Анализ принципов построения современных систем кабельного телевидения показывает, что одним из главных направлений их развития является объединение и укрупнение разрозненных мелких сетей с одновременным увеличением числа транслируемых каналов и предоставлением абонентам (кроме транслирования ТВ-программ) услуг подключения к телефонной сети, системам передачи данных, выхода в Internet и ряда других. Все это, естественно, ведет к расширению спектра частот, занимаемого в сети передаваемыми сигналами. А необходимость обеспечения высокого качества информационного сигнала у абонента предъявляет соответствующие требования к головному, магистральному и абонентскому оборудованию.

Если при решении этих задач ориентироваться на традиционный для передачи сигналов от головной станции к абонентам коаксиальный кабель, то реализовать все эти потребности можно, только затратив очень значительные средства.

Кроме того, расширение полосы транслируемых частот (увеличение числа каналов) требует применения магистральных усилителей с повышенным динамическим диапазоном (т.е. меньшим коэффициентом усиления при заданном уровне выходного напряжения). А снижение коэффициента усиления каскадно включенных усилителей вызывает увеличение их числа, что приводит не только к снижению конечного отношения сигнал/шум, но и к уменьшению отношения сигнал/помеха за счет накопления интерференционных искажений по магистрали. В силу этого максимальное число последовательно включенных магистральных усилителей не может превышать 7-9 - оно определяется динамическим диапазоном конкретного типа усилителей. Соответственно, этим ограничивается и возможная длина магистрали, что в свою очередь приводит к необходимости увеличивать количество головных станций, обслуживающих определенное число абонентов. Если учесть, что стоимость одного канала головной станции 2-го класса составляет порядка 1-1,5 тыс. долларов США, то станет ясно, что увеличение числа каналов, кроме чисто технических, приводит еще и к финансовым проблемам.

Решить эти проблемы можно, только заменив магистральный коаксиальный электрический кабель на волоконно-оптический. Именно по этому пути пошли большинство стран Европы, США и Япония. Кратко эти новые принципы можно свести к следующему:

• разрозненные сети кабельного телевидения укрупняются, образуя интегрированные системы кабельного телевидения;
• основой системы кабельного телевидения служит головная станция 1-го класса, обеспечивающая трансляцию в кабельную сеть как ТВ-сигналов всех видов (спутниковых, эфирных), так и радиопрограмм (в том числе и стерео);
• основными транспортными магистралями системы являются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) высокой пропускной способности, обеспечивающие передачу сигналов всех видов (аналоговых и цифровых) от головной станции к местам компактного проживания или работы абонентов системы;
• абонентам системы предоставляются самые различные услуги интерактивного сервиса (телефонная, телексная связь, возможность выхода в Internet и др.), что обеспечивается соответствующим выбором головного, магистрального и абонентского оборудования сети - в первую очередь, наличием у него широкополосного обратного канала - и необходимыми конечными терминалами;
• головная станция имеет встроенное оборудование системного мониторинга и менеджмента системы.

Руководствуясь этими принципами, немецкая фирма HIRSCHMANN разработала и начала выпуск оборудования для построения интегрированной интерактивной комбинированной (коаксиально-оптической) системы кабельного телевидения - OptiCaT (Optical Cable Trunk). Такая система практически полностью решает задачу охвата большого количества абонентов (свыше нескольких сотен тысяч) всеми видами информационных услуг, включая телевидение, телефонную связь, передачу данных в аналоговой и цифровой форме в двух направлениях. При этом затраты на развертывание такой сети значительно меньше, чем при использовании коаксиальных кабелей и установке многочисленных головных станций в микрорайонах.

Основой этой системы является головная станция (ГС) KARIN. Более подробно об устройстве станции и ее технических характеристиках будет рассказано позже, а пока отметим, что эта ГС устанавливается одна на 100-200 тысяч абонентов. Основное ее назначение - сформировать такой выходной сигнал, чтобы после передачи по магистральным, внутрирайонным, домовым и абонентским линиям его качество удовлетворило всем жестким требованиям европейских стандартов. Достаточно сказать, что отношение сигнал/шум на выходе ТВ-конвертора станции превышает 70 дБ. Такого качества выходного сигнала не имеет ни одна из ГС, выпускаемых европейскими фирмами, производящими аналогичное оборудование. ГС KARIN обеспечивает прием со спутников ТВ-сигналов всех видов, в том числе в стандартах MPEG и D2-MAC, прием спутниковых программ DSR (Digital Satellite Radio), ТВ-сигналов наземного телевизионного вещания (НТВ),

FM- и AM-радиопрограмм. Она может быть укомплектована интерфейсами для выхода в телефонную сеть и сети передачи данных.

Основная идея, положенная в формирование топологии системы OptiCat, - магистрали проходятся оптическим кабелем, домовая (при необходимости внутримикрорайонная) разводка выполняется коаксиальным. Внутри скопления абонентов устанавливаются оптические приемники, играющие роль ГС второго класса (районных ГС), но более чем на порядок их дешевле.

Один из возможных вариантов построения такой гибридной системы показан на рис.1. ГС KARIN по возможности устанавливается в центре обслуживаемого района (города). Магистральные волоконно-оптические линии от нее идут по звездообразно-древовидной схеме - в зависимости от плотности застройки на том или ином участке. От оптической магистрали сигнал с помощью оптических ответвителей отводится к массивам зданий с большим числом абонентов. Но при необходимости это может быть даже небольшое, отдельно стоящее здание, в котором устанавливается экономичный оптический приемник, рассчитанный на работу с небольшим числом абонентов.

