Телевизионные сети

Расчет отношения сигнал шум на входе головной станции осуществляется следующим образом. Определяется шумовая температура антенны:

                                                    (2)

где Ta – шумовая апертура антенны;

То=293, К;

 f – несущая изображения, МГц;

А – постоянная, равная 1,5 для директорной  антенны, 2 доля логопериодической и 1доля канальной.

Определяются суммарные шумы, вносимые кабелем, разветвителем, антенным усилителем:

                                      (3)

где lкаб – длина кабеля снижения до усилителя головной станции, м;

а - потери в кабеле на частоте, несущей изображение, дБ/м;

 Fус(гс) – коэффициент шума мачтового усилителя или, если он не применяется, входного модуля головной станции, дБ;

Lразв – потери в разветвителе, устанавливаемом до усилителя или головной станции.

Рассчитываем мощность шума (Вт):

                                                          (4)

где, к=1,38*1023 Дж/К– постоянная Больцмана,

П – ширина полосы видео, Гц;

Ta – шумовая апертура антенны, К.

Определяется уровень шума дБмкВ:

                                                       (5)

где, R= сопротивление антенны, Ом;

Рш – мощность шума, Вт.

Рассчитываем отношение сигнал шум :

                                                      (6)

где Uвых.АО – уровень сигнала на выходе антенны с нулевым коэффициентом усиления – результатам контрольных измерений, дБмкВ;

КусА – коэффициент проектируемой антенны, дБ.

Практические выводы:

- с повышением  частоты всё большее влияние оказывает коэффициент шума антенного усилителя;

- с повышением  частоты снижается минимальный  требуемый уровень сигнала на  выходе антенны;

- во всех  случаях целесообразно использование  малошумящих антенных усилителей, повышающих отношение сигнал/шум  на входе ГС (особенно для диапазона  ДМВ);

- если антенный  комплекс расположен далеко от  телецентра, то решающую роль  при подборе антенн играет  максимальное усиление в требуемых  каналах;

- при установке  антенн в городе, недалеко от  телецентра, важным фактором являются  защитное отношение и ширина  ДН. Именно эти параметры определяют  уровень мешающих отражённых  сигналов;

- для повышения  качества приёма в крупных  сетях следует применять канальные  антенны в метровом и полосовые  в дециметровом диапазонах.

2.1.2 Спутниковый антенный пост

Перед выбором оборудования спутникового антенного поста и проектированием, как и в случае с эфирным антенным постом, необходимо произвести контрольные измерения. Измерения проводят на месте предполагаемой установки спутниковых антенн на предмет выявления помех от радиорелейных линий, других видов связи для определения мест с открытыми направлениями на выбранные спутники и определения необходимых диаметров антенн.

При формировании программ спутникового телевизионного вещания желательно использовать профессиональные антенны, специально разработанные для крупных систем кабельного телевидения. Такие антенны должны обладать собственной шумовой температурой не более 25…30 К, что обеспечивает добротность приемной системы более 26 дБ при использовании малошумящих конвертеров с коэффициентом шума NF = 0,5 дБ  в диапазоне 10,9…12,75 ГГц. Учитывая региональную специфику, диаметр рефлектора приемной антенны нужно рассчитывать исходя из условия формирования максимального отношения сигнал шум, для приема цифровых спутниковых каналов значение должно составлять не менее 14 дБ. Цифровая трансляция снижает требования к диаметрам антенн, но увеличивает требования к конвертерам.

2.2 Выбор Головной станции в системах кабельного телевидения предназначены для приема и обработки телевизионных сигналов с целью их последующего распределения. Выходы центральной головной станции являются входами транспортной сети (радиорелейной или, чаще, оптической), роль которой заключается в доставке сигналов от оборудования головной станции к кабельным распределительным сетям. Головная станция задает исходные параметры сигнала, поэтому именно она определяет возможное номинальное качество сигнала, приходящего в конечную абонентскую точку. Максимальное количество абонентов в системе коллективного приема ограничено шумовыми характеристиками оборудования головной станции и характеристиками распределительного оборудования.

