mk_z33t_kir

ЕЛЕКТРОНСКИ КОМУНИКАЦИСКА МРЕЖИ - KАБЕЛСКИ ДИСТРИБУТИВНИ СИСТЕМИ - ГЛАВНА СТАНИЦА


I Z33T home page I страници на македонски јазик I


Миле Кокотов (2010)

Електронска комуникациска мрежа е преносен систем кој овозможува пренос на сигнали преку жичени мрежи, радиобранови, оптички или други електромагнетни средства, вклучувајќи сателитски мрежи, фиксни (со комутација на електрични кола или комутација на пакети, вклучувајќи и интернет) и мобилни земски мрежи, електромагнетски кабелски системи, доколку се користат за пренос на комуникациски сигнали, радиодифузни мрежи и кабелски телевизиски мрежи, независно од видот на информациите што се пренесуваат.


Во овој напис ќе го објаснам преносниот систем  кој овозможува пренос на информации преку жичени (оптичко-коаксијални) мрежи, попознат како кабелски дистрибутивни системи, а кај народот популарно наречен кабелска телевизија.


Кабелската телевизија почнала да се употребува уште во далечната 1948 година во едно гратче во државата Пенсилванија во Соединетите Американски Држави. Тој систем тогаш се нарекувал Community Antenna Television (CATV). Жителите имале проблем со приемот на ТВ станиците бидејќи местото од сите страни било опкружено со ридови. Сигналите од неколку антени поставени на врвот од еден рид во близина на гратчето со помош на коаксијални кабли се пренесувале до заинтересираните семејства.


На почетокот од својот развој, кабелските дистрибутивни мрежи се градеа само со коаксијален кабел. Некаде околу 1976 година почнаа да се користат оптички кабли за пренос на сигналите. На почетокот, во многу мал процент и тоа само на многу долги делници од мрежата. Понатаму, со развој на технологијата, сѐ поголем процент од мрежата се гради со оптички кабли и соодветни оптички елементи, кои се релативно подобри во однос на коаксијалната мрежа.
Предноста на оптичката технологија е евидентна како во поглед на слабеењето на сигналите кои се пренесуваат низ мрежата, така и во однос на пречките предизвикани од околното RF зрачење.
Со примена на оптички кабли се овозможува пренос на сигналите со многу поголем квалитет во однос на коаксијалната кабелска мрежа. Бидејќи оптичките кабли имаат многу мало слабеење на сигналите, преносот на сигналите е можно на многу поголеми растојанија.


Сигналите од главната станица со употреба на оптички кабли се пренесуваат до определени локации – јазли (node). Помеѓу главната станица и оптичките нодови, информациите се пренесуваат со помош на модулиран ласерски зрак преку оптички кабли, а понатаму, помеѓу нодовите и крајните корисници, информациите се пренесуваат со  помош на RF сигнали преку класични коаксијални кабли односно коаксијална мрежа. Еден оптички нод се користи за опслужување на определен број корисници. Овој тип на мрежа се нарекува хибридна оптичко-коаксијална мрежа (Hybrid Fiber Coaxial network илиHFC network). Во ваква конфигурација за прв пат е употребена 1987 година.


Како што напредува технологијата, во иднина, оптичкиот сегмент од КДС сѐ повеќе ќе се проширува за сметка на коаксијалниот дел од КДС, сѐ до конечно истиснување на коаксијалниот дел од мрежата, кога целата кабелска дистрибутивна мрежа од главната станица до крајните корисници ќе биде оптичка (FTTH - Fiber-To-The-Home)

Кабелски дистрибутивни системи
Под поимот кабелски дистрибутивен систем (КДС) се подразбира пренос на сигнали од главната станица до мноштво крајни корисници преку коаксијална кабелска мрежа. Популарно име за овој систем кај нас е кабелска телевизија, а во САД се нарекува CATV – Community Antenna Television. Во денешно време, најголемиот број кабелски мрежи се базирани на HFC технологијата (англиски: Hybrid Fiber Coaxial network – хибридна оптичко-коаксијална мрежа), па затоа под поимот КДС ќе подразбираме HFC-мрежа.


Постојат повеќе видови на кабелски дистрибутивни системи (КДС) кои во последниве години стануваат мултифункционални. Преку кабелските дистрибутивни системи до корисниците се пренесуваат повеќе услуги, односно сервиси. На пример, аналогна и дигитална ТВ, радио канали, брз широкопојасен интернет, како и телефонија. Исто така се воведуваат услуги како што се „Плати за да гледаш“ (PPV – Pay Per View) и „Видео содржини на барање на корисникот“ (VOD – Video On Demand).


Можноста од избор на поголем број телевизиски и радио програми, како и можноста за брза меѓусебна дигитална комуникација, со себе носи и можност за побрз севкупен развој на општеството во целина.


Со своите интерактивни можности,  кабелските дистрибутивни системи денес претставуваат основен елемент на глобалното информациско општество.
До деведесеттите години од минатиот век, кај нас во Македонија, а посебно во помалите градови, состојбата на овој план во однос на развиените земји беше поразителна. Во поголемите градови можеа да се следат програмите на Македонската телевизија, како и неколку програми на локални приватни телевизиски станици. Приемот на овие програми се вршеше преку надворешни антени. Бидејќи антените на предавателите преку кои се емитуваат наведените програми се наоѓаат на разни страни, граѓаните беа приморани да поставуваат и по неколку надворешни антени, засилувачи, скретници и други уреди, со цел да си обезбедат подобар прием. И покрај тоа, поради специфичната конфигурација на теренот и високите згради, не беше можно квалитетно примање на ТВ програмите во сите делови од градот. Од друга страна, овој начин на примање на телевизиските програми  со помош на надворешни антени (и тоа по неколку антени за секое семејство) носи и други проблеми. Покрај другото, и од гледна точка на естетскиот изглед на зградите кои заличуваат на „шума“ од антени.
Со појавата на кабелските оператори, оваа слика битно се измени.

На почетокот од својот развој, кабелските оператори нудеа само една услуга на своите корисници - аналогна телевизија. Денес кабелските оператори нудат повеќе услуги, односно сервиси, и се нарекуваат Мулти сервис оператори (Multi service operator – MSO). Тие вложуваат во квалитетна и скапа опрема со која примаат и дистрибуираат до крајните корисници голем број ТВ и радио канали со висок квалитет. Корисниците пак, за релативно евтина месечна такса можат да уживаат во  квалитетот на ТВ канали, радио канали, интернет, телефонија и други интерактивни услуги. Денес преку КДС можат да се пренесуваат повеќе од 70 (седумдесет!) аналогни телевизиски и радио програми, како и многу поголем број дигитални ТВ и радио канали. Покрај тоа, преку КДС се овозможува брза дигитална комуникација, пристап до брз, широкопојасен интернет, како и фиксна телефонија.
Современите кабелски дистрибутивни системи претставуваат вид на електронски комуникациски мрежи. Електронските комуникациски мрежи освен кабелски, можат да бидат делумно или целосно безжични.

Предности на кабелскиот дистрибутивен систем


Главни предности на кабелските дистрибутивни системи се мултифункционалноста (пренос на повеќе сервиси истовремено), како и квалитетот на понудените сервиси.
Денес, преку современите КДС се обезбедува прием на голем број телевизиски и радио програми, широкопојасен интернет, квалитетни телефонски и други услуги, интерактивност и сл. Исто така, постои можност за интерни телевизиски и радио програми кои можат да се емитуваат само за корисниците на КДС, како и можност за двонасочна дигитална комуникација и пренос на податоци.
Освен ова, отстранувањето на многубројните антени од балконите и покривите на индивидуалните и колективните станбени згради е исто така позитивна придобивка.

