Организация местной аналоговой головной станции сети КТВ

«FTTC»

FTTC(Fiber To Carb) – оптика до группы  домов, с FTTC архитектуры и начиналось строительство HFC сетей (рисунок 1). Позже, в связи со снижением цен, как на оптическое активное оборудование, так и на оптический кабель, появилась возможность построения FTTB и даже FTTH архитектур. Тем не менее, цена на FTTC сети остается наименьшей в сравнении с любой другой архитектурой в силу следующих положений:

Цена на оптический узел при прочих равных условиях всегда будет выше цены коаксиального усилителя при прочих равных условиях.

Цена  оптического передатчика будет значительно выше цены на оптический узел. Стоимость монтажных и инсталляционных работ на волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) будет выше аналогичной стоимости на коаксиальные сети.

Рисунок 2 - Структурная схема типовой FTTC сети

Очевидно, что некоторые из функциональных зон могут и отсутствовать (например, вторичная ВОЛС, вторичная головная станция – ВГС или цифровая транспортная магистраль).

 

 

 

 

«FTTB»

FTTB (Fiber To The Building) – оптика до здания. Под такой технологией понимают относительно глубокое проникновение оптики до абонента, т.е. работу оптического узла (ОУ) в среднем на 100…250 абонентов (например, 9…12-ти этажный дом на 4…6 подъездов). При этом после ОУ каскадно включается обычно не более одного коаксиального усилителя. Учитывая, что стоимость оптико-волоконных кабелей, оптических передатчиков и приемников постоянно снижается, в ближайшем будущем технология FTTH будет оправдана. Первым этапом для постройки FTTH является строительство FTTB сетей.

Рисунок 3 - Технология FTTB

 

По одному волокну можно передавать широковещательный телевизионный сигнал на домовой оптический приемник. В отличие от традиционного построения HFC сетей, где после оптического узла устанавливают несколько последовательных коаксиальных усилителей, в FTTB сети интермодуляционные искажения создают только оптические приемо-передающие устройства. Для системы управления используется интерактивный канал Ethernet.

Особенностями технологии FTTB являются:

Повышенная надежность. Как известно из практики, наибольшее число отказов приходится именно не на ВОЛС, а на коаксиальные сети. Ввиду наличия каскадно включенного не более одного усилителя (например, усилитель на подъезд), вероятность отказа является низкой.

Простота построения параллельных цифровых сетей является наиважнейшим достоинством FTTB технологии. При этом под параллельную цифровую сеть выделяется отдельное оптическое волокно .

Возможность использования экономичных ОУ достигается за счет того простого факта, что вслед за ОУ устанавливается мощный домовой усилитель, следовательно, к выходному каскаду ОУ (а именно величиной его максимального выходного уровня и определяется ценовая политика ОУ) не предъявляется жестких требований как по коэффициенту усиления, так и по выходному уровню.

Работа при низких входных оптических мощностях достигается благодаря тому факту, что последующий домовой усилитель фактически не вносит вклада в снижение S/N из-за его высокого выходного уровня. Именно работа при низких входных оптических мощностях допускает использование малого числа оптических передатчиков (следовательно, уменьшается стоимость ВОЛС в целом) при большом числе ОУ.

Таким образом, можно смело утверждать, что именно FTTB технология сети является наиболее выгодной для условий эксплуатации как с точки зрения ценовой политики, так и с точки зрения реализации высоких технических параметров.

«FTTH»

FTTH (Fiber To The Home) - оптика в дом, квартиру. Применительно к российским условиям эксплуатации такое решение является очень дорогостоящим, т.к. требует большого числа оптических передатчиков (цена на которые много выше цены на оптические приемники). В связи с этим, под FTTH понимаются чисто волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), выходы оптических узлов (ОУ) которых непосредственно (т.е. без дополнительных усилителей) связаны с абонентскими терминалами, например, STB (Set-Top-Box) или телевизором. Очевидно, что использование технологии FTTH подразумевает под собой большее число ОУ и более протяженные ВОЛС в сравнении с любой другой технологией (HT или FTTB).

