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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sistemas interativos multifuncionais de televisão a cabo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / TV O artigo dedica-se à consideração dos princípios gerais de construção de sistemas multifuncionais de televisão por cabo, que começam a interessar cada vez mais utilizadores e operadores nas diferentes regiões do país e em cuja implementação estão a ser dados os primeiros passos. A transição para a televisão digital é o problema científico e técnico mais importante que está a ser ativamente resolvido no domínio da informação e das telecomunicações. O utilizador recebe novas oportunidades muito tangíveis: multiprogramação, interactividade, multifuncionalidade (telefonia, transferência de dados, videoconferência, acesso à Internet, multimédia e toda uma gama de outros serviços); melhorando a qualidade da recepção de TV. Além disso, o espectro de rádio, a capacidade do canal, etc. são utilizados de forma mais eficiente. Entre os métodos de entrega de programas de TV aos assinantes, os sistemas de televisão a cabo (SCTV) têm ocupado um lugar de destaque, principalmente nas grandes e médias cidades. No Ocidente, a interatividade começou a ser introduzida na SKTV em meados dos anos 90. Nos EUA e no Canadá, cerca de 1998% dos residentes tinham potencial para utilizar serviços interactivos de rede por cabo em 11. Para criar redes modernas de cabos de informação e telecomunicações, é necessário resolver o problema: modernizar sistemas previamente construídos ou construir novas redes com base em princípios padrão uniformes. Atualmente na Rússia, a maioria das televisões está conectada a sistemas de recepção coletiva de várias gerações: “antena de entrada”, um grande sistema de recepção coletiva de televisão (KSKPT) e um sistema de televisão a cabo (SKTV). A primeira opção, a “antena de entrada”, é uma rede predominantemente passiva com acopladores direcionais. Se for necessário amplificar um sinal de TV, é utilizada uma cascata de amplificadores de canal ou faixa ou conversores decímetros. KSKLT e SKTV foram construídos para melhorar a qualidade da recepção de TV; os sistemas utilizam headends com processamento de sinal canal por canal e conversão de frequência de canais: tronco de banda larga e amplificadores domésticos com largura de banda de 40 - 240 MHz sem canal de retorno e frequência -acopladores de tronco independentes e divisores de assinante. A construção mais ativa de tais sistemas foi realizada na década de 80 e continua até hoje, apesar das suas capacidades limitadas em termos de aumento do número de canais de TV organizados, interatividade e utilização para resolução de problemas de redes multifuncionais. Mais de 80% dos investimentos de capital são gastos na criação de estruturas lineares de redes de cabos, por isso é muito triste que KSKPT e SKTV construídos de acordo com este princípio sejam completamente fúteis. A reconstrução das redes de distribuição destes sistemas de forma a transformá-los em nós coaxiais (buchas) de qualquer capacidade para sistemas multifuncionais é impossível sem a substituição completa de todos os componentes - cabos coaxiais, elementos passivos e amplificadores devido ao facto de não só o a faixa de frequência necessária não é fornecida mesmo ao substituir elementos passivos e ativos da rede, mas também é impossível nas redes existentes atingir o nível mínimo exigido (sujeito à distribuição de 40 - 50 canais de televisão analógica) de interferência combinada, entrada nominal nível de sinal no ponto de assinante, etc. Assim, essas redes de distribuição estão condenadas e sua construção não se justifica historicamente hoje. Interromper este processo e dar recomendações para a expansão ou reconstrução da rede em cada caso específico é aparentemente tarefa da Associação Russa de Televisão por Cabo e do Ministério das Comunicações da Rússia. Recentemente, começou a introdução do SCTV de banda larga com canal de retorno (faixa de 40 a 862 MHz na direção direta e banda de canal de retorno de 5 a 30 MHz). A arquitectura destas redes está subordinada exclusivamente aos interesses da televisão por cabo e não corresponde às tarefas resolvidas pelas redes interactivas multifuncionais de banda larga, que se baseiam na utilização de sistemas de fibra óptica para transmissão de sinais analógicos e digitais com elevada qualidade. em longas distâncias. Ao mesmo tempo, o âmbito dos serviços não deve ser limitado pelos interesses dos volumes tradicionais de radiodifusão televisiva e radiofónica. Já hoje se torna evidente a necessidade de serviços como a oferta de canais de televisão digital pagos e de televisão a pedido (vídeo a pedido), multimédia, televendas, alarmes de segurança e de incêndio, a utilização de uma rede para sistemas de despacho de equipamentos de engenharia de bairros residenciais, fornecimento de canais de transmissão de dados; organização de redes informáticas locais e corporativas; conectar assinantes à Internet; telefonia digital, etc É provável que a simples substituição de parte da rede coaxial principal não garanta a plena utilização das capacidades das linhas de comunicação de fibra óptica e limite drasticamente o tamanho e as capacidades técnicas do SCTV. Consequentemente, a adaptação do SCTV de banda larga às redes de telecomunicações requer uma revisão da arquitectura de rede do próprio SCTV (ver figura).
