Структура передающей сети телевизионного вещания

Сигналы телевизионных программ передаются абонентам (телезрителям) в основном с помощью наземной телевизионной передающей сети, систем кабельного телевидения (СКТВ) и системы непосредственного телевизионного вещания, использующей связные искусственные спутники Земли, находящиеся на геостационарной орбите (ГСО), а также систем сотового телевидения и сети Интернет.

Наземная телевизионная передающая сеть состоит из телецентров, работающих совместно с радиотелевизионными передающими станциями (РТПС), телевизионных ретрансляторов и технических средств передачи ТВ сигналов на большие расстояния. Телецентры представляют собой комплексы радиотехнической аппаратуры, помещений и служб, необходимых для создания телевизионных программ. С телецентров сформированные телевизионные сигналы непосредственно передаются на РТПС.

Сеть телевизионного вещания Российской Федерации является одной из крупнейших в мире и охватывает до 98,8% населения (двумя программами – 96,4%, тремя – 65,2%, четырьмя и более – 31%). Эти показатели обеспечиваются комплексной сетью телевизионного вещания, включающей:

· 334 радиотелевизионные передающие станции мощностью от 5 до 50   кВт, из них 294 могут передавать две и более программ, 7 тыс. ретрансляторов мощностью 1…1000 Вт (всего в стране эксплуатируется более   13 тыс. телевизионных передатчиков);
· около 300 тысяч км наземных, в основном радиорелейных, телевизионных каналов;
· 29 спутниковых телевизионных каналов на 14 космических аппаратах  (связных искусственных спутниках Земли);
· около 9 тысяч приемных телевизионных станций спутниковых систем   коллективного типа.

Основным назначением телевизионных ретрансляторов является обеспечение более равномерного покрытия густонаселенной территории телевизионным вещанием. Телевизионные ретрансляторы требуются, как правило, в двух случаях: во-первых, вне зоны уверенного приема основной мощности РТПС и, во-вторых, внутри зоны в местах, в которых по географическим причинам сигнал основной станции ослаблен и не обеспечивает удовлетворительного качества приема. Причем около 18000 ретрансляторов имеют спутниковые приемные антенны.

Распределение сигналов телевизионных программ на большие расстояния по территории России осуществляется с помощью разветвленной сети радиорелейных линий (РРЛ) и спутниковых систем связи «Орбита», «Экран», «Москва». Причем наземная распределительная сеть включает в себя свыше 300 тысяч канало-километров РРЛ.

В состав современной сети телевизионного вещания нашей страны входят также около 85 млн. телевизоров.

Организовано телевизионное вещание по зональному принципу с поочередным повторением передачи центральных программ для каждой из пяти существующих зон со сдвигом во времени на два часа.

В РФ для организации телевизионного и звукового радиовещания с частотной модуляцией (ОВЧ ЧМ) выделены определенные полосы частот. С целью классификации выделенные для телевизионного вещания в стране полосы частот электромагнитных колебаний условно разбиты на пять частотных диапазонов, в которых может быть размещено 73 радиоканала:

I диапазон 48,5…66 МГц (радиоканалы 1 и 2);
II диапазон 76…100 МГц (радиоканалы 3…5);
III диапазон 174…230 МГц (радиоканалы 6…12);
IV диапазон 470…582 МГц (радиоканалы 21…34);
V диапазон 582…960 МГц (радиоканалы 35…82).

Радиоканалы первых трех частотных диапазонов соответствуют метровым волнам, а радиоканалы четвертого и пятого частотных диапазонов - дециметровым волнам. Следует заметить, что между вторым и третьим радиоканалами расположена полоса частот, отведенная для ОВЧ ЧМ вещания, равная 7 МГц (66…73 МГц).

Частоты f_н, f_в  ограничивающие полосу любого дециметрового канала, и частота несущей изображения f_0из радиоканала могут быть определены по номеру канала из следующих соотношений:

f_н = 470 + (N_к – 21)8 = 302 + 8N_к, МГц;
f_в = 470 + (N_к – 20)8 = 310 + 8N_к, МГц;
f_0из = 470 + (N_к – 21)8 + 1,25 = 303,25 + 8N_к, МГц.

Выбор нижней границы 1 диапазона определяется тем, что для упрощения конструкции ТВ приемников и снижения частотных искажений при выделении полного ТВ сигнала из радиосигнала необходимо, чтобы несущая частота изображения в несколько раз превышала максимальную частоту спектра модулирующего ТВ сигнала f_в 6,25 МГц. Кроме того, частотный диапазон примерно до 40 МГц практически полностью занят для целей радиовещания и радиосвязи и других радиослужб. Верхняя граница 5-го частотного диапазона ограничена длинами радиоволн, на которых начинают сказываться значительное их поглощение в атмосфере и влияние ее неоднородностей – дождя, тумана и т.д.

15.2. Планирование передающей телевизионной сети

Каждый радиоканал предназначается для передачи сигналов изображения и звукового сопровождения одной телевизионной программы. Ширина полосы частот радиоканала определяется используемым в РФ телевизионным стандартом, т.е. соответствует 8 МГц. В цифровом телевидении при использовании стандарта кодирования с информационным сжатием MPEG-2 по одному стандартному радиоканалу уже сейчас можно передавать до восьми телевизионных программ.

Исторически сама сеть телевизионного вещания в России и ее технические средства развивались в предопределении повсеместной трансляции трех-четырех программ центрального телевидения; существующие РТПС были построены в расчете именно на такую нагрузку. Подавляющее большинство типовых опор мощных РТПС в стране имеет высоту 180 м; кроме антенн для телевидения и ОВЧ ЧМ вещания на этих опорах размещают антенны передатчиков других служб и ведомств. Очевидно, что размещение большого числа передающих антенн на существующих опорах РТПС, включая даже такое уникальное сооружение, как Останкинская башня, является серьезной технической проблемой.

Частотные планы, в соответствии с которыми долгое время строилась передающая сеть наземного вещания, также были разработаны для обеспечения охвата двумя-тремя программами центрального вещания практически всего населения страны (не менее 98%). Для реализации таких планов предназначались мощные РТПС, места установки которых намечались, исходя из требований сплошного охвата вещанием населенной территории страны. Нередко при этом (особенно в густонаселенных регионах России) РТПС строились на удалении нескольких десятков километров от областных центров. Мощные (от 20 до 50 кВт) передатчики этих РТПС обеспечивали надлежащее качество приема и в самих областных центрах. В условиях уже сложившейся сети оказалось почти невозможно подыскать новые частотные каналы для передатчиков максимальной мощности подобных РТПС; в лучшем случае удастся найти дополнительные частоты в диапазоне дециметровых волн для передатчиков мощностью 1…5 кВт. Но передатчики мощностью 1 кВт при высоте подвеса передающих антенн 125 м обеспечивают надлежащий уровень сигнала в зоне радиусом около 20 км. Следовательно, при их размещении на перечисленных выше областных РТПС в самих областных центрах уровень сигналов не будет достаточным для качественного приема телевизионных программ. По этой причине начата установка новых передатчиков непосредственно в центре некоторых городов европейской части России.

При определении значений основных параметров РТПС и выборе для нее частоты основным критерием является возможность работы рассматриваемого передатчика без взаимных помех в сложившейся передающей сети. Следовательно, электромагнитная совместимость является основным критерием при выборе частот для организации вещания в каждом конкретном пункте.

Для того, чтобы принять с удовлетворительным качеством программу телевидения (например, в полосе часто 6-12) или стереофонического звукового вещания с помощью достаточно сложных (многоэлементных) наружных антенн, поднятых над уровнем земли на 10 метров, нужно чтобы напряженность электромагнитного поля передатчика была не менее 500 мкВ/м.

В то же время мешающее влияние такого передатчика будет вполне ощутимо при создаваемой им напряженности поля 1 мкВ/м, т.е. в 500 раз меньше той, при которой возможен нормальный прием его передачи. Соответственно, зона мешающего влияния радиовещательной станции значительно превышает зону обслуживания. Так, например, передатчик мощностью 5 кВт с передающей антенной, обладающей коэффициентом усиления 6 раз и поднятой над землей на 150 метров, имеет зону обслуживания радиусом 54 км. При этом расстояние, на котором он может создавать помехи приему других радиостанций, работающих на той же частоте (в совмещенном канале), равно около 400 км.

Помимо помех по совмещенному каналу, возможны такие помехи от так называемых смежных (непосредственно граничащих по частоте) гетеродинных и зеркальных каналов. Чтобы не создавать все эти перечисленные ситуации, применяют специальные методы оптимального планирования. 

Планирование передающей телевизионной сети заключается в определении места расположения РТПС и выборе их параметров (мощность передатчиков, высота подвеса антенн, частота излучения), чтобы обеспечивались удовлетворительные условия приема в заданной полосе без взаимных помех между телевизионными станциями. При этом следует иметь в виду, что телевизионные передающие станции и радиоретрансляторы большой мощности имеют радиус действия обычно 50…70 км, а ретрансляторы малой мощности излучают телевизионные сигналы в радиусе 10…20 км.