Рисунок 4 - Технология FTTH

Технология FTTH обладает следующими отличительными особенностями:

Более высокая надежность. Действительно, все мультисервисные сети передачи данных и телевидения, построенные только с использованием оптических активных компонентов, как правило, обладают очень высокой надежностью. Важен и тот факт, что отпадает необходимость в

использовании дистанционного (т.е. по коаксиальному кабелю) питания, которое часто доставляет много хлопот кабельным операторам. Более того, если предусмотреть резервные оптические волокна (ОВ) в волоконно-оптическом кабеле (ВОК), появляется возможность реализации ручного и/или автоматического резервирования как по направлениям (кольцевое резервирование), так и по жилам с минимальными затратами.

Простота переконфигурации сети за счет установки в основных узлах распределения оптических кроссовых шкафов. Перекоммутация осуществляется за счет простейшей переустановки патчкордов по соответствующим направлениям (с помощью пигтейлов).

Простота построения параллельных сетей является одним из важнейших достоинств. Ведь ВОЛС представляет собой идеальную многоканальную (на физическом уровне) транспортную сеть с великолепными особенностями: сверхширокополосность, помехозащищенность от всех видов электромагнитных наводок, малые погонные потери, низкая чувствительность к температурным воздействиям, высокая защита от несанкционированного подключения и др.

Сети с FTTH технологией несколько дороже аналогичных сетей с FTTC технологией. Разница в ценовой политике обычно составляет порядка 10-30 %.

Резюмируя вышеперечисленные технологии делается вывод что,

 строить сеть по технологии FTTH экономически не выгодно.

FTTC и FTTB технологии похожи ценовая разница при их построении несущественна и составляет не более 10%, но FTTB имеет ряд преимуществ: более глубокое проникновение оптической составляющей и как следствие легкая модернизация до FTTH. Также к достоинствам можно отнести низкую

подверженность внешним факторам за счет уменьшения коаксиальной части.

 

 

 

1.2 Описание основных элементов

1.2.2 Антенный пост

Антенный пост является важной частью КТВ. От качества сигнала, подаваемого с выхода антенного поста на вход головной станции, будет зависеть качество сигнала абонента. Плохое качество входного сигнала не сможет исправить даже самая лучшая головная станция. Основной задачей при построении антенного поста является подбор оптимального оборудования для получения максимально возможного качества транслируемых программ.

В первую очередь оператор КТВ должен определить, какие программы будут интересны потребителям и должны транслироваться в сети. Затем определить какие программы будут приниматься из эфира, какие со спутника. Для этого изучается электромагнитная ситуация в городе, производится оценка качества транслирующих сигналов. Антенный пост можно разделить на две основные составляющие эфирную и спутниковую. Особое внимание необходимо уделить месту установки антенного поста. Антенный пост и головная станция должны находится в непосредственной близости друг от друга для минимизации длины кабеля снижения. Спутниковая часть антенного поста требует большой площади для размещения антенн и достаточной прочности перекрытия кровли. Эфирный антенный пост должен удовлетворять требованиям к качеству приема сигналов.

Спутниковая антенна предназначена для приема сигналов с геостационарных спутников.

Основными элементами спутниковой антенны, являются, металлический отражатель сферической формы (зеркало спутниковой антенны), и приемное устройство (спутниковый конвертер). Электромагнитные радиоволны со спутника падают на зеркало спутниковой антенны. Так как любой направленный электромагнитный радиосигнал, имеет свойство отражаться от металлической поверхности, то он меняет свое направление по закону - "угол падения равен углу отражения". Благодаря параболической форме отражателя, сигнал, падая на полезную площадь ее зеркала, отражается только в одном направлении, фокусируясь в определенной точке. В "фокусе" излучаемого спутниковой антенной пучка радиоволн устанавливается спутниковый конвертер. На облучатель конвертера, падает узкий пучок электромагнитного радиосигнала. Конвертер, принимающий сигнал, состоит из облучателя, и электронного блока преобразователя. С электронного блока, сигнал, по коаксиальному кабелю, поступает на спутниковый приемник (ресивер).

Существует 2 основных вида параболических антенн — прямофокусные и офсетные.

