CATV-KABLOVSKA TELEVIZIJA
Kemal Dervić: PRAKTIKUM KABLOVSKE TELEVIZIJE
6. ELEMENTI KABLOVSKIH DISTRIBUTIVNIH SISTEMA
6.1.1. Modularna glavna stanica
6.1.2. Kompaktna glavna stanica
6.1.3. Analogna glavna stanica
6.1.4. Digitalna glavna stanica
6.2. SISTEM DVOSMJERNOG PRENOSA
6.3. KONFIGURISANJE GLAVNE STANICE
6.3.1. Konfigurisanje sistema za prijem zemaljskih RTV programa
6. ELEMENTI KABLOVSKIH DISTRIBUTIVNIH SISTEMA (top)
Glavna stanica kablovskog distributivnog sistema predstavlja najvažniju kariku samog distributivnog lanca od koje zavisi polazni kvalitet i kapacitet same kablovske mreže.
Na samom početku treba pojasniti neke stvari u vezi sa samim terminom: glavna stanica ili head end. U većini prospekata i tehničkoj literaturi ovaj naziv se koristi za kompaktne CATV stanice smještene u jednom kućištu. Ovakvi uređaji su, uglavnom, manjeg kapaciteta ( 8-12 kanala) i primjenjuju se za realizaciju CATV mreže za manje objekte ili područja. U našem slučaju glavnu stanicu ili head end treba posmatrati kao jednu kompleksnu tehnološku cijelinu koja sadrži sve potrebne elektronske uređaje sa kojima se obezbjeđuju distribucija dovoljnog broja kanala, kao i podrška za veći dio kablovskih servisa.
Glavna KDS stanica, sa kojom kabl-operater može da pruži kvalitetne i raznovrsne komunikacione usluge, treba da sadrži sljedeću opremu:
-sistem za prijem i obradu RTV signala koji su prisutni na području KDS-a,
-sistem za prijem i obradu satelitskih programa,
-sistemi za dekodiranje i kodiranje,
-sistem kanalnih pretvarača za RTV, satelitske i audio-video signale,
-sistem multipleksera,
-sistem modulatora,
-sistem kanalnih pojačavača,
-sistem odvodnika i razvodnika RF signala,
-sistem za napajanje svih komponenti,
-sistem za distribuciju RF signala (dvosmjerni pojačavački blokovi),
-sistem za distribuciju signala putem optičkih vlakana (optički primopredajnici) i
-sistem za dvosmjerno povezivanje korisnika sa lokalnim Internet provajderom
(CMTS modemi, a kod većih stanica i lokalni serveri ).
U glavnoj stanici mogu se montirati i uređaji za MMDS i LMDS sisteme, koji se koriste za distribuciju signala prema ruralnim područjima ili posebnim zonama.
Na slici 6.1, prikazana je blok šema jedne KDS glavne stanice u kojoj se svi signali obrađuju, a zatim se distribucija signala prema korisnicima vrši putem HFC mreže i uređaja za fiksni bežični pristup (MMDS/LMDS).
Slika 6.1
Spoljni izvori signala ( zemaljske RTV stanice i DBS sateliti) se primaju pomoću odgovarajućih antenskih sistema, zatim dovode doprijemnika koji signale detektuju i pojačavaju. Ovako dobijene audio i video informacije se dalje obrađuju u smislu dekodiranja (zaštićeni SAT programi) ili kodiranja (za korisnike sa Set Top Box uređajima), a zatim se posredstvom odgovarajućih modulatora, pojačavača i sabirnica uvode u prenosni medij (koaksijalni ili optički kabal, a u nekim slučajevima mikrotalasni radio link).
Zbog ekonomičnosti često se praktikuje da se korisnici u neposrednoj blizini glavne stanice napajaju koaksijalnim kablovima kako se optički kablovi ne bi odgranjavali na malim dužinama.
Sistem brzog Interneta se obezbjeđuje opremom koja podržava dvosmjerni prenos: (downstream – podaci prema korisniku, upstream – podaci od korisnika).
Za korišćenje sistema brzog Interneta i interaktivnih servisa kod korisnika mora biti instalisan kablovski modem kao eksterni uređaj (slika 6.2-a), kao interni uređaj u sklopu računara ( slika 6.2-b), ili u sklopu kompaktnog sistema za interaktivnu televiziju i brzi internet (Set Top Box). Slika 6.2-c.
Slika 6.2
U zavisnosti od broja korisnika koje opslužuje glavna stanica, u nekim slučajevima se u samoj stanici ugrađuje lokalni server sa kojim se rasterećuje jedan dio Internet saobraćaja na glavnom serveru kod provajdera.
Internet opremu, u većini slučajeva, isporučuje i montira Internet provajder koji posredstvom glavne kablovske stanice vrši distribuciju svojih usluga.
6.1. VRSTE GLAVNIH STANICA (top)
U zavisnosti od tehnologije proizvodnje i sistema povezivanja pojedinih komponenti, glavna stanica može biti modularna ili kompaktna.
Zavisno od načina prenosa i sistema koji su primijenjeni za obradu signala prije proslijeđivanja u distributivnu mrežu, glavne stanice mogu biti analogne ili digitalne.
Zbog raznolikosti opreme i prilagođavanja kabl-operatera zahtjevima korisnika, često se vrši kombinovanje razne opreme unutar same glavne stanice, i kao takve, same po sebi, postaju kombinovane.
6.1.1. Modularna glavna stanica (top)
Tipična modularna stanica prikazana je na slici 6.3. Svi elementi stanice (prijemnici, pretvarači, modulatori, pojačavači i napajanja), izrađeni su kao posebne cjeline-moduli, koji se montiraju u zajednički ormar, a broj ugrađenih modula zavisi od broja kanala, koji se obrađuju, i vrste elektronskih usluga prema korisnicima.
Zajednički ormar se, uglavnom, izrađuje od gvozdenog ili aluminijskog lima sa unutrašnjim dimenzijama 19”(inča), kako bi se mogli ugraditi standardizovani nosači modula ili sami uređaji.
Ormari su takođe opremljeni uređajima za ventilaciju kako bi se uređajima obezbjedilo dobro odvođenje toplote koju sami proizvode usljed disipacije tih uređaja ili visoke temperature ambijenta-prostorije.
U zavisnosti od broja ugrađenih modula, određuje se veličina i tip ormarića. Kod manjih glavnih stanica primjenjuju se 19-inčni ormarići koji se montiraju na zid.
Uređajima se obezbjeđuje glavno napajanje iz gradske mreže preko razvodnika koji se isporučuju u sklopu ormarića.
Glavna prednost modularne glavne stanice je njena fleksibilnost kada su u pitanju proširenja ili kada su u pitanju uređaji od različitih proizvođača.
Kao primjer navodimo da se u sklopu modularne glavne stanice može ugraditi set različitih satelitskih prijemnika, dok se od drugog proizvođača može ugraditi ostala oprema.
U nekim slučajevima, za praćenje pojedinih zaštićenih kanala, kabl-operater mora nabaviti posebne satelitskie prijemnike direktno od vlasnika TV kanala. U ovim slučajevima se prijemnici montiraju u poseban 19-inčni ormarić.
Kod nekih modularnih stanica često se koristi već pripremljen 19-inčni set modula (slika 6.4), kojih može biti 8-12 u jednom redu, a koji sadrži module koji imaju integrisan prijemnik, kanalni pretvarač, modulator i zajedničko napajanje.
Slika 6.3
Ukoliko se u sklopu modularne stanice nalaze uređaji za povezivanje sa Internet provajderom, isti se montiraju u posebnom 19-inčnom ormariću koji može biti zidni ili samostojeći.
Nedostatak kod modularnih stanica su u prvom redu dimenzije samih komponenti, kao i komplikovanija montaža (kabliranje i podešavanje)
Principi i način konfigurisanja jedne modularne glavne stanice biće opisani u posebnom dijelu ovog priručnika.