Основни карактеристики на кабелскиот дистрибутивен систем се:

а.  Квалитет на услугите, односно сервисите (QoS – Quality of Srevices)
На секој приклучок во КДС, сигналите од пренесуваните ТВ и радио програми, интернетот и телефонијата треба да  бидат квалитетни, без интерференции, интермодулации или пречки од било кој вид.


б.   Можност за двонасочна комуникација.
На секој корисник на КДС може под одредени услови да му се овозможи пристап до брз, односно широкопојасен интернет, телефонски услуги и сл.


в.  Слободно бирање на програмите.
Секој корисник мора да биде доволно изолиран од системот за да може да бира било која програма, односно да користи било која услуга која ја нуди операторот, без притоа да предизвика пречки во вид на интерференција кај другите приемници приклучени на КДС.

 

Концепција на кабелскиот дистрибутивен систем
Кабелскиот дистрибутивен систем можеме да го поделиме на два дела и тоа:


1. Главна станица на КДС (надворешен и внатрешен дел)
2. Дистрибутивна мрежа на КДС

 

ГЛАВНА СТАНИЦА НА КДС

Во главната станица се врши прием на земските и сателитските сигнали (ТВ и радио програми). Потоа следува обработка на тие сигнали: демодулирање, демултиплексирање, дешифрирање на шифрираните (заштитени) програми и потоа нивно модулирање на RF сигнали - носители, нивно разместување во фреквенцискиот спектар и мултиплексирање. На овој мултиплексен сигнал се додаваат и интернет сигналите, модулирани исто така на RF сигнали-носители. На крајот, комплексниот мултиплексен RF сигнал се води во оптички предавател кој го претвора електричниот мултиплексен RF сигнал во модулиран светлосен сигнал. Овој оптички комплексен сигнал се пушта во кабелската дистрибутивна мрежа која ќе ја разгледуваме подоцна.


Во обратна насока, сигналите од појдовниот интернет сообраќај (вклучувајќи ги сигналите од VoIP-телефонијата)  од корисниците, преку кабелската дистрибутивна мрежа, се примаат во главната станица и се проследуваат кон глобалниот интернет.


На следнава слика е прикажана блок шемата на еден современ кабелски дистрибутивен систем составен од главна станица и кабелска дистрибутивна мрежа:

kds_blok_sema_small

 

ГЛАВНА СТАНИЦА НА КДС - Надворешен дел

Антенски приемен систем
Антенскиот приемен систем служи за прием на сигнали од програмите кои се емитуваат во етерот. При проектирање на антенскиот приемен систем треба да се обезбеди примените сигнали да бидат со добар квалитет и без пречки.

anteni_sat_zemski

Антенскиот приемен систем се состои од антени со придружни елементи за прием на програми кои се емитуваат од предаватели поставени на земјата („земски програми“), и антени со придружни елементи за прием на сателитски програми.
Антенскиот систем задолжително треба да се заземји согласно законските прописи.

Антени за прием на VHF И UHF ТВ програми (земски програми)
Во кабелските дистрибутивни системи за прием на програмите емитувани од предаватели на земјата, се употребуваат антени со големо засилување.

Антената е единствена компонента во КДС со која не се зголемува шумот при соодветно засилување на сигналот. Она што ќе се постигне со самата антена (однос сигнал/шум на сигналот од саканата програма) е апсолутен максимум и понатаму во системот на КДС не може со ништо да се подобри. Сите интервенции што следат имаат за цел само да  ја зачуваат оваа состојба на сигналот во поглед на однос сигнал/шум, и со колку што е можно помала деградација на квалитетот, ја донесат до крајните корисници на КДС.


Во градовите каде има доста одбиени сигнали и разни радио-сигнали кои можат да го попречат квалитетниот прием на саканите програми, одлучувачка улога треба да одигра антената и нејзината местоположба. Неопходна е употреба на антени со што помал приемен агол во хоризонтална и вертикална рамнина и колку што е можно поголем однос „напред/назад“. Колку антената има потесен приемен агол и колку има поголем однос напред/назад, толку е поспособна да ги елиминира пречките кои доаѓаат заедно со саканиот сигнал, но од друга насока.

anteni_zemski

 

Фреквенциската карактеристика е следен фактор на  кој треба да се внимава при изборот на антените. Кабелските дистрибутивни системи обично се изведуваат со канални антени и тоа, за секој приемeн канал по една антена. Антените конструирани за прием на само еден канал имаат најголемо засилување на сигналот од тој канал. Со тоа се намалуваат несаканите пречки кои можат да ги предизвикаат сигнали од другите канали.


Меѓутоа, фреквенциската карактеристика на каналната антена не е толку тесна, па ако се примаат два соседни канали, ќе се појави меѓусебно влијание кое предизвикува намалување на квалитетот на сликата. Во ваков случај, антената се поставува така што несаканиот сигнал се најде во правец на минимален прием на антената. Со ова, саканиот сигнал се прима со нешто помало засилување, но пречките од несаканиот сигнал се елиминираат.


За прием на слаби сигнали, кога не постои директна видливост на предавателот, треба да користиме антени со големо засилување на сигналот. Обично тоа се долги канални „YAGI“ антени.


Друг метод за зголемување на нивото на сигналот е користење на две или повеќе исти, меѓусебно поврзани антени за прием на ист канал. Во ваков случај антените соодветно се поврзуваат и се поставуваат една до друга или една над друга, на одредено растојание во хоризонтална или вертикална рамнина. Притоа, со секое дуплирање на бројот на антените, засилувањето се зголемува за околу 2.5 dB (теоретскиот максимум е 3 dB).


За потребите на кабелските дистрибутивни системи обично се употребуваат канални антени од типот „LONG YAGI“. Овие антени ги задоволуваат сите потребни карактеристики и имаат релативно најголемо засилување во однос на бројот на елементите и физичката должина на антената.

Поставување на антените за прием на „земски програми
Антените се монтираат на антенски столб, при што, вообичаено, највисоко се поставува антената за прием на сигнал со најмала јачина на електромагнетното поле.
За поставување на антенскиот столб потребно е да се избере најпогодно место за прием. Ако е можно, треба да се избере место од каде има директна оптичка видливост со предавателните антени од каде се емитуваат саканите ТВ програми. Пречките од возилата со електрично палење и евентуалните рефлексии ги избегнуваме со избор на соодветно место за монтажа на антенскиот систем. Притоа се обидуваме да ги елиминираме изворите на пречки кои ни предизвикуваат најголем проблем, на пример, со монтажа на антенскиот систем на покривот од зградата и тоа на делот кој е на спротивната страна од  улицата, ги избегнуваме пречките од возилата.
Најдобро е ако најнапред со инструмент се измерат нивоата на сигналите на саканите канали на неколку можни микролокации (по хоризонтала и вертикала) и потоа, врз основа на добиените мерења се направи планирање и определување на  местото на поставување на секоја од антените.
Честопати, со поместување на антената од само неколку метри или дури и центиметри може во голема мера се подобри приманиот сигнал.

Антените можат меѓусебно да си пречат, особено ако се монтирани на кратко растојание една од друга. Затоа,  потребно е да се монтираат на меѓусебно растојание кое не треба да е помало од прикажаното во следнава табелa:

tabela_anteni

Антенскиот столб задолжително треба за се заземји!

Антени за прием на сателитски програми
Телевизиските RF сигнали кои се емитуваат од предаватели поставени на земјата се шират праволиниски. За квалитетен прием на ТВ програмата потребно е да има оптичка видливост помеѓу предавателната антена и приемната антена. Доколку помеѓу предавателната и приемната антена нема оптичка видливост, односно ако помеѓу антените има определени физички пречки во вид на големи згради, ридови, планини и слично, тогаш приемот нема да биде квалитетен или воопшто нема да биде возможен.


