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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistemi televisivi via cavo interattivi multifunzionali. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / TV L'articolo è dedicato alla considerazione dei principi generali della costruzione di sistemi televisivi via cavo multifunzionali, che cominciano a interessare sempre più sia gli utenti che gli operatori in diverse regioni del Paese e nella cui attuazione si stanno muovendo i primi passi. Il passaggio alla televisione digitale è il problema scientifico e tecnico più importante attualmente attivamente risolto nel campo dell'informazione e delle telecomunicazioni. L'utente riceve nuove opportunità molto concrete: multiprogrammazione, interattività, multifunzionalità (telefonia, trasferimento dati, videoconferenze, accesso a Internet, multimedia e tutta una serie di altri servizi); migliorare la qualità della ricezione televisiva. Inoltre lo spettro radio, la capacità dei canali, ecc. vengono utilizzati in modo più efficiente. Tra i metodi di fornitura dei programmi televisivi agli abbonati, i sistemi televisivi via cavo (SCTV) hanno occupato un posto di rilievo, soprattutto nelle città di grandi e medie dimensioni. In Occidente, l'interattività cominciò ad essere introdotta in SKTV a metà degli anni '90. Negli Stati Uniti e in Canada, nel 1998, circa l’11% dei residenti aveva il potenziale per utilizzare i servizi di rete interattiva via cavo. Per creare moderne reti via cavo di informazione e telecomunicazione, è necessario risolvere il problema: modernizzare i sistemi precedentemente costruiti o costruire nuove reti su principi standard uniformi. Attualmente in Russia la maggior parte dei televisori sono collegati a sistemi di ricezione collettiva di varie generazioni: “antenna d’ingresso”, un grande sistema di ricezione televisiva collettiva (KSKPT) e un sistema televisivo via cavo (SKTV). La prima opzione, l'"antenna d'ingresso", è una rete prevalentemente passiva con accoppiatori direzionali. Se è necessario amplificare un segnale televisivo, viene utilizzata una cascata di amplificatori di canale o di gamma o convertitori decimali. KSKLT e SKTV sono stati costruiti per migliorare la qualità della ricezione TV; i sistemi utilizzano headend con elaborazione del segnale canale per canale e conversione di frequenza dei canali: trunk a banda larga e amplificatori domestici con una larghezza di banda di 40 - 240 MHz senza canale e frequenza di ritorno -accoppiatori di linea e ripartitori di abbonato indipendenti. La costruzione più attiva di tali sistemi è stata effettuata negli anni '80 e continua ancora oggi, nonostante le loro limitate capacità in termini di aumento del numero di canali TV organizzati, interattività e utilizzo per risolvere problemi di rete multifunzionale. Oltre l'80% degli investimenti di capitale viene speso per la creazione di strutture di reti via cavo lineari, quindi è molto triste che KSKPT e SKTV costruiti secondo questo principio siano completamente inutili. La ricostruzione delle reti di distribuzione di questi sistemi al fine di trasformarli in nodi coassiali (boccole) di qualsiasi capacità per sistemi multifunzionali è impossibile senza una sostituzione completa di tutti i componenti: cavi coassiali, elementi passivi e amplificatori, poiché non solo la gamma di frequenza richiesta non viene fornita anche quando si sostituiscono gli elementi passivi e attivi della rete, ma è anche impossibile sulle reti esistenti raggiungere il livello minimo richiesto (soggetto alla distribuzione di 40 - 50 canali televisivi analogici) di interferenza combinata, ingresso nominale livello del segnale nel punto dell'abbonato, ecc. Pertanto, queste reti di distribuzione sono condannate e la loro costruzione non è storicamente giustificata oggi. Arrestare questo processo e fornire raccomandazioni per l'espansione o la ricostruzione della rete in ogni caso specifico è compito, a quanto pare, dell'Associazione russa della televisione via cavo e del Ministero delle comunicazioni russo. Recentemente