа каналов (MSD) и широко используется в трансмодуляторах QPSK/8PSK-› QAM (COFDM). Данная функция позволяет существенно сэкономить средства для кабельного оператора, но она мало применима в случае преобразования цифрового спутникового сигнала в AV/TV сигнал. Как правило, только двухканальные спутниковые приМультидекодирование для приема DVB-S и DVB-T емники могут совместно с двухканальDPM-PSME ным CAM-модулем открыть 2 канала. (DVB-S) или Исключением является ГС Polytron DPM DPM-PTME (DVB-T) 800, имеющая возможность декодировать до 8 каналов с одного транспондера в случае использования восьмиканального CAM-модуля и карты условного дос8 каналов тупа, поддерживающей 8 сервисов (см. приема рис.3). в 1 шасси (DVB-S или DVB-T) TV модулятор TV модулятор TV модулятор TV модулятор Вся стоимостная нагрузка при таком распределении в основном падает на ГС, в результате чего такое распределение экономически не выгодно для малых Рис.3 СКТ. Однако, преобразование SAT каналов в традиционные AMTV каналы (с декодированием в составе ГО) позволяет избежать наличие у абонентов STB, что существенно удешевляет стоимость СКТ в целом. При этом в 4 составе головного оборудования используются SAT приемники в комбинации с TV модулятором (см. рис.1). Итак, напомним, что при формирование AMTV каналов у абонентов не предусматривается установка никакого дополнительного оборудования (STB), и при выборе типа ГС в первую очередь обращают внимание на заявляемое значение S/N TV модулятора, которое пытаются сохранить с помощью суммирующих БФТК. Дадим несколько советов кабельным операторам. Совет 1. При использовании архитектуры HFC класса FTTH (оптика до дома) использование бытовых SAT приемников (при наличии сертификата Минсвязи) считается допустимым. С учетом «пережатия» SAT каналов качество аналогового сигнала при этом практически не пострадает и будет в основном определяться качеством транспортных магистралей СКТ. Совет 2. Использование встроенных TV модуляторов в бытовых SAT приемниках считается недопустимым как с точки зрения двухполосности модуляции, так и с точки зрения низкого качества модуляции (по критерию S/N и по коэффициенту фоновой модуляции). Совет 3. Наряду с одноканальными следует использовать сдвоенные или квадро TV модуляторы. Качество их выходного сигнала не уступает качеству одиночных модуляторов, а экономия финансовых средств оказывается ощутимой. Совет 4. С точки зрения сохранения канального значения S/N и исключения взаимной межканальной кроссмодуляции при увеличении числа транслируемых каналов, целесообразно суммирующий блок исполнять на МС-фильтрах (БФТК). Особенности данного способа распределения SAT каналов представлены в столбце 1 табл.1. Таблица 1 Способы трансляции Диапазон частот, МГц Модуляция в СКТ Полоса канала, МГц Наличие абонентского STB Стоимость головного оборудования Стоимость транспортной среды 1 47-862 AMTV 8 нет 2 950-2150 DVB-S/S2 27/36 да 3 47-2150 DVB-S/S2 27/36 да 4 47-862 DVB-S/S2 27/36 да 5 47-862 DVB-C/T 8 нет/да низкая/ средняя 6 0,95-5,45 DVB-S/S2 27/36 да низкая нет/низкая низкая низкая низкая низкая/ средняя Качество низкое/ среднее высокое Экономия частотного спектра низкая Размерность СКТ Конвертация формата модуляции Конвертация по диапазону Число кабелей в СКТ Число транспондеров на кабель любая низкая/ средняя малая средняя/ высокая среднее/ высокое средняя/ высокая любая низкая низкая низкая среднее/ высокое низкая/ средняя любая среднее/ высокое среднее любая низкая/ средняя малая да нет нет нет да нет демод. 1 нет 4-16 нет 1 да 1 да 1 Да 1 <90 <30 <30 12 <90 2-20 высокая низкая 2. Системы SMATV предусматривают распределение сигнала непосредственно в диапазоне SAT ПЧ (950 – 2150 МГц) без каких-либо преобразований. В этом случае SAT антенна (антенны) используется коллективно. Такие системы требуют использования широкополосного распределительного оборудования. 