Исто така, поради закривеноста на земјината топка и  поради праволиниското ширење на радиобрановите преку кои се емитуваат ТВ сигналите, не е возможно да се примаат сигналите од далечни ТВ предаватели. За да може емитуваниот сигнал подалеку да се прима, телевизиските предаватели се сместени на врвовите од планините. Сепак, по неколку десетици километри, поради закривеноста на планетата Земја, приемот станува невозможен бидејќи директната оптичка видливост помеѓу предавателната и приемната антена повеќе не е можна.


Со развојот на вселенската технологија и поставување на вештачки телекомуникациски сателити во орбитата на Земјата, се овозможи следење на ТВ програми кои се емитуваат од предаватели кои се оддалечени илјадници километри. Притоа сателитот се користи како релеј. Потребно е само предавателната антена и приемната антена да го „гледаат“ сателитот. 
На ваков начин возможно е да се прима многу квалитетен сигнал без пречки кои би го нарушиле приемот.


Принципот на прием на ТВ и радио програми преку сателит е прикажан на следнава слика:

sat_priem_princip

Сателитските ТВ и радио програми се емитуваат од радиодифузни сателити поставени во таканаречената геостационарна орбита околу земјата, на растојание од приближно 36.000 километри во однос на површината на земјата. Геостационарната орбита претставува привиден прстен околу земјата во кој се сместени радиодифузните сателити. На тоа растојание, брзината со која орбитираат (кружат) сателитите околу земјата е еднаква на брзината со која се врти земјата околу својата замислена оска. На тој начин привидната позиција на сателитот во однос на некое место на земјата е секогаш исто. За некој набљудувач од земјата сателитите привидно „стојат неподвижни“ на небото. Така, сателитската антена еднаш насочена кон определен радиодифузен сателит нема потреба да се движи за да ја следи траекторијата на сателитот.


Сателитските сигнали кои се емитуваат во форма на радиобранови во таканаречениот „Ku-band“ (10,70 до 12,75 GHz), и „C-band“ (3,7 до 4,2 GHz), имаат извонредно мала јачина. За прием на овие слаби сигнали се користат антени кои имаат голема „осетливост“, односно засилување.
Сателитската антена обично е составена од рефлектор и нискошумен конвертор. Конверторот се нарекува LNC (Low Noise Converter) или некои го нарекуваат LNB (Low Noise Block).


Рефлекторот служи да ги собира радиобрановите кои доаѓаат на неговата површина и да ги фокусира во една точка каде се поставува LNB-конверторот. Колку е поголема површината на рефлекторот толку е поголемо засилувањето на антената, односно толку е поголема способноста на антената да прима послаби сигнали.


Начинот на простирање на радиобрановите е идентичен со начинот на простирање на светлинските бранови. (радиобрановите и светлинските бранови имаат иста природа, односно претставуваат електромагнетни бранови, а меѓусебно се разликуваат само по брановата должина)
Значи, како што сферното огледало ги фокусира светлинските зраци кои доаѓаат на неговата површина, така и металниот  параболичен рефлектор ги фокусира радиобрановите во една точка која се нарекува фокус.

По својата конструкција постојат повеќе видови на рефлектори, но најчесто се употребуваат парабола и офсет-антената. Офсет антената претставува една отсечена површина од параболоид како на следнава слика:

sat_ofset

Досегашните искуства за прием на сигнали од сателитите во Македонија, покажуваат дека квалитетен прием може да се постигне со антена во форма на парабола или офсет антена со дијаметар од 1.5 до 3 м, во зависност од јачината на сигналите од поодделни сателити.


При монтажата на параболичната антена, потребно е таа прецизно да се насочи кон орбиталната позиција на саканиот сателит. Азимутот и елевацијата на антената се одредуваат врз основа на податоците за географската ширина и должина на местото каде се врши приемот, како и врз основа на податоците за орбиталната позиција на сателитот.


Азимут е аголот (околу вертикална замислена оска) што го зафаќа антената во однос на насоката кон географскиот север. Азимутот се изразува во степени како и секој агол, а се смета од насоката кон север, во насока на движење на стрелките на часовникот (од 0 до 360 степени).
Елевација е аголот (околу хоризонтална замислена оска) што го зафаќа насоката на антената во однос на земјината површина (од 0 до 90 степени).

 

Пресметување на азимутот и елевацијата на сателитската антена
Точното определување на насоката на антената за прием на сигнали од геостационарните сателити можеме да го пресметаме со формулите:

Агол на елевација:

formula_sat_elev

Каде што:

formula_sat_elev2

Азимутот се пресметува според следнава формула:

formula_sat_azimut

Каде што:

S = Географска должина на орбиталната положба на сателитот.
„S“ се става со негативен предзнак ако местото каде се поставува антената има источна географска должина (Македонија).
„S“ се става со позитивен предзнак ако местото каде се поставува антената има западна географска должина.

L = Географска должина на местото каде што е поставена антената
( бројот треба да биде децимален )
„L“ се става со позитивен предзнак ако сателитот има орбитална
положба со источна географска должина
„L“ се става со негативен предзнак ако сателитот има орбитална  
положба со западна географска должина


W = Географска ширина на местото каде што е поставена антената
(бројот треба да биде децимален )

    
Во кабелските дистрибутивни системи обично се користат сателитски антени со дијаметар од 1,5 m до  3 m за прием на програмите преку сателитите во „Ku“ бандот.
Во кабелскиот дистрибутивен систем антените за прием на сателитски програми се статично монтирани и секоја од нив може да прима програми само од еден сателит. Не е пожелно на една антена да се монтираат два или повеќе LNB конвертори за прием на неколку сателити.


Во фокусот на антените за прием на сателитски програми се поставуваат нискошумни конвертори (LNB).
Основна задача на конверторот е да ги прима рефлектираните сигнали (со соодветна поларизација) од рефлекторот, да ги засили и да ги конвертира во многу пониски фреквенции кои можат да се пренесуваат со коаксијален кабел без поголемо слабеење до приемниците за сателитски програми.
Конверторот работи на електрична енергија (со напон од 13 до 18 волти) која ја добива преку коаксијалниот кабел од приемникот за сателитски програми.
Со помош на конверторот, сигналите со фреквенција од околу 11-12 GHz за „Ku“ банд, се пренесуваат (конвертираат) во фреквенциското подрачје од 900 - 2150 MHz, а потоа, со коаксијален кабел се пренесуваат до приемниците за прием на сателитски програми.


Во кабелските дистрибутивни системи најдобро е да се  користат висококвалитетни, нискошумни конвертори со четири излези. Двата излези се користат за сигнали од програмите што се емитуваат во вертикална поларизација. Едниот од овие два излези се користи за нискиот, а вториот излез за високиот дел од фреквенцискиот спектар на соодветниот банд. Другите два излези се за сигналите од програмите што се емитуваат во хоризонтална поларизација, притоа, едниот излез е за нискиот, а другиот излез е за сигналите во високиот дел од фреквенцискиот спектар на соодветниот банд.


За пренос на сигналите од конверторот на сателитската антена до приемниците за прием на сателитски програми се користи квалитетен коаксијален кабел. Должината на кабелот не треба да биде поголема од 30 до 40m ако се користи коаксијален кабел RG-6. Ако се користи коаксијален кабел RG-11, тогаш должината на кабелот може да биде до 60 m.

