Кабельное телевидение

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра ППиМЭ 
 

  Реферат

 «Кабельное телевидение» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Факультет: РЭФ

Группа:  РС8-71

Студент:  Брянов М.А.

Преподаватель: Бялик А.Д.

Дата:            16.03.11г. 

Новосибирск 2011 

Содержание

Введение…………………………………………………………….………….……  3

Эфирное ТВ……………………………………………………………………….…  3

Спутниковое ТВ…………………………………………………………….…….… 4

Кабельное ТВ………………………………………………………………………..  4

Оборудование, применяемое  в системах кабельного ТВ …………………….…. 5

Структура систем кабельного ТВ ………………………………………………… 8

Частотный план………………………………………………………………..…… 11

Заключение……………………………………………………………………….… 13

Литература………………………………………………………………...……...… 14

Введение

     Говоря о телевидении, нельзя не упомянуть о его роли в жизни каждого человека. Начиная с раннего детства и вплоть до последних дней жизни, каждый из нас в той или иной степени связывает свою жизнь с телевизором.

     Любимые фильмы, новинки кинематографа, мультфильмы, всевозможные культурные и развлекательные телепередачи, новости и многое другое, всё это доступно любому человеку посредством телевидения. Нам остается лишь выбрать один из известных способов приема телевизионного сигнала. Таких способа три: традиционное эфирное телевидение, спутниковое ТВ и, наконец, кабельное ТВ.  

Эфирное ТВ

Принцип создания и приёма современного эфирного ТВ показан на рис.1.

Рис.1 Структурная схема эфирного телевидения

   Сигнал  из телестудии оцифровывается в формат MPEG-2 и передается при помощи мощной антенны в космос на спутник связи. Тот в свою очередь ретранслирует сигнал обратно на Землю. Наземные ретрансляторы декодируют спутниковый сигнал, преобразуют его в аналоговый, затем усиливают и передают в эфир на радиочастоте. Далее сигнал принимается обычной антенной и по коаксиальному кабелю подается на телевизор.

   Главным достоинством приема эфирного ТВ является его простота. Все что нужно  для просмотра ТВ: телевизор, простая  антенна и необходимое количество коаксиального кабеля. Иногда при  хорошем уровне сигнала для просмотра  телепередач  достаточно вставить гвоздь в антенный разъём телевизора. Недостатков у такой системы больше. Количество каналов, принимаемых таким способом, обычно составляет всего четыре или пять. Из-за того, что сигнал распространяется в виде ЭМ колебаний, он подвержен влиянию помех. Гроза, проезжающий мимо дома грузовик,  работающая дрель соседа и многое другое могут сильно испортить телевизионную картинку. Также известно, что ЭМ волна способна отражаться от металлических конструкций, число которых имеет свойство увеличиваться, особенно в больших городах (трубы котельных, подъёмные краны, многоэтажные здания). В результате основной ТВ сигнал на пути к телевизору складывается с множеством таких же, но переотраженных, т.е. меньших по амплитуде и запоздавших по времени. В итоге изображение в телевизоре двоится или троится.

Спутниковое ТВ

   Альтернативой эфирному ТВ в дома телезрителей пришло спутниковое ТВ, принцип которого изображен на рис.2. 

Рис.2 Структурная схема спутникового телевидения

   Из данной структуры видно, что начальный  этап передачи ТВ сигнала аналогичен эфирному ТВ. Различия начинаются на стадии приема сигнала со спутника. Непосредственно прием сигнала осуществляет зеркальная параболическая антенна (“спутниковая тарелка”). Далее сигнал поступает на ресивер. Он выполняет основные функции наземного ретранслятора – декодирование, цифро-аналоговое преобразование и усиление. В ресивере также возможно разделение ТВ сигнала на компоненты: изображение и два отдельных канала звука (стерео).

     Достоинств  у такой системы множество.  Количество каналов уже составляет несколько десятков. Появляется возможность слушать радио со всего света. Качество ТВ картинки лучше, т.к. отсутствуют помехи. Сигнал можно принимать там, где отсутствует эфирное ТВ (в горных районах или вдали от ретранслятора). Но спутниковое телевидение также имеет и свои недостатки. Самый главный недостаток – это цена необходимого оборудования. Так рядовому гражданину за стандартный комплект потребуется выложить 5-10 тысяч рублей. К тому же к приемной антенне выдвигается ряд требований: она должна “смотреть”  в определенную область неба, она должна быть жестко закреплена, на пути «антенна-спутник» не должно быть видимых препятствий (здания, деревья, и т.д.), в силу своих габаритов она занимает относительно большое пространство. В связи с этими требованиями, придется или за отдельную плату нанимать специалистов, или самостоятельно установить “тарелку”, потратив на это кучу времени и нервов.  