è iniziata l'introduzione della SCTV a banda larga con un canale di ritorno (banda 40 - 862 MHz nella direzione in avanti e banda del canale di ritorno 5-30 MHz). L'architettura di queste reti è subordinata esclusivamente agli interessi della televisione via cavo e non corrisponde ai compiti svolti dalle reti interattive multifunzionali a banda larga, che si basano sull'uso di sistemi in fibra ottica per la trasmissione di segnali analogici e digitali di alta qualità su lunghe distanze. Allo stesso tempo, la portata dei servizi non dovrebbe essere limitata dagli interessi dei volumi tradizionali delle trasmissioni televisive e radiofoniche. Già oggi diventa evidente la necessità di servizi quali la fornitura di canali televisivi digitali a pagamento e di televisione su richiesta (video on demand), multimedia, televendite, sicurezza e allarmi antincendio, l'uso di una rete per sistemi di invio di attrezzature ingegneristiche dei quartieri residenziali, fornitura di canali di trasmissione dati; organizzazione di reti informatiche locali e aziendali; connessione di abbonati a Internet; telefonia digitale, ecc. È probabile che la semplice sostituzione di parte della rete coassiale della dorsale non garantirà il pieno utilizzo delle capacità delle linee di comunicazione in fibra ottica e limiterà drasticamente le dimensioni e le capacità tecniche di SCTV. Di conseguenza, l'adattamento degli SCTV a banda larga alle reti di telecomunicazioni richiede una revisione dell'architettura di rete degli SCTV stessi (vedi figura).
Tradizionalmente, l'architettura degli SCTV ad alta capacità (per cinquemila o più migliaia di abbonati) è una struttura ad albero. Per le reti coassiali (soprattutto unidirezionali) ha fornito il miglior rapporto qualità-prezzo. Tuttavia, per una rete interattiva, tale costruzione limita le possibilità di creare un canale inverso. Nelle reti ibride (fibra ottica - coassiale), ciascuna parte, in un modo o nell'altro, impone all'altra alcuni requisiti specifici: la fibra ottica alla qualità del segnale fornito attraverso la rete coassiale e, di conseguenza, viceversa. Durante la progettazione di un SCTV, il calcolo dei parametri è stato ridotto alla determinazione del livello ottimale del segnale all'uscita del dispositivo di connessione dell'abbonato e del livello di uscita per gli amplificatori collegati in serie, che era limitato solo dalla quantità di rumore. Per includere SCTV come componente in una rete ibrida fibra-coassiale, è necessario ricalcolare tenendo conto delle distorsioni di intermodulazione del secondo ordine (CSO - Composite Second Order) e del terzo (STV - Composite Triple Beat). A seconda dei parametri della parte in fibra ottica della rete che precede quella coassiale, durante il ricalcolo quest'ultima può essere soggetta a requisiti aggiuntivi non solo per modificare i livelli di uscita degli amplificatori e limitare il numero di stadi di amplificazione, ma anche per alcuni riarrangiamenti della rete di distribuzione domestica al fine di aumentare i livelli minimi di segnale mediante prese di ripartitori di abbonati. Molto probabilmente, tali cambiamenti rientreranno nell’ambito della ricostruzione del sistema e non richiederanno la sua ricostruzione globale, ovvero significative spese in conto capitale. Tuttavia, quando si progettano e costruiscono SCTV interattivi a banda larga, è necessario tenere conto (e la pratica mondiale lo ha confermato) che in questa fase l'opzione più conveniente per costruire reti di telecomunicazioni che forniscano l'accesso agli abbonati con compiti multifunzionali sono strutture ibride che utilizzano cavi in fibra ottica e coassiali. Nel prossimo futuro le reti di telecomunicazioni, utilizzate in particolare per la trasmissione dei segnali televisivi, dovranno avere una struttura e utilizzare sistemi di trasmissione compatibili con quelli tradizionali analogici e sempre più digitali. I segnali TV nelle reti a banda larga occupano un'enorme larghezza di banda, incommensurabile con altri media, e fornire questi segnali agli abbonati in formato digitale è il