Критерии выбора головной станции СКТ на современном этапе Песков С.Н., к.т.н.,

Критерии выбора головной станции СКТ
на современном этапе
Песков С.Н., к.т.н.,
За последние 10 лет системы кабельного телевидения (СКТ) претерпели очень существенные изменения.
Если в середине 90-х годов СКТ в подавляющем большинстве строились по традиционной коаксиальной технологии, то в начале текущего века стали широко внедряться гибридные оптико-коаксиальные (HFC) сети с трансляцией как аналоговых (AM TV), так и цифровых (в формате QAM) сигналов. А в настоящее время встают задачи предоставления ТВ услуг в цифровых сетях (IP TV),
широкое распространение которых сдерживает относительно высокая цена головного, магистрального и абонентского оборудования.
В любом случае в состав СКТ должна входить головная станция, предназначенная для приема различных
сигналов и их преобразования в вид, удобный для трансляции в конкретной СКТ.
Цель настоящей статьи - помочь в выборе типа головной станции операторам СКТ.
Под головным оборудованием (ГО) понимается совокупность электронных средств, предназначенных
для формирования качественного группового телевизионного сигнала, состоящего из широкого набора аналоговых и цифровых сигналов с разными форматами модуляции и предназначенного для его дальнейшего распределения по СКТ. В состав ГО обычно входят первичные внешние устройства, предназначенные для формирования исходного сигнала (антенные устройства, видеомагнитофоны, внешние сетевые интерфейсы и т.п.),
собственно сама головная станция или головная система (ГС), выходные суммирующие устройства (частотные
диплексеры, сумматоры, усилители и т.п.), вспомогательное оборудование (например, CMTS) и оптическое
оборудование (аналоговое и цифровое), конфигурация которых зависит от конкретных условий эксплуатации
СКТ (рис.1).
ГОЛОВНАЯ СТАНЦИЯ
демодулятор транскодер
НТВ/DVB-T
модулятор
антенна
TV/FM
усилитель/конвертер
УКВ/FM радио, DAB
антенный
усилитель
усилитель/конвертер
МВ/ДМВ
Е
антенна SAT
поляризатор
LNC
М
видео
устройство
сопряжения
модулятор
аудио
кодер/
демодулятор декодер
модулятор
облучатель
коаксиал
реверс
цифра
канал
сумматор
пилот
оптика
О прямой
МВ/ДМВ
усилитель DVB-T
СТВ/DVB-S
ВЫХОДНЫЕ
УСТРОЙСТВА
дополнительные
сигналы
ПЕРВИЧНЫЕ
ВНЕШНИЕ
УСТРОЙСТВА
Е
оптика
О реверсный
канал
МВ/ДМВ
усилитель ПЧ
усилитель/конвертер
FM-TV, SAT IF, DSR
демодулятор QPSK
MPEG-2
модулятор QAM
МВ/ДМВ
Рис.1
2
Очевидно, что ГС является основным элементом в комплексе ГО. От того, какие параметры будет
иметь сигнал на входе в кабельную распределительную сеть (КРС), зависит максимальное число каналов, потенциально пригодных к трансляции, протяженность магистралей (число абонентов) и, самое главное, качество
изображения на экранах телевизионных приемников. Очевидно, что для цифровых КРС используются цифровые ГС, которые находят все большее распространение. Выбор цифрового оборудования несколько проще в
сравнении с аналоговым оборудованием, в силу чего ниже приведены основные критерии по выбору именно
аналогового головного оборудования. Даны также рекомендации и по цифровому оборудованию.
Основными критериями качества ГС являются:
 Многофункциональность, т.е возможность работы со всеми видами сигналов A/V, НТВ и СТВ.
Пожалуй, для современных средних и крупных СКТ данный критерий является наиболее важным. Фактически,
в настоящее время не существует чисто аналоговых ГС. Все ГС в той или иной мере “оцифровываются”. Для
примера, в табл.1 приведены функциональные возможности некоторых типов ГС, представленных на российском рынке. Из табл.1 видно, что все станции от разных производителей обладают практические одинаковыми
функциональными возможностями (за исключением мощной унифицированной многофункциональной головной системы DVX Teleste). Однако, за каждым из функциональных направлений скрывается множество дополнительных особенностей, как например, мультистандартность, работа с несколькими аудио каналами (стерео
или многоязыковое звуковое сопровождение), наличие промежуточных выходов (A/V, SDI, ПЧ и др.), возможность (или уже имеющееся наличие) подключения модуля условного доступа (СА) через универсальный интерфейс (CI), возможность раздельной регулировки уровня по видео и звуковым поднесущим и т.п.
Таблица 1
Компания
Страна
Модель
СТВ
SAT-транкодер (QPSKA/V)
SAT-приемник/модулятор (QPSKAМ ТV)
SAT-трансмодулятор (QPSKQAM)
SAT-трансмодулятор FM (QPSKFM)
SAT-демодулятор
HТВ
TV конвертер
DVB-T конвертер
DVB-T трансмодулятор (DVBAM TV)
DVB-C трансмодулятор (DVBAM TV)
Конвертер ПЧ (АМПЧ/ПЧАМ)
TV демодулятор
TV модуляторы
Моно
Стерео
NICAM
Продолжение табл.1
Teleste
Финляндия
DVX
DiX
Компания
Страна
Модель
ПЧ конвертер
QAM демодулятор
FM обработка
Конвертер канальный
Диапазонный усилитель УКВ
Диапазонный усилитель FM
Стерео модулятор
Широкополосные усилители
Прямой канал
Реверсный канал
Генератор пилот-сигнала
Teleste
Финляндия
DVX
DiX
+
+
-
WISI
Blankom
Германия
Tоpline II
Profi 800
Terra
Литва
CMH3000
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
-
+
+
-
+
+
+
-
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
+
+
+
WISI
Blankom
Германия
Tоpline II
Profi 800
+
Terra
Литва
CMH3000
-
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
+
-
+
-
+
+
+
+
+
-
3
Компания
Страна
Модель
Дополнительные возможности
Цифровые MPEG модули (кодеры, декодеры)
Транспортные цифровые модули (АТМ, SDH/SONET
и др.)
IPTV
Наличие оптической системы 1310/1550 нм
Наличие единой NMS
Возможность автоматического резервирования
1) ограниченные возможности
Teleste
Финляндия
DVX
DiX
WISI
Blankom
Германия
Tоpline II
Profi 800
Terra
Литва
CMH3000
+
+
-
-
-
+
-
-
-
-
+
+/+
+
+
-/-
+1)/-
+/+
+1)
-/-
 Наличие встроенной оптической системы (усилители, передатчики и приемники). Данный параметр менее значим, т.к. наличие уже сформированного группового TV сигнала позволяет использовать оптическую систему от другой фирмы-производителя. Тем не менее, с точки зрения единства конструктива, сопряжения уровней сигналов, обеспечения питания и резервирования и, самое главное, единства дистанционного менеджмента и мониторинга, наличие встроенной оптической системы является неоспоримым достоинством.
 Наличие встроенной системы менеджмента. Желательно, чтобы данная система менеджмента распространялась также и на всю сеть (NMS), включая ВОЛС, цифровое и аналоговое оборудование.

