CATV

Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Tradycyjna sieć dystrybucyjna telewizji kablowej CATV (Cable TV) jest wykonana z kabli współosiowych, za pomocą których wielokanałowy przekaz sygnałów jest jednokierunkowy - jedynie w stronę abonenta sieci. Rola widza sprowadza się wyłącznie do wyboru serwisu (kanału) bez możliwości ingerencji w jego strukturę. W nowszych rozwiązaniach do dystrybucji multimedialnych usług szerokopasmowych CATV stosuje się mieszaną sieć hybrydową HFC (Hybrid Fiber Coax). Sieć działająca w tej technologii składa się w części magistralowej z łączy światłowodowych o wysokiej przepływności i istniejącej infrastruktury kabli koncentrycznych o topologii drzewa z odgałęzieniami - położonych w bezpośrednim otoczeniu abonenta. Pasywne instalacje kabli koncentrycznych o takiej strukturze są bardziej niezawodne niż sieci o topologii magistralowej z zewnętrzną szyną interfejsową, ale przede wszystkim są tańsze - bo zwykle już istnieją. Łączenie kilku różnych usług: telefonii tradycyjnej z transmisją danych (skrętka) i telewizji kablowej (kabel współosiowy) w hybrydowy system HFC, współpracujący ze światłowodową siecią transportową, stanowi szansę na zyskanie większej liczby abonentów przy stosunkowo niskich kosztach instalacyjnych ponoszonych przez operatora sieci. Taka modernizacja istniejącej sieci telewizji kablowej CATV nie wyklucza stosowania innych sieci dostępu abonenckiego (VSAT, PON, FITL, ADSL, WLL, RLL, PLC), lecz każda z nich, oprócz zalet, ma wady i nie należy spodziewać się dominacji tylko jednej technologii nawet na konkretnym terenie abonenckim.

Dotychczasowa rola nadawcy telewizyjnego - sprowadzająca się do dystrybucji obrazu i dźwięku do jak największej liczby odbiorców - stopniowo się zmienia przez wprowadzenie transmisji danych, wzbogaconej w ostatnim czasie w możliwość interaktywnego kontaktu między nadawcą a odbiorcą. Stało się to od momentu opracowania i zastosowania standardu kompresji MPEG, który umożliwił przesłanie kilkunastu cyfrowych programów telewizyjnych w kanale zajmowanym dotychczas przez jeden analogowy program telewizji kablowej. W efekcie powstała telewizja wielokanałowa - dostarczana odbiorcom w sieci kablowej CATV bądź przez satelitarne platformy cyfrowe.

Interaktywne usługi CATV

W sieciach telewizji kablowej klasy HFC konwersja sygnałów optycznych na elektryczne (i odwrotnie) dokonuje się w szerokopasmowych węzłach pośredniczących BONT (Broadband Optical Network Termination), stanowiących w rzeczywistości zakończenie magistralowych traktów optycznych. Węzły konwersji można lokalizować w różnych odległościach od abonenta. Obecne rozwiązania sieci kablowych CATV polegają na maksymalnym zbliżeniu światłowodu do użytkownika końcowego, aż do uzyskania całkowicie optycznej sieci abonenckiej, bez korzystania z kabli miedzianych.

. Interaktywna sieć hybrydowa HFC stanowi rozwinięcie działających rozwiązań abonenckiej telewizji kablowej przez wprowadzenie w istniejące zasoby transmisyjne kanału zwrotnego, zwykle kosztem redukcji części aktywnego pasma w kierunku abonenta. Rozwiązanie to wydaje się najtańszym sposobem realizacji nowoczesnej sieci telewizji kablowej, zwłaszcza na obszarach miejskich o dużym stopniu zagęszczenia abonentów CATV. Do realizacji dwukierunkowych transmisji głosowych i multimedialnych danych przez sieci kablowe CATV wykorzystuje się dwa (lub więcej) wydzielone częstotliwościowo kanały transmisyjne: kanał dosyłowy (downstream) i kanał zwrotny (upstream). Dwukierunkowe kanały w sieciach CATV są niezbędne do oferowania multimedialnych usług interaktywnych, uzyskanych przez modernizację istniejących kanałów dosyłowych przez ich doposażenie w kanał zwrotny (w stronę operatora). Kanał zwrotny stanowi łącze transmisyjne umożliwiające efektywne przekazywanie sygnałów od urządzenia abonenta CPE (Customer Premises Equipment) do serwera usług interaktywnych.

Pierwszą grupę interaktywnych usług sieci kablowej stanowią usługi związane z Internetem i dostępem do różnego rodzaju serwerów zlokalizowanych zarówno w stacji czołowej, jak i jako specjalizowane serwery odległe (poczta). Do funkcjonowania tego typu usług zwykle są potrzebne sieci o niesymetrycznym podziale przepływności: z szerokopasmowym kanałem dosyłowym (CATV, strumieniowym DVB-C) oraz wąskopasmowym kanałem zwrotnym - współdzielonym przez wielu użytkowników z wielodostępem TDMA.