Slika 6.4
6.1.2. Kompaktna glavna stanica (top)
Kompaktna glavna stanica (slika 6.5) se proizvodi u obliku dvije ili više cjelina u kojima su integrisane sve potrebne komponente. Jednu cjelinu obično čini sistem za prijem i obradu zemaljskih RTV programa, dok je druga cjelina obično set za prijem i obradu satelitskih programa. U zavisnosti od vrste distribucije signala u sastav ovakve stanice ulazi i sistem za prenos (linijski pojačavači za koaksijalne kablove ili optički predajnici i prijemnici za optiku). Podešavanja-programiranja se vrše posredstvom procesora koji je u sklopu same stanice i odgovarajućeg softvera.
Slika 6.5
Sami uređaj za programiranje je u obliku daljinskog upravljača koji se kablom priključuje na glavnu stanicu. Poslije programiranja, programator se skida tako da se programiranju ne može neovlašćeno pristupiti. Kod ovakvih KDS stanica, programiranje se može izvršiti u više nivoa, tako da se programske postavke mogu često i brzo mijenjati.
Slično kao kod modularne stanice, uređaji za povezivanje sa Internet provajderom, se montiraju u posebnom 19-inčnom ormariću koji može biti zidni ili samostojeći.
6.1.3. Analogna glavna stanica (top)
Pri razmatranju sistema analogne glavne stanice, podrazumjeva se da su svi uređaji u samoj stanici izvedeni u analognoj tehnici. Slika 6.3, na kojoj je prikazana modularna glavna stanica, može poslužiti za ilustraciju sadržaja jedne analogne glavne stanice od 24 kanala i to:
- 1 kanal za prijem i distribuciju zemaljskih radio kanala na UHF području,
- 7 kanala za prijem i distribuciju zemaljskih TV stanica,
- 12 kanala za prijem i distribuciju satelitskih programa,
- 4 kanala za distribuciju A/V signala ( interna televizija, reklamni kanali )
Gledano sa stanovišta razvoja novih tehnologija ovo bi moglo da znači korak unazad, međutim, jedna riječ je dovoljna da se na neki način opravda postojanost ove tehnologije, a to je: kompatibilnost.
Do prije nekoliko godina svi uređaji (predajnici na satelitima i prijemnici kod korisnika na zemlji) su bili analogni.
Razvojem digitalne satelitske tehnologije najveći broj DBS satelita je prešao na sistem digitalnog emitovanja signala, što je značilo da su korisnici na zemlji morali zamijeniti svoje analogne satelitske prijemnike digitalnim, jer sistemi analogni-digitalni nijesu kompatibilni. U tranzicionom periodu satelitski operatori su jedno vrijeme morali da emituju programe u analognoj i digitalnoj tehnologiji (”period duple iluminacije”).
Promjena tehnologije za krajnje korisnike mnogo je lakša, jer su cijene digitalnih prijemnika zbog velikih serija postale pristupačne, a korisnici dobijaju veći broj kanala, kvalitetniju sliku i mnoštvo dodatnih servisa.
Postoje dva glavna razloga zbog kojih se ovakav sistem tehnološke tranzicije ne može primijeniti tako brzo za analogne kablovske glavne stanice.
U našoj zemlji i širem okruženju svi zemaljski radio i TV programi se emituju u analognoj tehnici, a po Zakonu je kabl-operater obavezan da sve RTV kanale na području servisne zone glavne stanice mora uvesti u kablovsku mrežu. Cijena posebnih prijemnika za digitalne kablovske sisteme (Set Top Box) je još uvijek visoka, ako da je mali broj korisnika koji će se odlučiti za nabavku ovih uređaja, jer većina od njih koristi digitalne prijemnike sa karticama koji su novijeg datuma.
Kod analognih sistema kabl-operater može svoje usluge naplaćivati isključivo na bazi fiksne pretplate, izuzimajući pri tom sistem brzog interneta koji u većini slučajeva kontroliše sam provajder. U praksi kabl-operaterima je ostavljena mogućnost da se u frekvencijskom spektru, koji je namjerno podjeljen za različite sisteme prenosa, prilagode izborom uređaja i odgovarajućom tehnologijom.
