54Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Универсальная мультисервисная транспортная среда на базе сетей кабельного телевидения


И. Колпаков, О. Васькин, С. Смирнов,
компания "Контур-М"
Теле-Спутник - 1(87) Январь 2003 г.


(Часть 1)

Что такое мультисервисная система доступа на базе сети кабельного телевидения? Каким требованиям она отвечает и какие задачи способна решать? Как осуществляется доступ к услугам через сеть кабельного телевидения? На эти и некоторые другие вопросы авторы попытаются ответить в данной статье.

Основной задачей любого бизнеса является получение максимальной прибыли, и в этом смысле бизнес в области кабельных сетей не отличается от любого другого. В настоящее время в России основная часть кабельных операторов получает доходы от доставки телевизионных каналов населению. И самое интересное, что у нас этот вид бизнеса по определению не является высокорентабельным. Население не готово платить за то, что раньше называлось коллективной антенной. Сами кабельные операторы называют себя альтруистами и говорят, что кабельное телевидение — это не бизнес, а идея. Хотя возможности кабельных сетей отнюдь не ограничиваются простой ретрансляцией телевизионного сигнала.

Рис. 1

Кабель, распределительные и усилительные элементы сети образуют широкополосную транспортную среду. В этой транспортной среде принципиально возможна передача любой информации. Итак, сеть кабельного телевидения может быть также и системой доступа (СД) к различным телекоммуникационным и информационным услугам. Под СД понимается совокупность технических средств, обеспечивающих функционирование сети кабельного телевидения (или среда), средств, обеспечивающих доступ к среде, и средств, обеспечивающих доступ к услугам (рис.1). И ввод этих дополнительных услуг позволит сделать кабельную сеть полноценным бизнесом.

Существует множество систем доступа: на основе телефонной сети общего пользования (PSTN), сетей сотовой связи, сети кабельного телевидения, сетей спутниковой связи и пр. Они различаются технологиями доступа к услугам и способами их предоставления, а также привлекательно-стью для абонентов. К примеру, получить биржевые новости при поездке в автомобиле можно, пожалуй, лишь с использованием доступа через сеть сотовой связи (технология WAP или GPRS), а ту же самую услугу на морском судне или в малонаселенном районе — с использованием доступа к сети спутниковой связи.

У кабельной сети своя специфика.

Во-первых, ориентация на предоставление услуг домашним пользователям, хотя это и не исключает подключение корпоративных абонентов. Во-вторых, наличие доступа к сети через абонентские отводы в каждом доме и каждой квартире, что позволяет подключать абонентское оборудование доступа к сети без затрат и с максимальной быстротой. В-третьих, предоставление высокоскоростного доступа с возможностью передачи мультимедийного контента и поддержкой "качества обслуживания" (QoS — Quality of Service).

Современные сети кабельного телевидения строятся с использованием гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) технологии. Гибридность позволяет достичь очень широкой зоны покрытия при сохранении высоких характеристик сигнала. Как и любая другая среда доступа, сеть HFC обладает отличительными особенностями: топологией и характеристиками.

Рис. 2

Топологию сети упрощенно можно представить в виде следующей схемы (рис. 2). На ней представлена СД на базе сети HFC, выполненной на оборудовании компании Teleste (Финляндия).

На схеме показаны два направления передачи сигнала: к абоненту и от абонента. Направление от головной станции (ГС) к абоненту называется прямым каналом (forward path), или downstream (нисходящий поток), направление от абонента к ГС называется обратным каналом (return path), или upstream (восходящий поток). Эти каналы в коаксиальном кабеле разделяются по частоте, а в волоконно-оптическом кабеле — передаются по разным волокнам либо на разной оптической длине волны.

Исторически кабельные ТВ сети предназначались для передачи телевизионного сигнала, и вся разработка требований к сетям производилась с учетом характеристик именно таких сигналов. Поэтому требования к оборудованию доступа к дополнительным услугам разрабатывались, исходя из имеющихся требований сети. Хотя и имели место определенные коррекции, в частности основной стандарт CENELEC для кабельных сетей EN 50083 учитывает использование оборудования доступа к услугам.

Технические параметры сети разделяются на параметры прямого и обратного каналов.