 

 ГЛАВНА СТАНИЦА НА КДС – внатрешен дел


За пренесување на сигналите од аналогните ТВ програми, дигиталните ТВ програми како и други информации преку кабелската дистрибутивна мрежа, најнапред овие информации се втиснуваат (модулираат) во електромагнетни радиобранови (RF=Radio Frequency) кои се користат како „носители“ на корисните информации.
Во внатрешниот дел на главната станица на КДС се користат уреди за обработка на сигналите добиени од антенскиот приемен систем (како и производство на интерни аудио-видео информации), понатаму нивно конвертирање, модулирање, (евентуално засилување) и здружување во вид на сложен фреквенциски мултиплекс сигнал, пред пуштањето во дистрибутивната мрежа на КДС.


Постојат повеќе начини на обработка на сигналите добиени од антенскиот систем. Во продолжение ќе анализираме три главни концепции за главна станица на КДС.

Економична главна станица за мали КДС
Кај овие системи се користи едноставно засилување на сигналите (од VHF подрачјето) добиени од антенскиот приемен систем и потоа нивно пуштање во мрежата на КДС.
Сигналите од UHF подрачјето со помош на едноставен конвертор директно се конвертираат во некои од каналите во фреквенциското подрачје од 48 до 450 MHz и потоа се пуштаат во мрежата. Конвертирање на каналите од повисока фреквенција на канали со пониска фреквенција се прави поради поголемото слабеење на високите фреквенции низ мрежата.


При ова конверзија не може да се употреби било која комбинација на влезен и излезен канал бидејќи постојат таканаречени „забранети канали“ кои не се употребуваат. Забранетите комбинации на конверзија, и пречките во каналите се последица на продуктите при мешањето во самите конвертори, и се јавуваат кога е исполнет условот:

f(osc) = 2 f(k)

каде што:
f(osc)   = фреквенција на локалниот осцилатор во конверторот
f(k)      = фреквенција на излезниот (попречуван) канал

Сигналите од сателитските програми исто така директно се конвертираат во некои од каналите во фреквенциското подрачје од 48 до 450 MHz и потоа се пуштаат во кабелската дистрибутивна мрежа.  Повисоки фреквенции не се употребуваат поради поголемото слабеење на високите фреквенции низ мрежата.
Оваа концепција има низа недостатоци бидејќи постои можност од „загадување“ на системот со несакани RF сигнали кои можат да „навлезат“
преку конверторите. Освен надворешни, како извори на несакани RF сигнали се јавуваат и самите конвертори, односно нивните локални осцилатори, чија основна или хармонична фреквенција може да „падне“ во некој од каналите во системот и да предизвика пречки преку интерференција со корисниот сигнал од тој канал.


Квалитетот на сигналите задоволува само за мали системи со мал број корисници. Треба да се внимава на забранетите комбинации на канали при конверзијата и исто така, помеѓу секој пренесуван канал да се остава по еден празен канал, со што бројот на пренесувани канали е многу мал.
Овој тип на главни станици денес речиси и да не се користи повеќе. (евентуално во некој мини КДС во рамките на еден хотел, на пример)

Висококвалитетна главна станица за средно големи КДС
Во високо квалитетните главни станици се применува таканаречена двојна конверзија на сигналите, при што не постојат забранети и попречувани канали.
Најнапред сигналите од антенскиот приемен систем со помош на конвертор се конвертираат во т.н. меѓуфреквенциско ниво, во фреквенциското подрачје од 33.15 до 41.15 MHz (RF носител на тон: 33.4 MHz и RF носител на слика: 38.9 MHz). На ова ниво се врши филтрирање со помош на специјален пиезоелектричен кристален филтер наречен „SAW“ филтер и се добива сигнал со еден бочен појас, додека другиот бочен појас е потиснат, односно придушен (Vestigial side band).

Придушувањето на едниот бочен појас од сигналот се прави за да не пречи на соседниот канал откако ќе се конвертира на еден од каналите во фреквенциското подрачје од 48 до 860 MHz.

На вака добиениот меѓуфреквенциски сигнал се применува автоматска регулација на засилувањето и се добива чист меѓуфреквенциски носечки сигнал со константна големина независно од големината на сигналот во антената.

Понатаму, овој меѓуфреквенциски сигнал се конвертира во некој од каналите во фреквенциското подрачје 48 до 450 MHz а, во поново време 112 до 860 MHz. На крајот, RF сигналите од сите канали се здружуваат во еден мултиплексен RF сигнал и се пуштаат во мрежата на КДС.

Професионална главна станица на КДС за голем број корисници

Во големите системи кои имаат неколку  десетици илјади корисници во еден или повеќе градови со една заедничка главна станица, апсолутно е разбирлива употребата на систем со највисок можен квалитет.


Во професионалната високо квалитетна главна станица најпрво, сигналите од антенскиот приемен систем со употреба на тунери (tuners) односно приемници-ресивери (receivers) се демодулираат, за да се добијат аудио и видео сигнали од ТВ програмите кои сакаме да ги пренесуваме.


Аудио-видео сигналите, доколку е потребно, можат да се носат во уреди каде се контролира јачината и бојата на тонот на аудио сигналот, или контрастот, светлината и бојата на сликата.


Овој начин на обработка овозможува да се менува ТВ стандардот (на пример од SECAM во PAL) на саканите канали пред да се пуштат во мрежата. Освен ова, можна е употреба на декодери за кодираните програми.


Исто така, во аудио-видео сигналите, можно е вметнување на разни тонски или сликовни-видео информации, во било кој канал кој се пренесува преку системот. Освен за комерцијална употреба, ова е посебно важно од аспект на брзи информации при разни евентуални опасности или слично, кога е од непроценлива важност брзото известување на корисниците и навремено реагирање.


Понатаму, аудио-видео сигналите се носат во модулатори каде што се модулираат на носечки RF сигнал со фреквенција во фреквенциското подрачје од 33.15 до 41.15 MHz (RF носител на тон: 33.4 MHz и RF носител на слика: 38.9 MHz) која е наречена меѓуфреквенција. На ова ниво се врши филтрирање со помош на специјални пиезоелектрични кристални филтери наречени "SAW" филтери, со чија помош се добива сигнал со еден бочен појас, додека другиот бочен појас е потиснат (Vestigial side band). Ова е со цел, да не се појават пречки во соседниот канал, откако сигналот ќе се конвертира на еден од каналите во фреквенциското подрачје 112 – 860 MHz. Исто така, на меѓуфреквенцискиот сигнал се применува автоматска регулација на засилувањето и се добива чист меѓуфреквенциски носечки сигнал со константна големина, независно од големината на сигналот во антената. Понатаму овој меѓуфреквенциски сигнал се конвертира во некој од каналите во фреквенциското подрачје 112 – 860 MHz.


На крајот, модулираните RF сигнали од сите канали се здружуваат во еден мултиплексен RF сигнал, се засилуваат, и се пуштаат во мрежата на кабелскиот дистрибутивен систем.

 

Составни делови на главната станица – внатрешен дел

Главната станица на КДС е составена од следниве уреди:

а) Приемници за прием на „земски“ аналогни и дигитални програми;


б) Приемници за прием на сателитски аналогни и дигитални програми

в) Дел  за продукција и обработка  на  аудио-видео  сигнали
(за интерни или Инфо-ТВ канал наменет само за корисниците на КДС);

г) Дел за модулација на аудио-видео сигналите во фреквенцискиот појас 112 до 860 MHz ( модулатори);

д) Дел  за засилување и здружување  на  сигналите  од  поодделните модулатори  во сложен  фреквенциски мултиплекс  сигнал;

ѓ) Дел за интернет (Docsis и LAN);

е) Дел за телефонија (IP-Телефонија односно VoIP - Voice over IP);

ж) Дигитална главна станица;

з) Систем за непрекинато напојување со електрична енергија (UPS).