più difficile. Si deve presumere che nel prossimo decennio la struttura dominante sarà costituita dalle reti ibride, con la conversione dei segnali televisivi digitali in analogici sia per un gruppo di abbonati che con l'utilizzo di terminali di abbonati individuali. Il processo di creazione di una rete di accesso degli abbonati (primo livello) basata su reti di distribuzione in fibra coassiale può essere accelerato solo alle seguenti condizioni fondamentali: - sviluppo di un quadro normativo e tecnico che ci consenta di avviare la progettazione di massa di reti utilizzando la tecnologia ibrida: - costruzione capillare di un'autostrada dell'informazione sui trasporti, realizzata tenendo conto della trasmissione dei programmi televisivi esistenti e futuri; - conversione rapida di SCTV interattivi a banda larga in nodi coassiali, fornendo le capacità tecniche delle moderne reti di telecomunicazione. Soddisfare queste condizioni ti consentirà di evitare di investire in tecnologie obsolete o poco promettenti. Il livello di accesso della dorsale dall'hub di trasporto al nodo della rete coassiale (secondo livello) è realizzato, come il precedente, sulla base di una linea in fibra ottica. ma a differenza del trasporto, può essere non solo digitale, ma anche analogico. Il terzo livello è la rete coassiale secondaria e di distribuzione domestica, compresi i cavi coassiali dell'abbonato al terminale dell'abbonato. Questa rete copre da diverse centinaia a mille o più abbonati. I primi due livelli sono costruiti, come già notato, sulla base delle linee di comunicazione in fibra ottica, che presentano numerosi vantaggi, di cui si è più volte parlato nella rivista. Notiamo solo che consentono di organizzare diverse decine di canali televisivi. Anche quando si trasmette la TV digitale a velocità di 2.5 e 10 Gbit/s, le potenzialità sono almeno un ordine di grandezza superiori quando si utilizza radiazione modulata della stessa lunghezza d'onda. Ma oggi l'industria produce dispositivi di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda che consentono un forte aumento del numero di flussi di segnale. Il multiplexing spettrale consente di aumentare la velocità dei flussi di segnali digitali e per i segnali TV analogici tale multiplexing è una nuova qualità. Oggi esistono due tipi di trasmissione di tali segnali: il primo - una fibra viene utilizzata per organizzare un canale: il secondo - la trasmissione di uno spettro contenente un certo numero di canali TV. Il multiplexing spettrale consente in entrambi i casi di ottimizzare i collegamenti in fibra ottica. L'indipendenza dei segnali propagati in una fibra l'uno verso l'altro alla stessa lunghezza d'onda e nella stessa direzione a diverse lunghezze d'onda offre opportunità uniche per l'implementazione di nuove architetture di rete, anche in relazione alle reti interattive. Qui non vengono utilizzati convertitori optoelettrici ed elettro-ottici, ma accoppiatori ottici, che consentono di diramare una certa quota di potenza ottica e inserire un segnale ottico nel flusso generale, ovvero viene implementata una struttura bidirezionale ad albero: TV e qualsiasi altri flussi vengono trasmessi dal tronco ai rami e nella direzione opposta: segnali a banda stretta di richieste degli abbonati, voce, segnali di vari sensori, ecc. Il terzo vantaggio è la flessibilità di ricostruire la rete da analogica a digitale. In diverse città russe si sta già lavorando per creare reti via cavo informative con la possibilità di integrare i servizi forniti. Traiamo una conclusione sulla base di quanto sopra. Per qualsiasi sistema di telecomunicazioni, la parte più costosa e ad alta intensità di manodopera è la rete. Pertanto, durante la transizione verso tecnologie completamente digitali, le reti di distribuzione dovrebbero essere costruite utilizzando il più possibile le strutture tradizionali. il che è essenziale, consentendo l'utilizzo sia dei sistemi di trasmissione digitali che analogici per un certo periodo. Autori: S.Dmitriev, K.Kukk, B.Exler, Mosca
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