Кабельное ТВ

     Наибольшие возможности для потребителя раскрывает кабельное телевидение.

   Принципом работы кабельного телевидения является сбор информации с различных источников, обработка и передача этой информации по кабелю множеству абонентов. Схематически это выглядит следующим образом:

Рис.3 Структурная  схема кабельного телевидения

     Данная схема значительно упрощена, поскольку она не отражает всех возможностей современных систем кабельного телевидения (СКТВ). Связь в такой системе может быть дуплексной, т.е. двусторонней. Операторы таких систем могут предоставлять доступ в интернет, к цифровой телефонии. Очевидно, что кабельное ТВ имеет множество достоинств – максимальное число каналов, отличное качество изображения, отсутствие помех, расширенные возможности,

и т.д. Недостатки у такого ТВ все же есть: во-первых, кабельное ТВ проложено не везде; а во-вторых, услуги операторов СКТВ платные.  

     Оборудование, применяемое в системах кабельного ТВ

    Рассмотрим  основные составляющие системы кабельного телевидения.

• Головная станция.

    Головная  станция (ГС) СКТВ предназначена:

• для приема с высоким качеством сигналов телевизионного и радиовещания и дополнительной информации с различных направлений по эфиру, по оптико-волоконным и радиорелейным линиям связи;
• для создания собственных телевизионных и информационных программ;
• для преобразования всех сигналов в полосу промежуточных частот, обработки и коррекции их на этих частотах;
• для формирования полосы частот группового тракта путем конвертирования сигналов с промежуточной частоты в частоты каналов распределения СКТВ;
• для подачи сигналов группового тракта в распределительную сеть  СКТВ;
• для двухстороннего обмена информацией с абонентами сети, путем создания прямого и обратного каналов информации.

   По размеру  охватываемой территории и количеству подключаемых абонентов ГС делятся  на три класса: центральные, узловые  и местные. По техническим характеристикам ГС подразделяются на три категории.

   Станции 3-й категории устанавливаются в небольших сетях, коттеджных поселках, ведомственных сетях. К таким ГС устанавливаются относительно мягкие нормы параметров.

   Станции 2-й категории применяют на более  крупных сетях (до 10 тыс. абонентов). Такие станции позволяют осуществлять конвертацию каналов, обеспечивают более высокие параметры выходного  сигнала. К таким головным станциям относится СГ24 производства фирмы «Планар» (РФ).

Рис.4 Структурная  схема станции СГ24 для восьми каналов

   СГ24 обладает блочно-модульной конструкцией, что позволяет наращивать число каналов. Состав, конфигурация и стоимость ГС зависят от числа транслируемых каналов, вида и условий их приема. Канальные модули, блоки питания и устройства распределения устанавливаются на несущую раму (в каждую раму до восьми каналов).

   Станции 1-й категории применяют в крупных  СКТВ. К ним предъявляются широкий  спектр требований [1, с.293]:

• высокое отношение сигнала к шуму в связи с повышенными требованиями к качеству сигнала; удобство эксплуатации, гибкость конфигурации, возможность корректировки частотного плана конвертации;
• расширенный динамический диапазон; надежность эксплуатации, стабильность во времени выходных параметров; наличие общей шины управления и контроля компонентов станции, оптических передатчиков и элементов сети;
• мультисистемность, мультистандартность и многофункциональность;
• полный частотный диапазон 47...862 МГц;
• стабильность выходных частот;
• наличие оборудования DVB/ MPEG-2 для приема цифрового телевидения;
• наличие возможностей подключения дополнительных групп абонентов и увеличения числа транслируемых каналов;
• трансляция УКВ- (FM-), ЧМ-радиопрограмм в обоих диапазонах с конвертацией;
• организация звукового стереосопровождения телепрограмм СТВ в кабельной сети и формирование звукового стереосопровождения в собственных каналах;
• совместная работа с оборудованием интерактивного сервиса;
• наличие компьютерного дистанционного контроля и управления всеми модулями, входящими в состав ГС;
• возможность автоматического резервирования каналов;
• возможность непосредственного сопряжения с волоконно-оптическими линиями связи и дистанционного контроля оптических приемо-передающих устройств;
• дистанционный контроль входных/выходных параметров самой ГС;
• минимальное групповое время задержки (ГВЗ) по любому из каналов;
• малая неравномерность АЧХ при высокой избирательности и помехозащищенности;
• удобство проведения периодических регламентных работ без нарушения работоспособности СКТ;
• наличие обратного приемного канала (с возможностью переключения его диапазона);
• возможность быстрой адаптации к перспективным стандартам телевещания;
• наличие нескольких высокостабильных генераторов пилот-сигналов (желательно в произвольном диапазоне частот);
• простота организации интерактивного сервиса (наличие приемников ОК, совместная работа с оборудованием интерактивного сервиса и т. д.);
• удовлетворение требованиям электромагнитной совместимости (DIN, FTZ, CENELEC/CISPR и др.).

    Российская  промышленность в настоящее время  не выпускает головные станции 1-й  категории.

• Распределительная сеть.

    Распределительная сеть (РС) предназначена для доставки информации от головной станции к абонентам и, наоборот, от абонентов к головной станции. РС включает в себя магистральные, субмагистральные и домовые линии, которые могут быть построены как на коаксиальных радиочастотных кабелях, так и на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Также существуют гибридные СКТВ, где применяются и коаксиальные кабели, и ВОЛС. В состав распределительной сети также входят ответвители, резистивные элементы, аттенюаторы, фильтры, корректоры АЧХ, абонентские розетки и прочее.

• Усилители.

    Широкополосные высокочастотные усилители необходимы на всех участках СКТВ. Усилители, применяемые в кабельном ТВ, условно делятся на антенные, магистральные и домовые. Антенные усилители предназначены для усиления принятого с антенны сигнала и его передачи  на головную станцию для дальнейшей обработки. Магистральные и домовые усилители устанавливаются через определенные интервалы по длине линии и предназначены для компенсации затухания сигнала в распределительной сети.

• Оборудование мониторинга.

    Такое оборудование необходимо для контроля качества ТВ вещания. Желателен мониторинг всех участков СКТВ. 

    Рассмотрим  основные серии отечественного оборудования для построения кабельного телевидения.

    Аппаратура  серии КТ-100 впервые была сдана в эксплуатацию в 1986г. Она позволяла осуществлять передачу до пяти телевизионных каналов в одном направлении от ГС к абонентам и могла обслуживать до 2000 телевизионных приёмников.

    Оборудование  серии КТ-200 (1987 г.) расширяет возможности системы за счёт введения специальных каналов до 9 программ и 4-х программ ОВЧ ЧМ вещания в одном направлении, обслуживая до 10000 абонентов. Полоса пропускания канала 48-230 МГц.

    Аппаратура  серии КТ-300 (1993 г.) расширила полосу пропускания прямого канала до 300 МГц и в ней создан обратный канал с полосой частот 5-30 МГц. Максимальное число каналов - 12 и до 10 программ УКВ ЧМ вещания. При этом необходимо использовать абонентский конвертор – преобразователь спецканалов в стандартные ТВ каналы (1…12) метрового диапазона волн. Число абонентов возросло до 20000.

    Оборудование  серии КТ-600 (1994 г.) повысило частоту  передачи сигналов в прямом направлении  до 606 МГц. Наличие прямого и обратного  каналов дополнительной информации расширило возможности информационного  обслуживания более 10000 абонентов в  микрорайонном звене. По своим характеристикам  и функциональным возможностям оборудование КТ-600 соответствует ряду зарубежных аналогов. 

     Структура систем кабельного ТВ

   Известны  три основных структуры построения СКТВ: древовидная, радиальная и кольцевая.

   Древовидная схема распределительной сети СКТВ, обеспечивающая экономное расходование кабеля, по своей структуре напоминает крону дерева. Такая система включает в себя приемную станцию, магистральные, распределительные и абонентские линии, а также абонентские отводы.

Рис.5 Древовидная структура кабельного телевидения 

Рис.6 Пример построения древовидной структуры

кабельного  телевидения

   Древовидная структура состоит из головной станции, где сигналы обрабатываются, преобразуются по частоте и усиливаются, и распределительных сетей: магистральных сетей (линий) МС, субмагистральных сетей CMC и домовых распределительных сетей ДРС, подсоединяемых к МС и CMC с помощью направленных ответвителей (ответвителей магистральных ОМ). Абонентские разветвители РА и коробки КА служат для подсоединения абонентских отводов к линиям ДРС и ТВ и УКВ ЧМ приемникам. Существенным недостатком такой КТВ является необходимость установки промежуточных магистральных усилителей (УМ) в МС и CMC — примерно через каждые 0,5... 1 км. Усилители могут устанавливаться и перед линиями ДРС (УД — домовой усилитель). Для каждого ТВ канала устанавливается отдельная приемная антенна. Кроме программ эфирного вещания от местных ТЦ на пункт распределения ТВ программ (ТВ узел связи или головная станция) поступают также программы по кабельным, радиорелейным и спутниковым линиям связи. Блоки дистанционного питания БП обеспечивают питание усилителей PC через кабель.

   Стоит отметить, что большинство современных  систем кабельного телевидения имеют  именно древовидную структуру.  

   При радиальном построении распределительной сети СКТВ от головной станции (ГС) к каждому абоненту прокладывается специальный кабель, по которому организуется передача ТВ сигналов нескольких программ. Очевидным недостатком такой структуры является неэкономичное использование кабеля.

Рис.7 Радиальная структура кабельного телевидения 

     Для организации двустороннего обмена между абонентами может применяться система с кольцевой схемой распределения ТВ сигналов. В этом случае магистральный кабель прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход кабеля заводятся на ГС. При этом один и тот же магистральный кабель может использоваться для организации двусторонней связи.

Рис.8 Кольцевая структура кабельного телевидения 

     Частотный план

   Современный этап развития СКТ характеризуется существенным увеличением канальной емкости, организацией интерактивности, внедрением передачи сигналов в цифровой форме (Интернет, телефония, цифровое телевидение).

   Полоса  пропускания СКТ составляет 5...862 МГц; полоса 5...30 МГц (или 5...42, 5...50, 5...65 МГц) используется для передачи сигналов в обратом направлении (обратный канал), в полосе 47...862 МГц (или 54...862, 70...862, 85...862 МГц) осуществляется передача сигналов в прямом направлении. В прямом направлении передаются транслируемые аналоговые и цифровые каналы телевидения и радиовещания, нисходящий поток информации телематических служб и передачи данных. В полосе 47...862 МГц теоретически возможно разместить 99 телеканалов.

   Однако  на практике количество транслируемых  каналов значительно меньше, так как:

• конвертация аналоговых программ не осуществляется в каналы, занятые эфирными частотами, а также в каналы, которые перекрываются радиосигналами FM-диапазона (87,5... 108 МГц);
• ТВ-сигналы по сети желательно не распределять в соседних каналах (особенно в диапазоне ДМВ);
• при настройке телевизоров, подключенных к одной абонентской сети, на любой из каналов распределения частоты их гетеродинов не должны попадать в полосы частот других каналов распределения. Это означает, что при трансляции в сети канала n канал n + 4 может быть поражен помехой от гетеродина ТВ-приемника и гетеродина ГС;
• аналогично, канал n + 9 также использовать нежелательно, поскольку он является зеркальным по отношению к принимаемому. К тому же этот канал может быть частично поражен самой ГС по видеонесущей. По той же причине нежелательно использовать каналы п + 11 (по звуковой поднесущей);
• каналы в МВ-диапазонах можно расставлять вплотную, без частотных «пробелов», если это позволяет сделать качество используемой ГС. Желательный минимальный интервал в ДМВ-диапазонах — через канал;
• нежелательны частотные каналы с номерами 2 n или З n (прямые канальные гармоники).

   Перед началом  проектирования должны быть произведены  контрольные измерения в полном диапазоне 47.. .862 МГц для выяснения электромагнитной обстановки и местных условий приема. После проведения измерений составляется частотный план конвертации, который отражается в виде заявки на присвоение радиочастот и направляется в региональный ФГУП «Радиочастотный центр» для утверждения.

   При составлении  частотного плана необходимо учитывать, что обязательные к трансляции федеральные  и местные ТВ-программы, например, Первый канал, Россия, Культура, Столица (для Москвы), необходимо транслировать в каналах, доступных для телевизионных приемников всех поколений, т. е. в диапазонах МВ1, МВЗ. В каналах СК20-СК40 (диапазон Hyperband) желательно транслировать спутниковые или цифровых программы, которые раскрываются с помощью специальных приемников, так как этот диапазон доступен не всем моделям телевизоров. В этом диапазоне и в верхних ДМВ-каналах можно также транслировать сигналы служебной информации и нисходящий поток передача данных и телематических служб.

   В табл. 1 приведен частотный план конвертации  телевизионных каналов

ТРК «Одинцово» [1, c.359].

Табл. 1 Частотный план ТРК «Одинцово»

Окончание табл.1

     Заключение

   Малый процент домов, охваченных в России кабельным ТВ (по данным за 2004г – 19% [1, с.3]), повышенный интерес к возможностям СКТВ и благоприятная экономическая обстановка в стране, повсеместный переход на цифровое вещание, все это прогнозирует рост числа операторов кабельного телевидения. Кабельное ТВ привлекает потребителя своей простотой и удобством. С точки зрения оператора, кабельное ТВ – высокоперспективная услуга, которая при грамотном планировании и реализации приносит немалый доход.

   Дальнейшее  развитие кабельного ТВ идет в сторону  увеличения числа транслируемых  каналов, улучшению качества передаваемого  изображения, добавлению новых услуг.  
 

Литература 

1. Системы кабельного телевидения / З.А. Зима, И.А. Колпаков, А.А. Романов, М.Ф. Тюхтин; Под ред. М.Ф. Тюхтина. – М.: Изд-во МГТУ

им. Н.Э. Баумана, 2004. – 600 с.

2. ГОСТ Р 52023-2003. Сети распределительные систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний. Введ. 01.07.2003. М.: Изд-во стандартов. 2003.
3. http://www.sibsputnik.ru/info/index.htm
4. http://www.gamovic.narod.ru