5...6 КМ. Специальные устройства, установленные на базовых станциях, улавливают сигналы различных программ с разных спутников связи и ретранслируют их абонентам, которые имеют возможность принимать в среднем до 100 ТВ программ.

Ближайшее будущее большинства систем ТВ вещания заключается в переходе на цифровые технологии. Первыми примерами цифровых систем передачи ТВ сигналов явились спутниковые линии связи, в которых стал использоваться стандарт сжатия спектра ТВ сигналов MPEG-2, позволяющий по одному стандартному спутниковому каналу передавать несколько ТВ программ при условии их приема в первую очередь головными станциями систем кабельного телевидения.

Наконец, наметилась тенденция к внедрению наземного цифрового ТВ вещания.

Внедрение цифрового телевидения, в первую очередь, было ознаменовано созданием унифицированного оборудования аппаратно-студийных комплексов (АСК), использующих единый (мировой) стандарт цифрового кодирования, который со временем вытеснит несовместимые между собой стандартные системы цветного телевидения SEC AM, PAL, NTSC. На выходе таких комплексов временно устанавливаются цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) для получения стандартных ТВ сигналов перечисленных выше систем, так как излучать радиосигналы вещательного телевидения в переходный период предполагается и в аналоговом, и в цифровом виде. В пределах АСК цифровые сигналы обрабатываются по единой технологии, при этом обеспечивается высокая стабильность параметров оборудования, которое сможет работать в бесподстроечном режиме.

Технологическими лидерами в области цифрового ТВ вещания являются страны Европейского Союза, США и Япония. В 1993 г. европейской группой вещательных, промышленных и законодательных организаций был учрежден Project DVB (проект цифрового видеовещания Digital Video Broadcasting).

Одним из фундаментальных решений, принятых в период функционирования Project DVB, бып выбор алгоритма MPEG-2 для системного уровня, т.е. для кодирования источников аудио- и видеоинформации, а также для создания элементарных программных и транспортных потоков.

Стандарты, разработанные в рамках Project DVB, применяются в системах цифрового аудио- и видеовещания и передачи данных по спутниковым, кабельным и наземным сетям и опредепяют соответствующие системные рекомендации дпя кабепьного (DVB-C), наземного (DVB-T) и спутникового (DVB-S) ТВ вещания. Европейский стандарт наземного цифрового ТВ вещания предусматривает испопьзование модупяции типа OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing -частотное уппотнение с ортогонапьными несущими). В спучае моду-

ляции типа OFDM поток данных передается с помощью бопьшого чиспа несущих. Подобно квадратурной модупяции, способ OFDM ис-попьзует ортогонапьные несущие, но в отпичие от квадратурной модуляции частоты этих несущих не явпяются одинаковыми, они распо-пожены в некотором диапазоне частот, отведенном дпя передачи данных путем модупяции, и кратны некоторой основной частоте. В качестве первичного метода модуляции отдельных несущих могут испопьзоваться квадратурная амппитудная модупяция типа 16-QAM ипи 64-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), а также QPSK (Quadrature Phase Shift Keying - четырехпозиционная фазовая манипупяция).

На американском континенте гпавенствующую ропь в разработке стандартов на цифровое ТВ вещание принадпежит Комитету по усовершенствованным системам тепевидения - ATSC (Advanced Television Systems Committee). Разработанный этим комитетом стандарт на наземное цифровое ТВ вещание ATSC в части кодирования и структурирования информации также основывается на алгоритме MPEG-2, но принципиапьно отпичается от Project DVB no методам модупяции и обработки радиосигнапа, кодирования звука и программной навигации, что быпо сдепано исходя из особенностей построения сети наземного ТВ вещания США. В стандарте ATSC испопьзуется многоуровневая амппитудная модупяция с частично подавпенной несущей и боковой полосой частот (VSB-Vestigial Side Band).

В Японии разработана концепция цифрового ТВ вещания с интеграцией спужб ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), которая явпяется общей для наземных спутниковых и кабельных сетей. Причем стандарты ISDB-T и DVB-T во многом схожи, отпичие заключается в возможности в системе ISDB-T испопьзовать дпя передачи информации нескопьких разнесенных попос частотного спектра.

Стратегия перехода от анапогового к цифровому ТВ вещанию в Российской Федерации опредепяется специапьно разработанной в 1999 году Концепцией внедрения цифрового тепевидения и звукового вещания в России , рассчитанной до 2015 г. В соответствии с принятой Концепцией ... на первом этапе цифровое вещание реапизуется в отдепьных опытных зонах (г. г. Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород), где имеется возможность проверить эффективность работы системы цифрового ТВ вещания совместно со средствами аналогового телевидения, связи, компьютерными информационными спужбами. Анапиз международных стандартов и резупьтатов отечественных испытаний системы наземного цифрового ТВ вещания позвопяет разработать временные нормы и адаптировать международные стандарты цифрового телевещания для России. На втором этапе должны быть разработаны и утверждены стандарты цифрового вещания и выработаны предложения по промышпенному выпуску ТВ оборудования и массовому внедрению цифрового ТВ вещания в нашей стране.

