Принципы построения систем кабельного телевидения
Все варианты построения СКВТ в общем случае состоят из следующих основных
элементах: приемных телевизионных антенн и антенных усилителей, головных
станций, включая их усилители, конверторы и другие элементы, необходимые для
обработки принятых антеннами сигналов и подачи их а магистраль, кабельных
магистральных и распределительных линий, магистральных усилителей, компенсирующих
ослабление в магистральных кабельных линиях и корректирующие их частотные
характеристики, ответвительных, как правило пассивных, устройств, обеспечивающих
разветвление магистральных линий и подключение к ним соединительных кабельных
линий, а также домовых распределительных сетей, включая соответствующие
усилители. Дополнительно в них могут применятся автоматические устройства,
обеспечивающие включение резервного усилительного оборудования и повышающие
стабильность передаваемых по системе телевизионных сигналов, кодирующие и
декодирующие, коммутирующие и другие устройства.
Структура СКТВ определяется прежде всего расположением здания или зданий,
где будут установлены антенные сооружение и головная станция, относительно
других сооружений, которые будут входить в данную систему. В качестве таких
зданий, как правело, стараются выбрать одно из наиболее высоких среди входящих
в систему и находящиеся по возможности ближе к центру нагрузки. В некоторых
случаях, приходится устанавливать приемные антенны на зданиях, которые
несколько ниже самых высоких в системе, с целью борьбы с сильными эхо сигналами.
В зону действия СКТВ включается жилые и общественные здания, к которым
могут быть рационально и экономично проложены магистральные линии по существующим
или планируемым подземным коммуникациям.
Кабельные линии системы кабельного приёма телевидения строятся таким
образом, чтобы при необходимости они могли быть увеличены, а также чтобы несколько
систем могли быть объединены в одну более крупную.
Основными требованиями, предъявляемыми к различным вариантам схем
построения СКТВ, являются: минимально возможное ослабление и искажение телевизионных
сигналов при передаче их от приемных антенн до входов телевизоров, надежность
работы, минимальная стоимость сооружения и эксплуатации.
Как правило, при разработке каждой конкретной схемы СКТВ стремятся по
возможности (в зависимости от имеющихся или планируемых к сооружению коммуникаций)
приблизить её к радиальной с прокладкой магистральных линий от центра к
периферии.
Среди ряда общественных схем построения сетей СКТВ используют системы
кольцевого типа, для ограничении двухстороннего объёма информацией.
Нередко встречаются случаи, когда информация может передаваться не только
от одного корреспондента к другому, но и в обратном направлении. В таких
условиях появляется возможность использовать обратный поток информации для
существенного повышения вероятности сообщений, передаваемых в прямом направлении,
при этом не исключено, что по обоим каналам (прямому и обратному) в двух
направлениях («дуплексная» связь) и только часть пропускной способности каждого
из каналов используется для передачи дополнительных данных, предназначенных для
повышения верности.
Возможны различные способы использования системы с обратной связью в
дискретном канале. Обычно они подразделяются на два типа: системы с информационной
обратной связью и системы с управляющей обратной связью. Системами с
информационной обратной связью называются такие, в которых с приемного устройства
на передающее поступает информация о том, в каком виде принято сообщение.
На основании этой информации передающее устройство может вносить те или
иные изменения в процесс передачи сообщения; например, повторить ошибочно
принятые отрезки сообщения, изменить применяемый код (передав предварительно
соответствующий условный сигнал и убедившись в том, что он принят) либо вообще
прекратить передачу при плохом состоянии канала до его улучшения.
В системах с управляющей обратной связью приемное устройство на основании
анализа принятого сигнала само принимает решение о необходимости повторения,
изменения способа передачи, временного перерыва связи и т.д. и передает об этом
приказание передающему устройству. Возможны и смешанные методы использования
обратной связи, когда в некоторых случаях решение принимается на приемном
устройстве на основании полученной по обратному каналу информации.
Простейшим по идее методом информационной обратной связи является метод
полной обратной проверки и повторения (ОПП).
При этом принятый сигнал полностью ретранслируется на передающее
устройство, где каждая принятая кодовая комбинация сверяется с переданной. В
случае их несовпадения передающее устройство передает сигнал для стирания неправильно
принятой информации, а затем повторяет нужную комбинацию. В качестве сигнала
для стирания применяется специальная кодовая комбинация, не используемая при
передаче сообщения.