Выходное отношение сигнал/шум (S/N) и сигнал/помеха для оговариваемого числа каналов.
 Возможность работы в соседних каналах, уровень канальных (IMDк) и диапазонных (IMDв, СТВ и
CSO) интермодуляционных составляющих.
 Уровень выходного группового сигнала при заданном числе каналов и оговариваемом уровне интермодуляционных искажений.
 Качество формируемых сигналов – уровень линейных и нелинейных искажений, дифференциальные усиление и фаза, неравномерность АЧХ и ГВЗ, избирательность, чувствительность, стабильность по частоте и выходному уровню и т.п..
 Надежность и удобство эксплуатации, возможность резервирования каналов и источников питания, долговременная стабильность выходных параметров, удобство конструктивного исполнения, наличие дополнительных входных/выходных интерфейсов и т.д.
Требования, предъявляемые к ГС, регламентированы [1]. Аналогичные или близкие по смыслу требования изложены в европейском стандарте [2]. В табл.2 сделана попытка объединения этих требований с целью
их сравнения. В той же таблице для численного примера приведены значения двух, наиболее представленных в
России ГС: универсальная система DVX (Teleste) и Profi 800 (Blankom). К сожалению, на ГС Topline II (WISI)
представлен далеко не полный перечень параметров, в связи с чем она исключена из настоящей сравнительной
таблицы. Данная ГС относится ко второму классу согласно [2] и мало пригодна для крупных СКТ.
Таблица 2
EN 50083-5
ГОСТ Р 52023
класс
класс
1
2
3
1
2
2
Высокочастотные параметры (усилители/конвертеры)
Коэффициент шума, dB
1)
12
Эффективность АРУ, dB
0,57)
1,07)
2,57)
1
2
4
Канальная интермодуляция, dB
66
54
66
54
Отношение сигнал/помеха в полосе
60
канала, dB
Отношение сигнал/помеха в смежных
60
57
каналах, dB
Регулировка уровня, dB
1)
10
Избирательность (8 МГц):
усилителя, dB
30
конвертера, dB
57
Избирательность по зеркальному ка60
налу, dB
Наименование
параметра
Profi 800
Blankom
DVX
Teleste
10
1,0
-
8
0,5
77
60
60
60
60
20
20
-
60
60
60
4
EN 50083-5
ГОСТ Р 52023
класс
класс
1
2
3
1
2
2
Высокочастотные параметры (усилители/конвертеры)
Фоновая помеха, dB
1)
52
Отклонение несущей частоты, кГц:
без информац. сигналов
50 75
250
75
с информац. сигналами
30
Отклонение несущей звука от видео
5
15
5
15
по частоте, кГц
Неравномерность АЧХ, dB
1)
2,0
Выходное S/N, dB
1)
Импеданс, Ом
50/75
75
75
Коэффициент возвратных потерь для
18
10
модулей, dB
Устройства формирования ВЧ сигнала (модуляторы)
Амплитуда видео сигнала, В
10,1
10,3
10,3
Разность уровней несущих видео и
12-208)
10-20
аудио, dB
Отношение S/N, dB
1)
50
Коэффициент возвратных потерь, dB
34
26
30
Мощность аудио сигнала, dBm
6
06
Импеданс, Ом:
видео
50/75
75
аудио вход, кОм
0,6
аудио выход, кОм
30
Дифференциальная фаза, град
37)
67)
127)
10
Дифференциальное усиление, %
87)
147)
10
57)
7)
7)
Неравномерность ГВЗ, нс
50
80
60
2Т К-фактор, %
1,07) 1,57) 37)
5
Общие параметры (включая выходные суммирующие устройства)
Импеданс, Ом
50/75
75
75
Коэффициент возвратных потерь, dB:
вход
182)
142)
142)
22
14
10
выход
18
18
10
22
14
10
Комбинационные составляющие
6)
6)
66
60
80
третьего порядка (СТВ), dB
Комбинационные составляющие второ60
606)
го порядка (CSO), dB
207-244
187-242
Напряжение питания, В
Разность уровней сигналов на выходе,
3
3
dB
Стабильность выходного уровня, dB
1)
Примечания:
Наименование
параметра
Profi 800
Blankom
DVX
Teleste
-
-
31,25
-
10
7
57
75
1,0
57
75
-
18
10,3
10,1
13-20
10-25
60
67
34
6 (1,55 В/600 Ом)
75
0,6/12
3
5
70
-
75
10
1,0
1,0
<50
0,5
75
75
-
18
18
60
60
60
60
207-244
185-245
-
1,0
1)
2)
3)
4)
5)
значение должно заявляться на оборудование конкретного типа;
для антенных устройств, а не входа ГС;
рекомендуется балансный (симметричный) вход;
методики измерений по некоторым пунктам отличаются;
в таблице не представлены параметры для FM сигналов радиовещания,SAT-сигналов, а также упущен
ряд других параметров, которые требуют значительных пояснений, таблиц или графиков. С целью
краткости изложения, представленные формулировки отличаются от стандартных;
6) для данных искажений заявляется максимальный уровень выходного сигнала;
7) рекомендуемые значения;
8) из другого источника информации.
Можно долго обсуждать и сравнивать эти два стандарта, похожих друг на друга и, тем не менее, сильно
разнящихся. Любое обсуждение будет не в пользу отечественного ГОСТ [1]. Европейский стандарт [2] предоставляет значительно большую свободу в выборе и построении ГС и сразу учитывает специфику передачи цифровых сигналов. В единых таблицах там представлены требования не только к TV и FM сигналам, но и сигналам спутникового телевизионного вещания. Отечественным же стандартом регламентированы ряд требований,
5
мало поддающихся объяснению (или вообще не объяснимых). Например, зачем нужно регламентировать разность канальных уровней сигналов на выходе ГС величиной в 3 dB (а в смежных каналах даже 2 dB)? А если
оператор захотел сразу на выходе ГС установить нужное ему эквалайзирование? Ведь существуют системные
требования на разность уровней сигналов, измеряемую уже непосредственно у абонента! Или, зачем регламентировать S/N  50 dB на выходе модулятора? Важно, чтобы СКТ в целом обеспечивала S/N  43 dB у абонента.
А уж какую долю шумов будет вносить каждое из устройств сети – дело самого оператора (системного проектировщика). Аналогично можно сделать замечание и про регламентируемую избирательность, требуемое значение которой может быть достигнуто не за счет самой ГС, а за счет входных (например, антенных) селективных устройств.
В силу выше изложенного можно сделать вывод, что к ГС должны предъявляться требования, которые
невозможно (или не целесообразно) измерить на выходе абонентской телевизионной розетки, или такие требования, которые в основном зависят только от параметров ГС. Рассмотрим кратко сущность основных параметров ГС.