Кроме ГС KARIN, в состав системы могут входить головные станции 2-го класса типа CSE 7500 или CSE 7700, магистральные оптические приемники и передатчики, домовые оптические приемники, рассчитанные на работу с небольшим числом абонентов, магистральные радиочастотные усилители, а при необходимости - оптические усилители и ответвители. ГС второго класса разворачиваются в местах прохождения магистрали через крупные микрорайоны с большим числом абонентов (10-15 тысяч). Магистральные радиочастотные усилители устанавливаются перед входами в крупные здания. Оптические ответвители и домовые оптические приемники используются в тех случаях, когда необходимо сделать отвод от оптической магистрали к небольшой группе абонентов (100-200 абонентов).

Важной особенностью построения системы OptiCaT является наличие обратного канала передачи информации от абонента к ГС, который в домовой сети организуется по тому же коаксиальному кабелю, что и прямой канал, а в магистрали - по отдельной оптической жиле. Поэтому в состав станции входят передатчики основной информации и приемники обратного канала. На другом конце оптической магистрали, в жилых массивах, устанавливаются информационные приемники и передатчики обратного канала.

Расчеты показывают, что при трансляции 60 ТВ-каналов к одному оптическому приемнику может быть подключено до 2-2,5 тысяч абонентов. Отношение сигнал/шум на выходе оптического приемника > 55дБ при максимальном выходном уровне 108 дБмкВ. (Приблизительно такие параметры сигнала может обеспечить ГС третьего класса типа CSE 3100 фирмы HIRSCHMANN. Но для формирования с ее помощью 60 ТВ-каналов потребуется как минимум 6 комплектов таких станций. Их стоимость более чем в 10 раз выше стоимости одного оптического приемника).

В свою очередь, один оптический передатчик может быть нагружен на 5-6 оптических приемников.

Одно из главных достоинств системы OptiCaT, разработанной фирмой HIRSCHMANN, - это наличие в ГС KARIN встроенной системы контроля (мониторинга) как самой станции, так и всех основных элементов системы: оптических передатчиков, оптических приемников и магистральных усилителей. Для этого в состав станции введен генератор пилот-сигнала, а на периферии системы имеются передатчики реверсного канала, по которому наряду с информацией от абонентов (аналоговой или цифровой) передается внутрисистемная информация о состоянии всех оптических модулей. Частотный диапазон обратного канала расширен по сравнению с обычным (5...30 МГц) до 60 МГц, что позволяет увеличить объем информации, передаваемой от абонентов к ГС. Проверка функционирования станции и всей системы в целом (включая ОptiCaT и магистральные усилители) проводится с помощью внешнего компьютера, подключаемого через специальный интерфейс. При необходимости состояние оптических передатчиков и приемников, находящихся вне станции, также может быть проверено путем подключения измерительных приборов через специальные оптические и радиочастотные разъемы.

Для обеспечения бесперебойной работы системы в состав ГС KARIN входит комплект резервных блоков одного канала, который автоматика станции включает в сеть, как только система мониторинга обнаружит отклонение от нормы параметров одного из основных каналов.

Экономическая целесообразность развертывания системы подобного типа.

Если сравнить стоимости магистралей для передачи 42 ТВ-каналов (например, длиной 3 км), проложенных оптическим и коаксиальным кабелем, то окажется, что стоимость последней примерно в два раза выше. Современный оптический кабель с 4 парами жил лишь в 2-2,5 раза дороже коаксиального кабеля с удельными потерями 0,06 дБ/м на частоте 860 МГц. Но зато на линии придется установить как минимум 7 магистральных усилителей, стоимость каждого из которых в 3-4 раза выше стоимости оптического кабеля на участке ретрансляции. А при увеличении длины магистрали передать сигнал без искажений по коаксиальному кабелю с таким числом каналов будет просто невозможно.

Мажоритарная оценка стоимости системы OptiCaT фирмы HIRSCHMANN для сети на 200-300 тысяч абонентов при трансляции 42 ТВ-каналов и организации интерактивного сервиса показывает, что она примерно в 2-3 раза меньше, чем стоимость такой же системы, построенной на основе коаксиальных кабелей.

Стоимость оборудования базовой сети из расчета на одного абонента составляет ориентировочно $40-60 США, а с учетом работ по монтажу обычно не превышает $120-150.

При разработке оборудования системы OptiCaT фирма HIRSCHMANN исходила из того, что в будущем доля прибыли владельцев и операторов таких крупных систем за счет предоставления услуг интерактивного сервиса будет значительно превышать долю от трансляции телевизионных программ.

В настоящее время система OptiCaT построена в Вене (Австрия). Это крупнейшая в мире частная кабельная сеть "Telekabel", обслуживающая 400 000 абонентов. В ее состав входит несколько ГС KARIN. Аналогичные системы работают в Дрездене (200 000 абонентов), Софии (320 000 абонентов), Будапеште (60 000 абонентов) и ряде других городов. Все они предоставляют услуги интерактивного сервиса и имеют каналы дистанционного автоматического контроля.

И еще один важный момент. Используемая фирмой HIRSCHMANN концепция и разработанное на ее основе оборудование позволяют осуществлять поэтапное строительство системы, ориентируясь на имеющиеся в наличии средства. Причем можно начать с монтажа абонентского оборудования с обратным каналом в новом строящемся доме в новом микрорайоне и одновременно осуществлять поканальный ввод в эксплуатацию головной станции KARIN (не обязательно приобретать оборудование для всех 42 или 60 каналов сразу), а затем вести прокладку оптической магистрали между головной станцией и крупным жилым массивом.