Наиболее экономичное планирование передающей телевизионной сети достигается в том случае, если телевизионные передающие станции размещаются по углам равностороннего треугольника (рис.15.1). В этом случае каждый телевизионный передатчик, имеющий передающую антенну с круговой диаграммой направленности, обеспечивает возможность приема телевизионного сигнала на расстоянии r < r₀, где r₀ – средний радиус зоны прямой видимости. Из рис.15.1  видно, что для сплошного покрытия территории площадью S телевизионным вещанием с помощью нескольких телевизионных радиопередатчиков, имеющих одинаковый средний радиус зоны обслуживания r, расстояние между соседними телевизионными радиопередатчиками нужно выбирать из условия r_п r. При этом образуются области, в которых возможен уверенный прием одновременно от нескольких телевизионных радиопередатчиков. Радикальным средством ослабления взаимных помех для телевизоров, расположенных в этих областях, является работа соседних телевизионных радиопередатчиков в разных телевизионных радиоканалах. При этом учитывается избирательность телевизионных приемников по соседним каналам приема.

Рис. 15.1. Схема размещения телевизионных радиопередатчиков

Из рис.15.1 следует, что каждый элементарный треугольник площадью Δs обслуживается тремя радиопередатчиками. При этом каждый радиопередатчик является общим для шести треугольников. Следовательно, если заданную территорию площадью S можно условно разбить на k треугольников площадью ΔS, то количество радиопередатчиков n_п1, необходимых для обеспечения ТВ вещанием этой территории, равно

n_п1 = 3k/6 =  k/2.

Выделим в пределах  общей территории большой треугольник площадью ΔS, в вершинах которого располагаются телевизионные радиопередатчики, работающие в одном радиоканале. Сторона такого треугольника, соответствующая расстоянию d между радиопередатчиками, работающими в совмещенном канале, практически находится в пределах 400…500 км в зависимости от особенностей рельефа местности. Будем считать, что в пределах этой территории можно выделить M_S больших треугольников. Тогда в пределах всей зоны телевизионного вещания может быть расположено n_п2 = M_S/2 радиопередатчиков, работающих в одном канале. Зная значения n_п1 и n_п2, легко определить число радиоканалов N_к, необходимых для обслуживания телевизионным вещанием всей территории площадью S.

.

Из вышеприведенного выражения следует, что для уменьшения числа радиоканалов необходимых для охвата телевизионным вещанием заданной территории, надо уменьшить расстояние между передатчиками, работающими в одном радиоканале и увеличить радиус вещания каждой телевизионной станции.

При планировании сети телевизионного вещания, а именно при конкретном распределении номеров радиоканалов для соседних передающих станций с целью исключения заметности взаимных помех должны соблюдаться нормы на значения защитного отношения А, которое определяется выражением

А = U_С/U_П,

где U_С – напряжение полезного сигнала на антенном входе телевизора; U_П – напряжение сигнала помехи. Следовательно, для сохранения высокого качества воспроизводимых телевизионных изображений отношение полезного сигнала к мешающему на входе телевизионного приемника должно быть не ниже защитного отношения. Наибольшее защитное отношение требуется при работе телевизионных передатчиков в совмещенном (одинаковом) радиоканале. Например, величина защитного отношения по совмещенному радиоканалу должна быть такой, чтобы полезный сигнал на входе телевизора был больше мешающего не менее, чем на 40 дБ. Для обеспечения такого значения защитного отношения на практике необходимо удалять друг от друга телевизионные радиопередатчики, работающие в одинаковых радиоканалах, на очень значительные расстояния. Вследствие различной степени заметности отдельных частотных   составляющих   помехи,   а   также   неравномерности частотной характеристики избирательности телевизионного приемника, величина защитного отношения неодинакова по спектру радиоканала (рис.15.2).

1 – СНЧ=0,  2 – СНЧ= ± 1/3f_Z

Рис. 15.2. Частотные зависимости защитного отношения

Определенным смещением несущих частот (СНЧ) передающих телевизионных радиостанций можно уменьшить заметность помех и тем самым снизить требуемые значения защитного отношения, что позволит сократить расстояние между радиопередатчиками, работающими в совмещенных каналах. В свою очередь это дает возможность снизить число радиоканалов, необходимых для организации однопрограммного телевизионного вещания, в пределах заданной территории.

Метод СНЧ основан на использовании дискретных частотных свойств телевизионных сигналов. Причем величина ослабления мешающего действия помех зависит от величины сдвига и точности его поддержания. Различаются два режима работы СНЧ – обычный и прецизионный (точный).

При обычном режиме СНЧ учитывается смещение в пределах периода строчной развертки. При этом не требуется большая абсолютная стабильность величины сдвига спектров (несущих частот радиопередатчиков). Например, при СНЧ на 1/2 строчной частоты f_Z получается наибольший выигрыш в защитном отношении (до 20 дБ). При СНЧ на 2/3 или 4/3 f_Z, равной 15625 Гц для российского телевизионного стандарта, защитное отношение уменьшается до 15 дБ. Применять СНЧ на 1/2 f_Z можно только при расположении радиопередатчиков на одной линии, т.е. при обслуживании узко вытянутой территории. При работе нескольких передатчиков, работающих в одном радиоканале на смежных территориях, применяется СНЧ на 2/3 или 4/3 f_Z. В случае трех радиопередатчиков, работающих в одном радиоканале, один должен иметь номинальное значение несущей частоты изображения f_0из, другой f_0из + 2/3 f_Z, а третий f_0из – 2/3 f_Z. Следовательно, несущие частоты второго и третьего радиопередатчиков имеют сдвиг на 4/3 f_Z.

При прецизионном СНЧ учитывается сдвиг в пределах периода частоты кадров, т.е. сдвиг должен быть кратным частоте кадров, равной 25 Гц. Для выполнения данного условия относительная нестабильность f_Z, должна находиться в пределах 5•10^-6, а абсолютная нестабильность несущей изображения радиопередатчика не более ± 2,5 Гц. Прецизионное смещение дает дополнительный выигрыш по сравнению с обычным СНЧ на 10 дБ. Выигрыш в защитных отношениях, достигаемый при точном СНЧ по сравнению с обычным СНЧ, позволяет значительно сократить расстояния между мешающими передатчиками, а в уже сложившейся передающей сети существенно снизить взаимные помехи, что способствует дальнейшему повышению качества телевизионного приема.

Мешающее действие помех может быть также уменьшено применением различной поляризации радиоволн, излучаемых РТПС, работающими в совмещенном радиоканале. Практически в этом случае защитное отношение может быть снижено на 10 дБ.

15.3. Особенности передачи аналоговых телевизионных сигналов по радиорелейным линиям

Передача цифровых телевизионных сигналов по цифровым радиорелейным линиям, которые фактически являются мультисервисными, не отличаются от способов передачи других цифровых сигналов, например, данных. Однако в настоящее время для передачи на большие расстояния телевизионных сигналов достаточно широко еще используются аналоговые РРЛ. В этом случае телевизионный сигнал из аппаратной телецентра (с выхода линейного усилителя) по кабелю или по вспомогательной РРЛ подается на модулятор передатчика оконечной радиорелейной станции (ОРС). Модулированный радиосигнал через цепочку ПРС ретранслируется к приемной ОРС, где телевизионный сигнал выделяется детектором, усиливается видеоусилителем и подается на РТПС. Основное усиление ретранслируемого сигнала на станциях РРЛ осуществляется на промежуточной частоте 70 или 140 МГц.

Рис. 15.3. Спектр частот сигналов в РРЛ типа «КУРС»

Наиболее распространен способ совместной передачи телевизионных и звуковых сигналов, базирующихся на их частотном уплотнении. Как правило, совместно с телевизионным сигналом предусматривается передача двух сигналов звукового сопровождения, например на двух языках, и двух независимых сигналов звукового вещания. Звуковые сигналы передаются с помощью ЧМ поднесущих с девиацией частоты ± 150 кГц в диапазоне частот от 7 до 8 МГц (рис.15.3). Для телеуправления резервированием аппаратуры и контроля ПРС в групповой сигнал телевизионного канала вводится пилот-сигнал на поднесущей частоте 8,5 МГц.

На РРЛ используется ЧМ суммарного сигнала. Спектр шума в канале связи с ЧМ имеет форму, близкую к треугольной (рис.15.4). При этом в диапазоне частот сигналов цветности шумы достигают своего наибольшего значения и их мешающее действие на сигналы, несущие информацию о цветности, сильно возрастает. Поэтому для уменьшения влияния шумов на качество цветного изображения необходимо на передающем конце РРЛ связи увеличить размах сигналов цветности, а на приемном – соответственно уменьшить, чтобы не ухудшать условия совместимости. Естественно, что полный размах сигналов яркости и цветности при этих операциях должен оставаться неизменным.