5 При необходимости принимать программы СТВ одновременно в двух поляризациях и/или в двух поддиапазонах, а также с нескольких спутников, для разводки используются переключатели входов – мультисвитчинги. Такой переключатель в простейшем случае представляет собой матричный коммутатор на N входов и М абонентских выходов. Число SAT входов (950-2150 МГц) в мультисвитчингах обычно колеблется от 2-ух до 16-ти. Как правило, в составе мультисвитчингов предусматривается и дополнительный активный или пассивный вход НТВ (47 – 862 МГц), что позволяет транслировать все сигналы (TV и SAT) по одному кабелю. Каждый из абонентов может независимо выбрать нужный ему SAT вход за счет подачи управляющего напряжения со своего тюнера. Обычно управление осуществляется за счет изменения величины питающего напряжения малошумящего конвертера (LNC) 13/18 В, частоты питающего напряжения 0/22 кГц и цифрового управления по протоколу DiSEqC. Все мультисвитчинги условно можно разделить на 3 класса: 1. Stand alone (автономные) - самостоятельное использование индивидуальными абонентами. Иногда они с успехом используются и в качестве оконечных мультисвитчингов. 2. Каскадируемые – используются в коллективных SMATV, имеют не только входы и абонентские отводы, но и выходы (число входов и выходов всегда равно). Могут содержать подключаемый источник питания или сами питаться от предшествующих или последующих в СКТ мультисвитчингов. 3. Оконечные (конечные в каскаде) – не имеют выходов. Наиболее часто они также и не содержат в своем составе источников питания. Принцип включения мультисвитчингов с усилением в TV и SAT диапазонах (на подключение до 200 абонентов) показан на рис.4. Абонент с полными возможностями TV SAT МВI SAT ресивер FM Абонент с ограниченными возможностями TV ДМВ 950-2150 Мгц 47-862 Мгц МВIII TV, 47-862 Мгц V, High 950-2150 Мгц V, Low 950-2150 Мгц H, High 950-2150 Мгц H, Low 950-2150 Мгц телевизионные розетки TV TV 13B/0кГц 13В/22кГц 18В/0кГц 18В/22кГц DiSEqC V,High V,Low H,High H,Low TV 13B/0кГц 13В/22кГц 18В/0кГц 18В/22кГц DiSE... каскадируемые мультисвитчинги Рис.4 TV 13B/0кГц 13В/22кГц 18В/0кГц 18В/22кГц Di....... оконченый мультисвитчинг проходные розетки Абонентская розетка для такой гибридной сети оборудована как минимум двумя выходами – для подключения SAT ресивера (F коннектор) и телевизора (IEC, штырь). Разумеется, что под конкретные задачи могут использоваться и другие типы многовыводных розеток. Внутри корпуса розетки смонтирован сепаратор (в простейшем случае SAT/TV диплексер), разделяющий групповой сигнал по частотному признаку на несколько выходов. Вы- 6 ход для спутникового ресивера обладает возможностью тока транзита для подачи управляющих сигналов на мультисвитчинг или SAT конвертер. В пределах одной квартиры при одном абонентском отводе за счет использования проходных розеток имеется возможность подключения нескольких SAT ресиверов и телевизоров. Зарубежными фирмами выпускается широчайший ассортимент абонентских розеток, отличающихся как по функциональному назначению, так и по конструктивному исполнению. В оконечных розетках установлен только частотный сепаратор (с током транзита или без). В проходные розетки дополнительно устанавливается широкополосный (5–2400 МГц) направленный ответвитель с требуемой величиной переходного ослабления. Наиболее частым вопросом, задаваемым потребителями мультисвитчингов (т.