Tradicionalmente, a arquitetura do SCTV de alta capacidade (para cinco mil ou mais mil assinantes) é uma estrutura em árvore. Para redes coaxiais (especialmente unidirecionais), proporcionou a melhor relação qualidade-preço. Contudo, para uma rede interativa, tal construção limita as possibilidades de criação de um canal reverso. Nas redes híbridas (fibra óptica - coaxial), cada parte, de uma forma ou de outra, impõe alguns requisitos específicos entre si - fibra óptica à qualidade do sinal entregue através da rede coaxial e, consequentemente, vice-versa. Ao projetar um SCTV, o cálculo dos parâmetros foi reduzido para determinar o nível de sinal ideal na saída do dispositivo de conexão do assinante e o nível de saída para amplificadores conectados em série, que era limitado apenas pela quantidade de ruído. Para incluir o SCTV como componente de uma rede híbrida fibra-coaxial, é necessário recalcular levando em consideração distorções de intermodulação de segunda ordem (CSO - Composite Second Order) e terceira (STV - Composite Triple Beat). Dependendo dos parâmetros da parte de fibra óptica da rede anterior à coaxial, durante o recálculo esta última pode estar sujeita a requisitos adicionais não só para alterar os níveis de saída dos amplificadores e limitar o número de estágios de amplificação, mas também para algum rearranjo da rede de distribuição doméstica para aumentar os níveis mínimos de sinal através de taps de divisores de assinantes. Muito provavelmente, tais mudanças estarão no âmbito da reconstrução do sistema e não exigirão a sua reconstrução global, ou seja, despesas de capital significativas. No entanto, ao projetar e construir SCTV interativo de banda larga, é necessário levar em conta (e a prática mundial confirmou isso) que, nesta fase, a opção mais econômica para a construção de redes de telecomunicações que forneçam acesso ao assinante com tarefas multifuncionais são estruturas híbridas usando cabos de fibra óptica e coaxiais. Num futuro próximo, as redes de telecomunicações, utilizadas nomeadamente para a transmissão de sinais de TV, deverão ter uma estrutura e utilizar sistemas de transmissão compatíveis com os tradicionais analógicos e cada vez mais digitais. Os sinais de TV em redes de banda larga ocupam uma largura de banda enorme, incomensurável com outras mídias, e entregar esses sinais aos assinantes em formato digital é o mais difícil. Deve assumir-se que na próxima década as redes híbridas serão a estrutura dominante, com a conversão de sinais de TV digital em analógicos tanto para um grupo de assinantes como com a utilização de terminais de assinantes individuais. O processo de criação de uma rede de acesso de assinante (primeiro nível) baseada em redes de distribuição fibra-coaxial só pode ser acelerado nas seguintes condições básicas: - desenvolvimento de um quadro regulamentar e técnico que nos permita iniciar a concepção em massa de redes utilizando tecnologia híbrida: - construção generalizada de uma rodovia de informação de transporte, formada levando em consideração a transmissão de programas de TV existentes e futuros; - conversão imediata de SCTV interativo de banda larga em nós coaxiais, proporcionando as capacidades técnicas das modernas redes de telecomunicações. O cumprimento destas condições permitirá evitar o investimento em tecnologias obsoletas ou pouco promissoras. O nível de acesso do backbone do hub de transporte ao nó da rede coaxial (segundo nível) é construído, como o anterior, com base em uma linha de fibra óptica. mas, ao contrário do transporte, pode ser não apenas digital, mas também analógico. O terceiro nível é a rede coaxial subprincipal e de distribuição doméstica, incluindo cabos coaxiais de assinante para o terminal de assinante. Esta rede cobre de várias centenas a mil ou mais assinantes. Os dois primeiros níveis são construídos, como já foi dito, com base em linhas de comunicação de fibra óptica, que apresentam muitas vantagens, sobre as quais já foram repetidamente comentadas na revista. Notemos apenas que permitem organizar várias dezenas de canais de televisão. Mesmo ao transmitir TV digital a velocidades de 2.5 e 10 Gbit/s, as capacidades potenciais são pelo menos uma ordem de grandeza maiores quando se utiliza radiação modulada do mesmo comprimento de onda. Mas hoje a indústria está produzindo dispositivos de multiplexação por divisão de comprimento de onda que permitem um aumento acentuado no número de fluxos de sinal. A multiplexação espectral permite aumentar a velocidade dos fluxos de sinais digitais e, para sinais de TV analógicos, essa multiplexação é uma nova qualidade. Hoje existem dois tipos de transmissão desses sinais: o primeiro - uma fibra é usada para organizar um canal: o segundo - a transmissão de um espectro contendo um determinado número de canais de TV. A multiplexação espectral permite otimizar links de fibra óptica em ambos os casos. A independência dos sinais propagados em uma fibra entre si no mesmo comprimento de onda e na mesma direção em diferentes comprimentos de onda oferece oportunidades únicas para a implementação de novas arquiteturas de rede, inclusive em relação a redes interativas. Aqui não são utilizados conversores optoelétricos e eletro-ópticos, mas sim acopladores ópticos, que permitem ramificar uma certa parcela da potência óptica e inserir um sinal óptico no fluxo geral, ou seja, é implementada uma estrutura bidirecional em forma de árvore: TV e qualquer outros fluxos são transmitidos do tronco para as filiais, e na direção oposta - sinais de banda estreita de solicitações de assinantes, voz, sinais de vários sensores, etc. A terceira vantagem é a flexibilidade para reconstruir a rede de analógica para digital. Em várias cidades russas já estão em curso trabalhos para a criação de redes de cabos de informação com possibilidade de integração dos serviços prestados. Vamos tirar uma conclusão com base no acima exposto. Para qualquer sistema de telecomunicações, a parte mais cara e trabalhosa é a rede. Por conseguinte, durante a transição para tecnologias totalmente digitais, as redes de distribuição devem ser construídas utilizando, tanto quanto possível, estruturas tradicionais. o que é essencial, permitindo a utilização de sistemas de transmissão digitais e analógicos durante um determinado período. Autores: S.Dmitriev, K.Kukk, B.Exler, Moscou
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