Стаття присвячена розгляду загальних принципів побудови багатофункціональних систем кабельного телебачення, які починають все більш активно цікавити як користувачів, так і операторів в різних регіонах країни і у впровадженні яких робляться перші кроки.
Перехід до цифрового телебачення - найважливіша активно розв'язується в даний час науково-технічна задача в області инфотелекоммуникаций. Користувач отримує досить відчутні нові можливості: многопрограммность, інтерактивність, багатофункціональність (телефонія, передача даних, відеоконференцзв'язок, доступ до Інтернет, мультимедіа і цілий ряд інших послуг); підвищення якості прийому ТБ. Крім того, більш раціонально використовується радиоспектр, пропускна здатність каналів і т. д.
Серед способів доставки ТВ програм абонентам міцне місце, особливо у великих і середніх містах, зайняли системи кабельного телебачення (СКТВ). На Заході в СКТВ з середини 90-х років стала впроваджуватися інтерактивність. У США і Канаді потенційну можливість користуватися інтерактивними послугами кабельних мереж 1998 р. мали близько 11 % мешканців.
Для створення сучасних инфотелекоммуникационных кабельних мереж треба вирішити завдання: займатися модернізацією побудованих раніше систем або будувати нові мережі на єдиних стандартних принципах.
В даний час в Росії більшість телевізорів підключені до систем колективного прийому різних поколінь: "антена на під'їзд", велика система колективного прийому телебачення (КСКПТ) і система кабельного телебачення (СКТВ). Перший варіант - "антена на під'їзд" являє собою переважно пасивну мережу з спрямованими ответвителями. При необхідності посилення ТБ сигналу застосовується один каскад канальних або діапазонних підсилювачів або дециметрові конвертери. КСКЛТ і СКТВ будувалися для підвищення якості ТВ прийому, в системах застосовуються головні станції з поканальною обробкою сигналів і конвертуванням каналів по частоті: широкосмугові магістральні та будинкові підсилювачі з смугою пропускання 40 - 240 МГц без зворотного каналу і частотно-незалежні магістральні відгалужувачі і абонентські розгалужувачі. Найбільш активно будівництво таких систем здійснювалося в 80-е роки і триває тепер незважаючи на їх обмежені можливості в частині збільшення числа організованих ТВ каналів, інтерактивності і використання для вирішення багатофункціональних завдань мережі.
На створення лінійних споруд кабельної мережі витрачається понад 80 % капіталовкладень, тому вельми сумним є факт повної безперспективність КСКПТ і СКТВ, побудованих за вказаним принципом. Реконструкція розподільчих мереж цих систем з метою перетворення їх у коаксіальні вузли (кущі) будь-якої ємності для багатофункціональних систем неможлива без повної заміни всіх компонентів - коаксіальних кабелів, пасивних елементів і підсилювачів в силу того, що не тільки не забезпечується необхідний діапазон частот навіть при заміні пасивних і активних елементів мережі, але і не можна на існуючих мережах домогтися необхідних (за умови розподілу 40 - 50 каналів аналогового телебачення) мінімального рівня комбінаційних перешкод, номінального рівня вхідного сигналу на тв точці і т. д. Таким чином, ці розподільні мережі приречені і будівництво їх сьогодні історично не виправдано. Припинити цей процес і дати рекомендації по розширенню або реконструкції мережі в кожному конкретному випадку, мабуть, завдання Асоціації кабельного телебачення Росії і Мінзв'язку Росії.
Останнім часом почалося впровадження широкосмугових СКТВ із зворотним каналом (смуга 40 - 862 МГц у прямому напрямку і 5-30 МГц смуга зворотного каналу). Архітектура цих мереж підпорядковується виключно інтересам кабельного телебачення, і вона не кореспондується із завданнями, розв'язуваними широкосмуговими багатофункціональними інтерактивними мережами, в основу яких покладено використання волоконно-оптичних систем для передачі аналогових і цифрових сигналів з високою якістю на великі відстані. При цьому сфера послуг не повинна обмежуватися інтересами традиційних обсягів телевізійного та радіомовлення. Вже сьогодні стає очевидним необхідність в таких послугах, як надання платних каналів цифрового телебачення та телебачення на замовлення (video on demand), мультимедіа, телемагазин, охоронна та пожежна сигналізація, використання мережі для систем диспетчеризації інженерного обладнання житлових мікрорайонів, надання каналів передачі даних; організація локальних і корпоративних обчислювальних мереж; підключення абонентів до мережі Інтернет; цифрова телефонія і т. д.
Ймовірно, що проста заміна магістральної частини коаксіальної мережі не забезпечить повного використання можливостей ВОЛЗ і різко обмежить розміри і технічні можливості СКТВ. Отже, адаптація широкосмугових СКТВ в телекомунікаційні мережі вимагає перегляду архітектури мережі самої СКТВ (див. рисунок).
Традиційно архітектура СКТВ великої місткості (на п'ять і більше тисяч абонентів) представляє собою деревоподібну структуру. Для коаксіальних (особливо односпрямованих) мереж вона давала найкраще співвідношення ціна-якість. Однак для інтерактивної мережі така побудова обмежує можливості створення зворотного каналу. У гібридних мережах (оптоволоконних - коаксіальних) кожна частина в тій чи іншій мірі ставить деякі специфічні вимоги один одному - оптоволоконна до якості сигналу, доставляемому за коаксіальної мережі і, відповідно, навпаки. При проектуванні СКТВ розрахунок параметрів зводився до визначення оптимального рівня сигналу на виході абонентського приєднувального пристрою і вихідного рівня для послідовно включених підсилювачів, який обмежувався тільки величиною шуму. Для включення СКТВ складовою частиною в гібридну волоконно-коаксіальну мережу необхідно провести перерахунок з урахуванням інтермодуляціонних спотворень другого (CSO - Composite Second Order) і третього (СТВ - Composite Triple Beat) порядку. В залежності від параметрів волоконно-оптичної частини мережі, що передує коаксіальної, до останній при перерахунку можуть бути пред'явлені додаткові вимоги не тільки по зміні вихідних рівнів підсилювачів і обмеження кількості каскадів підсилення, але і по деякому перебудови будинкової розподільної мережі з метою збільшення мінімальних рівнів сигналів на відводах абонентських розгалужувачів.
Найімовірніше, такі зміни виявляться в межах можливості реконструкції системи і не зажадають її глобальної перебудови, тобто значних капітальних витрат. Тим не менше при проектуванні і будівництві широкосмугових інтерактивних СКТВ необхідно враховувати (і світова практика це підтвердила), що на даному етапі найбільш економічно ефективним варіантом побудови телекомунікаційних мереж, що забезпечують абонентський доступ багатофункціональними завданнями, є гібридні структури з використанням волоконно-оптичних і коаксіальних кабелів.
В осяжний період телекомунікаційні мережі, що застосовуються, зокрема, для передачі телевізійних сигналів, повинні мати структуру і використовувати системи передачі, сумісні з традиційними аналоговими і все більш широко впроваджуваними цифровими. ТВ сигнали в широкосмугових мережах займають величезну, несумірну з ширині діапазону з іншими засобами смугу, і доставка цих сигналів абонентам у цифровій формі представляє найбільшу складність. Треба думати, що в найближче десятиліття гібридні мережі виявляться домінуючою структурою, при цьому буде використовуватися перетворення цифрових ТВ сигналів в аналогові як для групи абонентів, так і застосовуватися індивідуальні абонентські термінали.
Процес створення мережі абонентського доступу (перший рівень) на базі волоконно-коаксіальних розподільних мереж може бути прискорений лише при наступних основних умовах:
- розробці нормативно-технічної бази, що дозволяє приступити до масового проектування мереж з гібридної технології:
- повсюдному побудови транспортної інформаційної магістралі, формованої з урахуванням передачі наявних і перспективних програм ТБ;
- оперативного переобладнання широкосмугових інтерактивних СКТВ в коаксіальні вузли, що забезпечують технічні можливості сучасних телекомунікаційних мереж.
Виконання цих умов дозволить уникнути інвестицій в морально застарілі або безперспективні технології.
Рівень магістрального доступу від транспортного вузла до вузла мережі коаксіальної (другий рівень) будується, як і попередній, на базі ВОЛЗ. але на відміну від транспортного може бути не тільки цифровим, але і аналоговим.
Третій рівень - коаксіальна субмагистральная і будинкова розподільна мережа, включаючи абонентські коаксіальні кабелі до абонентського терміналу. Ця мережа охоплює від декількох сотень до тисячі і більше абонентів.
Перші два рівня будуються, як зазначалося, на основі ВОЛС, який володіє багатьма перевагами, про які неодноразово писалося в журналі. Зазначимо тільки, що вони дозволяють організувати кілька десятків телевізійних каналів. Навіть при передачі цифрового ТБ зі швидкостями 2.5 і 10 Гбіт/с потенційні можливості мінімум на порядок вище при використанні модульованого випромінювання хвилі однієї довжини. Але вже сьогодні промисловість випускає пристрої спектрального ущільнення, що дозволяють різко збільшити кількість потоків сигналів.
Спектральне ущільнення дозволяє збільшити швидкість потоків цифрових сигналів, а для аналогових ТВ сигналів таке ущільнення - це нова якість. Сьогодні є два види передачі таких сигналів: перший - одне волокно використовується для організації одного каналу: другий - передача спектру, що містить певну кількість ТВ каналів. Спектральне ж ущільнення дозволяє оптимізувати ВОЛЗ і в тому і в іншому випадках. Незалежність сигналів, що поширюються в одному світловоді назустріч один одному на хвилі однієї довжини і в одному напрямку різних довжинах хвиль, що дає унікальні можливості в реалізації нових архітектур мереж, у тому числі стосовно до інтерактивних мереж. Тут використовуються не оптоэлектрические та електрооптичні перетворювачі, а оптичні відгалужувачі, дозволяють ответвлять певну частку оптичної потужності і вставляти оптичний сигнал в загальний потік, тобто реалізується деревоподібна двонаправлена структура: від стовбура до гілок передаються ТБ і будь-які інші потоки, а у зворотному напрямку - вузькосмугові сигнали запитів абонентів, голос, сигнали від різних датчиків і т. п.
Третя перевага - гнучкість перестроювання мережі від аналогової до цифрової.
У ряді міст Росії вже ведуться роботи по створенню інформаційних кабельних мереж з можливістю інтеграції наданих послуг.
Зробимо висновок на основі викладеного вище. Для будь-телекомунікаційної системи найбільш дорогим і трудомістким її ділянкою є мережа. Тому на етапі переходу до повністю цифровим технологіям розподільні мережі слід будувати з максимально можливим використанням традиційних структур і. що істотно, дозволяють певний час використовувати як цифрові, так і аналогові системи передачі.
Автори: С. Дмитрієв, К. Кукк, Б. Екслер, р. Москва