е. кабельными операторами), является вопрос максимального числа подключаемых абонентов. Однозначного ответа на этот вопрос нет. Число подключаемых абонентов зависит как от возможностей (качества) самих мультисвитчингов, так и от грамотности построения сети SMATV. Косвенными критериями качества мультисвитчингов являются их максимальный уровень входного сигнала и развязка между входами/выходами. Не следует приобретать мультисвитчинги с уровнями входных сигналов менее 80 дБмкВ и развязкой менее 35 дБ. За счет чего же достигается реализация большого числа абонентов? Данная задача решается за счет использования многовходовых (например, на 9 входов) разветвителей и усилителей. При этом разветвители (SAT сплиттеры и направленные ответвители) могут быть как пассивными, так и активными. Например, на рис.5 показан транковый усилительразветвитель компании Polytron на 9 входов (НТВ + 8SAT) и 18 выходов с равным ли неравным делением выходной мощности. По каждому из входов установлены широкополосные аттенюаторы и эквалайзеры. Высокий уровень выходного сигнала (116 дБмкВ) позволяет строить протяженные магистрали. Дадим несколько советов кабельным операторам. Совет 1. Если уровень сигнала предоставлен производителем оборудования в мощноРис.5 стном критерии, например, в дБмВт (в англ. аббревиатуре dBm), то пересчет в привычные значения по напряжению (дБмкВ или dBµV) на канал следует осуществлять по формуле2: U [ дБмкВ ] P[ дБмВт ] 108 10 lg( N ) , (1) где N – число SAT каналов. Например, если Рмакс=0 дБмВт, то максимально допустимый уровень сигнала при трансляции 2-х каналов составит 105,8 дБмкВ, а для 30 каналов он уже будет равен 94 дБмкВ. Совет 2. Если позволяют финансовые средства, то желательно транслировать в SMATV только те цифровые пакеты, которые вам нужны. Не секрет, что многие интересующие программы дублируются в разных пакетах с разных спутников. Более того, очень часто бывают случаи, когда со всего полного диапазона 950-2150 МГц нужен всего 1 или 2 пакета. А вы вынуждены транслировать все пакеты сразу. Для выбора (селекции) нужных вам каналов (транспондеров) существуют SAT конвертирующие головные станции (ГС) класса ПЧПЧ (IF-IF). Такие ГС призваны выбрать только интересующие вас транспондеры и пустить их в сеть без какого-либо преобразования, т.е. с сохранением исходного формата модуляции. В формулу введен поправочный коэффициент на типовое значение C/N=10…12 дБ применительно к SAT каналам 2 7 SAT ГС такого класса будут рассмотрены ниже по тексту. Особенности SMATV СКТ представлены в столбце 2 табл.1. 3. Комбинированный способ по своей идеологии близок к принципу SMATV и используется в СКТ любых размеров (с применением ВОЛС). В этом случае в составе головного оборудования помимо традиционных ГС, работающих в диапазоне CATV (47-862 МГц), дополнительно устанавливаются и специальные SAT ГС, именуемые как SMATV-IF (Satellite Master Antenna Television System head end), работающие в SAT ПЧ частотном диапазоне 9502150 МГц. В результате такой комбинации по одному общему кабелю транслируются сигналы в полном частотном диапазоне 47-2150 МГц. Разумеется, что при этом в ВОЛС используются оптические приемники и передатчики L-диапазона, а в коаксиальной части - сверхширокополосные (двухдиапазонные) усилители. Специальные SAT ГС предназначены для конвертации любых (аналоговых и цифровых) транспондеров (каналов) в диапазоне 950 – 2150 МГц (SAT ПЧ, формируемая на выходе LNC) с целью их оптимальной частотной расстановки при большом числе принимаемых каналов с разных направлений. Желательные каналы коммутируются, фильтруются, конвертируются, усиливаются (с АРУ), суммируются и поступают на выход ГС. Нежелательные каналы отфильтровываются. Такие SMATV-IF производятся большинством известных фирмпроизводителей (например, Polytron, Televes, Ikusi, Wisi и др.). Традиционная SMATV-IF (например, SAT ГС PolySelect от Polytron – TSM-1000 HD) позволяет конвертировать до 10 каналов (транспондеров) со стандартной полосой 27 или 36 МГц. Допустима свободная расстановка каналов, поставляемых от нескольких ИСЗ с любой конфигурацией. Таким образом, формируется виртуальный спутник с полным набором нужных программ, работающий только на одной поляризации в полном диапазоне частот 950 – 2150 МГц с оптимальной частотной расстановкой каналов. Физический смысл такой SAT ПЧ конвертации понятен из рис.6. Пример комбинированного распределения CATV и SAT канаSAT 1 SAT 2 1354 МГц 1373 МГц ИСЗ 1 левосторонняя поляризация ИСЗ 1 правосторонняя поляризация SAT 3 SAT 4 1415 МГц 1525 МГц SAT 5 ИСЗ 2 горизонтальная поляризация 1537 МГц SAT 6 1684 МГц SAT 7 ИСЗ 2 вертикальная поляризация SAT 8 1614 МГц SAT 1 SAT 2 SAT 3 SAT 4 SAT 5 SAT 6 1918 МГц SAT 7 SAT 8 Новый виртуальный спутник по ПЧ 1015 1055 1095 1135 1175 1215 1335 10 каналов любой частотной расстановки от 1015 МГц до 2150 МГц 1375 МГц Рис.6 лов показан на рис.7. Рассмотрим особенности и рекомендации при использовании комбинированного способа трансляции. 8 ДМВ МВIII МВI,II PolyCompact PolySelect PolySelect частотный диплексер SAT разветвители серии FAS PolySelect сплиттер FVS3 Рис.7 Рис.2.3.7 SVV 36122 сплиттер FVS к ДРС SAT усилитель SUV 28116 Совет1. С учетом шага расстановки SAT каналов в 40 МГц (4 МГц оставляют под частотные пробелы в целях исключения влияния одного транспондера на другой) максимальное число каналов составляет 30 (3 ГС по 10 каналов). Совет 2. Не стремитесь использовать сверхширокополосные оптические передатчики полного диапазона частот 47-2150 МГц. Значительно выгоднее и рациональнее использовать 2 отдельных передатчика, рассчитанных на свой частотный диапазон (рис.8). При этом потребуется использование дополнительного оптического волокна частотный (ОВ) или использовадиплексер ние системы волнового мультиплексирования О О SAT ПЧ WDM (1310/1550 нм). Е 950 - 2150 МГц Е 5 - 2150 МГц ВОЛС Совет 3. Не О О CATV следует пугаться накоЕ 5 - 862 МГц Е пления шумов (т.е. Рис.8 Рис.2.3.8 снижения C/N) при трансляции SAT каналов, т.к. приведенный динамический диапазон усилителей, как правило, на 2-3 порядка выше транслируемого C/N. Действительно, реализуемое (конечное) значение C/N на выходе цепочки, состоящей из N идентичных усилителей, определяется по известной формуле: C / N 10 lg 10 ( C / N ) вх / 10 10 (Uвых K F 10 / 10 10 lg( N ) . где: C/Nвх – входное отношение C/N (например, с выхода SAT ГС или LNC); Uвых – уровни сигналов на выходе усилителя; K – коэффициент усиления усилителя; (2) 9 F – коэффициент шума усилителя. Например, при C/Nвх = 16 дБ (довольно высокое значение) и 10-ти каскадно включенных усилителях (очень протяженная ветвь) с Uвых = 80 дБмкВ (уровни выходных сигналов специально занижены с целью сохранения интермодуляционных искажений) при K = 36 дБ и F = 8 дБ, выходное C/N составит 15,6 дБ, т.е. понизится всего на 0,4 дБ. При этом в исходных условиях к примеру приняты довольно жесткие условия. Совет 4. Как известно, на читаемость (раскрываемость) SAT каналов влияют вероятность ошибки (BER) и модуляционная ошибка (MER). Практические испытания, выполненные на оборудовании компании Polytron, показали следующее: a) Конвертация по частоте снижает MER от 1 дБ до 8 дБ. Снижение MER зависит от качества используемых конвертеров. Именно данная особенность вынудила Polytron перейти к выпуску модифицированной версии конвертеров SAT ГС и даже нормировать данный параметр в паспортных данных на ГС. b) Закон снижения MER полностью аналогичен закону снижения СТВ. Это означает, что при расчете рабочих режимов SAT усилителей основное внимание следует уделять не C/N, а накоплению интермодуляционных искажений (IMD), т.