Основные параметры прямого канала распределительной сети на основе требований ГОСТ 28324-89 и CENELEC EN 50083:

  1. Диапазон рабочих частот: 48,5...862 МГц.
  2. Наиболее часто используемое число распределяемых каналов аналогового телевидения в современных сетях: 42.
  3. Максимальный уровень интермодуляционных помех 2-го и 3-го порядка на абонентском отводе относительно уровня полезного сигнала: не более -57 дБ.
  4. Неравномерность АЧХ прямого канала на абонентском отводе:
    • в полном диапазоне частот 47...862 МГц — не более 12 дБ;
    • в любом диапазоне 60 МГц — не более 6 дБ;
    • между соседними каналами — не более 3 дБ.
  5. Неравномерность ГВЗ в полосе частот канала 8 МГц: не более ±100 нс.
  6. Номинальный уровень сигнала аналогового телевидения на абонентском отводе 70 дБмкВ.
  7. Отношение несущая/шум на абонентском отводе в полосе Fэкв = 5,75 МГц при подаче на узел ввода сигнала от измерительного генератора не менее 44 дБ.

Основные параметры обратного канала распределительной сети:

  1. Диапазон рабочих частот 5... 30 МГц.
  2. Уровень интермодуляционных помех 2-го и 3-го порядка относительно уровня полезного сигнала на входе абонентского отвода: не более -45 дБ.
  3. Коэффициент передачи обратного канала от любого абонентского отвода до комбайнера обратного канала -20 дБ ±10 дБ.
  4. Неравномерность АЧХ обратного канала:
    • в полном диапазоне частот — не более ±6 дБ;
    • в полосе частот канала 8 МГц — не более ±3 дБ;
    • на любом участке диапазона в 1 МГц — не более ±1 дБ.
  5. Неравномерность ГВЗ:
    • в полосе частот канала 8 МГц — не более ±300 нс;
    • на любом участке диапазона в 1 МГц — не более ±100 нс.
  6. Максимальный уровень входного сигнала от оконечного (абонентского) терминала 110 дБмкВ.
  7. Максимальный уровень шумов и наводок обратного канала в точке подключения к комбайнеру обратного канала в полосе F = 8 МГц не более 60 дБмкВ.
  8. Отношение несущая/шум на узле ввода в используемой полосе N МГц при подаче на абонентский отвод сигнала от измерительного генератора не менее 22 дБ.

Одним из основных преимуществ сети кабельного телевидения является наличие очень широкой полосы (более 800 МГц). Также для передачи телевизионных сигналов в прямом канале выдвигается существенное ограничение по отношению сигнал/шум — не менее 44 дБ. Такая высокая величина данного параметра позволяет использовать менее помехоустойчивые типы модуляции сигнала при сохранении требуемого относительного количества ошибок, например, модуляцию QAM.

Предельная величина пропускной способности кабельной сети в прямом канале может быть вычислена путем перемножения ширины диапазона на эффективность использования спектра или (862-48,5) МГц*5,67 бит/Гц = 4,6 Гбит/с — при условии использования наиболее часто применяемого типа модуляции QAM 64. При использовании QAM 256 предельная величина пропускной способности составит (862-48,5) МГц*7,7 бит/Гц = 6,26 Гбит/с. Но в обоих случаях такая скорость на практике недостижима, поскольку в том же диапазоне передаются телевизионные каналы; весь диапазон разделен на участки шириной 8 МГц, что требует определенной полосы расфильтровки между каналами; некоторые участки диапазона исключаются, так как в них работает спецаппаратура или же они подвержены помехам и пр.

Шумовая обстановка в полосе обратного канала намного хуже, чем в полосе прямого. Поэтому здесь желательно использовать более помехоустойчивую модуляцию. Наиболее часто используемый тип — QPSK. Требования по ширине канала в обратном направлении гибче — определены несколько номиналов, поэтому фактически, управляя шириной полосы, можно добиваться требуемой скорости в обратном канале.

В сети HFC доступ к одной услуге или даже группе услуг может осуществляться на одном частотном канале в прямом направлении и на одном частотном канале в обратном. Доступ к каналу в данном случае осуществляется по временному принципу TDMA — в каждый момент времени принимает или получает информацию только один абонентский терминал.

При увеличении трафика в прямом или обратном направлении и превышении возможностей одного частотного канала вводятся дополнительные частотные каналы. При этом доступ преобразуется в частотно-временной. В настоящее время действующих систем с кодовым разделением каналов пока не существует, но принят за основу стандарт DOCSIS 2.0 для сетей IP по HFC, который позволяет использовать кодовое разделение в обратном канале.