Во продолжение, поопширно се објаснети составните делови од главната станица на КДС

glavna_stanica_blok_sema

кликнете на горнава слика за да ја видете во повисока резолуција

 

а) Приемници за прием на телевизиски VHF И UHF земски програми

За прием на класичните аналогни и дигитални телевизиски програми кои се емитуваат во VHF (Very High Frequency) и UHF (Ultra High Frequency) – телевизиското подрачје, преку предаватели поставени на земјата, од антените за прием на овие програми, сигналите преку коаксијален кабел се донесуваат до приемниците за прием на „земски програми“.


Приемниците на својот влез ги примаат електромагнетните радио бранови добиени од антената. Потоа ја селектираат саканата фреквенција од соодветната ТВ програма, го демодулираат RF сигналот и го конвертираат во аудио-видео сигнал (слика и звук) од саканата ТВ програма.
Потребни се толкав број приемници колку што „земски програми“ ќе се дистрибуираат до корисниците.


Како приемници, наједноставно, можат да се користат видеорикордери кои имаат вграден аналоген, односно дигитален тунер во себе и имаат аудио-видео излез од приманата ТВ програма.

б) Приемници за прием на сателитски аналогни и дигитални програми

Приемниците за прием на сателитски програми служат за добивање на аудио-видео сигнал (слика и звук) од саканата сателитска програма. На влезот од приемникот доведуваме RF сигнал 900-2150 MHz од LNB конверторот кој е сместен во фокусот на рефлекторот од антената за сателитски прием. На излезот од приемникот добиваме аудио-видео сигнал од саканата сателитска програма.


Потребни се толкав број приемници колку што „сателитски програми“ ќе се дистрибуираат до корисниците.
Постојат приемници за прием на аналогни сателитски програми и приемници за прием на дигитални сателитски програми.
Денес повеќе не се употребуваат аналогни сателитски приемници.


Дигиталните сателитски приемници можат да ги примаат таканаречените слободни дигитални програми, како и кодираните сателитски програми со употреба на соодветен уред за декодирање.


Треба да се прави разлика помеѓу дигиталните приемници за прием на сателитски програми во аналогната главна станица и дигиталните приемници за прием на сателитски програми во дигиталната главна станица.
Дигиталните приемници за прием на сателитски програми во аналогната главна станица на својот излез треба да даваат аналоген аудио/видео сигнал од саканата ТВ програма.
Дигиталните приемници за прием на сателитски програми во дигиталната главна станица на својот излез даваат дигитален MPEG сигнал (transport stream)

в) Главна станица на КДС (дел за продукција и обработка на аудио-видео сигнали)

Делот од главната станица на КДС во кој се врши продукција и обработка на аудио и видео сигналите од поодделните програми е составен од повеќе уреди.
Во овој дел од главната станица спаѓаат уреди за производство и емитување на интерни програми од затворен тип, кои можат да ги примаат само корисниците на КДС. Така на пример, може да се емитува посебен Инфо-канал преку кои корисниците можат да добијат информации за тоа кои програми на кои канали можат да се примаат, потоа разни други информации во вид  на слајдови и слично. Сето ова е потребно за да се олесни користењето на програмите и другите услуги на мултисервис операторот (MSO) од страна на корисниците.


Можна е употреба на уреди за мешање на видео сигналите (видео миксер) со кои по потреба се врши вметнување на разни информации во сликата и тонот на сигналите кои се дистрибуираат преку КДС.


Како извори на аудио и видео сигнали можат да се користат компјутери за графика, текст, видео и звук, потоа, дигитални аудио-видео плеери и други извори на аудио-видео сигнал. Како опција,  може да се користат аудио видео процесори,  миксери и сл.


Во Македонија, за жал, со закон сѐ уште е забрането кабелскиот оператор да може да произведува и дистрибуира сопствена програма, што не е случај во многу развиени земји.

г) Главна станица на КДС модулатори
Модулаторот е уред кои генерира RF сигнали, а потоа на тие RF сигнали ги модулира (втиснува) аудио-видео сигналите од секоја поодделна ТВ програма која треба да се пренесува преку КДС. Притоа, RF сигналите се користат како „носители“ на корисните информации (аудио и видео). Значи аудио/видео сигналите од секој ТВ канал се пренесуваат низ кабелската мрежа до крајните корисници со помош на RF сигнали.

Потребни се толку модулатори, колку што ТВ канали ќе се пренесуваат преку КДС.


Фреквенциското подрачје од 85 до 860 MHz се користи за дистрибуција на RF сигналите (носители на информации)  преку кабелската мрежа од главната станица до крајните корисници.

modulator

Модулаторите се едни од најважните делови во главната станица бидејќи од нивниот квалитет зависи колку многу различни програми ќе можат да се дистрибуираат низ кабелот.


Тие треба да ги задоволуваат сите строги критериуми што се бараат во поглед на температурна и фреквенциска стабилност. Исто така, на својот излез треба да даваат чист RF сигнал и тоа само на оној канал на кој е предвиден да работи секој од модулаторите. Сите споредни емисии можат да ги попречат сигналите од соседните канали кои се користат за пренос на други програми.

Во модулаторот, најнапред видео-аудио сигналот од секоја ТВ програма се модулира на т.н. „меѓуфреквенциски RF сигнал“ во фреквенциското подрачје од 33.15 до 41.15 MHz (RF носителот на тон (аудио) има фреквенција од 33.4 MHz, а RF носителот на слика (видео) има фреквенција од 38.9 MHz).
Потоа, преку специјални пиезоелектрични кристални филтери наречени "SAW"-филтери, се формира сигнал со делумно потиснат бочен појас "Vestigial sideband" на ниво на меѓуфреквенција.

modulator_blok_sema

Потоа, вака обработениот сигнал се носи во конвертор каде се меша со сигнал од високостабилен микропроцесорски (PLL) контролиран локален осцилатор. Како производ на тоа мешање, на излезот од конверторот се добива  RF сигнал на саканиот ТВ канал. Овој модулиран RF сигнал понатаму се филтрира, се засилува и на излезот од модулаторот се добива чист RF сигнал.


На прикажаната блок шема на модулаторот (сликата горе) може да се видат неколку потенциометри за нагодување.
Со помош на „aural carrier adjust“ се нагодува амплитудата на аудио носителот во однос на видео носителот. Амплитудата на аудио носителот треба да биде 13 до 17 dB помала во однос на видео носителот. При ова треба да се биде внимателен. Ако нивото на аудио носителот биде премногу високо, може да предизвика интерференција со видео носителот од следниот соседен канал. На пример, ако амплитудата на аудио носителот од модулаторот за канал 8 е премногу висока, ќе предизвика интерференција и пречки во сликата на канал 9. Ако амплитудата на аудио носителот биде премногу мала, ќе предизвика лош однос сигнал/шум, односно пречки во вид на шум во тонот на соодветниот канал.


RF Аудио носителот во PAL – B/G системот има фреквенциска модулација. Со потенциометарот „audio deviation level“ се нагодува големината на промената на фреквенцијата на аудио носителот, која е пропорционална со нивото на аудио сигналот на влезот на модулаторот. Идеално, аудио девијацијата треба да биде нагодена на ±25 KHz. Ако девијацијата е помала, звукот на тој ТВ канал ќе биде многу слаб, односно тивок. Ако девијацијата е премногу голема, тогаш ќе предизвика пречки во вид на линии во сликата на истиот канал.


RF носителот на видео сигналот има амплитудна модулација. Амплитудата на RF видео носителот се менува пропорционално со видео сигналот на влезот од модулаторот. Со помош на потенциометарот “video modulation level”  се нагодува длабочината на модулацијата на 87,5%. Помала длабочина на видео модулацијата ќе го намали контрастот на сликата додека поголема длабочина на модулацијата ќе предизвика пречки во сликата и таа ќе почне да се искривува и изобличува а белите нијанси на сликата стануваат премодулирани и предизвикуваат пречки во тонот на истиот канал.