Выходное отношение сигнал/шум (S/N) является одним из важнейших критериев при выборе ГС для
протяженных СКТ любого типа (HFC или коаксиальные). При формировании большого числа каналов необходимо учитывать фактор снижения выходного S/N в сравнении с канальным значением в силу того, что каждый из канальных модулей обладает
конечной избирательностью и его шумовая мощность проникает в соседние каналы (рис.2). Такой эффект особенно сильно проявляется при плотной расстановке TV каналов (т.е. без частотных пробелов). При отсутствии
справочной информации по снижению S/N от числа суммируемых каналов, при проведении системных расчетов необходимо снижать справочную канальную величину S/N на 2…3 dB.
A
При отсутствии информации по S/N для канальных конвертирующих модулей наземного телевизионного вещания (НТВ) ГС, следует принимать
величину коэффициента шума F = 8…10 dB для диапазонов МВ и 10…12 dB для диапазонов ДМВ и вести расчет по формуле:
S / N dB   U вхdBV   FdB   2,4 .
f, МГц
(1)
Формула (1) справедлива только при низких
уровнях входных сигналов ( до 65 dBV). При
больших уровнях входных сигналов включается АРУ
и S/N понижается.
Рис.2
Напомним, что при включении дальнейших
активных распределительных устройств (например, встроенный усилитель в выходной сумматор), обладающих
собственным (S/N)I, итоговое отношение (S/N) уменьшится на величину (S/N), зависящую от коэффициента
  ( S / N )  ( S / N ) i (см. табл.3). Заметим также, что измерение S/N на выходе ГС необходимо осуществлять
с использование селективного микровольтметра при немодулированной входной несущей, имитирующей входной сигнал для поддержания встроенной системы АРУ.
Таблица 3
=(S/N) (S/N)I, dB
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
12,0
14,0
0,0
3,010
2,539
2,124
1,764
1,455
1,193
0,973
0,790
0,639
0,515
0,414
0,266
0,170
(S/N) - снижение от наименьшего значения S/N, dB
0,1
2,961
2,495
2,086
1,731
1,427
1,169
0,953
0,774
0,625
0,504
0,405
0,260
0,166
0,2
2,911
2,452
2,048
1,699
1,399
1,146
0,934
0,757
0,612
0,493
0,396
0,254
0,162
0,3
2,863
2,409
2,011
1,666
1,372
1,123
0,915
0,742
0,599
0,482
0,387
0,248
0,158
0,4
2,815
2,366
1,974
1,635
1,345
1,101
0,896
0,726
0,586
0,472
0,379
0,243
0,155
0,5
2,767
2,366
1,974
1,635
1,345
1,101
0,896
0,726
0,586
0,472
0,379
0,243
0,155
0,6
2,721
2,284
1,902
1,573
1,293
1,057
0,859
0,696
0,562
0,452
0,363
0,232
0,148
0,7
2,674
2,243
1,867
1,543
1,267
1,035
0,841
0,681
0,550
0,442
0,355
0,227
0,145
0,8
2,629
2,203
1,832
1,513
1,242
1,014
0,824
0,667
0,538
0,432
0,347
0,222
0,141
0,9
2,584
2,163
1,798
1,484
1,218
0,993
0,807
0,653
0,526
0,423
0,339
0,217
0,138
6
=(S/N) (S/N)I, dB
16,0
18,0
20,0
(S/N) - снижение от наименьшего значения S/N, dB
0,108
0,068
0,043
0,105
0,067
0,042
0,103
0,065
0,041
0,101
0,064
0,040
0,098
0,062
0,039
0,098
0,062
0,039
0,094
0,060
0,038
0,092
0,058
0,037
0,090
0,057
0,036
0,088
0,056
0,035
Наличие встроенной системы АРУ позволяет формировать относительно стабильный выходной
сигнал вне зависимости от уровня входного сигнала,
Uвых
который может “дышать” на 6 dB для сигналов НТВ в
S/N
F
dB V
dB
dB
зависимости от времени суток, времени года или погодных условий. Всегда следует стремиться устанавливать
номинальный (оптимальный) уровень сигнала на входе max
S/N
приемного модуля ГС, т.к. при этом реализуется максимальное выходное S/N (см. рис.3).
Uвых
 Uвых
Диапазон входных и выходных рабочих час- min
тот должен перекрывать полный диапазон сигналов
F
НТВ. Это вызвано тем обстоятельством, что с истечениUвх.опт
ем времени возможно появление новых каналов (AM
Uвх.min
Uвх.max Uвх
TV или DVB-T) или изменение частотной сетки конвердиапазон
dB V
рабочих уровней
тации. Большинство ГС используют электронную перестройку по частоте с использованием цифровых синтеРис.3
заторов частоты, управление которыми осуществляется
2
по шине I C. Отметим, что чем большим диапазоном перестройки по частоте обладает электронный модуль,
тем больше его канальная неравномерность АЧХ.
Канальная неравномерность АЧХ ГС 2-го класса не должна превышать 2 dB, а профессиональной
ГС – не более 1 dB. Минимальной неравномерностью АЧХ обладают приемные модули с фиксированной настройкой по частоте. Наиболее жесткое требование к канальной неравномерности АЧХ (следовательно, и к неравномерности ГВЗ) предъявляются к приемным модулям DVB-T. Такие модули могут не осуществлять преобразования по частоте, что очень желательно, т.к. при этом минимизируются фазовые искажения.
Избирательность по зеркальному каналу является менее значимым параметром, т.к. при наличии паразитного канала на входе приемного модуля НТВ всегда может быть установлен дополнительный фильтр.
Важно отметить, что суммарная селективность по зеркальному каналу должна обеспечивать уровень помехи
относительно полезного сигнала не менее 60 dB. Так, если уровень зеркального канала приема на 12 dB выше
уровня принимаемого канала, то суммарная избирательность должна быть не менее 72 dB (60 + 12 = 72 dB).
Диапазон входных сигналов косвенным образом указывает на глубину регулирования АРУ. Не вдаваясь в технические особенности, можно утверждать, что желательно выбирать ГС, имеющую максимально возможный верхний предел уровней входных сигналов. При этом необходимо обратить внимание на критерий, согласно которого указывается верхняя точка динамического диапазона. Минимальный уровень входного сигнала
значительно менее значим, т.к. на входе ГС с целью повышения выходного S/N, по возможности, устанавливается малошумящий канальный или диапазонный мачтовый (антенный) усилитель с коэффициентом усиления
20…25 dB.
Уровень входных сигналов СТВ практически не оказывает влияния на выходное отношение S/N, и
должен быть по крайней мере, на 3-4 dB выше порогового уровня, приводимого в паспортных параметрах на
приемник-демодулятор (технологический запас на всепогодные условия и нарушение юстировки SATантенны).
Уровень выходного сигнала является второстепенным критерием при выборе ГС. Напомним, что заявляемый выходной уровень приводится для конкретного числа каналов при СТВ/CSO  60 dB. При построении
средних и крупных СКТ необходимо, чтобы СТВ  80…84 dB, вследствие чего заявленный выходной уровень
Umax для n каналов следует уменьшить относительно справочного значения Umax при формировании N каналов
до величины Uвых:
U вых dBV   U max dBV   10 lg(n / N )  (CTB  60) / 2 .