В диапазоне обратного канала может возникать одна неприятная особенность — это проникновение внешних мощных радиосигналов, которые смешиваются с полезным сигналом. Их называют шумами ингрессии. Шумы ингрессии имеют узкую полосу и могут проявляться в любой момент времени. Основным источником проникновения этих шумов являются повреждения экрана. Ими могут быть:

  • некачественно смонтированные разъемы;
  • абонентские кабели низкого качества;
  • абонентские терминальные устройства;
  • поврежденные распределительный кабель или распределительное оборудование;
  • некачественное заземление.

Источниками этих шумов могут быть системы радиокоммуникаций, передатчики коротковолновых радиостанций, бытовые электроприборы, электромоторы, переключатели, выключатели, высоковольтные линии передач, электростатические разряды и т.д.

Особые проблемы возникают с абонентским кабелем, поскольку согласно российскому законодательству он находится в ведении абонента и нет никаких реальных рычагов влияния на последнего с целью замены им абонентского кабеля. Однако имеются решения по ней-трализации "шумящих" источников путем адресного отфильтровывания шумового источника, установки абонентских терминалов на отдельной линии и пр. Также сами протоколы работы систем доступа имеют возможность осуществлять автоматическую перестройку на незашумленный участок диапазона.

Сегментированная структура сети HFC позволяет разделить отдельные участки коаксиальной сети по оптическим узлам и облегчить нейтрализацию шумов ингрессии.

Помимо этого сегментация сети позволяет предоставлять услуги локально, то есть в зависимости от потребностей абонентов какого-либо конкретного района, не перегружая передачей трафика всю сеть.

Таким образом, сеть доступа на основе HFC обладает следующими преимуществами:

  • полное покрытие обслуживаемого района;
  • наличие готовой универсальной "последней мили", что является весомым преимуществом SP (провайдера услуг) при развертывании своей сети, так как это основная затратная часть;
  • наличие качественных соединений при доступе к услугам;
  • высокая эффективность использования спектра;
  • возможность доступа к любым мультимедийным услугам;
  • наличие открытых стандартов доступа к услугам.

Доступ к услугам через HFC — это одна из разновидностей технологий систем доступа. Поэтому прежде чем выбрать технологию абонентского доступа, нужно оценить следующие факторы:

  • стоимость подключения на абонента, один из ключевых факторов, поскольку все расходы на оборудование несет конкретный абонент — стоимость практически не снижается с ростом количества пользователей;
  • простота подключения — фактор, определяющий скорость процесса "охвата" абонентов и, собственно, стоимость подключения;
  • достаточная для абонента скорость;
  • обеспечение требуемого качества обслуживания (QoS) клиентов;
  • наличие кабельной инфраструктуры (коаксиальный кабель, витая пара, телефонная проводка, оптическое волокно и т.д.) часто является определяющим фактором при выборе технологии.

Некоторые сравнительные данные по технологиям доступа приведены в таблице.

При выборе технологии неизбежно решение проблем экономического характера:

  • проект должен быть рентабелен;
  • необходимо представлять себе потребности рынка и прямо влиять на него;
  • необходимо учитывать и то, что основная доходная часть HFC — это услуга по распределению ТВ каналов к абонентам.

Необходимо учитывать важность работы с клиентами, начиная от установки и заканчивая приемом платы за услуги.

Таким образом, современная кабельная сеть является мощной основой для организации доступа к услугам. Мультисервисная транспортная среда обеспечивает покрытие крупной территории, имеет большое количество абонентов, может предоставлять доступ к широкому спектру услуг. Отличительной особенностью и сильным преимуществом такой сети перед другими технологиями является быстрое и недорогое подключение нового абонента и обеспечение необходимого ему качества обслуживания (QoS).

Каким образом осуществляется доступ к услугам через кабельную сеть, мы рассмотрим в следующем номере.

Литература

  1. Чулков В. Основы проектирования гибридных интерактивных сетей кабельного телевидения. Часть 2. Технические требования. http://www.mostelecom.ru/prof/articles/pr2.pdf
  2. Задачи оператора услуг связи. http://www.fiberdriver.ru/?do=stech2&id=573
  3. EUROPEAN STANDARD EN 50083, 1996-1999.
  4. ГОСТ 28324-89. Сети распределительные приемных систем телевидения и радиовещания.
  5. Конг Ту Фам, Штепан И. Системы кабельных модемов //Теле-Спутник. — №5(43), 1999.


 
Теле-Спутник Январь 2003
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт