Расчет и оптимизация уровней сигналов в распределительной сети системы кабельного телевидения

Современная гуманитарная академия

В.М. Артюшенко, Н.В. Белянина

РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ УРОВНЕЙ СИГНАЛОВ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ СИСТЕМЫ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Москва 2011

УДК 621.396 ББК 32.84 А 86

Рецензент:

доктор физико-математических наук, профессор К.Л. Самаров

Артюшенко В.М., Белянина Н.В. Расчет и оптимизация уровней сигналов в распределительной сети системы кабельного телевидения. М.: Изд-во СГУ, 2011. 159 с.

ISBN 978-5-8323-0773-2

В монографии авторами дан анализ построения распределительных сетей и условий работы оборудования систем кабельного телевидения (СКТ), рассмотрены характеристики оборудования СКТ. Осуществлен анализ механизма накопления шумов и искажений по магистрали кабельной распределительной сети (КРС).

Проведен расчет и оптимизация уровней напряжений сигналов в распределительной сети СКТ; расчет отношения сигнала к помехам комбинационных частот третьего порядка.

Проанализировано влияние изменения параметров высокочастотных кабелей на уровни напряжений сигналов в распределительной сети СКТ, а также влияние изменений затухания кабеля на характеристики СКТ, изменений температурных воздействий на характеристики распределительной сети.

Рассмотрены вопросы регулировки уровней напряжения сигналов в распределительной сети СКТ, виды и назначение регулировок в СКТ.

УДК 621.396 ББК 32.84

©Современная гуманитарная академия, 2011

©Артюшенко В.М., Белянина Н.В., 2011

ISBN 978-5-8323-0773-2 © Издательство СГУ, оформление, 2011

Введение

Современные системы кабельного телевидения (СКТ) являются универсальными телекоммуникационными системами, на базе которых можно предоставить не только широкий спектр телевизионных и радиовещательных программ, но и реализовать системы передачи данных, имеющие большие функциональные возможности по сравнению с системами, использующими в качестве среды передачи информации телефонную пару.

В настоящее время СКТ должна обеспечить: передачу не менее 40–60 каналов телевизионных программ в аналоговом формате, а также радиопрограмм в полосе 88–108 МГц или 66–74 МГц; передачу телевизионных программ в цифровом формате с кодировкой MPEG-2 и QAM модуляцией двунаправленных потоков информации в цифровом формате с различной скоростью – для телефонии, передачи данных доступа в Интернет, телеметрии (охранная и пожарная сигнализация и т. д.); передачу различных узкополосных сигналов, например, для мониторинга состояния оборудования сети СКТ [1–13].

Распределительные сети систем кабельного телевидения должны удовлетворять требованиям государственного стандарта РФ – ГОСТ 52023-2003 [14], принятого Государственным Комитетом Российской Федерации по стандартизации и метрологии 13.03.2003г. Данный стандарт совместим с европейским стандартом CENELEC EN50083 [15] и является преемником ГОСТ 11216-83 [16] и ГОСТ 28324-89 [17].

Быстрое развитие технологий, в первую очередь тех, которые связаны с перспективными цифровыми методами мо-

5

дуляции, временным и частотным уплотнением, открывает широчайшие возможности для передачи различных видов информации с использованием гибридной информационной среды [18–24].

На сегодняшний день создание СКТ – экономически выгодное мероприятие. Это, прежде всего, связано с привлечением внебюджетных инвестиций: акционирование, абонентская плата, реклама, оказание различных коммерческих услуг. Кроме того, СКТ с успехом могут решить задачу обеспечения огромного числа абонентов высококачественным телевизионным сигналом в условиях плотной городской разновысотной застройки, где условия приема с эфира далеко не однозначны [25–27].

С использованием оптоволоконных технологий становится возможным объединение достаточно удаленных, различных по плотности населения районов в крупные единые пользовательские сети. К сожалению, из-за стоимости абонентской платы далеко не каждый потребитель телевизионных услуг может сейчас стать пользователем систем непосредственного спутникового вещания [28–35].

Число телевизионных каналов, как эфирных, так и спутниковых, постоянно возрастает, поэтому наступает эра цифрового телевидения с ее огромным информационным потенциалом [36–40]. Уже недостаточно иметь информационный поток в сторону абонента. Для диагностирования состояния системы, мониторинга и предоставления абонентам дополнительных услуг необходимо наличие обратного информационного канала в сторону головного оборудования [41–44].

Таким образом, вопрос проектирования и строительства широкополосных, интерактивных кабельных сетей на сегодняшний день, безусловно, актуальная задача.

Основным этапом проектирования распределительных сетей кабельного телевидения является расчет уровней напряжений сигналов в распределительной сети, при которых

6

необходимо обеспечить требуемое качество телевизионного сигнала на абонентских устройствах в условиях интенсивного воздействия внешних электромагнитных помех.

Все это делает данную работу весьма актуальной.

7

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОСТРОЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

1.1. Анализ построения распределительных сетей СКТ

Одно из основных направлений развития современных СКТ – это объединение разрозненных сетей с одновременным увеличением числа транслируемых каналов и предоставлением абонентам различных информационных услуг [45–48]. Укрупняясь, разрозненные сети образуют интегрированные СКТ, основой которых служит головная станция (ГС), обеспечивающая трансляцию в кабельную распределительную сеть (КРС) не только телевизионных сигналов всех видов, спутниковых, эфирных, цифровых, но и радиопрограмм, включая стереофонические.

Основными магистралями интегрированных СКТ в прямом и обратном направлениях являются волоконно-оп- тические линии связи (ВОЛС) с высокой пропускной способностью, обеспечивающие передачу как аналоговых, так и цифровых сигналов от ГС к абонентам системы. В таких сетях абонентам предоставляются различные услуги интерактивного сервиса: телефония, телексная связь, Internet, а также другие виды связи.

Для передачи такого объема информации в сети СКТ лучше всего использовать гибридную оптоволоконную-коак-

8

сиальную сеть, состоящую из волоконно-оптической магистрали (оптическая транспортная сеть) и коаксиальных участков, ограничивающих распределение сигнала от 500 до 2000 абонентов. Пример структурной схемы интегрированной СКТ приведен на рис. 1.1 [49].

ЦГС принимает программы центрального, местного и спутникового телевидения, осуществляет открытие и закры-

Рис. 1.1. Структурная схема крупной гибридной распределительной сети

СКТ ЦГС, РГС – соответственно, центральная и распределительные го-

ловные станции; ОУ – оптический узел; УМ – усилитель магистральный; ДРС – домовая распределительная сеть; КТ – кабельный телефон; ТФ – телефон; КМ – кабельный модем; ПК – персональный компьютер; ДК – деко-

дер; ТП – телевизионный приемник.

9

тие телевизионных и радиопрограмм; создает базовые пакеты услуг, например пакеты телевизионных и радиопрограмм; производит оцифровку телевизионных программ, служебной информации и передачу базового пакета услуг в транспортную сеть; осуществляет менеджмент абонентов, выписку счетов, контроль оплаты и т. д., менеджмент сети и контроль работы РГС и транспортной сети и т. д.

Среди различных схем построения СКТ к настоящему времени наибольшее распространение получили древовидные с аналоговым способом передачи сигналов и частотным разделением каналов. Структурную схему сети выбирают в каждом конкретном случае и зависит она от различных факторов: условий приема, планировки жилого массива, характера застройки и т. п. Однако, несмотря на большое разнообразие встречающихся схем построения, условно сети можно разделить на классы (табл. 1.1 [14]).

Таблица 1.1

Классы систем кабельного телевидения

10