U početku je najveći dio frekvencijskog spektra, koji je po važećim propisima i standardima dodijeljen za prenos i distribuciju RTV signala, bio namijenjen za analogne prenosne sisteme (slika 6.6-a).
Slika 6.6
Sa postepenim prelaskom na digitalnu tehnologiju pojedini djelovi spektra su dodijeljeni za digitalne prenosne sisteme (slika 6.6-b) i normalno je očekivati da će digitalni prenosni sistemi vremenom potpuno potisnuti analogne.
6.1.4. Digitalna glavna stanica (top)
Digitalna glavna stanica predstavlja grupu elektronskih uređaja koji vrše digitalnu obradu svih signala u okviru jedne glavne stanice i kao takve ih sistemom digitalne tehnologije prosljeđuje kroz distributivnu kablovsku ili radio mrežu (MMDS ili LMDS) do korisnika.
Tipična konfiguracija jedne digitalne CATV stanice (bez sistema za distribuciju prema korisnicima) je prikazana na slici 6.7. Stanica predstavlja sistem od 14 kanala i to:
Slika 6.7
■ dva kanala sa digitalnim A/V modulatorima na čije se ulaze mogu dovesti
DVD uređaji, digitalne kamere, A/V signali interne televizije, sopstvenog
reklamnog kanala i slično,
■ četiri digitalna prijemnika za prijem nekodiranih satelitskih kanala,
■ osam digitalnih satelitskih prijemnika sa ugrađenim odgovarajućim modulima i
karticama za prijem zaštićenih-kodiranih satelitskih programa.
Signali iz ovih komponenti prolaze kroz uređaje za multipliciranje, zatim se kodiraju posebnim kodom koji određuje kabl-operater i na kraju se vrši QAM modulacija.
Stanica sadrži i posebnu grupu uređaja kojim se ostvaruje interaktivna komunikacija sa korisnicima-pretplatnicima, kao i puna kontrola korišćenja servisa.
Server za kontrolu sistema kodiranja konstantno kontroliše primjenu kodiranja, povremeno mijenja kod i vrši komunikaciju sa korisničkim Set Top Box uređajem.
Pretplatnik-korisnik ima određene šifre za određene servise, i u slučaju da nije platio račun, dobija opomenu na ekranu svog TV prijemnika ili mu se šalje signal sa posebnim kodom koji blokira jedan ili više korisničkih servisa.
U VoD ( Video on Demand ) bazi su smješteni filmovi, zabavne emisije, igrice i drugi audio-video servisi. Pretplatnik pristupa bazi preko šifre i teksta koji otkuca na svojoj tastaturi koja je priključena na Set Top Box. U serveru za mendžment su smješteni svi podaci o korisnicima, kao i tehnički podaci cijelog sistema i distributivne mreže.
Server za kontrolu kodiranja, VoD server i menadžment server su povezani preko LAN mreže u okviru same stanice. Kod digitalnih stanica je sve mjerljivo, a i sam korisnik ima mogućnost interaktivnog učestvovanja u smislu kontrole i elektronskog naručivanja svih raspoloživih servisa, naravno posredstvom Set Top Box uređaja.
U sklopu digitalne glavne stanice obavezno se nalazi i oprema za brzi internet.
6.2. SISTEM DVOSMJERNOG PRENOSA (top)
Kao što je rečeno na samom početku ovog priručnika, prvi kablovsko-distributivni sistemi su uglavnom bili jednosmjerni, što znači da je korisnik dobijao određen broj RTV kanala preko mreže i nije mogao poslati bilo kakvu povratnu informaciju prema glavnoj kablovskoj stanici.
Istina i tada je niži dio frekvencijskog spektra (od 4 do 30 MHz) bio namijenjen kao povratni pojas za podatke, ali se u prvo vrijeme koristio uglavnom za tehnički nadzor same mreže.
Ekspanzijom kablovske televizije, a sve do pojave Interneta u zapadnim zemljama, ovaj pojas se koristitio za dodatne servise u kablovskoj televiziji kao što su: Pay per View – plati pa gledaj, Video on Demand – video na zahtjev, Distance Learing – učenje na daljinu i.t.d.