Прямофокусная (осесимметричная) антенна является антенной с зеркалом в виде параболоида вращения. Диаметр антенны определяет ее усиление и соответственно стабильность приема спутниковых сигналов. В зависимости от используемого геостационарного спутника, диаметры приемных антенн могут быть от 0,55 м до 5 м. В фокусе параболического зеркала установлены облучатели. Обычно такие антенны используются для приёма сигналов в C-диапазоне и в Ku-диапазоне. К облучателям спутниковых антенн присоединяют малошумящие усилители с низкими уровнями шумов и конверторы, что позволяет усиливать высокочастотный сигнал непосредственно после облучателей и конвертировать его в сигнал промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты передаётся уже по кабелям, соединенным с конвертерами для дальнейшего усиления и детектирования.

Пример прямофокусной спутниковой антенны представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Прямофокусная спутниковая антенна

Офсетная антенна — наиболее распространена в индивидуальном приёме спутникового телевидения. Офсетная антенна представляет собой несимметричную вырезку из параболоида вращения с облучателем в фокусе параболоида. Фокус такого сегмента расположен ниже геометрического центра антенны. Это устраняет затенение полезной площади антенны облучателем и его опорами, что повышает ее коэффициент полезного использования при одинаковой площади зеркала с осесимметричной антенной. К тому же, облучатель установлен ниже центра тяжести антенны, тем самым увеличивая ее устойчивость при ветровых нагрузках. Зеркало офсетной антенны крепится почти вертикально. В зависимости от географической широты угол ее наклона немного меняется. Такое положение исключает собирание в чаше антенны атмосферных осадков, которые сильно влияют на качество приема. На просвет антенна представляет не круг а эллипс, вытянутый по вертикали. Размеры офсетной антенны обычно приводят в эквиваленте усиления по отношению к прямофокусным. Если по горизонтали данный размер совпадает, то по вертикали он будет, примерно, на 10 % больше. Обычно офсетные антенны используются для приёма сигнала Ku-диапазона (в линейной и круговой поляризации).

Пример офсетной спутниковой антенны представлен на рисунке 2.

Рисунок 6 - Офсетная спутниковая антенна

Основным элементом антенны наряду с зеркалом является конвертер. Основной частью конвертера является волновод. Внутри волновода находятся два диполя, относительно друг-друга повернутых на 90 градусов для приема сигналов с горизонтальной и вертикальной поляризацией.

Назначение:

• Прием спутникового сигнала, усиленного антенной.

• Понижение частоты сигнала с частоты передаваемой со спутников (3400—4200 МГц для C-диапазона или 10700— 12750  МГц для Ku-диапазона) до промежуточной частоты L-диапазона (от 950 до 2150 МГц)

• Усиление сигнала для компенсации потерь в кабеле до ресивера.

 

1.2.3 Спутниковый ресивер

Спутниковый ресивер (приёмник) — устройство для выведения изображения, поступающего с конвертера, установленного на спутниковой антенне, на экран телевизора потребителя. В головных станциях применяется для конвертации в аудио-видео сигнал для аналоговых станций, либо для передачи декодированного сигнала по внутренней шине ASI или Ethernet в цифровых.

 

1.2.4 Модулятор

Модулятор -  устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала. Этот процесс называют модуляцией, а передаваемый сигнал модулирующим.

Виды аналоговых модуляций:

• Амплитудная модуляция (АМ)
• Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (SSB — однополосная АМ)
• Балансная амплитудная модуляция (БАМ) — АМ с подавлением несущей
• Квадратурная модуляция (QAM)
• Угловая модуляция
• Частотная модуляция (ЧМ)
• Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)
• Фазовая модуляция (ФМ)
• Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)
• Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

 

 

1.2.5 Сумматор

Сумматоры предназначены для объединения двух и более сигналов различной частоты с целью их дальнейшего совместного распределения и обработки.

Сумматоры могут быть пассивными (до 4...6 входов) и активными (до 30 входов). Пассивные сумматоры и разветвители являются взаимными устройствами, таким образом, в качестве сумматора может использоваться разветвитель.

Конструктивно сумматор  обычно выполняется в виде экранирующего корпуса, снабжённого необходимым набором входов и выводов определённого типа (чаще всего F-тип коннектора).

 

1.2.6 Оптический усилитель

Оптический усилитель применяется в волоконно-оптических линиях передачи для восстановления уровня оптического сигнала. Преимуществом усилителей является, возможность одновременного усиления сигналов с разными длинами волн, практически точное соответствие рабочего диапазона, минимальные потери световодов на основе кварцевого стекла, сравнительно низкий уровень шума и простота включения в волоконно-оптическую систему.