Головная станция является одной из самых важных частей системы. От качества исходных сигналов будут зависеть все основные показатели системы в целом. Согласно спецификации ГОСТ Р 52023-2003, головные станции делятся на три класса: центральные, узловые и местные. Эта градация подразумевает не технические характеристики, а класс системы кабельного телевидения,  то есть размер охватываемой территории и количество подключаемых абонентов. По техническим характеристикам головные станции подразделяются на три категории. Оператор определяет категорию головной станции исходя из класса сети кабельного телевидения, требований по надежности и стоимостных показателей. Станции третьей категории устанавливаются в небольших сетях, таких как коттеджный поселок, ведомственная сеть с небольшим количеством абонентов. Станции второй категории применяют на сетях с численностью абонентов до 10000. Такие станции позволяют осуществлять конвертацию каналов, обеспечивают более высокие параметры выходного сигнала.

В крупных сетях кабельного телевидения применяются головные станции 1-й категории,  к  которым    предъявляют широкий спектр  требований,     основными

  требованиями являются:

- высокое соотношение сигнала  к шуму в связи с повышенными  требованиями к качеству сигнала  у абонента; 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, передатчиков ВОЛС и элементов  сети;

- мультисистемность, мультистандартность и многофункциональность;

- полный  динамический диапазон 47…862 МГц;

- стабильность  выходных частот;

- наличие  оборудование DVB/MPEG-2 для приема цифрового телевидения;

- наличие  возможности подключения дополнительных  групп абонентов и увеличения  числа транслируемых каналов;

- трансляция  УКВ(FM), ЧМ-радиопрограмм в обоих диапазонах с конвертацией;

- организация  звукового стереосопровождения  телепрограмм 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 головной  станции;

- возможность  автоматического резервирования  каналов;

- возможность  непосредственного сопряжения с  ВОЛС и дистанционного контроля  оптических приемо-передающих устройств;

- дистанционный  контроль входных/выходных параметров  самой головной станции;

- минимальное  групповое время задержки по  любому из каналов;

- малая  неравномерность АЧХ при высокой  избирательности и помехозащищенности;

- удобство  проведения периодических регламентных  работ без нарушения работоспособности  сети;

- наличие  обратного приемного канала ;

- возможность  быстрой адаптации к перспективным  стандартам телевещания;

- наличие  нескольких высокостабильных генераторов  пилотсигналов;

- простота  организации интерактивного сервиса;

- удовлетворение  требованиям электромагнитной совместимости;

Конфигурация головной станции зависит от конкретных решаемых задач, запланированных при разработке сети: количества и типа транслируемых каналов, количества спутников с которых принимается сигналы, примененной системы кодирования. Разрабатывая модель сети кабельного телевидения строящиеся по архитектуре FTTB/FTTH, встает выбор: какую технологию использовать, DVB-C или IPTV.

Проанализируем основные достоинства и недостатки каждой технологии. Начнем с числа ТВ-программ. Обе технологии позволяют оператору предоставлять большое количество программ. При этом как DVB-C, так и IPTV имеют свои ограничения. Для DVB-C эти ограничения связаны с количеством свободных частотных каналов. Но чаще всего 10…15 частотных каналов бывает достаточно для трансляции интересного контента из 70…100 программ. Для IPTV ограничения по числу программ прежде всего связаны с пропускной способностью сети и качеством ее построения. Для устойчивой передачи видео в IP-сети необходима поддержка целого ряда известных сетевых протоколов для обеспечения всех видов IP-адресации (broadcast, unicast, multicast) и приоритета видео-трафика, при этом потеря IP-пакетов недопустима. Особенно актуальной проблема ширины полосы пропускания IP-сети становится в свете добавления интерактивных услуг, требующих передачи трафика методом unicast, таких, как «видео по запросу» (VoD), «персональный видеомагнитофон» (PVR), телевидение со сдвигом во времени (Time Shifted TV), когда на время предоставления такой услуги абоненту выделяется отдельный канал для передачи видео-трафика.