Kada su Internet provajderi počeli da koriste kablovske distributivne mreže za pristup brzom Internetu, ovaj pojas je postao veoma važan i, što je najgore, pretijesan za veliki broj podataka koji dolazi od strane korisnika.
Ne treba zaboraviti da su kabl-operateri do maksimuma iskoristili ovaj dio spektra za sve veći broj interaktivnih servisa u okviru svojih usluga.
Ovo su bili razlozi da se povratni pojas, u zavisnosti od kategorije mreže, proširi do nekih 60 MHz, što je prikazano u tabeli 6.1.
Tabela 6.1
Slika 6.8 može nam poslužiti za upoznavanje sa detaljima oko sistema dvosmjernog prenosa u samoj glavnoj stanici.
Slika 6.8
Uređaji za prijem i obradu RTV i satelitskih signala (1) koriste isključivo downstream sistem i kao grupa posebno modulisanih kanala odlaze preko sabirnice (2) i optičkog noda (3) u distributivnu mrežu.
Sistem Interneta i VoD servisa (4) koristi downstream i upstream funkcije po sistemu zatvorenog kruga. Navodimo konkretan primjer.
Korisnik posredstvom kablovskog modema, ili Set Top Box uređaja, naruči određen dowland sa nekog sajta ili pak neki poseban film ili seriju. Taj paket impulsa se šalje preko opsega za upstream i isti dolazi na prijemnik povratnog smjera (7) i dalje se preko sabirnice proslijeđuje na VoD server ili Internet CMTS (Cable Modem Termination System) modem (4). Poslije dobijenog ”zahtjeva” u obliku paketa impulsa VoD server ili Internet modem (4), preko sabirnice (2) i optičkog noda (3), šalju film ili dowlanduju određen sajt prema korisniku.
Server za kontrolu kodiranja, kao i server za dijagnostiku (5), konstantno dobijaju podatke od korisnika i od kompletne mreže preko upstream sistema i takve podatke razmjenjuju sa ostalim uređajuma u glavnoj stanici preko LAN mreže, te posredstvom odgovarajućeg softvera vrše sve potrebne radnje i korekcije.
Opseg za upstream funkciju je znatno uži od opsega za downstream, ali to je dovoljno jer se radi o znatno manjim i kratkim inicijalnim paketima impulsa koji povremeno dolaze od strane korisnika i senzora sa mrežnih uređaja.
6.3. KONFIGURISANJE GLAVNE STANICE (top)
Nakon upoznavanja sa svim komponenentama koje ulaze u sastav jedne glavne stanice za kablovsku distribuciju, može se pristupiti njenom konfigurisanju t.j. određivanju vrste i broja komponenti, kao i načina međusobnog povezivanja.
Na samom početku potrebno je da ima što više prikupljenih relevantnih podatka koji su potrebni, kako bi što bolje odabrali vrstu i broj kompatibilnih komponenti, i na osnovu toga kod investitora nastupili sa kvalitetnim idejnim tehničkim rješenjem.
Prvo, treba imati podatke o lokaciji same glavne stanice, kao i projekat objekta ili prostorije u kojoj će uređaji biti smješteni. Na bazi ovog podatka potrebno je sa te lokacije izvršiti sva potrebna mjerenja jačine signala zemaljskih RTV stanica koje emituju za to područje. Paralelno sa tim treba da se ispita mogućnost postavljanja određenog broja satelitskih antena na odabranoj lokaciji i utvrdi da li iste imaju slobodan prostor prema jugu bez većih prepreka na terenu.
Drugo, ukoliko mjerenja signala sa predložene lokacije ne budu zadovoljavajuća, a investitor nema altenativu za drugu lokaciju, mora se ispitati mogućnost i dati drugo tehničko rješenje da se sistem za prijem zemaljskih RTV programa dislocira na neku višu kotu na periferiji grada, sa kojom lokacija glavne stanice ima optičku vidljivost, radi povezivanja te dvije tačke sa mikrotalasnim radio linkom. Alternativno ispitati mogućnost realizacije ove veze optičkim kablom.