Потребната разлика во нивоата помеѓу видео носителот и аудио носителот во рамките на еден аналоген ТВ канал е прикажана на следнава слика:

vid_aud_nositeli


Пример за тоа како изгледаат сигналите од модулатори на неколку соседни ТВ канали здружени преку комбајнер во сложен мултиплексен RF сигнал е даден на следнава слика:

analog_tv_kanali

.
На горнава слика се забележува дека ширината на еден канал е 8 MHz и тоа се однесува за ТВ каналите во UHF фреквенциското подрачје ( над 300 MHz). Ширината на еден ТВ канал во  VHF фреквенциското подрачје (под 300 MHz) изнесува 7 MHz.


Потребни се толку модулатори, колку што канали ќе се дистрибуираат во мрежата на кабелскиот дистрибутивен систем. Во Главната станица на современ КДС се користат висококвалитетни модулатори кои се предвидени за работа „канал до канал“ (Adjacent channel operation).

Неколку зборови за шумот кој се генерира во модулаторите
Идеален модулатор при својата работа генерира сигнал само на онаа фреквенција за која е предвиден да работи. Но, идеален модулатор не постои, па така, секој модулатор во пракса помалку или повеќе освен корисен сигнал, генерира и определено количество на шум и тоа речиси на сите фреквенции.
Шумот што го генерира модулаторот во рамките на ширината на работниот канал, се нарекува канален шум (in band noise). На пример, шумот што го произведува модулаторот предвиден да работи на канал “S2” во фреквенцискиот опсег од 112 до 119 MHz (колку што изнесува ширината на “S2”-каналот), се нарекува канален шум за тој модулатор.


Освен каналниот шум, модулаторот генерира шум во целиот фреквенциски спектар (out of band noise). Така, модулаторот од горниот пример, предвиден да работи на канал “S2” ќе произведе шум на сите фреквенции од 5MHz до 860 MHz и пошироко. Овој шум, иако не влијае на квалитетот на сигналот на “S2” каналот, секако влијае на квалитетот на сигналите на другите модулатори кои работат на други фреквенции во главната станица на КДС.


Многу е важно да се разбере дека шумот кој го генерираат сите модулатори во главната станица, надвор од каналот за кој се предвидени, предизвикува намалување на квалитетот на сликата на сите канали.

Пресметување на шумот од модулаторите во главната станица
Да претпоставиме дека еден типичен модулатор има однос сигнал/шум од -60dB на каналот на кој е предвиден да работи. Да претпоставиме дека има 64 такви модулатори во главната станица. Шумот од сите тие 64 модулатори ќе се сумира. Математичката формула за пресметување на овој шум е:

C/Nn = C/N1 – 10 Log n 

   
каде што:
(C/N1) = односот на сигнал/шум на првиот модулатор
(n)  = вкупниот број на модулатори во главната станица
(C/Nn) = вкупниот однос сигнал/шум од сите “n” модулатори 

Доволно точна пресметка може да се направи со следново просто правило:    „секое дуплирање на бројот на модулаторите или засилувачите го зголемува вкупниот шум за 3dB, односно го намалува вкупниот однос сигнал/шум за 3dB“


Ова ќе го разгледаме во следниов пример:
Нека е даден еден модулатор (на пример WISI OV 35A или OV 36A) за кој во техничките карактеристики наоѓаме дека нивото на шумот кој го генерира надвор од работниот канал изнесува -60dB. Тогаш:

2 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -57 dB.
4 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -54 dB
8 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -51 dB
16 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -49 dB
32 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -46 dB
64 модулатори ќе го намалат односот сигнал/шум на -43 dB.

Од овој пример веднаш станува јасно дека поголема грижа сега претставува шумот што го генерира модулаторот надвор од работниот канал отколку шумот што го генерира модулаторот во самиот работен канал.


За среќа, во пракса ситуацијата поенекогаш е малку подобра од горниот пример бидејќи кај квалитетните модулатори производителите нудат излезни филтри кои ги редуцираат сигналите вклучувајќи го и шумот надвор од работната фреквенција. Висококвалитетни професионални модулатори имаат однос сигнал/шум во работниот канал од -60 до -65 dB и однос сигнал/шум надвор од работниот канал од околу -70 dB. Така, главна станица со 64 модулатори ќе го зголеми шумот за околу 18 dB. Со други зборови кажано, односот сигнал/шум во целиот систем од 64 модулатори ќе изнесува: -70 + 18 = -52 dB.


Сето ова погоре опишано важи само за шумот генериран од модулаторите. Секој еден елемент во КДС произведува свој сопствен шум. Се разбира, генерираниот шум е најголем кај активните компоненти во КДС како што се модулаторите, оптичките нодови, засилувачите.

 

д) Главна станица на КДС (дел за засилување и здружување на сигналите од поодделни VHF и UHF канали во сложен мултиплексен сигнал)

Овој дел го сочинуваат уреди (канални засилувачи) кои селективно ги засилуваат сигналите на секој поодделен канал до потребното ниво, а потоа ги здружуваат овие сигнали во сложен мултиплексен сигнал кој во себе ги содржи сите канали од VHF и UHF фреквенциското подрачје.


Со помош на селективните канални засилувачи се засилува сигналот само на саканиот сигнал добиен од модулаторот додека евентуалното присуство на несакани споредни зрачења кои можат да се јават како несакани продукти при модулацијата, дополнително се филтрираат за да не направат пречки на другите канали.

pasiven_zdruzuvac

Сигналите од сите  селективни канални засилувачи се здружуваат во еден заеднички сигнал со помош на пасивен здружувач. (како пасивен здружувач, обично се користи структура од сплитери, како на горнава слика. Понатаму овој здружен сигнал се пушта во дистрибутивната мрежа на КДС.


ѓ) Главна станица на КДС дел за интернет (Docsis и LAN)
Современите кабелски дистрибутивни системи освен пренос на ТВ програми, овозможуваат и пренос на интернет, телефонија и други интерактивни услуги за своите корисници.
За пренос на интернет, во главната станица се остварува поврзување кон глобалната интернет мрежа најмалку преку две стабилни интерконекциски врски од најмалку два интернет доставувачи. Ова се прави со цел корисниците да не останат без интернет во случај да се прекине врската кон едниот интернет доставувач.


Протокот на интернет сообраќајот  од интернет доставувачите кон кабелскиот дистрибутивен систем се одвива преку моќни еџ-рутери (edge router), на пример „Cisco edge router 7609“


Целокупниот интернет сообраќај преку кабелскиот дистрибутивен систем се управува преку еден главен „кор-рутер“ (англиски: core router) и повеќе други исто така моќни рутери и менаџибилни свичови (комутатори). Еве само некои од функциите кои ги вршат овие рутери заедно со управувачките комутатори:

 

Други електронски уреди како составен дел од главната станица во
делот за интернет сообраќајот се:

За корисниците кои користат интернет преку docsis технологијата (дистрибуција на интернетот преку коаксијален кабел и кабелски модем кај корисниците) во главната станица и потстаниците се инсталираат и  CMTS (Cable Modem Termination System) уреди и приемници на сигнал од повратниот пат (upstream), кои се објаснети понатаму во овој труд (во делот за docsis-интернет)

 

е) Главна станица на КДС дел за телефонија
Фиксната телефонија преку кабелскиот дистрибутивен систем се пренесува преку интернетот во вид на специјални VoIP пакети. Оваа технологија е позната како „IP-Телефонија“ или „VoIP“ (VoIP = Voice Over IP).


Во главната станица на кабелскиот дистрибутивен систем потребно е да се инсталира уред наречен телефонски свич „IP-to-PSTN“ (Public-Switched Telephone Network). Овој уред ги конвертира и рутира IP-базираните телефонски разговори во телефонски сигнали преку традиционален класичен телефонски систем.


Покрај другото, телефонскиот свич ги бележи и тарифира сите телефонски разговори кои ги остваруваат корисниците, за да може потоа, соодветно да им се наплатат преку месечните сметки.

 

ж) Главна станица на КДС дигитална главна станица
Во состав на една сложена главната станица на современ кабелски дистрибутивен систем, се уреди за прием, обработка и пренос на сигнали за дигиталната телевизија (DVB – Digital Video Broadcast).


На слика 6 (страница 33) е прикажана блок шемата на една типична главна станица, на која со црвена боја се означени уредите кои по својата функција припаѓаат на дигиталната главна станица.


Поопширно за основите на дигиталната телевизија е објаснето во посебен дел од овој труд на страница 269 до 287.
Во зависност од желбите и можностите на инвеститорот, односно кабелскиот оператор, дигиталната главна станица може да се конфигурира со разни уреди и системи кои се нудат на пазарот.


Трансмодулатори
Во едноставните и евтини дигитални станици се користат сателитски приемници (трансмодулатори). Трансмодулаторите го претвораат приманиот RF сателитски дигитален сигнал кој е модулиран со QPSK модулација (DVB-S стандард), во RF дигитален сигнал модулиран со QAM модулација (DVB-C стандард) кој се користи за пренос преку КДС. Притоа, фреквенцијата на излезниот RF QAM сигнал може да се одбира по желба на кабелскиот оператор.


Карактеристично за трансмодулаторите е тоа што тие ги претвораат сигналите од сите ТВ и радио програми кои се емитуваат преку еден сателитски транспондер заедно. Притоа, некои ТВ програми се скремблирани (заштитени) а некои се слободни за гледање. Корисниците на КДС на својот дигитален приемник (set-top box) можат да ги гледаат само оние ТВ програми кои се слободни за гледање, односно не се скремблирани.


Недостаток при користење на трансмодулатори е тоа што не може да се направи избор на програми кои ќе се пуштаат во КДС, а кои програми нема да се пуштаат. Едноставно, сите програми од еден сателитски транспондер се емитуваат во кабелската мрежа до крајните корисници.


Дигитални главни станици кои се составени од трансмодулатори, немаат можност за примена на систем за условен пристап до програмите кои се емитуваат во КДС. (системот за условен пристап се нарекува „CAS“– Conditional Access System). Тоа значи дека кабелскиот оператор нема можност самиот да ги скремблира (шифрира) дигиталните програми кои се пренесуваат преку КДС, па така нема ниту можност за контрола на своите корисници.


Сложените и поскапи дигитални главни станици во својот состав имаат систем за условен пристап, односно CAS. Преку системот за условен пристап, кабелскиот оператор може да им забрани на некои корисници да гледаат одреден број програми или да им овозможи да гледаат други програми. На тој начин, кабелскиот оператор може да направи голем број програмски пакети кои ќе ги нуди на корисниците, а тие пак, можат да избираат на кој програмски пакет ќе се претплатат.


Поважни уреди кои се користат во една квалитетна дигитална главна станица се следниве:

- Сателитски приемници – IRD (Integrated Receiver Decoder) со
MPEG-2TS (Transport Stream) или MPEG-4 TS дигитален излез;

- MPEG-2 (MPEG-4) енкодери;
- МUX – дигитални мултиплексери и скремблери;
- Дигитални QAM модулатори;

- Уреди за CAS (Conditional Access System),
односно систем за условен пристап;

- SMS (Subscriber Management System), односно систем
за управување со корисници;

- Уреди за PPV (Pay Per View ), односно систем: „плати па гледај“;

- Уреди за VOD (Video on Demand),
односно систем: „видео (филм) по нарачка“;

- Уреди за EPG (Electronic Programming Guide), односно систем за
електронски програмски водич – „On-screen“ содржина на ТВ 
програмите со време на емитување на поодделни програмски  
емисии и други информации).

 

Сателитски приемници IRD (Integrated Receiver Decoder) со MPEG-2TS (Transport Stream) или MPEG-4 TS  дигитален излез

Сателитските приемници во дигиталната станица служат за прием на радио и ТВ програми емитувани преку сателит. На влезот од сателитскиот приемник преку коаксијален кабел се донесува RF сигнал од LNB конверторот на сателитската антена. DVB сигналот кој се емитува преку сателит е со дигитална QPSK модулација.

На излезот од сателитскиот приемник се добива MPEG-2 TS (Transport Stream) од саканиот ТВ канал, преку DVB ASI (Digital Video Broadcast – Asynchronous Serial Interface) преку кој се поврзува со другите дигитални уреди. За декриптирање на заштитените програми, овие приемници обично имаат слот (CI-Common Interface) со можност за користење на картички за декриптирање.

sar_receiver

 

Потребни се толку сателитски приемници колку што сателитски програми дигитално ќе се пренесуваат преку КДС. На пазарот постојат сателитски приемници со по неколку интегрирани приемници-декодери во иста кутија.

MPEG-2  (MPEG-4)  енкодери
За да можат да се пуштат преку дигиталната главна станица аналогните видео и аудо сигнали од локалните ТВ станици, од системот за локален инфо-канал или од DVD плеер, најнапред е потребно тие да се претворат во MPEG-ТS дигитални сигнали. За тоа служат MPEG-2 (MPEG-4) енкодерите. На нивниот влез се доведуваат аналогни аудио/видео сигнали, а на излезот се добива дигитален MPEG - транспортен стрим.
Понатаму, овој сигнал се носи во дигитален мултиплексер на понатамошно процесирање.

MUX - дигитални мултиплексери и скремблери
Како што спомнав претходно, секој ТВ канал во дигиталната главна станица се претвора во дигитален MPEG-TS сигнал.
Во рамките на ширината на фреквенцискиот појас што го зафаќа еден аналоген канал можат да се сместат повеќе дигитални канали (најчесто  6 до 12), но претходно е неопходно да се спакуваат сите поединечни дигитални сигнали (MPEG-TS) во еден заеднички дигитален транспортен стрим (MPEG-TS) кој во себе содржи повеќе единечни транспорт стрим канали. Ова „пакување“ се врши во специјални уреди наречени дигитални мултиплексери, или скратено “MUX” (со примена на техниката на статистичко временскo мултиплексирање, односно: Statistical TDM-Time Division Multiplexing).

Секој мултиплексер обично има 8 до 16 „ASI“ влезови. Секој од овие влезови прима дигитален ASI сигнал од посебен дигитален сателитски приемник или MPEG-2 енкодер. На излезот од мултиплексерите се добива дигитален мултиплексен сигнал составен од повеќе поединечни дигитални канали.


Основите на дигиталната телевизија се опишани во посебно поглавје во овој труд. Таму е опишано дека со примена на MPEG-2 компресијата на видео сигналот, само промените во две соседни видео слики се пренесуваат низ системот за пренос до приемникот кај корисникот. Така, ТВ програма која емитува вести, на пример, најчесто го прикажува спикерот пред статичка позадина и многу малку делови на сликата се менуваат во единица време. Ваквите ТВ програми со малку промени на сликата, можат многу ефикасно да се компресираат и да се транспортираат преку преносни патишта со многу мала ширина на појас (мал bandwidth).


Од друга страна, спортските ТВ канали, каде камерата ја следи топката, на пример, има многу промени на сликата во единица време. Таков ТВ канал, не може да се компресира во толкав обем како ТВ каналот за вести, така што ширината на преносниот појас (bandwidth) ќе биде многу поголема за ист квалитет на сликата.
Повеќето дигитални енкодери имаат можност за нагодување на нивото на компресијата за секој ТВ канал.
Ефикасна дигитална компресија може да се постигне ако се комбинираат различни ТВ програми со различно ниво на компресија при креирање на дигиталниот мултиплексен сигнал.


