Классификация головных станций

Головные станции в системах кабельного телевидения предназначены для приема и обработки телевизионных сигналов с целью их последующего распределения. Выходы центральной головной станции являются входами транспортной сети (радиорелейной или, чаще, оптической), роль которой заключается в доставке сигналов от оборудования головной станции к кабельным распределительным сетям. В этой главе рассмотрим структуру и основные элементы оборудования головной станции, их функции, классификацию головных станций, способы получения исходных сигналов головной станцией, в частности, прием программ наземного вещания и спутниковый прием, а также технические параметры станции. Головная станция задает исходные параметры сигнала, поэтому именно она определяет возможное номинальное качество сигнала, приходящего в конечную абонентскую точку. Максимальное количество абонентов в системе коллективного приема ограничено шумовыми характеристиками оборудования головной станции и характеристиками распределительного оборудования.

Под оборудованием головной станции понимается комплекс оборудования, предназначенного для формирования качественного группового телевизионного сигнала с целью его дальнейшего направления в распределительную кабельную сеть. Основным источником сигналов для центральной головной станции является эфирный прием - от спутниковых (СТВ) или наземных (НТВ) станций телевизионного вещания. В состав головного оборудования системы КТВ могут входить первичные внешние устройства, предназначенные для формирования исходного сигнала (антенные устройства, видеокамеры, видеомагнитофоны), собственно головная станция (ГС) и выходные устройства (частотные диплексеры, сумматоры и делители мощности, оптические передатчики), состав которых зависит от конкретной конфигурации создаваемой системы. В состав оборудования ГС могут входить мачтовые и спутниковые антенные устройства, антенные и предварительные усилители, полосовые фильтры, генераторы, диапазонные и канальные усилители, модуляторы и демодуляторы, частотные конверторы. Очевидно, головная станция составляет основу всей системы КТВ, определяет ее конфигурацию, масштаб области обслуживания и параметры сигнала. Головные станции (ГС), удельный вес которых в стоимости всей СКТВ составляет 10%, в большой степени определяют технический уровень всей сети. От того, какие параметры имеет головная станция, зависит максимальное число транслируемых каналов, протяженность магистралей, число абонентов и, самое главное, качество изображения на экранах телевизионных приемников.

В действующем ГОСТ Р52023-2003 поверхностно отражены требования, предъявляемые к параметрам головной станции. Это отражает тот факт, что отечественная промышленность практически прекратила выпуск современного оборудования для систем КТВ. В то же время в Европе и США множество фирм выпускает широкий спектр головного оборудования позволяющего построить систему КТВ любой конфигурации и масштаба. Среди наиболее известных производителей можно назвать фирмы SUMAVISION, PBI, TERRA, WISI, IKUSI. Европейский стандарт EN 50083 определяет характеристики головного оборудования. Поскольку существует множество моделей головных станций разного типа и емкости, рассмотрим общие требования к головным станциям.

 

Для правильного выбора головной станции, пригодной для проектируемой системы КТВ, необходимо принимать во внимание следующие характеристики:

• уровень распределения (транспортный, магистральный, домовой);
• максимальное количество абонентов;
• максимальное число транслируемых ТВ каналов (спутникового и наземного вещания);
• возможность приема цифровых и аналоговых ТВ каналов;
• возможность использования одного и того же оборудования для приема и распределения ТВ каналов спутникового и наземного вещания;
• стоимость системы на одного абонента.

В соответствии с иерархической трехуровневой архитектурой системы КТВ все головные станции можно разделить на три типа по их функциональному назначению:

• центральные;
• узловые (подголовные);
• местные (локальные).

Тип станции указывает на иерархический уровень системы, для которого она предназначена и, соответственно, определяет ее категорию качества и выходную емкость. Выходы головной станции любого типа являются входами сети следующего, более низкого, уровня кабельной системы передачи. Центральная головная станция предназначена для передачи сигнала в пределах всей области обслуживания системы КТВ. К функциям центральной ГС относится принятие программ из различных источников (спутниковых, эфирных, местных), кодирование каналов, создание базовых пакетов каналов, преобразование аналоговых сигналов в цифровые, контроль и менеджмент остального оборудования кабельной сети. С выхода центральной ГС сигнал подается к узловым ГС посредством транспортных линии (радиорелейных или кабельных). Узловая станция предназначена для обслуживания распределительного сегмента. С выхода узловой ГС сигнал подается в магистральную распределительную сеть данного сегмента, имеющую структуру транк-фидер или на основе одного кабеля. Для небольших систем (СКТ-1) предназначен вариант, называемый местной головной станцией, с выхода которой сигнал может сразу подаваться в домовую сеть. Качественные характеристики типов головных станций различаются. Очевидно, что наилучшими характеристиками обладают ГС первого типа, принимающие сигналы наземного и спутникового телевидения и формирующие качественные групповые сигналы для дальнейшей трансляции их в кабельной сети.

Классификация головных станций по ГОСТ Р52023-2003. Согласно стандарту EN 50083, в пятой части которого отражены общие требования к головным станциям, классификация головных станций производится по типу системы коллективного приема, которую она должна обслуживать: MATV (Master Antenna Television System), SMATV (Satellite Master Antenna Television System) и CATV (Community Antenna Television System). Этой классификации более соответствуют станции зарубежного производства. Классификация, принятая в EN 50083, не рассматривается как требование, а лишь является рекомендуемой для производителей головного оборудования и операторов систем «ТВ. Оператор «ТВ имеет возможность выбора станции любого класса, исходя из соотношения цена-качество и принимая во внимание функциональность будущей системы.