(2)
Тем не менее, желательно выбирать ГС, обладающую повышенным выходным уровнем сигнала. Это
позволяет включать на ее выходе ряд пассивных устройств, необходимых для подключения вспомогательного
оборудования (например, CMTS) без дополнительного усиления. Действительно, всякое дальнейшее включение
активных устройств с собственным СТВ2 понизит исходную величину СТВ1 на величину СТВ согласно табл.
4. При этом
вычитание величины СТВ должно осуществляться от наименьшей величины из двух задан-
7
ных значений. Например, при СТВ1 = 80 dB (ГС) и CTB2 = 76 dB (последующий бустерный усилитель), снижение СТВ составит 4,25 dB (см. табл. 2) и СТВвых составит 71,75 dB.
Таблица 4
СТВ1 - СТВ2, dB
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
25,0
30,0
 СТВ -снижение от наименьшего значения СТВi, dB
0,0
6,021
5,535
5,078
4,649
4,249
3,876
3,529
3,207
2,911
2,638
2,387
1,946
1,580
1,278
1,030
0,828
0,475
0,270
0,1
5,971
5,488
5,034
4,608
4,210
3,840
3,495
3,177
2,882
2,612
2,363
1,926
1,564
1,264
1,019
0,819
0,470
0,267
0,2
5,921
5,441
4,990
4,567
4,172
3,804
3,462
3,146
2,854
2,586
2,339
1,907
1,547
1,251
1,008
0,810
0,465
0,264
0,3
5,872
5,395
4,947
4,526
4,134
3,769
3,430
3,116
2,826
2,560
2,315
1,887
1,531
1,237
0,997
0,801
0,459
0,261
0,4
5,823
5,349
4,903
4,486
4,096
3,734
3,397
3,086
2,799
2,535
2,292
1,868
1,515
1,224
0,986
0,792
0,454
0,258
0,5
5,774
5,303
4,860
4,446
4,059
3,699
3,365
3,056
2,771
2,509
2,269
1,848
1,499
1,211
0,975
0,784
0,449
0,256
0,6
5,726
5,257
4,818
4,406
4,022
3,664
3,333
3,027
2,744
2,484
2,246
1,829
1,483
1,198
0,965
0,775
0,444
0,253
0,7
5,678
5,212
4,775
4,366
3,985
3,630
3,301
2,997
2,717
2,460
2,224
1,810
1,468
1,185
0,954
0,766
0,439
0,250
0,8
5,630
5,167
4,733
4,327
3,948
3,596
3,270
2,968
2,690
2,435
2,201
1,792
1,452
1,173
0,944
0,758
0,434
0,247
0,9
5,582
5,122
4,691
4,288
3,912
3,562
3,238
2,939
2,664
2,411
2,179
1,773
1,437
1,160
0,934
0,750
0,430
0,244
10dB
17dB
8dB
отношение
сигнал/интермодуляция
Уровень канальной интермодуляции является критерием оценки динамического диапазона любого
канального усилителя (рис.4) или любого канального аналогового модуля. Возникновение канальной интермодуляции обусловлено взаимодействием на активных
уровень
калибровки
элементах видео и звуковой несущих, а также поднесущей цветности. Максимальный выходной уровень
определяется напряжением, при котором отношение
сигнала, имитирующего несущую изображения, к помехам комбинационных частот третьего порядка (например, PЗк = fиз + fцв – fзв) составит 54 dB или 66 dB
(см. табл.2). В силу этого, при наличии регулировок
4,43 Мгц
уровней
сигналов в канальных модулях, при необходиfзв - fиз
мости снижения суммарного выходного уровня, допустимо использовать такие регулировки (но не более
5…7 dB), а не общую регулировку в выходном суммирующем модуле. При использовании канальных регуосновные частоты
fa
fb
fc
лировок
с глубиной более 10 dB, возможно ухудшение
третий порядок
P3f
P3g
S/N (величина снижения зависит от схемотехнических
особенностей используемого канального модуля). СоРис.4
гласно [1,2] на канальные модули задается максимальный уровень выходного сигнала, оцениваемый именно по
критерию канальной интермодуляции в 54 dB или 66 dB. Очевидно, что для канальных модулей не существует
таких понятий, как СТВ и CSO.
Уровень взаимной канальной модуляции характеризует помехи, возникающие на выходе ГС (например, на выходе суммирующего устройства),
вследствие взаимодействия сигналов двух и более каналов. Взаимная канальная
модуляция (перекрестная или кроссмодуляция) вызвана нелинейными эффектами
в выходных каскадах канальных модулей ГС, благодаря конечной величине развязки выходного сумматора (комбайнера). Измерение уровня взаимной модуляции согласно EN50083-5 производится методом трех несущих (рис.5). Взаимная
модуляция на экране телевизора проявляется в виде наложения второго изображения нежелательного канала. При этом мешающий канал по частоте может
быть и значительно удален от полезного канала. Особенно это заметно на темном
фоне (пониженный уровень модулирующего сигнала).
Отношение несущая/кроссмодуляция определяется как разница между канал 1
уровнем тестового сигнала (имитация видео несущей испытуемого канала) и
уровнями продуктов кроссмодуляции, сформированными интерферирующими
Uвых
…
канал 2
Рис.5
канал n
8
сигналами вблизи тестовой несущей. При суммировании нескольких “корзин” от ГС или при суммировании головного оборудования разного функционального назначения, часто используют обычные сплиттеры, подключенные в инверсном включении. Такое включение является технически неудачным. Значительно предпочтительнее использовать схему, представленную на
H0n-1
H02
H01
рис.6. При такой схеме включения обеспечиваВЧ выход
ется значительно более высокая развязка и появляется возможность регулировки уровней сигналов по каждому из выходов, что дополнительно
увеличивает величину развязки.
dB
dB
dB
dB
1
2
3
n
Если на ГС (или выходной активный
сумматор) указаны максимальные выходные
уровни Umax3 (IMD3 = 60 dB) и Umax2 (IMD2 = 60
dB) для n каналов, то рабочий выходной уровень
ГС Up при наличии выходного широкополосного
усилителя при трансляции N каналов выбирается
Рис.6
как наименьшая величина из двух значений:
U p1  30  U max 3  10 lg( N / n)  A / 2,
(3)
U 2  60  U max 2  4,3 lg( N / n)  B,
(4)
где: А и В – допустимые уровни интермодуляционных продуктов ГС соответственно третьего и второго
порядков, рассчитанных по традиционным методикам, исходя из количества каскадно включенных усилителей
по магистрали, технологических запасов на перепады температуры окружающей среды и т.п..
Отношение несущая/ложные сигналы является важным параметром любой ГС при значительном
числе транслируемых каналов. Дануровень
ный параметр указывает на возможкалибровки
ность использования соседних канаfx = 2fa - fb
лов, зеркальных каналов (fW) или каfу = 2fb - fa
60 dB
налов, совпадающих по частоте с
частотой гетеродина (fn) любого из
fn, fw - побочные
повышающих конвертеров (рис.7).
ложные сигналы
Именно по данной причине наиболее
опасными являются каналы n 1, n
5, n 9 и n 11.
Тип используемого модуканал n
канал n+1
канал n-1
fn
fw
лятора играет важнейшую роль при
fу
fx
fb
fa
трансляции большого числа каналов.