Рис. 15.4. Распределение тепловых шумов в канале связи с ЧМ


Рис. 15.5. АЧХ предкорректирующей (1) и восстанавливающей (2) цепей видеотракта РРЛ

На практике телевизионный сигнал, поступающий на частотный модулятор, предварительно подвергается частотным предыскажениям – размах низкочастотных составляющих телевизионного сигнала уменьшается, а высокочастотных – увеличивается. Необходимая форма АЧХ предыскажающих и восстанавливающих цепей видеотракта представлена на рисунке 15.5. Причем кривые предыскажения и восстановления проходят через нуль на частоте 1,5 МГц. Так как амплитуда высокочастотных составляющих телевизионного сигнала обычно мала, то они на передающей стороне усиливаются (уравниваются с низкочастотными составляющими) на 14,5 дБ. При этом увеличивается общий размах телевизионного сигнала. Чтобы размахи телевизионных сигналов до коррекции и после нее были одинаковы, общее усиление уменьшается на 11,5 дБ. В результате коррекции амплитуды высокочастотных составляющих сигнала увеличиваются на 3 дБ, а низкочастотных - уменьшаются на 11,5 дБ. На приемном конце восстанавливается исходная форма телевизионного сигнала. Таким образом, на высоких частотах имеет место небольшое увеличение помехоустойчивости по отношению к флуктуационным шумам. Меньший размах передаваемых низкочастотных составляющих значительно снижает линейные и нелинейные искажения группового сигнала и позволяет обойтись без схемы ВПС на входе частотного модулятора. Примерно на 15…20% уменьшаются переходные помехи от телевизионного сигнала в канале звукового сопровождения и звукового вещания. Необходимый подъем АЧХ на высоких частотах можно осуществлять как пассивными корректирующими цепями, так и с помощью видеоусилителей с частотно-зависимой обратной связью.

Структурная схема передающей аппаратуры телевизионного ствола РРЛ представлена на рисунке 15.6. На передающей стороне телевизионный сигнал с соединительной линии подается на ФНЧ 1 с граничной частотой 6 МГц. Затем телевизионный сигнал поступает на блок 2, в котором осуществляется коррекция группового времени запаздывания телевизионного сигнала и предыскажения АЧХ с целью уменьшения уровня низкочастотных составляющих спектра, и на сумматор 3. Сигналы звукового сопровождения U_зс и звукового вещания U_зв, уровень которых после соединительных линий устанавливается входными регуляторами 9, 17, поступают на частотные модуляторы поднесущих f₀₁, f₀₂ 10, 18. Затем после ограничителей 11, 19 и ФНЧ 12, 20 поднесущие, модулированные по частоте сигналами U_зс, U_зв, подаются на сумматор 3. Сюда же поступает напряжение пилот-сигнала U_пс, формируемое гетеродином 13. После сумматора 3 групповой сигнал усиливается усилителем 4 и поступает на групповой модулятор, осуществляющий ЧМ промежуточной частоты f_пр=70 МГц. При этом девиация частоты телевизионным сигналом должна быть не более ± 4 МГц. Для обеспечения высокой линейности модуляционной характеристики ЧМГ в области частот 70 ± 4 МГц последний строится по схеме вычитания частот f_г1 и f_г2 двух ЧМГ 7 и 21, работающих на частотах f₀₁ и f₀₂  в диапазоне 300…400 МГц. В этом случае каждый из гетеродинов модулируется путем изменения емкости варикапов 6, 14. Модулирующий сигнал U(t) через развязывающее устройство 5 подается на варикапы в противофазе, поэтому частоты генераторов определяются следующими соотношениями:

f_г1 = f₀₁ + Δf_D(t) = f₀₁ + k_mU(t); f_г2 = f₀₂ - k_mU(t),

где Δf_D(t) – девиация частоты; k_m- постоянный коэффициент. Корректирующие цепи 8, 22 повышают линейность модуляционных характеристик ЧМГ. На выходе смесителя 15 образуется сигнал промежуточной частоты

f_пр = f_г1 - f_г2 = ( f₀₁- f₀₂) + 2k_mU(t) = 70 + 2k_mU(t),

который усиливается усилителем 16.

Рис. 15.6. Структурная схема передающей аппаратуры ТВ ствола РРЛ

Демодуляция группового сигнала телевизионного канала производится в устройстве, структурная схема которого представлена на рис.15.7. Демодулятор содержит усилитель промежуточной частоты 1 с полосой пропускания ΔF_чм27 МГц, усилитель-ограничитель 2, групповой частотный детектор 3, ФНЧ 4, усилитель-корректор телевизионного сигнала 5, полосовые разделительные фильтры 6, 7, усилитель-ограничитель 8 и частотный детектор сигнала звукового сопровождения 9.

В данном случае полоса пропускания тракта промежуточной частоты ΔF_чм определена исходя из следующего соотношения:

ΔF_чм 1,1(2Δf_D + 2F_max) 27 МГц,

где Δf_D - предельно допустимая девиация промежуточной частоты; F_max 8,5 МГц – максимальное значение частоты группового сигнала телевизионного ствола. ФНЧ 4 выделяет из группового сигнала телевизионный сигнал, который затем усиливается и корректируется устройством 5 и подается на вход телевизионного передатчика или ретранслятора. Туда же поступает и сигнал звукового сопровождения, который выделяется полосовым фильтром 6 из группового сигнала и демодулируется с помощью устройств 8, 9. Аналогичным способом осуществляется выделение сигналов звукового вещания.

Рис. 15.7. Структурная схема демодулятора группового сигнала

Звуковые сигналы по РРЛ передаются с использованием двойной ЧМ. К достоинствам такого способа передачи следует отнести высокую помехоустойчивость звуковых сигналов и простоту схемного выполнения аппаратуры. Нелинейность амплитудной характеристики телевизионного ствола РРЛ приводит к образованию высших гармоник и комбинационных составляющих спектров телевизионного сигнала и частотно-модулированных звуковых поднесущих. Наиболее опасными являются комбинационные продукты от низкочастотных составляющих спектров телевизионного сигнала, главным образом от гармоник кадровой частоты. Эти продукты попадают в спектр частотно-модулированных звуковых сигналов и являются причиной переходных помех из канала изображения в звуковые каналы. Значительная доля переходных помех в каналах звука образуется и от сигнала цветности, особенно при передаче сигналов, соответствующих желтым, зеленым и голубым цветам в телевизионном изображении. На передачу звуковых сигналов оказывает влияние также сигнал цветовой синхронизации, расположенный в интервале КГИ и имеющий размах 540 и 500 мВ в красной и синей строках соответственно. Из-за нелинейных искажений возникают импульсные переходные помехи в звуковых каналах в моменты времени, когда передаются эти сигналы (низкочастотная помеха типа «рокот»). Использование режекторных фильтров для подавления сигналов цветовой синхронизации на 6 дБ уменьшает переходные помехи в каналах звука примерно на 6…15 дБ в зависимости от состояния РРЛ. При этом качество цветного телевизионного изображения остается неизменным.

15.4. Системы кабельного телевидения

15.4.1. Принципы построения систем кабельного телевидения

СКТВ называются системы приема и распределения значительного числа сигналов высококачественных телевизионных 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 телевизионных 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 телевизионных 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 телевизионных сигналов. В этом случае магистральный кабель прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход кабеля заводится 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 телевизионных 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. 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 действующих СКТВ в основном применяется аналоговый способ передачи телевизионных 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. Однако во вновь создаваемых СКТВ все чаще используется цифровой способ передачи как телевизионных, так и других сигналов.

15.4.2. Способы построения систем кабельного телевидения на коаксиальном кабеле

 Особенности функциональной схемы СКТВ на коаксиальном кабеле. Большинство действующих СКТВ имеет, как правило, древовидную схему распределительной сети. Для примера функциональная схема кабельной интерактивной телевизионной системы мультимедийного типа с древовидной распределительной сетью приведена на рис.15.8. В состав головной станции 1, представляющей собой центральное оборудование системы, входят аппаратура формирования вещательных телевизионных сигналов 2, аппаратура формирования сигналов мультимедиа 3, аппаратура цифрового сжатия и мультиплексирования передаваемых сигналов 4, процессор сигналов телевидения и мультимедиа 5. На устройство 2 непосредственно поступает совокупность сигналов программ спутникового телевидения, сигналы программ эфирного телевидения, а также сигналы от локальных телевизионных студий, обслуживающих местные СКТВ. На устройство 3 поступают информация из банка данных компьютерной сети, информация из специализированной библиотеки, содержащей большое количество дисков типа CD-ROM и видеокомпакт-дисков, сигналы с факс-модемов телефонной и сотовой сети, сигналы специальных видеопрограмм для дистанционного образования, сигналы звуковых программ. На ГС осуществляется формирование непосредственно передаваемых для абонентов сигналов телевидения и мультимедиа.

Рис. 15.8. Функциональная схема СКТВ мультимедийного типа с древовидной распределительной сетью и обратными каналами

С помощью разветвителя на несколько направлений 6 от ГС отходят несколько магистральных линий 7, состоящих из однотипных кабельных участков, магистральных усилителей 8, магистральных ответвителей 9. От магистральных линий отходят субмагистральные линии 11, содержащие однотипные кабельные участки, субмагистральные усилители 12, направленные ответвители 13. Наконец, от субмагистральных линий ответвляются кабели домовой радиорелейной сети (ДРС) 14, содержащей домовые усилители 15 и пассивные направленные абонентские разветвители 16, с помощью которых осуществляется подключение абонентских терминалов, содержащих процессор мультимедиа 18, интерактивный пульт управления 19, абонентский телевизор 20. Нагрузочные резисторы R_н обеспечивают согласование отрезков коаксиального кабеля.

Ввод «обратных» сигналов от абонентов в коаксиальный кабель осуществляется с помощью абонентского устройства управления 17, выполняющего роль мультиплексора ДРС. Кроме того, в местах подключения ДРС к субмагистральному кабелю, а также субмагистрального кабеля к магистральному дополнительно устанавливаются мультиплексоры 10. Следует заметить, что совокупность мультиплексоров обеспечивает схему множественного доступа с временным разделением для «обратных» сигналов абонентов. В данном случае в ГС для приема «обратных» сигналов имеется специальное приемное устройство 21, обеспечивающее обработку информации от абонентов, поступающей по магистральным линиям распределительной системы. Для передачи «обратных» сигналов можно применять квадратурную амплитудную модуляцию типа 64-QAM, позволяющую достичь эффективности использования спектра частот порядка 4,5 бит/с/Гц. При этом максимальная суммарная скорость передачи обратной информации от всех абонентов СКТВ может составлять 180 Мбит/с, однако для передачи широкополосных сигналов пропускная способность «обратных» каналов является недостаточной.

Частотный план сетей кабельного телевидения. Частотный план кабельных телевизионных сетей нормируется в ГОСТ 28324-89. В целом, прямой канал СКТВ находится в диапазоне частот 47…862 МГц, по нему передается входящий трафик в направлении к абонентам. Причем полоса пропускания прямого канала делится на две части:

· полоса частот для вещательного телевидения (47…606 МГц), в которой услуги, не требующие непосредственной обратной связи с абонентом, предоставляются всем без исключения абонентам;
· полоса частот для интерактивных услуг (606…862 МГц) предназначена для телекоммуникационных интерактивных услуг, требующих обратной связи с абонентом.

Обратный канал древовидных СКТВ лежит в области 5…40 МГц, а по нему передается исходящий трафик от абонентов. Без организации обратного канала об интерактивном кабельном телевидении не может быть и речи, поскольку именно по нему абоненты могут обращаться к головной станции и через головную станцию друг к другу.

Например, за счет использования данного канала абоненты СКТВ смогут дополнительно получить доступ к различным базам данных для обмена цифровой информацией. Возможно подключение абонентов и к различным разветвленным системам сигнализации: пожарной, охранной, экстренного вызова медицинской помощи и т.д. Наличие дополнительного обратного канала открывает большие возможности по организации в будущем информационной службы коммунального хозяйства, обеспечивающей автоматическое снятие, передачу и обработку на ЭВМ показаний счетчиков расхода электроэнергии, воды, газа, тепла в жилых домах, сигнализацию о состоянии лифтов, кодовых замков в подъездах и т.д.

Для распределения радиосигналов вещательных телевизионных 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 телевизионного вещания, предусмотрена организация 16 специальных радиоканалов для распределения телевизионных 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…246 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.

В действующих СКТВ максимально возможное число организуемых телевизионных радиоканалов соответствует 20 при полосе пропускания распределительной сети от 40 до 230 МГц, 28 - при полосе частот 40…294 МГц. Однако на практике из-за ограничений на возможность совместного усиления и передачи телевизионных сигналов ввиду недостаточной избирательности телевизоров по соседним каналам максимально возможное количество используемых радиоканалов снижается более чем в 2 раза, т.е. приходится чередовать «рабочие» и «нерабочие» каналы.

В последние годы в ряде стран интенсивно разрабатываются и уже эксплуатируются СКТВ нового поколения, позволяющие распределять телевизионные сигналы не только в диапазоне метровых волн, но и в диапазоне дециметровых волн (ДЦВ). Новейшее поколение аппаратуры СКТВ использует в распределительной сети рабочие частоты в интервале 5…600 МГц (с учетом обратного канала). Примером подобных СКТВ является отечественная система КТ–600, позволяющая организовать до 60 телевизионных радиоканалов.

15.4.3. Конструктивные особенности систем кабельного телевидения на основе волоконно-оптического кабеля

Способы построения волоконно-оптических СКТВ. По распределительной сети СКТВ, выполненной с использованием ВОЛС, телевизионные сигналы могут передаваться способами частотного уплотнения.

Частотное уплотнение ВОЛС возможно либо с помощью набора несущих частот с модуляцией каждой несущей частоты своим телевизионным сигналом, либо посредством формирования полного многоканального сигнала с частотно-уплотненными каналами на относительно низких частотах с последующим переносом уже сформированного сигнала на оптическую несущую. Однако первый из названных способов в настоящее время в оптическом диапазоне практически не может быть реализован из-за отсутствия необходимого набора оптических генераторов и фильтров разделения каналов; для реализации второго способа требуются широкополосные ВОЛС на одномодовых оптических волокнах (ОВ).

Чрезвычайно малые размеры поперечного сечения и масса ОВ делают выгодным использование пространственного уплотнения телевизионных сигналов (телевизионному сигналу каждой программы отводится свое ОВ в ВОЛС). Целесообразность применения этого метода объясняется еще и тем, что требуемая ширина полосы частот каждого из каналов, организованных на одиночном ОВ, относительно невелика (порядка 6…8 МГц) и ее легко реализовать не только на градиентных, но даже на ступенчатых волокнах. В данном случае по каждому ОВ рассматриваемой ВОЛС СКТВ предполагается передавать аналоговый телевизионный сигнал, сигнал звукового сопровождения ЧМ поднесущей, расположенной за пределами видеоспектра, и служебный цифровой сигнал (для передачи данных) на второй поднесущей, расположенной еще выше по шкале частот. При использовании принципа пространственного уплотнения суммарный сигнал, включающий в себя телевизионный, звуковой и служебный сигналы, модулирует оптическую несущую, которая может быть одинаковой для всех ОВ кабеля. В будущем при переходе на ОВ с лучшими показателями по затуханию и широкополосности для уменьшения количества ОВ в ВОЛС при передаче телевизионных сигналов большого числа различных программ станет целесообразным формирование для каждого ОВ многоканального сигнала с частотно-уплот­ненными телевизионными сигналами нескольких программ.

Возможная функциональная схема СКТВ, использующей ВОЛС с пространственным разделением телевизионных сигналов, реализующей принцип обратной связи от абонентов (режим интерактивности), приведена на рис. 15.9. В состав данной СКТВ входят ГС 1, содержащая устройства приема, преобразования и усиления телевизионных сигналов вещательных программ 2, видеомагнитофон 3, телекинодатчик 4, телевизионный синтезатор знаков 5, блок приема, обработки телевизионных сигналов, принимаемых непосредствен­но от абонентов с целью их передачи другим абонентам 6, мини-ЭВМ 7, которая управляет работой всех СКТВ; передающие оптические устройства 8 на базе лазерных диодов, приемное оптическое устройство 9, содержащее фотодиод; распределительная сеть, состоящая из магистральных ВОЛС 10 с магистральными разветвителями 11, субмагистральных ВОЛС 12 с направленными ответвителями 13 абонентских линий; видеокоммутаторы 14, имеющие на входах и выходах приемные 15 и передающие 16 оптические устройства, включающие в себя электронный коммутатор телевизионных сигналов 17, управляющую микро-ЭВМ 18; абонентское оборудование 19, которое состоит из блока оптических соединений 20, приемного 21 и передающего 22 оптических устройств, оконечного управляющего устройства 23, телевизионного приемника 24, передающей камеры 25 и клавиатурного устройства 26.

Рис. 15.9. Функциональная схема СКТВ, использующей ВОЛС с пространственным разделением телевизионных сигналов

На ГС от приемных антенн или по специальным линиям связи поступают телевизионные сигналы различных программ, а также телевизионные сигналы от абонентов. Кроме того, ряд программ может формироваться непосредственно самой ГС, например, с помощью видеомагнитофона, телекинодатчика, телевизионного синтезатора знаков. Магистральные и субмагистральные ВОЛС должны соединить несколько десятков ОВ, которые используются в основном для передачи телевизионной информации от ГС к абонентам, однако часть волокон предназначается для передачи видеоинформации от абонентов к ГС. Видеокоммутаторы служат для подключения абонентского оборудования к соответствующему ОВ субмагистральной ВОЛС с целью выбора требуемой телевизионной программы. Микро-ЭВМ видеокоммутатора связана как с мини-ЭВМ ГС, так и с клавиатурными и оконечными управляющими устройствами, находящимися непосредственно у абонентов, и станциями для подачи команд на выбор телевизионных программ. Микро-ЭВМ управляет подачей абоненту телевизионного сигнала выбранной программы по команде, поступающей от абонента, а также передачей видеоинформации, формируемой у абонентов, в ГС. От видеокоммутатора через блок оптических соединений отходят абонентские линии, содержащие два ОВ. По одному ОВ передается телевизионный сигнал выбранной программы, по другому – телевизионная информация от абонентов в видеокоммутаторы.

Недостатками такой схемы построения СКТВ на ВОЛС являются необходимость использования электронных коммутаторов для подключения абонентских отводов к тому ОВ, по которому передается телевизионный сигнал выбранной программы, а также техническая сложность осуществления большого количества разветвлений и отводов телевизионных сигналов от ОВ.

Основные сведения о компонентах волоконно-оптических систем передачи. Важнейшими компонентами волоконно-оптических систем передачи являются источники и приемники оптического излучения.

В системах связи по ВОЛС широко применяются источники излучения двух видов: светоизлучающие (СИД) и лазерные (ЛД) диоды. Как в СИД, так и в ЛД генерация света обусловлена рекомбинацией электронов и дырок в полупроводниках, результатом которой является образование фотонов. Для СИД и ЛД характерна прямая модуляция интенсивности излучения путем изменения тока накачки I_н, проходящего через излучатель.

Значительные перспективы использования в системах связи по ВОЛС имеют волоконные лазеры.

В качестве оптических передатчиков в СКТВ целесообразно использовать серийные передающие оптоэлектронные модули (ПОМ), которые предназначены для передачи по ВОЛС цифровых сигналов.

ПОМ состоит из оптической головки и электронной схемы, основным назначением которой является модуляция излучаемого света. В оптической головке с СИД должны находиться полупроводниковый лазер, модулятор, фотодиод и специальная электрическая схема, с помощью которой стабилизируется режим работы ЛД. Необходимые для стабилизации данные поступают на вход схемы от фотодиода, регистрирующего интенсивность излучения ЛД.

Рис. 15.10. Принципиальная схема простейшего передающего оптического модуля со светоизлучающим диодом

На рисунке 15.10 приведена принципиальная схема простейшего ПОМ с СИД. В данном случае модулятор представляет собой микроэлектронную схему – преобразователь «напряжение – код», управляющую током накачки I_н  в цепи питания светодиода.

Преобразование оптической мощности (при модуляции по интенсивности) в электрический сигнал осуществляется с помощью полупроводниковых фотодиодов. На практике в основном используются лавинные фотодиоды (ЛФД) и фотодиоды p-i-n типа. ЛФД получили в СКТВ на ВОЛС наиболее широкое распространение, несмотря на то, что они требуют источник высокого напряжения (около 220 В) для получения необходимого напряжения смещения), а также устройства автоматической регулировки для стабилизации величины лавинного усиления и устранения влияния температуры. При передаче по ВОЛС цифровой информации, которая допускает малое отношение сигнал–шум, применяются только ЛФД. P-i-n фотодиоды имеют худшие значения основных параметров по сравнению с ЛФД, но они относительно дешевы.

Серийный приемный оптоэлектронный модуль (ПРОМ) представляет собой собранное в общем корпусе устройство, состоящее из фотодетектора (p-i-n фотодиода или ЛФД) и малошумящего предварительного усилителя. На рис.15.11 приведены принципиальные схемы ПРОМ двух типов – модуля с подключением фотодетектора к усилителю (схема «прямой линии») и модуля с трансимпедансным усилителем, в котором осуществляется обратная связь через резистор R_f.

а – с интегрирующим усилителем; б – с трансимпедансным усилителем
Рис. 15.11. Принципиальные схемы приемных оптических модулей

При использовании ЛФД в качестве фотодетектора можно изменять подаваемое на него напряжение обратного смещения и таким путем регулировать коэффициент лавинного умножения (усиления) фотодиода.

Особенности модуляции и демодуляции телевизионных сигналов, передаваемых по волоконно-оптическим линиям связи. В современных ВОСП телевизионные сигналы могут передаваться как в цифровой, так и в аналоговой форме. Цифровой способ передачи требует аналого-цифрового и цифроаналогового преобразований и значительно более широкой полосы пропускания (более 100 МГц на один телевизионный сигнал). В настоящее время цифровой способ практически может быть применен только на магистральных линиях распределительной сети.

Непосредственная модуляция мощности оптического излучения или модуляции интенсивности представляет собой наиболее простой в реализации способ передачи при использовании полупроводниковых оптических излучателей. Однако при передаче телевизионных сигналов по ВОЛС методом непосредственной модуляции оптической несущей по интенсивности трудно обеспечить низкий уровень нелинейных искажений (менее 2 %) телевизионного сигнала при большом (более 50 дБ) отношении сигнал–шум, которое, в первую очередь, зависит от глубины модуляции. С ростом глубины модуляции возрастают и нелинейные искажения.

Способом модуляции, обеспечивающим эффективное использование частотного спектра, является амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой (АМ-ЧПБ). При таком способе модуляции сигналы представлены в виде, в котором они обрабатываются абонентскими телевизорами без каких-либо дополнительных устройств.

ЧМ несущей с последующей модуляцией мощности оптического излучения обеспечивает повышение отношения сигнал – шум по срав­нению с АМ, но требует более сложной аппаратуры (ЧМ модуляторов и демодуляторов). При этом снижаются требования к линейности модуляционной характеристики, благодаря чему может допускаться большая глубина модуляции, чем при АМ, а, следовательно, увеличиваться предельная дальность передачи. Системы с ЧМ телевизионных сигналов в основном применяются на магистральных линиях. В распределительных сетях СКТВ системы передачи с ЧМ телевизионных сигналов использовать нецелесообразно из-за их сложности. В этом случае абонентские телевизоры дополнительно оборудуются специальными селекторами ЧМ сигналов, осуществляющими демодуляцию, т.е. преобразование ЧМ телевизионных сигналов в АМ сигналы. Частотный разнос между передаваемыми телевизионными сигналами составляет 40 МГц. Многоканальные системы передачи телевизионных сигналов с ЧМ также не являются перспективными для СКТВ на ВОЛС, так как им присущи практически те же недостатки, что и системам с АМ-ОПБ.

Более перспективно в СКТВ применять сложные виды модуляции с использованием импульсного режима работы оптических излучателей, при котором допускается большая глубина модуляции. Поэтому представляет интерес использование в СКТВ помехоустойчивых аналого-импульсных методов модуляции, к числу которых, в первую очередь, относятся широтно-импульсная модуляция (ШИМ), частотно-импульсная модуляция (ЧИМ).

Среди аналого-импульсных модуляторов и демодуляторов телевизионных сигналов к наиболее освоенным в настоящее время относятся частотные. Известно, что ЧМ при больших индексах модуляции обеспечивает высокое качество передачи телевизионных сигналов в условиях нелинейных характеристик тракта связи. Поэтому очень перспективным является применение ЧИМ, приближающейся по своим параметрам к ЧМ. Переход от ЧМ к ЧИМ достаточно просто осуществляется с помощью амплитудного ограничителя и формирователя импульсов постоянной длительности, частота повторения которых меняется по закону модулирующего сигнала. В спектре ЧИМ сигнала его низкочастотные компоненты несут информацию о модулирующем сигнале.

Непосредственное выделение низкочастотных компонент (линейного спектра частот) из ЧИМ сигнала осуществляется фильтром низких частот. Предварительно с помощью усилителя–ограничителя (порогового устройства) производится регенерация переданных импульсов постоянной длительности.

В данном случае выделенный линейный сигнал U(t) можно представить в виде суммы следующих сигналов:

U(t) =

,

где U_0i – амплитуда соответствующей несущей частоты при отсутствии АМ; m_i – коэффициент глубины модуляции; F_i – частота модулирующего сигнала; f_0i – частоты соответственно несущих телевизионного (яркостного) сигнала (f₀₁ = f_из), сигнала цветности (f₀₂ = f_цв), сигнала звукового сопровождения (f₀₃ = f_зв).

Амплитуды данных несущих частот имеют следующие уровни при отсутствии АМ: U₀₁=0 дБ; U_0i = -8 дБ; U_0i= -2 дБ.

После детектирования ЧИМ сигнала осуществляется его частотное преобразование на несущую частоту выбранного телевизионного радиоканала.

ЧИМ позволяет использовать наиболее дешевые элементы волоконно-оптической техники, устройства цифровой техники и обеспечивает качество передачи, мало уступающее цифровым методам, но превосходит их по простоте и стоимости. В будущем системы передачи с ЧИМ полностью перейдут на применение цифровой техники.

В настоящее время цифровой способ применяется на супермагистральных волоконно-оптических линиях, связывающих, например, две ГС различных СКТВ или ГС с местным телецентром. Примером цифровой волоконно-оптической системы передачи для СКТВ является аппаратура «Телебит-4», предназначенная для передачи со скоростью 486 Мбит/с по ОВ на длине волн 1,3 мкм четырех телевизионных сигналов с использованием восьмиразрядного композитного кодирования сигналов системы SECAM-III с частотой дискретизации 13,5 МГц и девяти стереосигналов звукового сопровождения с использованием четырнадцатиразрядного кодирования с частотой дискретизации 48 кГц. Для улучшения качественных характеристик СКТВ предусмотрено использование десятиразрядного композитного кодирования видеосигнала с частотой дискретизации до 20 МГц и шестнадцатиразрядного кодирования звуковых сигналов с частотой дискретизации 96 кГц.

15.4.4. Цифровые сети интерактивного кабельного телевидения

Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения. Волоконно-оптическая технология позволяет создавать интерактивные широкополосные сети, пригодные для подачи и распределения информации в полностью цифровом виде. В правильно спроектированной кабельной сети отношение сигнал-шум должно быть достаточно высоким, выше, чем в спутниковой системе (по стандарту оно должно быть не ниже 43 дБ). При этом полоса частот каналов кабельной сети значительно уже (8 МГц), чем полоса частот ствола спутникового ретранслятора, поэтому целесообразно применение многопозиционной модуляции, например, QAM. Более высокое отношение сигнал-шум снижает вероятность ошибок и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью процесса канального кодирования.

Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, показал, что цифровые сигналы менее чувствительны к интермодуляционным искажениям, чем аналоговые, благодаря значительно меньшему требуемому защитному отношению «цифровой сигнал – цифровая помеха» в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM-сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми.

Структурная схема кодера стандарта DVB-C, используемого в цифровых кабельных сетях, показана на рис.15.12. Источником входного сигнала, как и в других кодерах семейства DVB, служит транспортный поток MPEG-2 с пакетами размером 188 байтов. В скремблере пакеты организуются в группы по 8, синхробайт каждого первого пакета из группы инвертируется и служит в дальнейшем для цикловой синхронизации. Скремблирование, как и в стандарте DVB-S, осуществляется сложением по модулю 2 с псевдослучайной последовательностью (ПСП), порождаемой многочленом g(x)=x¹⁵ + x¹⁴ + 1. На период следования каждого синхробайта скремблирование прерывается.

Учитывая относительно высокое отношение сигнал-шум, внутреннее кодирование не используется, а в качестве метода модуляции предлагается квадратурная амплитудная модуляция различной кратности, от QAM-16 до QAM-256. Дополнительное повышение помехоустойчивости достигается относительным кодированием двух старших битов каждого байта с выхода перемежителя.

Рис. 15.12. Структурная схема кодера стандарта DVB-C

Функциональная схема цифровой мультисервисной сети кабельного телевидения. Обобщенная схема подобной сети приведена на рис.15.13. Головная станция осуществляет прием как аналоговых, так и цифровых эфирных телевизионных сигналов, конвертирование в соответствии с частотным планом, преобразование аналоговых сигналов в цифровые стандарта DVB-C и передачу цифровых телевизионных сигналов в распределительную кабельную сеть. В дополнение к этому одна из спутниковых антенн обеспечивает прием цифровых телевизионных программ в стандарте DVB-S. Сигналы цифрового телевизионного вещания формата DVB-S принимаются специальным цифровым модулем телевизионной станции, преобразуются в стандарт DVB-C, суммируются с сигналами эфирных программ и поступают в распределительную кабельную сеть.

Для реализации интерактивного режима в состав головной станции входит аппаратура доступа, содержащая оптоэлектронный преобразователь, станционный кабельный модем (СКМ), кабельный контроллер. Через оптоэлектронный преобразователь, обеспечивающий преобразование электрических сигналов в оптические и обратно, головная станция имеет широкополосный доступ в сеть Интернет (со скоростью до 155 Мбит/с).

Распределительная кабельная сеть с обратным каналом обеспечивает передачу цифровых телевизионных программ и данных по прямому каналу (в диапазоне 47,5…862 МГц) и передачу цифровых сигналов по обратному каналу (в диапазоне 5…30 МГц).

Абонентские места оборудованы аналоговыми телевизионными приемниками с приставками для приема цифровых телевизионных программ в стандарте DVB-C. Чтобы иметь возможность работать в интерактивном режиме, в состав абонентских мест включен абонентский кабельный модем (АКМ) и персональный компьютер (ПК), оснащенный дополнительными программно-аппаратными средствами в зависимости от вида предоставляемых абоненту информационных услуг.

Кроме доставки абонентам эфирных и спутниковых цифровых телевизионных программ в стандарте DVB-C, рассматриваемая мультисервисная сеть обеспечивает высокоскоростной выход в сеть Интернет с предоставлением доступа к различным информационно-справочным службам и базам данных, услугам электронной и голосовой почты, организацию услуг IP-телефонии. Все это позволяет организовать «офис на дому» с выходом на корпоративную сеть предприятия и дистанционного обучения в интерактивном режиме, реализовать услуги телефонной связи в условиях ограничений номерной емкости и физического подключения к городской АТС, обеспечить неотложные медицинские консультации на дому с возможностью оперативной передачи в медицинский центр данных о состоянии здоровья (кардиограммы, энцефалограммы и пр.) для принятия решений квалифицированными специалистами, создать охранные и противопожарные системы видеонаблюдения.

Σ- сумматор; ЦТВП – цифровая телевизионная приставка DVB-C
Рис. 15.13. Функциональная схема цифровой мультисервисной сети кабельного телевидения интерактивного типа

15.5. Сотовые системы телевидения

По мнению многих специалистов в области телевидения для организации многопрограммного телевидения считается целесообразной замена традиционного наземного способа передачи телевизионных сигналов, в том числе и цифровых, микроволновой распределительной телевизионной системой с низким уровнем излучения электромагнитных волн. На практике используются различные варианты микроволновых распределительных телевизионных систем, которые соответственно имеют следующие названия: MMDS – Multichannel Microwave Distribution System – многоканальная микроволновая система распределения; LMDS – Local Multipoint Distribution System – локальная многоточечная система распределения; MVDS – Multipoint Video Distribution System - многоточечная система распределения телевизионных программ. Часто подобные системы называются сотовыми системами телевещания (системы Cellular Vision). Следует заметить, что разница в названиях данных систем весьма условна, поскольку рекомендации для них разрабатывались в разных странах, находящихся на различных континентах. Особенно эффективным является использование микроволновых распределительных систем в районах со слабо развитой инфраструктурой линейно-кабельных сооружений и на территориях с малой плотностью жилой застройки.

С внедрением цифровых методов передачи и организацией обратных каналов в системах MMDS, LMDS и MVDS появилась возможность предоставления полного набора телекоммуникационных услуг широкополосного радиодоступа абонентам. Причем архитектура подобных распределительных систем может быть двух типов: «точка-точка», либо представлять собой «звезду», т.е. «точка - много точек». В данном случае в центре «звезды» находится головное (центральное) приемо-передающее радио-, модемное и компьютерное (провайдерное) оборудование, способное непосредственно принимать радиосигналы звукового и телевизионного вещания, передаваемые по эфиру или с помощью спутниковых систем связи. По выделенным каналам связи головное оборудование принимает сигналы программ звукового и телевизионного вещания напрямую из радио- и телевизионных студий, соединяется с магистралью Интернета, с телефонной сетью общего пользования, с сетью передачи данных, с компьютерными сетями различных уровней, с сетями сбора данных телеметрии (инженерно-коммунальные службы, УВД, ДОБДД, МЧС, пожарные и охранные службы, органы гражданской обороны и т.д.).

Организация обратного канала может обеспечиваться как за счет использования части рабочей полосы частот или при выделении дополнительной полосы частот в радиоканале, так и применения проводных технологий, в частности, телефонных сетей общего пользования и существующих распределительных сетей систем кабельного телевидения.

Основные достоинства радиосистем широкополосного доступа заключаются в следующем:

· высокое качество сигналов и практически полное отсутствие «мертвых» зон за счет выбора размеров соты (ячейки) в пределах от 1 до 6 км;
· возможность для абонентов выбора большого числа сигналов различных телекоммуникационных служб, в том числе телевизионных программ;
· высокая надежность сети при рассредоточенных ретрансляторах;
· обеспечение экологически безопасных для населения уровней электромагнитных излучений радиопередатчиков;
· сравнительная дешевизна абонентской установки за счет использования комнатной малогабаритной антенны с линейными размерами 15…25 см;
· высокое качество сигналов из-за сравнительно низкого уровня помех в выделенных для этих систем диапазонах частот (2,5…2,7 ГГц; 25…45 ГГц);
· независимость условий приема от телевизионных стандартов NTSC, PAL, SECAM, за счет оцифровки сигналов;
· относительно низкая стоимость развертывания радиосистем широкополосного доступа в условиях больших городов по сравнению с монтажом и эксплуатацией гибридных оптико-коаксиальных систем кабельного телевидения.

Частным случаем радиосистем широкополосного доступа (сотовых систем телевещания) является система MMDS, ко­торая представляет собой широкополосный передающий комплекс, осуществ­ляющий трансляцию передаваемой на его вход информации в полосе частот ши­риной 200 МГц. Она аналогична радиорелейной линии, но отличается тем, что предназначена для охвата телекоммуникационными услугами больших территорий. В Рос­сии для систем MMDS выделена полоса частот 2,5…2,7 ГГц при условии ис­пользования амплитудной модуляции. В состав передающего комплекса входит один или несколько радиопередатчиков, сумматоры, линии связи между радиопередатчиками и передающей антенной, одна или несколько передающих антенн.

В практике проектирования и монтажа систем MMDS используются два варианта построения структурных схем: одноканальный и многоканальный.

В одноканальном варианте для передачи n телевизионных программ применяются n передающих устройств, включающих модулятор и собственно радиопередатчик, а суммирование мощности разных передатчиков осуществляется непосредственно в антенне (рис.15.14).     

М – модулятор; П – передатчик; А – антенна
Рис. 15.14. Функциональная схема системы MMDS при использовании одноканальных радиопередатчиков

В многоканальном варианте передаваемые n телевизионных сигналов различных программ сначала поступают на свои модуляторы, далее из них формируется групповой сигнал, который модулирует широкополосный радиопередатчик, работающий на общую антенну (рис.15.15).

Многоканальные, или групповые, передатчики целесообразно использовать в небольших городах и поселках городского типа, где радиус зоны покрытия не превышает 6 км.