Функциональная схема такой системы показана на рисунке 1. Передаваемое
сообщение, закодированное примитивным кодом, посылается в канал и одновременно
записывается в запоминающем устройстве (накопителе). Приинятая кодовая
комбинация сразу не декодируется, а запоминается в приемном накопителе и возвращается
по обратному каналу на передающий конец, где она сравнивается с переданной
комбинацией. Если они совпадают, то предается следующая кодовая комбинация, в
противном случае – сигнал стирания. Существенным недостатком системы с полной
ретрансляцией является большая загрузка канала обратной связи. Существуют и
более сложные системы с информационной обратной связью, в которых используются
помехоустойчивые коды.
Наибольшее распространение получили системы с управляющей обратной связью
(УОС) при использовании избыточных кодов для обнаружения ошибок (рисунок 2).
Такие системы часто называют системами с переспросом, или с автоматическим запросом
ошибок, или с решающей обратной связью (РОС).
Рисунок 1 - Система с информационной обратной связью.
В большинстве случаев это системы дуплексные, т.е. информация в них
передается в обоих направлениях. В кодере передаваемое сообщение кодируется кодом,
позволяющим с большой вероятностью обнаруживать возникающее в канале ошибки.
Принятый кодовый блок декодируется с обнаружением ошибок. Если ошибки не
обнаружены, то декодированный сигнал отрезок сообщения поступает к получателю.
При обнаружении ошибок блок бракуется и по обратному каналу передается
специальный сигнал «переспроса». Прием сигнала переспроса вызывает повторение
забракованного блока, который с этой целью храниться в накопителе- повторителя
до тех пор, пока по обратному каналу не будет принята очередная кодовая комбинация,
не содержащая переспроса.
Рисунок 2 - Система с управляющей обратной связью.
Основным преимуществом системы УОС является простота построения декодирующего
устройства.
Система с управляющей обратной связью оказывается весьма эффективной в
каналах с переменной вероятностью ошибки р становится близкой к 1, т.е.
пропускная способность канала падает почти до нуля, система находится в режиме
постоянного переспроса, однако при хорошем коде ложная информация на выход
практически не поступает. При уменьшении вероятности ошибки скорость передачи
увеличивается, а вероятность продолжает оставаться на заданном уровне. Таким образом,
система УОС как бы адаптируется (приспосабливается) к состоянию канала,
используя канал настолько, насколько это оказывается возможным в каждом из его
состояний /1/.
При разработке СКТВ необходимо выбрать полосы частот для размещения
радиосигналов телепрограмм, внутрисистемных сигналов, передаваемых в направлении
от станции КТВ в сторону абонентов и от абонентов в сторону станции. На
рисунке 3 показан один из вариантов выбора частотных полос, используемых в
отечественной аппаратуре КТВ серии 300. Часть полосы частот К2 48…300 МГц предназначена
для организации 28 ТВ радиоканалов (12 стандартных вещательных и 16 спец.
каналов), в которых радиосигналов передается в сторону абонентов. Достаточно
узкая по сравнению с ней полоса частот 40…48 МГц резервируется для внутрисистемных
сигналов станции КТВ, направляемых по распределительной сети также в сторону
абонента. Полоса частот К1 шириной 25 МГц (от fн = 5 МГц до fв = 30 МГц )
предназначена для внутрисистемных сигналов, передаваемых по распределительной
сети в сторону станции КТВ. Они могут формироваться в любом месте, где есть
вход в распределительную систему, например: коробка абонента, разветвителя ДРС,
домовом усилителе или пункте домового ввода, магистральном ответвителе,
линейном (магистральном и субмагистральном) усилителе.