Рис.7
Качество выходного сигнала модулятора, в первую очередь уровень внеполосных продуктов модуляции, определяет возможность трансляции ТВ
программ в соседних каналах. Различают модуляторы с непосредственным формированием радиосигнала на
требуемой несущей частоте (двухполосные модуляторы, см. рис.8) и модуляторы с двукратным преобразованиполезный канал
мешающий канал
звуковая
несущая
А
нижняя
боковая
полоса
видео
f, МГц
0
а)
6,5
fзв
Рис.8
АЧX выходного фильтра
верхняя
боковая
полоса
f, МГц
fзв
fиз
б)
ем частоты (однополосные модуляторы, см. рис.9). За потенциальную возможность работы ГС в соседних каналах (n  1) ответственность несет избирательность фильтра стандартной промежуточной частоты (38,9 МГц).
За возможность работы на гетеродинных (n 5) и зеркальных каналах (n 9 и n 11) несет ответственность выходной фильтр. Если в диапазонах МВ коэффициент подавления выходного фильтра по зеркальной
частоте с электронной перестройкой редко бывает ниже 55...60 dB, то в диапазонах ДМВ реализация перестраиваемого фильтра (в полном диапазоне 470-862 МГц) с коэффициентом подавления 50...55 dB является
сложной технической задачей не только из-за повышенного коэффициента прямоугольности (уменьшается требуемая относительная полоса заграждения фильтра), но и в силу неизбежного снижения добротности варикапов.
9
звуковая
несущая
несущая
звука
А
нижняя
боковая
полоса
видео
f, МГц
0
6,5
а)
31,5
f,МГц
38,0
б)
38,0
38,0
верхняя
боковая
полоса
нижняя
боковая
полоса
fиз
видео
несущая
6,5 МГц
6,5 МГц
fзв
fг
в)
Рис.9
fиз
fзв
Использование дешевых двухполосных модуляторов
экономически оправдано только
в малых СКТ с малым числом
транслируемых каналов. При
расчете энергетической загрузки всех последующих усилителей в таких СКТ, число транслируемых каналов, принимаемых к расчету, необходимо удваивать за счет двухполосной
модуляции. В средних и крупных СКТ следует использовать
исключительно однополосные
модуляторы с уровнем внеполосного излучения не хуже -60
dB.
Тип конвертации каналов НТВ. Широко используемыми блоками ГС по настоящее время остаются
эфирные конвертеры (конвертеры НТВ), как правило, использующих двойное преобразование по частоте (за
исключением редких ГС, например, фирмы Ikusi, использующих однократное преобразование частоты, что является их явно выраженным недостатком). Укрупненная структурная схема такого классического конвертера
представлена на рис.10. Такой конвертер состоит из двух частей: понижающего конвертера (Down Converter), который переносит спектр входного сигнала вниз на промежуточную частоту (обычно с промежуточной
частотой несущей изображения 38,9 МГц), и повышающего конвертера (Up Converter), который переносит отфильтрованный спектр полезного сигнала с промежуточной частоты вверх на частоту распределения в кабельПонижающий конвертер
Входной
Преобрафильтр Усилитель зователь 1
Вход
ПАВ
fПЧ
fвх
Повышающий конвертер
Выходной
Преобрафильтр
зователь 2 Усилитель
fПЧ
fГ1
fвых
Выход
fГ2
помеха гетеродина 1
помеха
гетеродина 2
ГЕН1
MPU
PLL
ГЕН2
PLL
Рис.10
ной сети. Фильтрация от зеркальных каналов приема осуществляется входным фильтром. Основная же фильтрация от соседних каналов производится фильтром на ПАВ. При всей своей отработанности и популярности,
такая структура обладает известными недостатками:
 Понижающий и повышающий конвертеры в силу наличия электронной перестройки по частоте,
обладают конечной величиной избирательности по зеркальному каналу. Это создает помехи при приеме (для
понижающего конвертера) и формирует ложные сигналы (в повышающем конвертере).
 Значительные уровни гетеродинных напряжений проникают на вход и выход конвертера НТВ, создавая помехи соседним конвертерам в ГС (понижающий конвертер) и другим сигналам, распределяемым в кабельной сети (повышающий конвертер).
 Ограниченный диапазон перестройки по частоте. Причем, чем больше коэффициент перекрытия по
частоте входного и выходного фильтров, тем хуже их избирательность.
Отмеченные недостатки являются причиной выпуска набора конвертеров с целью охвата полного частотного диапазона. Техническая модернизация конвертеров НТВ привела к разработке конвертеров с 3-х кратным или 4-х кратным преобразованием по частоте. Упрощенная структурная схема такого конвертера показана
на рис.11.
При таком построении также присутствуют два конвертера – понижающий и повышающий. Однако
каждый из них теперь выполнен по схеме с двойным преобразованием частоты. Конвертеры НТВ с много-
10
кратным преобразованием
по частоте (обычно четырехкратным) обладают следующими основными достоинствами:
 Сплошное перекрытие по частоте (47 – 862
МГц) как по входу, так и по
выходу. Такое неоспоримое
преимущество создает удобство произвольной расстановки каналов одним модулем (например, при смене
плана частотной конвертации из-за появившихся новых эфирных каналов или
изменения помеховой обстановки).
 Полное отсутствие гетеродинных напряжений в TV диапазоне, а, следовательно, и в кабельной
сети.
Рис.11
 Отсутствие зеркальных каналов приема в TV диапазоне. Далеко отстоящий по частоте зеркальный канал эффективно подавляется фильтрующими устройствами.
Необходимо также отметить особенности применения конвертеров НТВ с двойным преобразованием
по частоте в режиме канальных усилителей. В некоторых случаях возникает необходимость приема и распределения ТВ канала в СКТ без его конвертации (например, такая ситуация сложилась в Москве с каналом ТВ-6).
При использовании конвертеров в режиме канального усилителя (т.е. конвертация осуществляется из канала в
тот же канал), у некоторых абонентов наблюдались помехи в виде горизонтальных светлых и темных полос, в
то время как на головной станции помехи отсутствовали. Характерно, что при использовании обычных усилителей (не конвертеров) такие помехи у абонентов отсутствовали.
Исследования показали, что причиной возникновения помех является наличие небольшого сдвига частоты выходного сигнала конвертера, работающего в режиме канального усилителя, по отношению к частоте
входного сигнала. Выходная частота конвертера с двойным преобразованием по частоте определяется как:
f вых  f вх  f Г 2  f Г 1 (см. рис.10), т.е. выходная частота сигнала в конвертере отличается от входной на величину разности частот понижающего и повышающего гетеродинов. Наличие частотного сдвига приводит к
возникновению биений между выходным сигналом конвертера и прямым сигналом с телецентра, наведенным
на участок кабельной сети между конвертером и абонентом. Эти биения и проявлялись на экранах телевизоров
как горизонтальные светлые и темные полосы случайной ширины. Природа появления этого вида помех аналогична природе помех типа «опережающий контур», однако они значительно заметнее. Для устранения подобного эффекта следует отказаться от конвертации из канала в тот же канал или использовать обычный высокоизбирательный канальный усилитель с АРУ. Это замечание относится также и к DVB-T каналам.