Местные головные станции, относящиеся к классу MATV, используются для локального коллективного обслуживания абонентов, например в пределах распределительной домовой сети. Это классический способ коллективного использования антенны диапазона НТВ. Распределение сигнала осуществляется в диапазоне частот эфирного (кабельного) телевидения 5 - 862 МГц. Сигнал подается на абонентские розетки без конвертирования и демодуляции. Подобные системы создаются для небольшого количества абонентов в пределах одного многоквартирного здания. Если кроме антенны диапазона НТВ установлена спутниковая антенная, то возможно использование системы MATV без частотного уплотнения. В этом варианте коллективного приема диапазон частот кабельного ТВ (5 - 862 МГц) не совпадает с диапазоном выходных частот спутниковых антенн (950 - 2150 МГц), следовательно, сигналы от спутниковой и эфирной антенн можно раздавать по общему кабелю. При этом все устройства такой сети должны обеспечивать работу в диапазоне 5-2150 МГц, а каждый абонент должен иметь спутниковый ресивер.

Профессиональные головные станции класса SMATV предназначены для снабжения спутниковыми сигналами СТВ и сигналами НТВ групп многоквартирных домов и распределительных сетей. Согласно EN 50083-5, станции SMATV делятся на два подкласса: станция класса SMATV-A предназначена для трансмодуляции QPSK-сигналов спутникового ТВ в QAM-сигналы с последующим распределением, а станция класса SMATV-B предназначена для непосредственной трансляции сигналов в модуляции QPSK, причем возможны два варианта конфигурации SMATV-B. Первый, называемый SMATV-IF, является довольно дорогим для абонента способом приема, поскольку множество функций головной станции переносится на абонентское оборудование. Раздача сигнала с выхода головной станции осуществляется без конвертирования и демодуляции, в диапазоне спутниковой ПЧ (выше 950 МГц). Такие системы обладают большими возможностями, но требуют, чтобы у каждого абонента был установлен понижающий конвертор и спутниковый ресивер, а все пассивные элементы распределительной сети должны быть способны работать в диапазоне 5 - 2150 МГц. Как правило, подобные системы создаются для небольшого количества абонентов. Второй вариант конфигурации, называемый SMATV-S, предназначен для распределения сигнала QPSK в диапазонах МВ/ДМВ (например, в расширенном S-диапазоне 230 - 470 МГц). Станция класса SMATV-A использует трансмодуляторы QPSK-QAM для распределения цифровых спутниковых программ. В этих устройствах спутниковый цифровой QPSK-сигнал демодули-руется, а затем полученным цифровым потоком модулируется несущая частота в диапазоне MB или ДМВ.

Цифровой канальный процессор (channel processor) переносит спутниковый цифровой сигнал, занимающий полосу частот 36 МГц, в полосу одного телевизионного канала 8 МГц. Заметим, что при трансмодуляции транспортный цифровой поток MPEG-2/DVB не демультиплексируется и не декодируется, а просто преобразуется из спутникового стандарта DVB-S в кабельный DVB-C. Для приема цифровых программ у каждого абонента должен быть установлен ресивер-декодер MPEG-2/DVB с демодулятором QAM.

Профессиональные головные станции класса CATV (Community Antenna Television System) предназначены для обслуживания группы многоквартирных домов и распределительных сетей с конвертированием спутниковых каналов в диапазоны MB и ДМВ, а также для преобразования частот каналов НТВ. При конвертировании спутниковых каналов на головной станции выполняется трансмодуляция ЧМ или QPSK сигналов в AM сигналы. Для сигналов НТВ это не требуется, хотя относительно недавно появились цифровые каналы НТВ. Сигнал с частотной модуляцией в диапазоне 950 - 2050 МГц с выхода антенного оборудования подается на спутниковые ресиверы и демодулируется. Затем канальные процессоры формируют сигнал в кабельном диапазоне 47 - 862 МГц с амплитудной модуляцией, т.е. в том же виде, который воспринимается телевизионным приемником. Ретрансляция цифровых каналов QPSK осуществляется аналогичным образом. Канал принимается цифровым ресивером, декодируется и переносится модулятором в диапазон MB или ДМВ. В такой системе спутниковые ресиверы используются абонентами коллективно, как и в системе SMATV. Но отличие состоит в том, что не требуется установка демодулятора QAM у абонента. Если оператор КТВ не кодирует свой сигнал, то у абонента не устанавливается никакой аппаратуры, кроме телевизора. Этот способ используется для раздачи телевизионных каналов в распределительных сетях, рассчитанных только на диапазоны MB и ДМВ.

Центральная головная станция может относиться к классу CATV или SMATV. Узловая головная станция должна иметь класс CATV. Местная головная станция может иметь класс MATV или SMATV. В настоящее время широкое распространение получают головные станции комбинированного типа с электронной перестройкой входных и выходных параметров, сочетающие в себе свойства станций классов CATV и SMATV. Они предназначены для распределения аналоговых и цифровых сигналов СТВ и НТВ в распределительных сетях с количеством абонентов до 5000.