Рисунок 3 - Распределение частот сигналов и двунаправленной СКТВ
Очевидно, что сигналы, принадлежащие первой и второй полосам частот, а
также сигналы третьей полосы передаются по радиочастотному кабелю распределительной
сети одновременно, но во встречных направлениях. Для этого необходимы
специальные двунаправленные усилители. Пример передачи прямого и обратного
сигналов в распределительной сети СКТВ показаны на рисунке 4. Прямой сигнал Uпр
включает радиотелевизионные и внутрисистемные сигналы прямого направления,
занимает полосу частот 40…300 МГц, проходит через усилители УМ1 и УМ3 магистральной
и субмагистральной линией. Обратные сигналы Uобр Uобр см состоят только из
внутрисистемных сигналов обратного направления, формируемых в различных точках
магистральной и субмагистральной линией распределительной сети, занимают полосу
частот 5…30 МГц, проходят через усилители УМ4 и УМ2 тех же линий, образуя
обратный суммарный сигнал Uобрå
. Во избежание ошибок следует, что все обратные сигналы, в том числе Uобр и
Uобр см, формируемые в распределительной, передаются на присвоенных им частотах
в полосе 5…30 МГц, поэтому смешение между собой передаваемых сообщений не
происходит /2/.
Рисунок 4 - Система СКТВ с обратными каналами связи
На станции КТВ сигнал Uобрå
выделяется полосовым фильтром, пропускающим частоты 5…30 МГц, и подается на
специальное декодирующее (обрабатывающее) устройство, извлекающие сигналы всех
переданных в обратном направлении сообщений. Далее эти сообщения направляются
адресату, например устройству контроля, за параметрами усилителей
распределительной сети.
Аппаратура серии 300 – двусторонняя СКТВ, в которой помимо передачи
сигналов от ГС до абонента в диапазоне 40…300 МГц, обеспечивается передача сигналов
в обратном направлении в диапазоне 5-26 МГц.
На базе обратного канала в серии 300 впервые в отечественных СКТВ создается
автоматизированная система диагностики состояния сети и контроля параметров
аппаратуры (СДК), которая предназначена для оперативного обнаружения неисправностей
в СКТВ, уменьшения эксплуатационных расходов. СДК состоит из вновь
разработанного оборудования блока телеконтроля аппаратуры диагностики и
управления головной станцией, телеответчиков, линейных усилителей и др. Блок
телеконтроля позволяет обеспечить контроль состояния и параметров более 1000
устройств.
СДК обеспечивает централизованный дистанционный контроль работоспособности
головных станций и всех магистральных и домовых усилителей и строится по
иерархическому принципу.
В оборудование головной станции входит контроллер ГС, имеющий выходы на
прямой и обратный каналы кабеля СКТВ для обмена сигналами со всеми системами,
подключенными к кабелю данной ГС. В качестве контроллера используется
микро-ЭВМ.
При необходимости ЭВМ диспетчерских пультов могут быть объединены в сеть
любым из известных методов для создания общей системы контроля.
Введение обратного канала в СКТВ и на его базе системы дистанционного
контроля создает основу для организации дополнительных услуг. Настоящей системой
могут быть обеспечены дополнительные услуги (при доукомплектовании ее дополнительной
аппаратурой):
1.
Сигнализация (пожарная, охранная, медицинская, в случае затопления и
т.д.)
2.
Информация о состоянии лифтов, кодовых подъездных замков.
3.
Двусторонняя телефонная связь (кабина лифта, подъезд-диспетчер)
4.
Снятие показаний счетчика расхода электроэнергии, холодной и горячей воды,
газа и т.д.
5.
Учет повременной оплаты платных телевизионных программ.
7.
И другие.
СДК выполняет в этом случае функции низкоскоростной системы передачи информации
между терминалами абонентов и головной станции.
кабельный телевидение сигнал антенна
Библиографический список
1 Теория
передачи сигналов: Учебник для вузов / Зюко А. Г., Финк Л. М. и др. – М.:
Связь, 2010. – 288 с.
2 Кабельное
телевидение. / Коневский А. Л. – М.: Знание, 2009. – 64 с. (Новое в жизни,
науке и технике. Сер. «Радиоэлектроника и связь», №1).
3 ГОСТ
18471-83. Тракт передачи изображения вещательного телевидения. Звенья тракта и
измерительные сигналы.
4 Кривошеев
М. И. Основы телевизионных измерений. – М.: Радио и связь, 2008. – 608 с.
5 Руководящие
технические материалы. Крупные системы коллективного приема телевидения.
РТМ.6.030-1-87—М.: Минсвязь СССР, 2010.- 130 с.