красный фильтр
экран
голубой фильтр
Источник
света
зеленый фильтр
диафрагма
Рис.12
Канальные искажения. Помимо выше рассмотренных канальных искажений
(интермодуляция и взаимная
циан
зеленый
модуляция) существуют дополнительные линейные и нежелтый
линейные искажения. В общем случае все искажения делятся
на два вида: линейные и
красный
нелинейные. Линейные искажения в свою очередь подразбелый
деляются на временные и часанилиновый
тотные, хотя в большинстве
синий
случаев между ними сущест-
11
белый
желтый
циан
заленый
анилиновый
красный
синий
В первую очередь линейные
искажения связаны с зависимостью коэффициента усиления от частоты. Искажения «усиление-частота» следует видео
рассматривать как изменение коэффи- уровень
циента усиления от частоты. Уменьшение ширины полосы пропускания и
искажения, возникающие в пределах
полосы пропускания, влияют на уро100%
вень сигналов изображения. Это становится особенно заметно при измерениях в режиме переходных процессов.
черный
вует коррелированная взаимосвязь.
цветность
Принцип формирования цветного изображения наиболее просто поуровень черного
30% ....................
ясняется на рис.12 и рис.13. Если экран
подсвечивать тремя независимыми
проекторами с красным, синим и зелесинхроимпульс
3% ........
t
ным фильтрами, на выходе которых установлены диафрагмы, регулирующие
Рис.13
яркость света каждого из проектора, то
возможна реализация любого цвета (см. рис.12). Аналогичная картина формирования цветовых полос во временной области представлена на рис.13.
Рассмотрим отдельные виды искажений, заявляемые в паспортных значениях на ГС.
Групповое время задержки (ГВЗ) должно быть постоянным (абсолютное значение времени задержки
не играет принципиального значения) в полосе частот телевизионного канала (от fиз до fцв). Неравномерность
ГВЗ проявляется как искажения цветовой передачи при размытости цветовых переходов. Отметим, что неравномерность ГВЗ в основном обязана высокоизбирательным устройствам, в частности - фильтрам на поверхностных акустических волнах, широко используемых в конвертерах НТВ и TV модуляторах. Последующая накапливаемая неравномерность ГВЗ в оптических системах и коаксиальных усилителях мала по своей величине и в
основном проявляется на первом низкочастотном канале (т.е. там, где наблюдается спад АЧХ, обязанный используемому избирательному частотному диплексеру).
Неравномерность характеристики «яркость-цветность» характеризует амплитудные искажения
сигнала цветности с учетом амплитудных искажений сигнала яркости при заданных характеристиках
телевизионного сигнала. Эти искажения также имеют линейный характер. При измерении неравномерности
фазовой характеристики на вход канала подается сигнал изображения, образованный сигналом яркости, для
которого предварительно устанавливается определенная зависимость по амплитуде и положению от
поднесущей сигнала цветности, модулированной тем же сигналом яркости. На основании смещения на выходе
между сигналом яркости и огибающей сигнала цветности можно определить характер изменений этих сигналов
по положению во времени. В общем случае форма сигнала подчиняется функции sin2.
Искажения сигнала яркости подразделяются на амплитудные и фазовые. Вследствие линейных искажений, влияющих на яркость изображения, возникают такие дефекты, как наложение одного элемента изображения на соседние элементы, резкое ухудшение разрешающей способности, затягивание строк. Нелинейные искажения сигнала яркости во многом определяются также такими критериями, как дифференциальное
усиление и дифференциальная фаза.
Дифференциальное усиление характеризует зависимость амплитуды цветовой поднесущей от уровня
сигнала яркости и измеряется по изменению уровня синусоидальной насадки (4,43 МГц) на ступенчатом сигнале яркости в процентах (см. рис.13).
Дифференциальная фаза характеризует зависимость фазового сдвига цветовой поднесущей от амплитуды сигнала яркости и определяется как разница между максимальным и минимальным значениями сдвига
фазы синусоидальной насадки с частотой 4,43 МГц на ступенчатом сигнале яркости.
Искажения сигнала цветности характеризуются изменением огибающей поднесущей сигнала цветности, модулированной по амплитуде и обычно не заявляются производителями ГС.
Отметим, что из рассмотренных видов канальных искажений разность времени прохождения сигнала
яркости и сигнала цветности следует отнести к числу основных параметров, от которых зависит качество передаваемого изображения. Под влиянием искажений в данном случае изменяются (искажаются) цвета передаваемых изображений. В силу этого, при выборе типа ГС для средних и крупных СКТ, в первую очередь следует
12
обращать внимание именно на этот параметр. Вторыми по значимости будут стоять дифференциальная фаза и
дифференциальное усиление. Эти параметры регламентируются как в [1], так и в [2].
Возможность резервирования каналов определяется конкретными условиями эксплуатации ГС. Различают резервирование по направлениям (рис.14) и резервирование по назначению (часто именуется как резервирование N +1). Резервирование по направлениям
ПЧ1
ПЧ2 обычно исполняется по A/V (рис.14а), или по ПЧ
V1
V2
A1
A2
(рис.14б). Такое построение ГС позволяет формировать
«аварийный» канал. При необходимости срочной передачи важной информации по всем каналам будет транслироваться только одна программа, т.е. все подключенные абоненты вне зависимости от просматриваемой программы будут наблюдать единый информационный канал. Имеются устройства резервирования и непосредственно по ВЧ.
а)
б)
Резервирование по назначению более экономиРис.14
чески выгодно, но требует программмного обеспечения
ГС. Например, один резервный (N + 1) канал СТВ резервирует (т.е. находится в дежурном режиме) сразу несколько каналов (например, 16). Аналогичный резервный N + 1 канал присутствует и для всех каналов НТВ.
Такие системы резервирования используются в ГС DVX (Teleste) и Profi 800 (Blankom)1, см. табл.1.
Строго говоря, оптимальный выбор головного оборудования с учетом всех факторов, как технических,
так и экономических, представляет многопараметрическую задачу, однозначное решение которой вряд ли удастся отыскать. В действительности всегда приходится идти на компромиссы. Прежде всего, приходится учитывать имеющиеся в наличии средства. Этот фактор сразу накладывает множество ограничений. Далее, экономическое положение абонентов будущей сети. Если они не смогут платить абонентскую плату, то может оказаться, что модернизация или строительство новой сети окупится лет через 10 или более. Вкладывать средства в
предприятие с такой низкой рентабельностью вряд ли кто-нибудь захочет.
Цифровые головные станции. Цифровым спутниковым телевидением сегодня никого не удивишь,
т.к. цифровой формат телевещания MPEG-2 DVB давно доказал свои преимущества перед аналоговым. Переход с аналогового телевещания на цифровое потребовал от кабельных операторов, планирующих предоставление подобных услуг, использования цифровых ГС с цифровой компрессией сигналов, осуществляющих преобразование телевизионных сигналов в цифровой формат с последующей компрессией в формат MPEG-2 DVB.