Treće, potrebno je znati podatak da li će se za određena ruralna područja distribucija signala vršiti posredstvom MMDS i LMDS sistema. Ukoliko je predviđena ova opcija, potrebno je sa lokacije glavne stanice izvršiti provjeru optičke vidljivosti i proračunati prvu Frenelovu zonu. Ukoliko se ne može ispoštovati ovaj uslov, provjeru izvršiti u odnosu na neku višu kotu radi postavljanja repetitora.
Četvrto, potrebno je imati podatak o broju i vrsti satelitskih programa koji se namjeravaju uvesti u kablovsku mrežu. Na osnovu ovog podatka određuje se vrsta i broj satelitskih prijemnika sa ili bez modula i kartica za dekodiranje.
Peto, sa investitorom treba dobro razjasniti da li će u startu glavna stanica krenuti samo sa analognim prenosom ili će se ići paralelno sa digitalnim. Ovaj podatak je mnogo važan zbog blagovremenog planiranja vrste i broja QAM modulatora i sistema kodiranja.
Šesto, treba imati na raspolaganju projekat distributivne mreže, na osnovu kojeg se sagledavaju kablovski pravci, da bi odredili optimalan broj i vrstu linijskih distributivnih pojačavača i optičkih nodova.
Sedmo, od lokalnog Internet provajdera se moraju pribaviti podaci o vrsti i dimenzijama uređaja koji će radi Interneta biti postavljeni u glavnoj stanici. Takođe se moraju dobiti podaci o tehničkom rješenju (optički kabal ili LMDS ) za povezivanje lokacije glavne stanice i lokacije Internet provajdera.
U sklopu našeg primjera, za konfigurisanje glavne stanice, koristićemo se slikom 6.9 na kojoj je, radi jednostavnijeg pristupa, prikazana glavna stanica na analognom principu, sa 24 kanala od kojih su jedan FM, sedam zemaljskih TV, dvanaest digitalnih satelitskih i četiri A/V kanala, uz pretpostavku da lokacija stanice ispunjava uslove za prijem zemaljskih RTV programa.
Slika 6.9
Radi pravilnog rasporeda pretvaranja kanala za distribuciju kao i izbora odgovarajućih kanalnih pojačavača i kanalnih modulatora, prilikom konfigurisanja Glavne stanice potrebno je koristiti tabelu 6.2.
Tokom izrade plana pretvaranja kanala, zbog mogućnosti prodiranja RTV signala od javnih emisionih RTV uređaja (pogotovu lokalnih) u kablovsku mrežu, kao i zbog pojave Moareovih (Moirée) smetnji koje se manifestuju u pojavi paralelnih sinusoida na ekranu televizora, koristiti tabelu 6.3.
6.3.1. Konfigurisanje sistema za prijem zemaljskih RTV programa (top)
Prilikom konfigurisanja ovog dijela glavne stanice treba imati u vidu da se radi o prilično složenom sistemu iz razloga što signali od RTV stanica dolaze sa različitim snagama signala, a u nekim slučajevima i iz različitih smjerova.
Zbog različitih nivoa RTV signala, potrebno je prije dovođenja istih na pretvarače i pojačavače u samoj stanici, signale ”očistiti” od svih jačih harmonika, pojačati i izjednačiti nivoe kako bi u kablovsko distributivnom sistemu bio kvalitetan signal.
Ovo se postiže kvalitetnim mjerenjem polja na mjestu prijema, kao i pravilnim izborom i smještajem prijemnih antena, kako je opisano u dijelu 4.4ovog priručnika.
Posebno treba napomenuti da, ako se u kablovsku mrežu uvedu RTV signali, mogu nastupiti veći problemi, u prvom redu korisnici neće biti zadovoljni, a ”neispeglani” signali mogu dovesti do saturnacije linijskih pojačavača, što može uticati na kvalitet kompletne kablovske mreže.
Izvod iz šestog poglavlja knjige PRAKTIKUM KABLOVSKE TELEVIZIJE autora Kemala Dervića
COBISS . CG – ID 9260560