По результатам предварительных исследований для цифрового наземного ТВ вещания в Российской Федерации намечено использовать ТВ каналы 42, 48 и выше 52-го.

Введение в эксплуатацию цифровых ТВ систем обеспечит значительное улучшение качества изображения и звукового сопровожде- ния, позволит телевидению эффективно взаимодействовать с различными цифровыми системами связи, а также с компьютерными сетями. Цифровое телевидение во многом будет определять качество жизни людей в XXI веке.

9.3. Системы кабельного телевидения

Принципы построения систем кабельного телевидения (СКТВ).

СКТВ называются системы приема и распределения значительного числа сигналов высококачественных ТВ программ большому числу абонентов по кабельным линиям связи. В районах с низкой напряженностью электромагнитного поля, в условиях многолучевого распространения радиоволн (в больших городах с разноэтажными зданиями, горных, холмистых районах) использование СКТВ оказывается единственно возможным техническим решением, позволяющим обеспечить высококачественный прием цветных ТВ программ.

Известны три основных структуры построения СКТВ: древовидная, радиальная, кольцевая. Древовидная схема распределительной сети СКТВ, обеспечивающая экономное расходование кабеля, по своей структуре напоминает крону дерева. При радиальном построении распределительной сети СКТВ от головной станции (ГС) к каждому абоненту прокладывается специальный кабель, по которому организуется передача ТВ сигналов нескольких программ (схема подключения основная звезда ). По конфигурации распределительная сеть СКТВ радиального типа аналогична телефонной сети, поэтому появляется возможность их объединения. Это упростит построение и удешевит эксплуатацию таких СКТВ, а в будущем позволит организовать единую универсальную сеть двусторонней широкополосной связи с абонентами. Для организации двустороннего обмена между абонентами может применяться система с кольцевой схемой распределения ТВ сигналов. В этом случае магистральный кабель прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход кабеля заводятся на ГС. При этом один и тот же магистральный кабель может использоваться для организации двусторонней связи. Основной недостаток СКТВ кольцевого типа заключается в невозможности одновременной передачи по магистральному кабелю достаточно большого количества различных ТВ сигналов.

Конкретное техническое решение СКТВ во многом определяется типом используемых кабельных линий связи. В распределительных

сетях современных СКТВ в основном применяются коаксиальные кабели. Однако в разрабатываемых СКТВ планируется широкое использование оптических кабелей, т.е. волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Предполагается создание как комбинированных, так и полностью волоконно-оптических СКТВ. В комбинированных СКТВ в качестве магистральных кабелей используются ВОЛС, а домовая распределительная сеть выполняется на коаксиальном кабеле.

В современных СКТВ в основном применяется аналоговый способ передачи ТВ сигналов, так как при длине распределительной сети в пределах нескольких десятков километров обеспечивается достаточная помехоустойчивость систем благодаря достаточно высокой помехозащищенности как коаксиального кабеля, так и ВОЛС.

Способы построения систем кабельного телевидения на коаксиальном кабеле. Большинство современных СКТВ имеет в основном древовидную схему распределительной сети. Обобщенная функциональная схема подобных СКТВ приведена на рис. 9.3. На ГС 1, представляющей собой центральное оборудование системы, осуществляется преобразование по частоте ТВ сигналов разных программ. С помощью разветвителя на несколько направлений 2 от ГС отходят несколько магистральных линий 3, состоящих из однотипных кабельных участков, магистральных усилителей (УМ), магистральных ответвителей 5. От магистральных линий отходят субмагистральные линии 6, содержащие однотипные кабельные участки, субмагистральные усилители 7, направленные ответвители 8. Наконец, от субмагистральных линий ответвляются кабели домовой распределительной сети (ДРС) 9, содержащей домовые усилители 10 и пассивные направленные ответвители 11, с помощью которых осуществляется подключение абонентских розеток 12.