В состав станции цифровой компрессии в настоящее время входят:
 видеокодеры MPEG-2 DVB, которые обеспечивают компрессию аналоговых или уже оцифрованных
программ с формированием цифрового однопрограммного транспортного потока;
 мультиплексоры MPEG-2 DVB, осуществляющие сбор транспортных потоков в один многопрограммный транспортный поток с введением сервисной информации;
 скремблеры системы условного доступа, которые в случае платных услуг используются для кодирования и введения в цифровой транспортный поток необходимой сервисной информации;
 видеомодуляторы MPEG-2 DVB, осуществляющие модуляцию цифрового транспортного потока;
 системы централизованного и распределенного управления и контроля,
 системы мониторинга.
В большинстве случаев для таких систем в качестве источников телевизионных и радиопрограмм используются студии, формирующие сигналы в аналоговом или цифровом формате. Идеальным вариантом является расположение студии и станции компрессии в непосредственной близости друг от друга, в противном случае приходится решать дополнительную задачу доставки аналоговых или цифровых сигналов до станции компрессии.
В настоящее время на рынке услуг появляются так называемые операторы «вторичных услуг вещания»
- компании, предоставляющие услуги по объединению и доставке множества услуг до абонента непосредственно на месте. При этом используют сети кабельного телевидения (DVB-C), сети MMDS/LMDS или наземное
цифровое вещание (DVB-T). Данные технологии имеют общую особенность: в них используется одна полоса
одной телевизионной программы аналогового формата шириной 8 МГц для доставки услуг до абонента в цифровом формате. При этом применяются модуляции, имеющие более высокую информационную плотность (не
ниже 64 QAM).
1
Несколько ограниченные функциональные возможности
13
Для привлечения большего числа абонентов операторы вторичного вещания стремятся увеличить объем предоставляемых услуг и уменьшить их стоимость (в частности, вложить в строительство головной станции
как можно меньше средств). Это явно экономически не оправдано – опыт построения крупных СКТ показывает,
что стоимость головного оборудования не превышает 10-15 % от общей стоимости сети.
Можно построить головную станцию вторичного вещания в цифровом формате MPEG-2 DVB путем непосредственного транскодирования из одного вида модуляции в другой (например, из QPSK в QAM). В мире существует много производителей таких головных станций, использующих недорогие и хорошие модульные решения
для их построения. Эти решения основаны на том, что входной QPSK — модулированный сигнал со спутника, содержащий пакет программ, декодируется до транспортного потока MPEG-2 DVB, а затем этот поток модулируется с
использованием QAM. Полученный цифровой транспортный поток подается в СКТ, в результате чего абонент кабельной сети получает комплект услуг, аналогичный спутниковым, только без антенны. В состав такой головной
станции могут также включаться разнообразные модули и модуляторы, служащие для передачи аналоговых телевизионных сигналов. Наглядным примером может служить универсальная платформа DVX (Teleste).
Существует другой вариант построения цифровых ГС, когда в кабельную абонентскую сеть передается
пакет программ, сформированный на самой станции. Источником телевизионных и радиопрограмм в этом случае могут служить местные телевизионные студии, центральные студии и программы, принимаемые со спутников. Описывая структуру подобной системы, можно сослаться на состав станции цифровой компрессии для
спутникового вещания, включающей видеокодеры, мультиплексоры, модуляторы и систему управления. Отличием будет то, что спутниковые программы принимаются профессиональными приемниками-декодерами и кодируются в аналоговый формат, а далее все входные сигналы подаются на видеокодеры для кодирования выбранной программы в цифровой формат. Преимущества подобной системы очевидны. Во-первых, она обладает
значительной гибкостью т.к. абонент получает наиболее оптимальный по содержанию пакет услуг – местных
телепрограмм, мультимедиа, позволяя дополнительно изменять состав пакета. Эта система является относительно дорогостоящей, т.к. для кодирования программ необходим видео кодер. К сожалению, даже сегодня
стоимость профессиональных кодеров MPEG-2 еще довольно высока. Следующей проблемой (кроме стоимости) является повторное кодирование видео-и аудиосигналов, ранее уже кодированных на спутниковой станции
цифровой компрессии, что в свою очередь вызывает ухудшение качества предлагаемых видеопрограмм. Если
исходный материал был не очень высокого качества, то такие ухудшения могут быть существенными. Однако
современные технологии позволяют избежать повторного перекодирования телепрограмм. Основной идеей для
решения данной проблемы является использование как обычного ремультиплексирования, так и статистического. Примером удачного набора цифрового оборудования может служить гибкая наборная платформа DM6400
семейства CherryPicker (компания Terayon, США).
Мультиплексирование. Под мультиплексированием понимают процесс объединения однопрограммных транспортных потоков (SPTS) в один многопрограммный транспортный поток MPEG-2 DVB (MPTS). При
этом входные однопрограммные транспортные потоки могут иметь как единую временную базу (видеокодеры,
имеющие единый источник синхронизации), так и самостоятельную временную базу, т.е. эти потоки могут
иметь различные источники синхронизации. Входные однопрограммные транспортные потоки разбиваются на
элементарные и далее снова объединяются уже в единый многопрограммный транспортный поток.
Ремультимексирование представляет собой процесс, обратный мультиплексированию. В этом случае из единого MPTS формируются несколько SPTS. Как правило, современные ремультиплесоры представляют собой сложные наборные устройства, включающие в свой состав несколько одиночных ремультиплексоров
(т.е. имеют несколько MPTS входов) и множество мультиплексоров, позволяющих формировать один (или несколько) выход MPTS с новым набором программ. Такие ремультиплексоры могут включать в свой состав и
многоканальный декодер (например, СР7600 от Terayon).
Скорость потока
Статистическое мультиплексирование. Процессы мультиплексирования и ремультиплексирования основаны на разборке и повторной сборке транспортных потоков, в связи с чем скорость выходного транспортного потока определяется объемом входных транспортных потоков с фиксированной
Программа 1
скоростью (CBR) (рис.15). Однако существует
возможность увеличения числа программ в пакете практически без потери качества изобраПрограмма 2
жения. Такой процесс называется статистическим мультиплексированием. Он основан на
том факте, что среднестатистически в данный
момент времени одновременно все программы
Программа 3
не требуют максимальной используемой скоВремя
рости. Следовательно, в конкретный момент
времени
большая информационная полоса
Рис.15
(скорость потока) может быть выделена программе, передающей в этот момент более динамичную картину изображения.
14
Скорость потока
Обычно видео кодеры ориентированы на работу с постоянной битовой скоростью (CBR), вне зависимости от качества компрессии, которое может колебаться в зависимости от установленных параметров кодера скорости, разрешения и профиля. В каждый момент времени на вход кодера поступают изображения различной
сложности (новости, спорт, фильмы и т.д.),
Новая
поэтому малоподвижные сюжеты кодируют- программа
ся с более высоким качеством, а динамичные
сюжеты кодируются с несколько худшим каПрограмма 1
чеством. Основной целью статистического
мультиплексирования является кодирование с
постоянным качеством. При этом выходная
Программа 2
битовая скорость будет переменной (VBR).
Если же в системе работает несколько кодеров, то выходная суммарная скорость многоПрограмма 3
программного транспортного потока (MPTS)
Время
поддерживается постоянной (рис.16).