По сравнению с передатчиками традиционного наземного телевидения мощность передатчиков MMDS значительно ниже. Ее типовое значение в области частот 2,5 ГГц не более 100 Вт. Возможен как индивидуальный прием сигнала в преде­лах прямой видимости с помощью малогабаритных приемных антенн, совмещен­ных с конвертором, который переносит принимаемый групповой сигнал в об­ласть более низких частот, так и через антенные устройства SMATV (Satellite Master Antenna TV – телевизионная система коллективного пользования), обеспечивающие телевизионными сигналами жилые массивы. В случае невозможности обслуживания необхо­димой территории с одной точки, в теневых зонах устанавливаются автономные ретрансляторы.

М – модулятор; П – передатчик; А – антенна
Рис. 15.15. Функциональная схема системы MMDS при использовании многоканальных радиопередатчиков

Непосредственно к сотовым системам телевидения относится очень пер­спективная система LMDS, работающая в полосе частот более 23 ГГц, т.е. на почти миллиметровых волнах, и использующая помехоустойчивый вид модуля­ции QPSK, применяемый в спутниковом вещании.

Система сотового телевидения LMDS работает по следующему принципу: в пределах зоны охвата устанавливается сеть радиопередатчиков (базовых стан­ций – БС) с радиусом действия около 5…6 км. Приемное устройство использует плоскую небольшую по размерам антенну, которая может устанавливаться как в помещении, так и вне его. В системе LMDS телезритель получает сигналы сразу с нескольких спутников. Специальные устройства, установленные на БС, улавли­вают сигналы различных программ с разных ИСЗ и ретранслируют их абонентам. Такая система обеспечивает возможность абонентам принимать в среднем до 100 телевизионных программ, причем отпадает необходимость иметь дешифратор (как в случае с обычной спутниковой системой) – к телезрителям телевизионные сигналы с различных спут­ников поступают уже в расшифрованном виде. Система LMDS удобна еще и тем, что может работать в интерактивном режиме и включать в себя целый набор те­лекоммуникационных услуг.

Сотовые системы телевещания MVDS работают в полосе частот 40,5…42,5 ГГц и используют радиопередатчики мощностью около 1 Вт. В данном случае один ра­диопередатчик с ненаправленной антенной или группа передатчиков с антеннами секторной направленности, имеющими большой коэффициент усиления, состав­ляют БС. Радиопередатчик БС передает в эфир сигнал с несколькими несущими в диапазоне частот миллиметровых волн. Излучаемый сигнал имеет ширину спек­тра 1…2 ГГц и содержит информацию большого числа региональных программ, а также принимаемых со связных ИСЗ. Многоканальный сигнал может поступать на вход радиопередатчика уже скомпонованным на специальной региональной станции, либо непосредственно формироваться на БС с помощью соответствую­щих мультиплексоров.

С помощью системы MVDS в полосе частот 2 ГГц можно организовать от 96 до 128 аналоговых телевизионных каналов с предоставлением интерактивных услуг (или в несколько раз больше цифровых), причем каждый из них будет занимать полосу частот от 29,5 до 39 МГц. Однако максимального значения число частотных каналов достигает лишь при работе одиночной БС. При наличии в сети множества сот применяются БС с четырехсекторными антеннами. Частотное планирование сети осуществляется благодаря использованию различных радиочастот или поляризации излучаемого сигнала в каждом секторе. Фиксирование абонентской антенны в такой системе позволяет использовать сигналы с различной поляризацией. В результате выполнения указанных условий, исключающих влияние соседних БС друг на друга, возможное число транслируемых программ уменьшается в 4 раза.

Современные системы такого типа обеспечивают передачу радиосигналов на экологически безопасных уровнях мощности – 100…300 мВт на один канал.

Следует особенно отметить, что подобные системы хорошо работают именно в городах, где СВЧ-сигнал доходит до абонентов, не находящихся в зоне прямой видимости, после многократного отражения от стен домов. Для улучшения приема в особо затененных местах применяют сравнительно недорогие устройства – пассивные ретрансляторы.

Абонентское оборудование сотовых систем телевидения представляют собой традиционный спутниковый тюнер, работающий в диапазоне частот 950…2050 МГц. Антенна выполняется вместе с СВЧ-приемником, осуществляющим первое преобразование частоты с целью ее понижения, в едином блоке, представляющим собой легкое компактное устройство диаметром около 150 (в диапазоне 40 ГГц) или 250 мм (в диапазоне 23 ГГц).

15.6. Принципы организации звукового и телевизионного вещания в сети Интернет

В последнее время наблюдается значительный интерес вещателей и производителей аудиовизуальной продукции к технологии передачи потокового, т.е. непрерывного, аудио и видео через Интернет. Интернет-вещание – новый альтернативный способ распространения телевизионных и звуковых сигналов получает сегодня все более широкое распространение. В значительной мере можно сказать, что ряд экономически развитых стран переживают настоящий бум Web-вещания. Во многом это объясняется высоким качеством линий связи, развитой инфраструктурой и хорошим уровнем подготовки пользователей. Попытки организовать Web-вещание делаются и в России.

Глобальная сеть обмена информацией Интернет зародилась как информационная система, работающая на низких скоростях и оперирующая весьма малыми объемами текстовой информации. Затем, по мере революционного изобретения гипертекста, появления WWW-технологий, мультимедиа, совершенствования персональных компьютеров и использования более высоких скоростей передачи, резко возросли объемы обрабатываемой информации. По сети Интернет начали доставляться пользователям файлы графики, видео, звука, т.е. из системы информационной она превратилась в информационно-транспортную. А в настоящее время, благодаря развитию потоковых технологий вещания и использованию еще более широкополосных каналов передачи данных, сеть Интернет постепенно становится информационно-транспортно-вещательной. Фактически, сеть Интернет превратилась в наиболее распространенное и эффективное средство массовой информации.

В чем же причина столь высокой популярности новой технологии? В современных условиях, когда найти скоростной канал связи в Интернете становится все проще, Web-вещание обеспечивает необходимую гибкость и мобильность, позволяя использовать практически любой доступный способ для подключения к сети. Кроме того, тесная интеграция аудио, видео и компьютерных технологий, характерная для Web-вещания, открывает широчайшие возможности по организации «аудио и видео по запросу» и других интернетовских сервисов. Интерактивность в сети Интернет фактически на порядок выше, чем в любой функционирующей вещательной телевизионной системе.

Появление новых коммуникативных функций Интернет-вещания рассмотрим на примере системы потокового автоматизированного звукового вещания. Радиостанция в процессе подготовки к Web-вещанию кроме традиционной звуковой программы накапливает огромный поток дополнительных данных, непосредственно относящихся к ее содержанию. Это может быть информация, содержащаяся в электронной этикетке к фонограмме, на которой указаны название музыкальной композиции, фотографии авторов и исполнителей, дата создания и первого исполнения, название музыкального альбома, расписание в эфире, текст, записываемый ведущим в студии и т.п. Вся эта информация используется для Web-вещания. В этом случае пользователи в процессе прослушивания программ звукового вещания имеют возможность одновременного ознакомления по выбору со всем объемом дополнительно накопленных данных.

В основе всех технологий Интернет-вещания в прямом эфире лежит следующий принцип: станция оцифровки (в случае применения аналогового вещательного телевизионного и звукового оборудования), либо кодирующее устройство осуществляют захват, т.е. ввод видео и звуковых сигналов и затем кодируют эти сигналы в медиа-поток с заранее заданными параметрами. Разработанная технология и имеющиеся инструментальные средства обеспечивают всестороннюю «чистку» звуковых и видеоданных в процессе их подготовки и оцифровки. Используемые инструментальные средства позволяют осуществлять шумоподавление, удаление артефактов, преобразование чересстрочной телевизионной развертки в прогрессивную и коррекцию цвета. Далее сформированные цифровые потоки передаются на серверы, ретранслирующие их пользователям Интернета. В свою очередь аппаратуру для кодирования звука и видео в потоковые форматы можно условно разделить на две группы. Первая группа, которую следует назвать программными кодерами, захватывает, например, видео с помощью Web-камеры, подключаемой к передающей части сетевого комплекса на основе Fire Wire интерфейса. Дальнейшая «упаковка» видеоданных выполняется программным путем, а затем сформированный поток отправляется на сервер. В данном случае фактически требуются только компьютер, цифровая видеокамера и плата интерфейса для нее, а все остальные функции выполняет программное обеспечение. Второй подход предполагает наличие специальных компьютерных устройств, использующих программно-аппаратное кодирование видео или звука. Как правило, подобные системы имеют, по сравнению с первой группой, расширенные возможности. Однако стоимость аппаратных устройств для кодирования видео и звука несравненно выше, чем у чисто программных решений.

Важной особенностью аппаратных кодеров является возможность формирования нескольких информационных потоков видеоданных с различным соотношением сторон и качеством (в первую очередь, четкостью) воспроизводимых изображений. Таким образом, можно сразу подготовить потоковый контент, рассчитанный как на высокоскоростные, так и на каналы связи с малой пропускной способностью. При этом допускается одновременная работа в нескольких форматах передачи, например: Microsoft Windows Media, Real Networks, Real Video или Apple’s Quick Time. Одновременно с процессом вещания можно выполнить и функции архивирования данных, как на внутренний дисковый накопитель, так и внешний цифровой видеомагнитофон.

