Организация местной аналоговой головной станции сети КТВ

 

 

1.2.7 Оптический передатчик

Оптический передатчик — устройство, преобразующее входной электрический сигнал в выходной оптический сигнал, предназначенный для передачи по оптической передающей среде.

Оптический передатчик представляет собой электрооптический прибор для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы и является незаменимым составляющим при строительстве сети кабельного

телевидения по оптоволокну. Он состоит из когерентного источника света и промежуточных соединительных компонентов между коаксиальным входом и оптическим выходом. С выхода оптического передатчика оптический сигнал подается в оптическое волокно.

 

1.2.8 Источник бесперебойного питания

 ИБП  — источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого — обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

ГОСТ 13109-97 (взамен ГОСТ 13109-87) определяет следующие нормы в электропитающей сети: напряжение 220 В ± 5 % (предельные значения ± 10 %); частота 50 Гц ± 0,2 Гц (предельные значения ± 0,4 Гц); коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8 % (длительно) и менее 12 % (кратковременно).

Неполадками в питающей сети считаются:

• авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);
• высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения до 6 кВ продолжительностью от 10 до 100 мс);
• долговременные и кратковременные подсадки и всплески напряжения;
• высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);
• побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).

Массовое использование ИБП связано с обеспечением бесперебойной работы устройств, позволяющее подключенному к ИБП оборудованию при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы, некоторое непродолжительное (как правило — до 10-15 минут) время продолжить работу. 

 

 

1.3 Описание структурной схемы

Структурная схема головной станции представлена на рисунке 3. Телевизионный сигнал переданный с геостационарных спутников принимается спутниковыми антеннами (на каждый спутник одна антенна). Затем сигнал по коаксиальному кабелю передается на спутниковый ресивер, который его декодирует.

После этого телеканалы, с одного или нескольких ресиверов передаются в аудио и видео сигнале на модулятор, который модулирует сигнал.

Сумматор, принимающий сигнал с нескольких модуляторов служит для передачи по одному физическому каналу нескольких передающих сигналов различной несущей частоты. Так как при суммировании уровень сигнала понижается, то для корректной работы оптического передатчика необходимо компенсировать потери, для чего ставится усилитель.

Оптический передатчик, стоящий после усилителя служит для передачи телевизионного сигнала по волоконно-оптическим линиям связи. Волоконно-оптические кабели имеют намного меньшее затухание сигнала чем кабели, производящие передачу электронного сигнала (в данном случае коаксиальный кабель) в чем и заключается их преимущество. В данном случае используется технология FTTB (Fiber To The Building) – оптика до здания. Для того, чтоб передать оптический сигнал на значительные расстояния его необходимо усилить, для сего применяются оптические усилители. Так как применяемая технология FTTB предусматривает проведение оптического волокна непосредственно от головной станции до каждого подключаемого строения необходимо разделить оптический сигнал на несколько сигналов, количеством равным количеству подключенных строений для чего применяется оптический делитель.

Далее по волоконно-оптическим линиям связи телевизионный сигнал подается на оптический приемник, расположенный в каждом доме и по коаксиальному кабелю распределяется по квартирам.

Все оборудование головной станции защищено от перепадов напряжения в сети питания и от резкого отключения питания источником бесперебойного питания, который также позволяет не прекращать работу головной станции при кратковременном отключении питания.

 

Рисунок 7 - Структурная схема аналоговой ГС

 

 

1.4 Описание основных функций

Головная станция в системах кабельного телевидения предназначена для приема и обработки телевизионных сигналов с целью их последующего распределения. Выходы 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.

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;
• Стабильность выходных частот;
• Наличие оборудования для приема телевидения;
• Наличие возможности подключения дополнительных групп абонентов и увеличения числа транслируемых каналов;
• Организация звукового стереосопровождения телепрограмм в кабельной сети и формирование звукового стереосопровождения в собственных каналах;
• Возможность автоматического резервирования каналов;
• Дистанционный контроль входных/выходных параметров самой головной станции;
• Удобство проведения периодических регламентных работ без нарушения работоспособности сети;
• Возможность быстрой адаптации к перспективным стандартам телевещания;
• 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчетные данные для  выбора устройств

Для выбора устройств головной станции и распределительной сети необходимо произвести расчет внутридомовой и оптической распределительных сетей. Так как согласно ГОСТ Р 52023-2003 телевизионное вещание ведется на частотах от 40 МГц до 1000 МГц, но при этом меньшие частоты имеют меньшее затухание в кабелях и распределительном оборудовании расчет будет производится для сигнала частотой равной 1000МГц, для 20 каналов.