Для распределения радиосигналов вещательных ТВ программ в кабельных распределительных сетях современных СКТВ допускается, наряду с радиоканалами в 1-3 диапазонах частот, дополнительное использование частотных диапазонов 110... 174 и 230...300 МГц. В данных полосах частот, не применяемых для эфирного ТВ вещания, предусмотрена организация 16 специальных радиоканалов для распределения ТВ сигналов со следующим частотным распределением: СК-1 110... 118 МГц; СК-2 118... 126 МГц; СК-3 126... 134 МГц; СК-4 134...142 МГц; СК-5 142...150 МГц; СК-6 150...158 МГц; СК-7 158...166 МГц; СК-8 166...174 МГц; СК-11 230...238 МГц; СК-12 238...246 МГц; СК-13 246...254 МГц; СК-14 254...262 МГц; СК-15 262...270 МГц; СК-16 270...278 МГц; СК-17 278...286 МГц; СК-18 286...294 МГц. Для приема ТВ сигналов, передаваемых в специальных радиоканалах, перед входами стандартных телевизоров необходима установка частотных преобразователей, т.е. конверторов.

Рис. 9.3. Структурная схема СКТВ на коаксиальном кабеле

Характерной особенностью подобных современных СКТВ является передача ТВ сигналов преимущественно только в одном направпении от ГС к абонентам. Однако в древовидных СКТВ в принципе можно организовать узкопопосные обратные канапы в частотном диапазоне, свободном от передачи ТВ сигналов в прямом направлении. Обычно для организации обратных каналов испопьзуется диапазон частот 5...40 МГц,

Испопьзуемое в настоящее время типовое оборудование СКТВ в основном имеет два варианта испопнения - серий 200 и 300 ,

Комплекс оборудования серии 200 предназначен дпя создания СКТВ с чиспом абонентов порядка 10 000 и дает возможность рас-предепять до пяти ТВ радиосигнапов разпичных программ в 1-м и 3-м частотных диапазонах и радиосигнапов ОВЧ ЧМ радиовещания в диапазоне 66...73 МГц.

Оборудование СКТВ серии 300 относится к покопению радио-, телевизионной аппаратуры, выполненной на базе интегральной и микропроцессорной техники [2]. СКТВ серии 300 обеспечивает при-

ем ТВ радиосигнапов метрового и дециметрового диапазонов вопн (1-4-й частотные диапазоны с конвертированием их в сигнапы метрового диапазона вопн с поспедующим распредепением по кабепьным распредепитепьным сетям разпичной спожности (от простых - десятки - сотни абонентов, до спожных - двусторонняя распредепитепьная сеть с 20 ООО и бопее абонентов). В СКТВ данного типа предусмотрена возможность сопряжения ГС с приемным оборудованием спутникового ТВ вещания, ВОЛС и РРЛ связи. Диапазон частот прямой передачи расширен до 300 МГц. С цепью увепичения числа организуемых каналов аппаратура обеспечивает работу в специапьных частотных диапазонах: 110... 174 МГц, 230...300 МГц. Обратный канап (5...30 МГц) испопьзуется дпя передачи внутрисистемных сигнапов, спужебной информации и может быть задействован дпя организации допопнитепьных информационных успуг.

Например, за счет испопьзования данного канапа абоненты СКТВ смогут допопнитепьно попучить доступ к разпичным базам данных для обмена цифровой информацией. Возможно подключение абонентов и к различным разветвленным системам сигнализации: пожарной, охранной, экстренного вызова медицинской помощи и т.д. Напичие допопнительного обратного канапа открывает бопьшие возможности по организации в будущем информационной спужбы коммунапьного хозяйства, обеспечивающей автоматическое снятие, передачу и обработку на ЭВМ показаний счетчиков расхода эпектроэнергии, воды, газа, теппа в жипых домах, сигнапизацию о состоянии пифтов, кодовых замков в подъездах и т.д.

В действующих СКТВ максимапьно возможное чиспо организуемых ТВ радиоканапов соответствует 20 при полосе пропускания распреде-питепьной сети от 40 до 230 МГц, 28 - при поносе частот 40...294 МГц. Однако на практике из-за ограничений на возможность совместного усиления и передачи ТВ сигнапов ввиду недостаточной избиратепьно-сти тепевизоров по соседним канапам максимапьно возможное копи-чество испопьзуемых радиоканалов снижается бопее чем в 2 раза, т.е. приходится чередовать рабочие и нерабочие канапы..

В последние годы в ряде стран интенсивно разрабатываются и уже эксплуатируются СКТВ нового покопения, позвопяющие распределять ТВ сигнапы не только в диапазоне метровых вопн, но и в диапазоне ДЦВ. Новейшее покопение аппаратуры СКТВ испопьзует в распределительной сети рабочие частоты в интервале 5...600 МГц (с учетом обратного канала). Примером подобных СКТВ является отечественная система КТ-600, позвопяющая организовать до 60 ТВ радиоканапов [3].

Конструктивные особенности систем кабельного телевидения на основе волоконно-оптического кабеля. По распредепитепьной сети СКТВ, выпопненной с испопьзованием ВОЛС, ТВ сигнапы могут