Drugą grupę kablowych usług dwukierunkowych stanowią usługi wymagające zestawienia połączenia na czas transmisji oraz utrzymania odpowiednich parametrów przekazu (ustalona przepływność, niezmienne opóśnienie). Należą do nich przede wszystkim usługi głosowe (telefonia tradycyjna, audiokonferencje i telefonia VoIP) oraz usługi związane z przesyłaniem obrazów w czasie rzeczywistym (wideotelefonia, wideokonferencje, kamery internetowe). Ten rodzaj usług powinien mieć gwarantowane warunki transmisji przez cały czas trwania połączenia, zdefiniowane oddzielnie dla każdej usługi jako QoS (Quality of Service) i ujęte w procedurze dostępu do medium transmisyjnego MAC (Media Access Control). Dla tej grupy usług jakość transmisji mierzona bitową stopą błędów BER (Bit Error Rate) nie powinna być niższa niż 10-9.

. Przyjmując, że w jednym segmencie sieci kablowej znajduje się średnio ok… 1000 abonentów (500-5000), przepływność kanału zwrotnego przypadająca na jednego klienta sieci CATV może wynosić 20-200 kb/s (czyli maksymalnie 25 kB/s). W praktyce wielkość ta jest jeszcze mniejsza, gdyż zwykle nie ma odpowiednich warunków w kablu, aby zapewnić właściwy odstęp S/N sygnału użytecznego od szumów i zakłóceń (modulacja QPSK). To samo dotyczy bardziej efektywnych modulacji sygnału, czyli o większych wartościach (4QAM, 16QAM, 64QAM).

Podstawową przyczyną wysokiego poziomu zakłóceń w kanale zwrotnym jest kumulowanie się zakłóceń (i szumów) emitowanych równocześnie przez wszystkich odbiorców w danym segmencie sieci CATV. Innym śródłem zagrożeń są zlokalizowane w pobliżu kabli współosiowych radionadajniki CB (Cell Broadcasting), emitujące sygnały radiowe z dużą mocą w pasmach o częstotliwościach: 27 MHz i 50 MHz. Kolejnym utrudnieniem są indukowane w kablach zakłócenia impulsowe, powstające w wyniku oddziaływania silnikowych układów zapłonowych, dświgów, wind czy przepięć w sieciach trakcyjnych i elektrycznych (łącznie z wyładowaniami atmosferycznymi). Wdrażanie nowych usług interaktywnych w sieciach telewizji kablowej wymaga dostosowania sposobu transmisji w kanale zwrotnym do fizycznej struktury sieci oraz doboru sposobu dostępu do medium transmisyjnego. Stawia też różne wymagania odnośnie do parametrów kanału zwrotnego dla odrębnych aplikacji:

• aplikacje wymagające dużej przepływności w obu kierunkach transmisji (tworzenie sieci wirtualnych VPN dla przedsiębiorstw, korzystanie z lokalnych serwerów operatora CATV);
• realizacja usług głosowych (telefonia tradycyjna, telefonia VoIP, audiokonferencje) oraz przesyłania obrazów (wideokonferencje), gdzie są potrzebne małe oraz niezmienne opóśnienia i jitter w kanale zwrotnym;
• jednoczesna transmisja wielu sygnałów zwrotnych o szerokim pasmie przenoszenia (do kilkudziesięciu Mb/s) i w różnych trybach pracy (połączeniowy i bezpołączeniowy).

Dystrybucja interaktywnych usług multimedialnych bezpośrednio do mieszkania prywatnego abonenta bądś instytucji biznesowych wymaga inwestycji w szerokopasmową sieć dostępową. Inwestycje te, a także aktualny stan infrastruktury telekomunikacyjnej w terenie (np… Brak okablowania, powtórne rozprowadzanie kabli, instalacja sieci kablowej CATV, wymiana aktywnych węzłów transmisji, przewidywane potrzeby, gęstość abonentów) stanowią istotne kryterium przy wyborze typu konkretnej sieci abonenckiej CATV. Usługa telewizji interaktywnej przez kanał zwrotny pozwala uczestnikom brać udział w teleturniejach, zamawiać dodatkowe informacje po obejrzeniu programu TV albo oglądać programy w dowolnym czasie. Umożliwia też zdalne monitorowanie domu lub pomieszczenia, a także zdalną opiekę nad np chorymi członkami rodziny, ludśmi w podeszłym wieku lub dziećmi, jedynie za pośrednictwem telefonu i kamer internetowych.

Usługi dodatkowe VoIP i VPN

. Transmisja głosu przez sieci wykorzystujące protokół internetowy VoIP (Voice over IP) jest sposobem na dostarczanie usług telefonii POTS z wykorzystaniem transmisji z przełączaniem pakietów. Stanowi też element konwergentnych sieci telekomunikacyjnych, transmitujących łącznie głos, faks i dane na platformie IP. System VoIP nie tylko znajduje zastosowanie w telekomunikacyjnych sieciach szkieletowych (DOCSIS 3.0), dając efektywniejsze wykorzystanie pasma, ale także jest możliwy do zaimplementowania po stronie sieci dostępowej (HFC, xDSL, WLL) - jako alternatywna technologia dostępu do usług telefonii stacjonarnej.

Poza klasycznymi usługami związanymi z dystrybucją obrazu TV czy dostępem do Internetu infrastruktura sieci CATV/HFC może oferować dwie usługi: telefonię IP (VoIP) i prywatne sieci wirtualne VPN. W telefonii VoIP modemy kablowe trzeba uzupełnić przetwornikami (analogowym aparatem telefonicznym lub faksowym), zaś sterownik CMTS oprogramowaniem typu Call Manager. Korzystając z prywatnej sieci VPN, użytkownicy sieci CATV zachowują własne plany adresowe IP, a przy okazji otrzymują wygodną platformę do szybkiego komunikowania się z określoną, terytorialnie rozproszoną grupą klientów biznesowych.