2.1.1 Расчет внутридомовой  распределительной сети

Расчет производится для типового четырехэтажного дома с четырьмя подъездами и четырьмя квартирами на лестничной клетке, расстояние между распределительными коробками соседних этажей = 3м, расстояние между подъездами = 18м.

Наилучшая работа телевизионных приемников достигается при уровне сигнала на входе приемника Uпр= 60..65 дБ. Таким образом, расчет производится таким образом, чтоб уровень на входе телевизионного приемника составлял от 60 до 65 дБ.

С учетом того, что в среднем в квартире абонента находится два телевизионных приемника подключенных через абонентский делитель типа SAH 204, который вносит потери уровня сигнала ZОТ.204=4 дБ, и примерно 30м кабеля типа RG-6, имеющего погонной затухание ZП.RG-6=21.5 дБ/100м при частоте сигнала 1000 МГц. Расчет уровня сигнала на абонентском отводе распределительной сети производится по формуле:

UАб=Uпр+ Z204+ ZП.RG-6/100*30

(1)

UАб=60..65+4+21.5/100*30=70..75дБ

Далее производится расчет внутриподъездной распределительной сети. Расчет внутриподъездной сети включает в себя подбор делителей на каждом этаже с учетом необходимого уровня сигнала на абонентском отводе, затухания в межэтажном кабеле, необходимого уровня сигнала на выходе к которому подключены делители нижних этажей.

Расчет начинается с расчета уровня входного сигнала делителя первого этажа, который производится по формуле:

UВХ1=UАб+ZПР.408

(2)

Где:  UВХ1 – необходимый уровень входного сигнала делителя первого этажа;

UАб – необходимый уровень сигнала на абонентском отводе, который колеблется в пределах 70..75дБ;

ZПР.408 – затухание делителя типа SAH 408 на проход.

UВХ1=70+8=78дБ.

Далее производится расчет необходимого выходного уровня делителя вышестоящего этажа UВЫХ2.

	UВЫХ2= UВХ1+ ZП.RG-6/100*3
UВЫХ2=78+21.5/100*3=78.6дБ		(3)

Далее производится расчет уровня сигнала на абонентском отводе второго этажа для проверки соответствия его необходимому уровню в 70..75дБ.

UАб2= UВЫХ2+ZПР.412- ZОТВ.412

Где: UАб2 – уровень сигнала на абонентском отводе второго этажа

ZПР.412 – затухание на проход делителя типа SAH 412

ZОТВ.412 – затухание на отвод делителя типа SAH 412

UАб2=78,6+4-12=70,6дБ

(4)

Расчет остальных этажей производится аналогично. Результат расчета внутриподъездной распределительной сети четырехэтажного дома с четырьмя квартирами на этаже и расстоянием между этажами равным трём приведен на схеме в рисунке 8.

 

Рисунок 8 - Схема внутриподъездной распределительной сети

Таким образом рассчитано, что на вход делителя четвертого этажа необходимо подать 89-90 дБ сигнала для достижения оптимальных уровней на всех абонентских делителях.

Оптимальным расположением оптического оборудования в доме является его центральная часть, это обусловлено тем, что при таком расположении достигается одинаковая длина магистралей до первого и последнего подъезда. В строительстве распределительной сети технического этажа целесообразно применять кабель типа RG-11, так как это позволит уменьшить затухание в магистральных кабелях при сравнительно небольших затратах.

Расчет распределительной сети технического этажа заключается в подборе делителей таким образом, чтоб их число было минимальным и уровень сигнала на входах делителей верхних этажей соответствовал требуемому уровню в 91-93 дБ. Результат расчета распределительной сети технического этажа приведен на схеме в рисунке 9.

 

 

Рисунок 9 - Схема распределительной сети технического этажа

 

Общая схема внутридомовой распределительной сети четырехэтажного четырехподъездного дома приведена в рисунке 6.

 

 

Рисунок 10 - Схема внутридомовой распределительной сети

 

2.1.2 Расчет оптической  распределительной сети

Исходя из вышеприведенных расчетов, можно выбрать оптический приемник, устанавливаемый в каждом доме, руководствуясь уровнем его выходного сигнала.

Изучив рынок оптических приемников различных фирм, был выбран оптический приемник SUO1100 челябинской фирмы PLANAR. Характеристики оптического приемника приведены в таблице 1.

 

Таблица 2- Технические характеристики оптического приемника PLANAR SUO1100

Параметр	Значение
Диапазон частот, МГц	48…900
Максимальный вых. уровень, дБмкВ	122,5
Диапазон регулировки уровня, дБ	0…20
Диапазон регулировки эквалайзера, дБ	0…18
Длина волны оптического сигнала, нм	1200…1600
Входная оптическая мощность, дБмВт	-7…+3
Масса, кг	0,7
Габариты, мм	155х115х60
Диапазон температур, oС	-20…+55