е. жестко учитывать число транспондеров и их уровни (а они могут существенно отличаться друг от друга). c) Пороговое значение резкого увеличения BER (BER резко увеличивается сразу на несколько порядков после некоторого пороSAT антенна гового значения) на 6-8 дБ выше по отношению к пороговому значению MER, в силу чего при расчете рабочих режимов усилителей в первую очередь следует уделять внимание именно параметру MER. ГС TST 1200 Усилитель 47-862 МГц Абонентский конвертер SAT тюнер ?? ??? SAT Разветвитель Рис.9 Рис.2.3.9 Особенности использования комбинированного способа трансляции SAT каналов в СКТ представлены в столбце 3 табл.1. 4. Непосредственное распределение SAT каналов через СКТ в CATV диапазоне (47-862 МГц) является принципиально новым экономичным и оригинальным способом трансляции сигналов, предложенным компанией Polytron. Такой способ распределения SAT каналов по традиционной CATV сети позволяет существенно снизить потери по магистралям и использовать недорогое традиционное CATV оборудование, имеющееся в продаже. Для этой цели Polytron разработала ГС PolySelect TST-1200, по своему функциональному построению близкой к выше рассмотренным станциям класса SMATV-IF. Отличие заключается в том, что данная ГС TST-1200 конвертирует сигналы первой спутниковой ПЧ (950-2150 МГц) не в тот же диапазон, а в диапазон 250730 МГц (т.е. в традиционный диапазон CATV). На абонентской стороне устанавливается приемный модуль (абонентский или 10 коллективный конвертер), конвертирующий сигнал обратно в диапазон 950-2150 МГц. За счет такой конвертации решается задача простоты трансляции SAT транспондеров с полосой канала до 36 МГц посредством уже существующих или вновь строящихся экономичных СКТ. Функциональное построение сети понятно из рис.9. Станция TST-1200 имеет четыре входа (рис.10), на которые подаются сигналы с четырехвыходного спутникового конвертера (или от разных антенн), принимаемые с одной спутниковой позиции, но в разных поляризациях и поддиапазонах. С помощью матричных коммутаторов эти сигналы передаются на входы канальных Рис.10 понижающих конвертеров. Станция комплектуется 12-ю канальными конвертерами шириной по 36 МГц (27,5 Мсим/с). По умолчанию каналы рекомендуется расстанавливать с шагом 40 МГц, отводя при этом 4 МГц под межканальные пробелы (для исключения взаимных помех). Частотный план размещения конвертированных каналов может выбираться и вручную с шагом в 1 МГц. Абонентский малошумящий повышающий конвертер выпускается в двух версиях: для установки в абонентскую розетку (что очень удобно практически) или в виде отдельного модуля. Питание повышающего конвертера осуществляется от абонентского тюнера. Принцип работы и функциональные особенности абонентского конвертера понятны из его структурной схемы, Конвертор представленной TV СМ Ус на рис.11. SAT 1 14 В SAT вых. SAT ?? ??? тюнер Применение таких станций акту18 В ально в СКТ Гет любых размеров SAT 2 благодаря маМузыкальный 950-2150 МГц центр лым потерям на FM FM распространение и высокому 87,5-108 МГц Рис.11 Рис.2.3.12 отношению C/N.. Особенно высок экономический эффект от таких станций при трансляции SAT каналов на значительные расстояния посредством ВОЛС (рис.12), т.к. при этом возможно использование недорогих оптических передатчиков и приемников с низкими параметрами по CSO/СТВ и C/N и в силу низких требований к качеству магистрали при трансляции DVBS/S2 сигналов (см. формулу 2). Для такой трансляции пригодны любые оптические передатчики с внутренней модуляцией. 250-730 МГц Отметим, что наличие/отсутствие абонентского повышающего конвертера, функционально играет роль «ключа» для доступа к просмотру телепередач, что очень важно для СКТ гостиничного типа. При этом за счет коммутации с SAT тюнера возможно подключение дополнительной (например, собственной, домашней) SAT сети (рис.11), а также FM каналов радиовещания. 11 1310/1550 нм ВОЛС Коаксиальная СКТ Рис.12 Рис.2.3.11 ? ??.2.3.11 С учетом того обстоятельства, что для успешной трансляции SAT каналов вполне достаточна реализация C/N=26 дБ на выходе оптического приемника, то практически любой оптический приемник способен работать при входных уровнях оптической мощности до -20 дБмВт. Свободные частотные диапазоны 47-230 МГц и 750-862 МГц могут использоваться для одновременной трансляции AMTV и DVB каналов со стандартными полосами в 8 МГц. Для этого используются специальные частотные диплексоры (частотные сумматоры) с развязкой не менее 45 дБ. Такие сумматоры могут быть установлены и непосредственно в шасси ГС TST-1200 (см. рис.10). Совет 1. При использовании данного способа распределения SAT каналов вполне допустимо использование недорогого оптического оборудования, а сами оптические приемники можно использовать при низких входных оптических мощностях. Совет 2. При необходимости трансляции дополнительных AMTV и DVB каналов, рекомендуется использовать отдельные оптические передатчики, а диапазонное суммирование осуществлять с выходов оптических приемников. При этом развязка междиапазонная частотного диплексера должна быть не менее 45 дБ. Совет 3. Данный способ распределения SAT каналов удобно использовать в платных сетях гостиничного типа. При этом гости смогут просматривать доступные каналы без оплаты, а за просмотр платных SAT каналов необходимо будет приобрести «ключ» абонентский конвертер того или иного конструктива. Особенности такого нового способа распределения SAT каналов приведены в столбце 4 табл.1. 5. Использованием трансмодуляции DVB-S/S2 DVB-C/T является известным и популярным способом распределения SAT каналов. Основное его достоинство заключается в относительно невысокой стоимости оборудования, приходящейся на 1 TV программу. Большинство производителей выпускают одиночные и сдвоенные модули с/без CI. Основный вопрос, возникающий у оператора СКТ при выборе оборудования, заключается в выборе стандарта модуляции. Действительно, каждый из стандартов имеет свою ту или иную особенность. Сравнение стандартов модуляции представлено в табл.2. Таблица 2 Параметр Полоса канала, МГц Диапазон использования, МГц Максимальная общая скорость потока, Мбит/с Максимальная пользовательская скорость, Мбит/с Требуемое C/N, дБ: DVB-S DVB-S2 DVB-T DVB-T2 36 950-2150 DVB-C DVB-C2 8 47-862 50,69 81,86 39,27 60,61 51,29 76,93 44,35 73,68 31,67 50,28 51,29 76,93 12 -канал Гаусса -канал Райса -канал Рэлея Спектральная плотность, бит/Гц Число транслируемых программ: -MPEG-2 SD -MPEG-4 SD -MPEG-4 HD Модуляция baseband 14 1,19 18 2,05 20,2 21,3 28,6 3,96 13-14 20-21 4-5 нет 23 35 8-9 нет 9 14 3 22,2 22,7 25,7 6,29 26,6 28,4 32,3 6,41 30,6 33,7 39,4 9,62 15-16 23-24 5 COFDM 12-13 18-19 5 нет 17-20 28-31 7-8 COFDM В данном журнале неоднократно описывались как действующие, так и появляющиеся (внедренные или внедряемые) DVB стандарты3. Для удобства их краткого сравнения на рис.13 представлены их основные особенности, выстроенные в хронологическом порядке. . . . DVB T2 DVB S2 на 36% большая пропускная способность DVB C2 на 30% большая пропус- до 97% большая кная способность на 6 dB большая помехоустойчивость пропускная способность до 8 дБ большая на 3 дБ большая помехоустойчивость помехоустойчивость COFDM c возмож- ностью формирования широкого виртуального канала расширенные режи- адаптивное коди- мы работы (до 32k-ext) рование и модуляция (САМ) резерв под . DVB.C DVB S DVB T ........ 94 . 95 пригодность для HDTV (MPEG-2/4) . DVB. S2 DVB H . . идеальная дополнительные услуги . 04 . . DVB T2 . 05 . 06 . 07 . 08 Рис.13 DVB C2 . 09 . 10 года Основным достоинством стандарта DVB-T является высокая помехозащищенность по отношению к C/N и к переотражениям. Такие сигналы надежно транслируются в СКТ любого качества даже при минимальном защитном интервале (GI). Второй аргумент в пользу DVB-T формата - дешевизна DVB-T приемников. Большинство современных телевизоров уже содержат в своем составе DVB-T (MPEG-2/4) встроенный декодер. Основным же достоинством стандарта DVB-C является значительно большая информационная скорость (см. табл.2). В основном повышенная скорость передачи достигается за счет отсутствия защитного GI и более высокого формата модуляции (до 256QAM, а в DVB-T только до 64 QAM). Если же обратиться к табл.2 и рис.13, то можно увидеть, что уже новая версия стандарта DVB-C заимствует у DVB-T исходное кодирование по принципу ортогонально-частотной модуляции (COFDM). Второе преимущество, отданное в пользу стандарта DVB-C, – более низкая стоимость головного оборудования (т.е. самих трансмодуляторов). Так, например, компания Polytron выпустила трансмодуляторную ГС QAM 12, имеющую в одном шасси 12 транспондеров. Станция позволяет демодулировать DVB-S/S2 SAT потоки до 45 Мсим/с с выходной скоростью до 53 Мбит/с при параметре модуляционной ошибки MER>40 дБ. Совет 1. При достаточности частотного ресурса и при не высоком качестве СКТ предпочтение следует отдать стандарту DVB-T. 3 Большинство обзоров подготовлено главным техническим редактором Бителевой А.Б. 13 Совет 2. Если вы уверены в качестве своей СКТ, то явное преимущество имеет стандарт DVB-C, как более скоростной и более экономичный. 6. Непосредственное распределение по ВОЛС с/без конвертации по частоте также является относительно новым способом трансляции DVB-S/S2 сигналов, мало знакомым операторам СКТ. В этом случае (как и при SMATV с мультисвитчингами) ГС как таковая отсутствует вообще. Роль ГС выполняет широкополосный LNC с оптическим выходом (рис.14), упрощенная структурная схема которого представлена на рис.15. Из рисунка видно, что в данном случае нет разбиения на верхний и нижний поддиапазоны, а вся SAT полоса частот (12,75-10,7=2,05 ГГц) разбивается только на 2 канала обработки, выделенных под разные поляризации (например, горизонтальная и вертикальная). Таким образом, получается, что Рис.14 оба частотных поддиапазона и обе поляризации сводятся в один общий канал с суммарной полосой 0,95-5,45 МГц. 0,95-3,0 ГГц 10,7-12,75 ГГц fL01 H V 9,75 ГГц fL02 0,95-5,45 ГГц O E 7,3 ГГц ВОЛС 1310 нм Рис.15 3,4-5,45 ГГц Далее сигнал поступает на широкополосный оптический передатчик L-диапазона с рабочей длиной волны 1310 нм (в стадии разработки – на 1550 нм) и выходной мощностью 7 дБмВт, что в сочетании с оптическими приемными конверторами обеспечивает энергетический бюджет линии не менее 10-13 дБ (пример оптического распределения см. рис.16). При малых расстояниях ВОЛС максимальное число точек подключения составляет 30-35. 1,5 км 1,0 км OPM-LNB 7 дБмВт 500 м оптический сплиттер OPM-OTS OPM-OTS OPM-OTS OPM-OTS оптический сплиттер 500 м Оптический кабель 200 м OPM-OTS OPM-OTS Коаксиальный кабель оптический сплиттер 100 м 75 м OPM-OTS OPM-OTS Рис.16 На приемной стороне (у абонентов) устанавливаются приемные оптические конвертеры (от Polytron – 3 типа) на 2 или 4 выхода с коаксиальными Fконнекторными выходами стандартного диапазона частот 0,95-2150 МГц (т.е. по поддиапазонам и поляризациям VH, VL, HH и HL). Уровень выходного сигнала достигает 80 дБмкВ, что достаточно для подключения нескольких STB. Питание приемных оптических конвертеров осуществляется непосредст- венно от STB (т.е. от абонентского SAT тюнера). Очевидно, что при использовании нескольких SAT антенн потребуется уже и несколько оптических волокон (ОВ), а также и нескольких оптических конвертеров. Для уве- 14 Абонентский оптический конвертер 1 ... Абонентский оптический конвертер N от TST-1200 O от оптических LNC личения же числа подключаемых абонентов удобно использовать системы SMATV на базе мультисвитчингов. E 250-730 МГц ...................................... к абонентам к абонентам Пример использо0,95-2,15 ГГц 1 2 N НТВ вход вания системы на базе 47-862 МГц SAT входы каскадируемых многовходовых мультисвитчингов в сочетании с комбинированным способом трансляции сигналов представ1 2 N НТВ вход 0,95-2,15 ГГц 47-862 МГц лен на рис.17. Выходы SAT входы приемных оптических конвертеров (их может быть несколько) подключаются на свой отдельный SAT вход мультисвитчинга. Каждый же из муль1 2 N НТВ вход 0,95-2,15 ГГц 47-862 МГц тисвитчингов имеет свой SAT входы собственный вход НТВ (47-862 МГц), на который и подают сигналы с выхоАбонентский конвертер TST-D да оптического приемника SAT тюнер Частотный CATV 250-730 МГц от ГС TST-1200 в диападиплексер зоне частот 250-730 МГц SAT 950-2150 МГц TV Рис.17 (напомним, 12 выбранных транспондеров). Непосредственно у абонента устанавливается частотный диплексор и абонентский повышающий конвертер (см. рис.11), позволяющий также смотреть и каналы, поступающие от ГС TST1200. Особенности данного способа распределения SAT каналов представлены в столбце 6 табл.1. Совет 1. Такой способ распределения SAT каналов можно рекомендовать для гостиниц, отелей, домов отдыха и т.п. Совет 2. Данный способ распределения SAT каналов можно рекомендовать также для объектов, где затруднена параллельная прокладка большого числа абонентских кабелей (обязательное требование для мультисвитчинговых SMATV). В этом случае до каждого этажа (или группы этажей) прокладывается только один абонентский ВОК и устанавливаются каскадируемые мультисвитчинги. Совет 3. При желании наращивания числа абонентов могут устанавливаться сразу несколько SAT приемных антенн, ориентированных на тот же самый спутник. Можно рекомендовать и использование многовходовых разветвителей и SAT усилителей, рассмотренных в разделе SMATV. 7. Переформатирование принятых MPEG потоков в формат IP и раздача по цифровым сетям относится к классу IPTV. Такие цифровые ГС выпускаются многими компаниями и позволяют работать со всеми DVB входными потоками и A/V входными сигналами. Примером может служить IPTV ГС от Polytron IPM-1100/600 на 11 или 6 устанавливаемых модулей. В состав комплектации любой ГС могут входить сдвоенные или одиночные (встречаются и многоканальные – до 16 каналов) приемные модули DVB-S и DVB-T с выхо- 15 дом цифрового транспортного потока (TS) или непосредственно по протоколу IP Multicast той или иной версии, IP кодеры (стримеры), цифровые DVB модуляторы и т.п. По мнению авторов статьи, IPTV СКТ являются перспективными и за ними лежит будущее развития сетей. Главная их отличительная особенность – возможность внедрения широкого спектра интерактивных услуг, все же остальное можно отнести не к достоинствам, а к недостаткам, т.к. влечет за собой неизбежное увеличение стоимости транспортной среды. Процентное отношение таких цифровых СКТ к традиционным аналоговым сетям низкое. Для увеличения этого процента сети xDSL стали относить к IPTV, хотя это и неправильно. Тем не менее, такие СКТ со временем неизбежно будут составлять все большую и большую конкуренцию традиционным сетям, особенно по мере их укрупнения. Авторы с удовольствием ответят на вопросы читателей по E-mail: mail@polytron-tv.ru. Июль 2011г.