За најефикасна компресија на повеќе ТВ канали, се употребува статистичко дигитално мултиплексирање. Притоа, еден компјутер континуирано мониторира група од повеќе ТВ канали и (50 пати во секунда) ја определува големината на компресија за секој од каналите во зависност од моменталната видео содржина (во рамките на еден сложен транспортен стрим)
Како резултат на тоа, во некој момент, ТВ каналот за вести може да се пренесува со поголема компресија отколку спортскиот ТВ канал и обратно.

Дигитални QAM – модулатори
Претходно се запознавме дека за пренос на аналогните ТВ канали, преку КДС, беше потребно аудио/видео сигналите од ТВ програмите да се втиснат (модулираат) во носечки RF сигнали, и како такви, да се транспортираат преку кабелската мрежа до крајните корисници.


Слично на тоа, за пренос на дигиталните ТВ канали (DVB-C) се употребува QAM (Quadrature Amplitude Modulation) модулација на RF сигналите.
Со употреба на овој тип на дигитална модулација се овозможува пренос на многу повеќе густо пакувани дигитални информации преку иста ширина на преносен опсег (bandwidth) во однос на други видови на дигитална модулација (на пример QPSK – кај сателитскиот дигитален ТВ пренос: DVB-S, или OFDM – кај терестријалниот – земски дигитален ТВ пренос: DVB-T). Ова е овозможено поради многу поквалитетниот пренос (со помалку пречки на сигналите) преку кабелска мрежа во однос на безжичниот пренос.


Во кабелските дистрибутивни системи, за пренос на дигитални ТВ канали најчесто се употребуваат три нивоа на QAM модулација. И тоа QAM-64, QAM-128 или QAM-256. Ширината на фреквенцискиот појас во Eвропа најчесто изнесува 8 MHz, што е компатибилно со аналогниот PAL-систем.

tabela_qam

 

Во пракса, при ширина на канал од 8 MHz колку што зазема еден аналоген ТВ канал, QAM-64 овозможува брзина на пренос од 38 Mbps, односно пренесување на 8 до 10 дигитални ТВ програми во стандардна дефиниција или 4 до 6 ТВ канали со висока дефиниција (HD).


QAM-128 овозможува брзина на пренос од 44 Mbps, или пренесување на 10 до 12 дигитални ТВ програми со стандардна дефиниција и 5 до 7 канали со висока дефиниција (HD).


QAM-256 овозможува брзина на пренос од 51 Mbps, или пренесување на 12 до 14 дигитални ТВ програми со стандардна дефиниција и 6 до 8 канали со висока дефиниција (HD).


Ова важи за пренос на квалитетна слика од стандарден ТВ канал. За пренос на HDTV канал (ТВ слика со висока резолуција) потребно е поголема брзина на пренос (bitrate), така што бројот на пренесувани дигитални HDTV канали ќе биде помал.


Која QAM модулација ќе се употребува во еден кабелски дистрибутивен систем зависи од квалитетот на мрежата, односно од односот сигнал/шум кој може да го обезбеди кабелската мрежа.


За секој RF канал од 8 MHz е потребен по еден QAM модулатор.
RF излезите од сите QAM модулатори на крајот се здружуваат слично како RF излезите на аналогните модулатори.


Така, на излезот од главната станица се формира еден заеднички повеќеканален сигнал составен од многу RF носечки сигнали со различни фреквенции разместени низ целиот фреквенциски опсег од 85 до 850 MHz. Освен RF носечките сигнали модулирани со аналогни ТВ сигнали,  се додаваат и RF (QAM) носечки сигнали модулирани со дигитални ТВ сигнали. Уште повеќе, кон овие RF сигнали се придужуваат и RF носечките сигнали модулирани со дигитални сигнали од CMTS-уредите за пренос на интернет-downstream, кои исто така користат QAM модулација.

Уреди за CAS (Conditional Access System), односно систем за условен пристап

Системот за условен пристап (CAS) овозможува гледање на определени дигитални ТВ програми од страна на оние корисници кои се претплатени за поодделни програмски пакети.
Во зависност од CAS системот постојат различни видови на уреди за шифрирање (Scramblers) на дигиталните ТВ програми кои се пренесуваат преку КДС.
Во дигиталната главна станица се поставува CAS-сервер кој е поврзан со софтверската база на претплатници.

SMS (Subscriber Management System), односно систем за управување со корисници

Со CAS-системот се управува преку еден или повеќе компјутери, преку софтвер во кој се внесуваат податоци за корисниците на кои им е дозволен пристапот до поодделни програми.

Во базата на податоци за сите корисници, се внесуваат идентификационите кодови на дигиталните приемници (set-top box) кои се наоѓаат кај корисниците. Ако се користат картички (smart cards) заедно со дигиталните приемници, тогаш се внесуваат кодовите на картичките.
Всушност, преку системот за управување со корисници, кој е составен дел на системот за условен пристап, се управуваат дигиталните приемници (set-top box) кај корисниците.

Системот за управување со корисници е интегрален дел од билингот (billing system), така што, на крајот од месецот, на сите корисници им се печатат сметки во зависност од пакетот на кој се претплатени.

Уреди за EPG (Electronic Programming Guide), oдносно, електронски програмски водич

Со помош на овие уреди и соодветен EPG-софтвер се овозможува на корисниците да ги гледаат деталите за програмите кои се емитуваат преку дигиталните ТВ канали. Електронскиот програмски водич, им дава информации на корисниците за програмските содржини за неколку дена однапред па дури и за цел месец однапред.

Во зависност од видот на дигиталниот приемник (Set-top Box) кој се наоѓа кај корисниците, со помош на EPG системот, покрај другите погодности, корисникот може да си нагоди автоматско вклучување на својот Сет-Топ Бокс, и снимање на некоја емисија веднаш штом таа ќе започне да се емитува (без присуство на корисникот во домот).

з) Главна станица на КДС - систем за непрекинато напојување со електрична енергија (UPS)

Еден од основните услови за непречена работа на кабелскиот дистрибутивен систем е квалитетно напојување на системот со електрична енергија. Доколку снема струја во главната станица, сите корисници приклучени на системот ќе бидат засегнати. Затоа, неопходна е употреба на систем за непрекинато напојување со електрична енергија (UPS–Uninterruptible Power Supply).

Постојат разни видови на уреди за непрекинато напојување со електрична енергија. Заедничко за сите е што користат акумулаторски батерии, кои во време кога има електрична енергија автоматски се полнат и постојано се надополнуваат. Во случај на прекин на електричната енергија, системот за непрекинато напојување, енергијата ја црпи од наполнетите акумулаторски батерии, без да има никаков прекин во напојувањето.

Потребно е правилно да се димензионира UPS-системот во зависност од моќноста на уредите во главната станица, односно од потрошувачката на електрична енергија на тие уреди.

Сепак, акумулаторите можат да обезбедат електрична енергија за работа на главната станица само за кратко (ограничено) време. За подолги прекини на електричната струја од градската мрежа, потребно е набавка на генератор на електрична енергија. Генераторот најчесто користи дизел гориво за својата работа. Моќноста на генераторот треба да биде малку поголема од моќноста на уредите кои се приклучени да работат преку него.

При прекин на електричната струја, генераторот на електрична енергија автоматски се вклучува. Во времето помеѓу прекинот на струја и вклучувањето на генераторот, уредите на главната станица се напојуваат од акумулаторите на UPS-системот. На таков начин, е обезбедено континуирано, непрекинато напојување на главната станица со потребната електрична енергија.

 


I Z33T home page I страници на македонски јазик I