Примером программно-аппаратных систем является семейство оборудования IP/TV 3400 компании Cisco Systems. Данные устройства представляют собой комплексы, осуществляющие обработку, промежуточное хранение и трансляцию видео и аудиосигналов на неограниченное число ПК по сети Интернет. Для системного управления оборудованием IP/TV 3400 используется программно-аппаратный модуль IP/TV Content Manager. С его помощью администратор задает параметры видео и аудиопотоков, составляет расписание трансляций и выполняет другие управленческие функции с помощью обычного Web-браузера с любого удаленного компьютера. IP/TV Broadcast Server является ядром данного семейства оборудования. Именно он осуществляет аппаратное кодирование аудио и видеосигналов, промежуточное хранение полученных данных и их передачу по сети. IP/TV Broadcast Server поддерживает три режима передачи видео и аудиоинформации: прямую трансляцию, запланированную и по требованию. Ширина занимаемой полосы пропускания во время видеотрансляции в локальных и глобальных сетях зависит от используемого кодека. Поэтому пользователям предлагается достаточно большой набор видеокодеков, например, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, Apple Quick Time, что позволяет в достаточно широких пределах варьировать соотношение качества принимаемого сигнала и необходимой пропускной способности.

Существуют два принципа потоковой передачи аудио и видео в сети Интернет – Unicast (одноадресная передача данных) и Multicast (многоадресная передача данных).

В режиме Unicast вещательный сервер генерирует для каждого клиента отдельный поток аудио и видеоданных, а ПК пользователя периодически отсылает на сервер подтверждение о доставке пакетов данных. Таким образом, требуемые мощность сервера и полоса пропускания канала связи прямо пропорциональны количеству клиентов в сети. Посредством способа передачи данных Unicast (передача от точки к точке) сервер практически может обслуживать только очень ограниченное число пользователей. Одноадресная передача данных используется, в основном, в системах «видео по запросу» (Video on Demand). Она удобна для работы отдельных пользователей с видео и аудиоархивами и для распространения вещания на абонентов, подключенных по низкоскоростным коммутируемым линиям связи.

В режиме Multicast (передача от одной точки на многие точки) сервер генерирует один поток данных, к которому могут подключаться по сети различные группы (локальные сети) клиентов. В данном случае мощность сервера и занимаемая полоса пропускания канала не зависит от количества клиентов. Для реализации режима IP-Multicast имеет значение тот факт, что мультиплексирование потока данных производится не на сервере у источника данных, а матричными коммутаторами (Router) в точках разветвления IP-сетей. Необходимый ресурс сервера и магистральной сети при этом могут быть значительно меньше. При передаче по способу IP-Multicast для сервера безразлично, принимают ли данные один или миллион приемных устройств, сервер однократно передает пакеты данных по Multicast-адресу, а сеть распределяет и мультиплексирует их. К сожалению, при этом теряется важное достоинство Интернета – возможность для пользователя выбирать интерактивное содержание из практически неограниченного объема данных. Подобно классическому вещанию при реализации режима Multicast клиентами принимается только узко ограниченное число звуковых или видеопрограмм и нельзя получить требуемую информацию индивидуально в желаемое время. На практике технология многоадресной передачи данных широко применяется для новостийного вещания, в дистанционном образовании, в корпоративных сетях, в структурах государственного управления. Передача мультимедийного потока данных способом IP-Multicast из одной точки на многие точки создает систему связи, схожую со схемой традиционного телевизионного вещания. Преимущество по сравнению с последним при передаче через сеть Интернет состоит в значительном увеличении радиуса вещания. Для российского сегмента Интернета, где ощущается дефицит высокоскоростных соединений сетевых узлов, сдерживающий широкое использование вещательных технологий, применение режима Multicast особенно актуально.

В последнее время практическое применение получил новый способ передачи потоков мультимедийных данных в IP-сетях типа Multicast. Данная технология основана на разбиении каждой вещательной программы на ограниченные по времени части, которые пространственно распределяются в сети различными серверами. В приемном устройстве отдельные части составляются в полную программу. Каждая вещательная программа при этом передается с нескольких разделенных в пространстве передатчиков (серверов), которые приемное устройство воспринимает как один «виртуальный» передатчик. Посредством разделения вещательной программы на временные отрезки достоинство Unicast-передачи (ее индивидуальность) сочетается с эффективностью использования полосы частот в способе Multicast. При этом индивидуальное содержание программ может передаваться значительно большему числу приемных устройств в отсутствие широкой полосы частот.

Приемниками потокового аудио и видео в сети Интернет могут быть обычные ПК, соответственно имеющие сетевую плату и дополнительно снабженные звуковой и видеокартами приема программ цифрового и видеовещания (DVB), гибридные устройства, соединяющие ПК и телевизоры и обычные абонентские телевизоры, дополненные специальной приставкой.

Попытки интегрировать в одном устройстве телевизор и ПК предпринимаются рядом зарубежных фирм. Например, австралийская фирма AEA (Advanced Energy Australia) начала выпуск универсальных приемных установок, именуемых Cybernet PC TV, представляющих собой качественный рывок в направлении объединения телевизора и ПК. Данное устройство сочетает в себе ПК, телевизор высокой четкости, проигрыватель DVD и обычных компакт-дисков и коммуникационный центр для приема-передачи факсов и высокоскоростного подключения к сети Интернет.

 Cybernet PC TV имеет процессор с тактовой частотой 253 МГц, 64 Мбайт оперативной памяти и жесткий диск емкостью 4,3 Гбайт. Встроенная плата с декодером MPEG/Dolby позволяет проигрывать компакт-диски практически любых форматов из имеющихся на сегодняшний день.

Абонентские приставки (Set-Top-Box – STB), обеспечивающие непосредственное подключение бытовых телевизоров к сети Интернет без помощи ПК, осуществляют согласование параметров отображения Интернет-страниц с параметрами стандартного телевизионного разложения. Одновременно приставки типа STB следует рассматривать как базовые устройства приема программ спутникового и наземного цифрового телевизионного вещания. Относительно низкая стоимость приставок STB может сделать рассмотренный вариант доступа в Интернет особенно привлекательным для самого широкого круга пользователей.

Одной из важнейших проблем, требующих решения при организации потокового вещания в сети Интернет, является предоставление каналов связи с необходимой пропускной способностью пользователям. В принципе информация из сети Интернет может передаваться по существующей телефонной сети общего пользования (ТСОП) со скоростью 28,8 кбит/с по обычным каналам и до 56 кбит/с по специально выделенным каналам. Однако ситуация осложняется тем, что потоковое видео очень информативно. Например, видеосюжет длительностью в одну минуту, преобразованный в соответствии со стандартом кодирования с информационным сжатием MPEG-2, может быть представлен в виде файла объемом 60 МБ. В случае обеспечения визуального качества, принятого, например, в наземном цифровом телевизионном вещании, прием одноминутного видеосюжета из Интернета по ТСОП потребует от 2,4 до 4,6 часов. Следовательно, видеофайлы не могут практически передаваться абонентам по узкополосным каналам связи. Крайне необходимо использование более высокоскоростных каналов. При этом следует учитывать, что абонентские каналы связи в сети Интернет при реализации потокового вещания являются резко асимметричными; запрос от абонента требует скорости 50…150 бит/с, а для получения потокового видео из Интернета необходима скорость, по крайней мере, в пределах нескольких Мбит/с (иногда до 20 Мбит/с).

К настоящему времени известно несколько наиболее привлекательных вариантов высокоскоростного подключения абонентов к сети Интернет. Во-первых, это распределительные сети систем кабельного телевидения, обеспечивающие скорость цифрового потока до 10 Мбит/с. Во-вторых, это использование малых наземных станций типа VSAT для приема сигналов со связных спутников, а также коллективных и индивидуальных установок систем спутникового непосредственного телевизионного вещания, создающих возможность принимать сигналы из сети Интернет со скоростью до 4 Мбит/с. Наконец, это наземные сети многоканального телевизионного вещания MMDS. Обобщенная структурная схема высокоскоростного доступа в Интернет по системе MMDS приведена на рис.15.16. Ее особенность состоит в том, что скорость передачи информации по радиоканалу к индивидуальному абоненту достигает 0,4 Мбит/с, а к коллективному (корпоративному) пользователю – 10 Мбит/с. Подобный высокоскоростной доступ стал возможным благодаря организации широкополосного канала от провайдера Интернета к пользователям через цифровой передатчик MMDS. Передача индивидуальных запросов от абонентов в таких системах производится с помощью ТСОП.

Перспективы развития Интернет-вещания определяются новыми технологическими достижениями. Например, широкое использование технологий спутникового непосредственного телевизионного вещания, распространение систем передачи данных на базе сетей кабельного и сотового телевидения фактически решают проблему «последней мили» для отдельных пользователей сети Интернет. Новые высокопроизводительные информационные серверы, сетевые маршрутизаторы и коммутаторы позволяют поддерживать множество потоков аудио и видеоинформации. Разработка недорогих сетевых терминалов (гибрид телевизора и ПК), а также абонентских приставок типа STB заново откроет сеть Интернет для многих миллионов новых пользователей.

Рис. 15.16. Обобщенная структурная схема высокоскоростного доступа в Интернет по системе MMDS