Рис.16
Источниками программ могут служить видеосерверы, принимаемые спутниковые программы, видеокодеры, lP-DVB-инкапсуляторы и т.д. Обычно для приема программ используются приемники-декодеры и приемники-дескрипторы серии IRD, имеющие
входные QPSK и выходные ASI-DVB-интерфейсы. Требования, предъявляемые интерфейсам ГС и
аналогичного оборудования транспортных потоков DVB/MPEG-2, изложены в [3]. К сожалению,
отечественный стандарт [1] не затрагивает данных вопросов.
В случае, если принимаемый для дальнейшей обработки пакет программ не закодирован с помощью
какой-либо системы условного доступа (CAS), то рациональнее использовать приемник-декодер. Он будет работать только как декодер транспортного потока, выдавая весь транспортный поток "как есть". В случае же, когда принимаемый транспортный поток полностью или частично закрыт (закодирован), то использование приемника-декодера нерационально, так как в выходном транспортном потоке будет открыта только та программа,
на которую настроен декодер со встроенным универсальным интерфейсом (CI). При этом может быть использован набор профессиональных приемников или специальные приемники – дескрипторы, позволяющие открывать одновременно любое нужное количество программ. Как правило, такие приемники имеют набор входных
интерфейсов (например, ASI, QPSK, QAM, G.703 и др.) и выходные ASI интерфейсы. Возможен вариант и петлевого ASI выхода входного потока, позволяющего при необходимости организовать его параллельную отработку несколькими дескрипторами (например, система DVX, Teleste). Все потоки с дескрипторов и приемников
подаются на статистический ремультиплексор для последующей обработки.
При предоставлении платных услуг доступа единый транспортный поток поступает на DVB- скремблер, в качестве которого может использоваться DVB-скремблер системы условного доступа (СА). Далее сигнал
подается на систему модуляции и передачи с последующим распределением на кабельные сети, системы
MMDS/LVDS или эфирные сигналы.
Оптические системы. Как уже отмечалось выше, оптические системы не имеют непосредственного
отношения к ГС и могут быть выполнены на оборудовании стороннего производителя. Требования, предъявляемые к оптическим системам, изложены в [4]. Тем не менее, с точки зрения стыковки уровней сигналов, общего конструктива и, самое главное, единства сетевого менеджмента (NMS), следует признать более целесообразным использование ГС, в состав которой уже входит встроенная оптическая система. Примерами могут
служить ГС DVX (Teleste) и Topline II (WISI). Обычно в состав ГС оптических систем включаются оптические
передатчики, усилители, устройства деления и коммутации, волнового мультиплесирования (CWDM/DWDM) и
приемники реверсного канала.
Оборудование цифровых транспортных систем также не имеет непосредственного отношения к ГС
и может быть использовано от сторонних производителей. Однако в ряде практических случаев, использование
универсальной ГС позволяет не только использовать единую систему мониторинга и менеджмента, но и существенно снизить финансовые затраты на дополнительное оборудование. Удачным решением следует считать
цифровую универсальную ГС Mediaplex-20 (компания SkyStream, США), позволяющую формировать IP TV потоки (до 48 каналов с одного шасси) с последующей передачей MPEG сигналов по традиционным IP или АТМ
сетям. Наличие множества интерфейсов позволяет ГС Mediaplex-20 работать как с аналоговыми сигналами
(SDI или композитный), так и с цифровыми (ATM OC-3, MPEG-2, MPEG-4, 4GB Ethernet и др.). При этом поддерживаются форматы MPTS и SPTS с потоками VBR и CBR.
Другим оригинальным решением по передаче цифровых телевизионных сигналов (DVB) по
SDH/SONET или АТМ сетям следует отметить набор оборудования ATMux (Teleste), встраиваемого в универсальную систему DVX. Один из возможных вариантов использования модулей АTMux представлен на рис.17.
15
Аналоговые сигналы
от DVX
НТВ
DVX001
DIVISI
STACCATO
STACCATO
DVB-S
STACCATO
STACCATO
STACCATO
CТВ
STACCATO
DVB-S
STACCATO
STACCATO
STACCATO
ATM/SDH
STM-1
1
STM-1
2
STM-1
3
STM-1
CMTS
STM -1
Arx
4
STM-1
1
STM-1
2
STM-1
3
STM-1
4
резерв
n
ВЧ
DIVISI
STM-1
STM-1
STM-1
Atx
STM -1
STM -1
C1
C2
C3
D1
VIVACE
C4
D2
D3
D4
Btx
Brx
BRILLANTE
STM-1
DVB-C
LEGATO
DVB-C
LEGATO
DVB-C
LEGATO
STM -1
DVB-C
STM -1
DVB-C
STM -1
LEGATO
STB
STB
STB
DVB-C
LEGATO
10bT
ATM
ATM
ATM
ATM
ATM
ATM
ATM/SDH
CAS
Date
ВЫХОДНОЙ
КОМБАЙНЕР
CТВ
DIVISI
STM-1
DIVISI
DVB-T
Рис.17
ASI
ASI
ASI
ASI
ASI
ASI
STB
STB
SEGUE
STB
STB
видеошлюз
STB
iGATE
STB
GE
STB
ETTH STB
STB
Цифровые сигналы (DVB-S) или НТВ (DVB-T) посредством модулей STACCATO (с двумя независимыми слотами CI) конвертируются в потоки STM-1 (155,52 Мбит/с) стандартов SDH/SONET или АТМ. Коммутатор VIVACE (622 или 1244 Мбит/с) позволяет подключать региональные ГС по оптике с энергетическим
бюджетом в 25 dB. Вместо модуля VIVACE с успехом может быть использован АТМ узел PRESTO (16 портов /
2,488 Мбит/с) с энергетическим бюджетом в 35 dB. Далее сигналы АТМ/SDH STM-1 поступают на мультиплексор LEGATO (16 входов), имеющего в своем составе QAM модулятор, что позволяет транслировать пакеты
цифровых программ в традиционную HFC сеть. Модуль LEGATO имеет также выходы АТМ (155,52 Мбит/с) и
ASI (270 Мбит/с), что позволяет подключать цифровой видео шлюз iGATE (до 8-ми портов, до 64-х программ
на порт/180 Мбит/с) для дальнейшей трансляции по IP сетям.
Таким образом, проведенный анализ требований, предъявляемых к ГС на текущем переходном этапе от
аналоговых к цифровым сетям, позволил выработать и рассмотреть критерии по выбору типа головной системы
(станции), используемой в современных средних и крупных СКТ.
Рекомендуемая литература
1. ГОСТ Р 52023-2003. Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний.
2.
CENELEC EN 50083-5. Cabled distribution systems for television and sound signals. Part 5: Headend equipment.
3. CENELEC EN 50083-9. Cabled distribution systems for television signals, sound signals and interactive services.
Part 9: Interfaces for CATV/SMATV headends and similar professional equipment for DVB/MPEG-2 transport
streams.
4.
CENELEC EN 50083-6. Cabled distribution systems for television and sound signals. Part 6: Optical equipment.
2007г.