Безусловным преимуществом IPTV является сравнительная простота реализации интерактивных сервисов, поскольку IP-технология по своей природе изначально является двунаправленной. При этом, чтобы обеспечить максимально удобный и понятный абоненту пользовательский интерфейс, оператор вынужден вкладывать значительные средства в более «продвинутую» и, как следствие, более дорогую систему middleware. Технология DVB-C принципиально также позволяет организовать интерактивные услуги, такие, как, например, «виртуальный кинозал» (nVoD), а опыт кабельных операторов США показывает, что даже классическое «видео по запросу» вполне может быть реализовано. Однако если речь идет об услугах, требующих передачи трафика методом unicast, неизбежно возникают проблемы обеспечения обратной связи с абонентом. Обычно добавление подобных сервисов выливается в необходимость совершения абонентом дополнительных действий, часто требующих оплаты. Например, чтобы сделать запрос на просмотр фильма, необходимо позвонить по телефону, или отправить sms-сообщение, или заказать услугу через «личный кабинет» в Интернете. Интерактивная технология IPTV предоставляет абоненту возможность самостоятельно составлять желаемые пакеты программ из списка, предлагаемого оператором, и менять условия подписки в произвольный момент времени. При этом оператор может предоставлять как уже сформированные пакеты программ, взимая плату целиком за пакет, так и список программ, за каждую из которых абонент платит отдельно. Эти возможности обеспечиваются системами условного доступа (CAS), например, CAS IPTV VeriMatrix.

Технология DVB-C имеет ограничения на предоставление контента по желанию пользователя. В первую очередь это связано со значительным удорожанием CAS DVB-C при добавлении очередного пакета программ. В отличие от DVB-C, технология IPTV предоставляет оператору возможность мониторинга фактических объемов просмотра различного контента, что позволяет получать статистические данные, на основе которых можно определять предпочтения различных социальных групп абонентов и on-line определять текущий рейтинг программ. Такие данные дают возможность группировать абонентов для адресного предоставления рекламы. IP-телевидение дает оператору возможность организовать принципиально новую бизнес-модель, недоступную для технологии DVB-C.

Говоря об оборудовании абонентской части, нельзя не отметить, что для IPTV его стоимость пока еще достаточно высока. На плечи абонента фактически ложится покупка IPTV STB (~$110) и коммутатора с поддержкой приоритета видео-трафика ($75–100), что выливается в сумму порядка $200–230. Стоимость же абонентского оборудования для подключения услуги цифрового телевидения в формате DVB-C составляет около $60 – средняя стоимость DBV-C STB. Если посмотреть, как физически реализуется подключение абонента к услуге цифрового телевидения, можно отметить, что при DVB-C в квартире не нужно прокладывать дополнительный кабель. Достаточно просто купить абонентское устройство и подписаться на саму услугу. В то же время при подключении IPTV в классическом варианте, т.е. когда абонент для просмотра ТВ-программ использует телевизор, проброс дополнительного кабеля от коммутатора до IPTV STB практически неизбежен. Это объясняется тем, что компьютер и телевизор крайне редко стоят рядом или даже в одной комнате. Более того, необходимость прокладки дополнительного кабеля внутри квартиры чаще всего вызывает недовольство и сопротивление хозяев. Как следствие, для подключения IPTV приходится использовать беспроводные абонентские Wi-Fi-устройства, что добавляет к затратам на абонентское оборудование IPTV еще $100–150. И тогда уже пользователю необходимо будет потратить порядка $300–380 на оборудование абонентской части.

Для того, чтобы оператору КТВ, имеющему сеть с глубоким проникновением оптики, определиться, какую из двух описанных технологий следует применить, внедряя услугу цифрового телевидения, прежде всего необходимо понять, какое количество абонентов воспользуется этой услугой при каждом варианте.

Чтобы получить более наглядное представление, рассмотрим сеть кабельного телевидения на 50 000 телефицированных квартир, построенную по архитектуре FTTB, в которой для предоставления услуги передачи данных используется технология MetroEthernet. Обычно процент абонентов, потребляющих услугу кабельного телевидения, варьируется в пределах 40…70% от числа телефицированных квартир. Для услуги передачи данных эта цифра варьируется от 18 до 22%, причем с каждым годом число подписчиков на нее будет расти. Число потенциальных потребителей услуги IPTV составляет около 10…12% от числа подписчиков на услугу передачи данных. Если эти данные экстраполировать на наш проект, то есть  на сеть в 166 000 квартир, то мы получим число подписчиков на услугу цифрового телевидения в формате DVB-C, равное от 6500 до 7500 абонентов, а на IPTV –от 3500 до 1500 абонентов.