ГК Столичні кабельні мережі - Головні станції кабельного телебачення
Як показала виставка CSTB-2007, оператори різко активізували свою увагу до надання послуг цифрового телебачення як DVB-C, так і IPTV. Цьому також сприяють плани та рішення уряду щодо «цифровізації» телевізійного мовлення. На цьому тлі стає ясно, що аксіома про клас головної станції явно застаріла.
Загальні принципи формування цифрових станцій найпростіше розглянути з прикладу головної станції кабельного ТБ (DVB-C), одержують ТВ-контент із супутника. Такі станції ми можемо умовно поділити на два типи.
До першого типу відносяться головні станції, які не змінюють програмний склад потоків, що приймаються з супутникових транспондерів, а лише змінюють тип цифрової модуляції. Такі головні станції складаються з про трансмодуляторів QPSK-QAM. Жодних маніпуляцій безпосередньо на рівні цифрового MPEG-потоку трансмодулятори не виробляють. Вони лише декодують MPEG-потік з QPSK-сигналу і далі модулюють радіочастотну несучу, використовуючи обраний тип QAM модуляції. Як правило, використовується модуляція 64 QAM.
Останнім часом такі «трансмодуляторні» головні станції мають у своєму складі більш просунуті модулі, які все ж таки виконують деякі найпростіші операції з MPEG-потоком. Як правило, це тільки PID-фільтрація (видалення непотрібних пакетних ідентифікаторів) та видалення небажаних програм із потоку. Виготовлення трансмодуляторів під силу практично всім виробникам головних станцій, навіть початківцям, з дуже скромним технологічним рівнем. Лінійки QPSK-QAM-трансмодуляторів є сьогодні у більшості компаній, які виробляють головні станції.
Розглянемо докладніше, які варіанти технологічної реалізації існують для цифрових головних станцій з функціямицифрового демультиплексування та ремультиплексування MPEG-транспортних потоків. На сьогоднішній день існує три такі варіанти: цифрові станції з ASI-комутацією, з ATM-комутацією та з IP-комутацією.
ASI-комутація широко відома та найбільш поширена. Описувати її немає необхідності — більшість цифрових головних станцій використовують саме такий метод передачі MPEG - потоків між приймачами, мультиплексорами і QAM-модуляторами.
DVB ASI-інтерфейс відрізняється простотою та надійністю, оскільки спочатку був створений саме для цієї мети. Багато операторів навіть не підозрюють про існування якихось альтернативних варіантів. Однак вони є й дають дуже цікаві можливості.
Зі зростанням популярності IP-мереж на ринку стали з'являтися станції з комутацією по IP. Це дозволило виключити зі складу комплексу дорогі ASI-мультиплексери та замінити їх керованими комутаторами, щоправда, частина функцій мультиплексора делегується іншим модулям. Таке рішення, наприклад, пропонує компанія Tandberg Television, до складу лінійки продукції якої входять, зокрема, супутникові приймачі, мультиплексери і QAM-модулятори, оснащені GigE-інтерфейсами передачі потоків у форматі MPEG over IP.
Таким чином, як ATM-комутація, так і IP-комутація в цифровій головній станції дозволяють створювати принципово нові так звані розподілені інфраструктури. Такі головні станції забезпечують формування телевізійного контенту, подальше мультиплексування (з метою створення програмних пакетів), і можуть бути рознесені у просторі між центральною та підголовними станціями.
Оператор може в одному місці формувати мультипрограмні потоки та передавати їх у безліч районів та населених пунктів. В кожномунаселеному пункті з багатопрограмного потоку формуватимуться свої пакети програм. Система умовного доступу може бути як центральної, загальної всім, і використовуватися «за місцем», у необхідному обсязі. Таке рішення дозволяє операторам створювати (мультиплексувати) пакети, оптимальні з комерційних і технічних міркувань саме у цій території, зокрема оператор може мати різну програмну політику у різних сегментах мережі, орієнтуючись різні потреби абонентів у різних населених пунктах чи міських районах. Для кожного конкретного сегменту мережі оператор може вибрати оптимальний склад ТВ програм для різних пакетів, оптимальну політику кодування системи умовного доступу, оптимальний частотний план і т.п.
У операторів різного класу часом виникає необхідність надання послуг цифрового телебачення в різних форматах (наприклад, одночасно в аналоговому форматі, DVB-C та IPTV), внаслідок чого на перше місце виходять уже не технічні параметри головної станції, а їх функціональні можливості та уніфікація використовуваних модулів. Це стосується практично всіх типів використовуваних модулів, але насамперед - супутникових (SAT) приймачів. Зрозуміло, що оператору СКТ SAT-приймача насамперед необхідний низькочастотний (A/V) або високочастотний (ВЧ або RF) вихід (або обидва одночасно) для забезпечення мовлення в аналоговому форматі. Але, як тільки постає питання організації цифрового телебачення, оператору потрібна наявність у SAT-приймача додаткового ASI цифрового виходу. Якщо здійснювати одночасне мовлення в аналоговому та цифровому форматах (наприклад, DVB-C та IPTV), то SAT-приймачу крім A/V або ВЧ виходів, вже знадобиться два ASI виходи або ASI та IP вихід одночасно. Деяківиробники головних станцій, аналізуючи ринок та прислухаючись до запитів операторів, стали виробляти SAT-приймачі, що мають на борту як аналогові, так і цифрові виходи. Прикладом може бути модуль супутникового приймача, що входить до складу станції CMH3000 від компанії TERRA, що називається RD112. Поряд із повноцінним аналоговим виходом, у нього також є і вихід ASI, який може бути використаний для реалізації цифрового телебачення або у форматі DVB-C, або IPTV.
Німецька компанія ASTRO пішла іншим шляхом. У складі модулів головної станції V16 цього виробника є SAT-приймач V251CI одразу з трьома ASI виходами, що дозволяє використовувати один і той же модуль не тільки для формування аналогового сигналу, але й цифрових сигналів у будь-яких форматах DVB та IPTV одночасно.
Зовсім інший підхід пропонує один із провідних виробників у галузі обладнання кабельного телебачення, фінська компанія TELESTE. Її рішення засноване на базі ATM-комутації для формування послуги DVB-C, але у складі всіх каналоутворюючих модулів платформи DVX/ATMux є як ATM, так і виходи ASI. Останні можна використовувати для формування послуги в форматі IPTV, одночасно з мовленням в DVB-C форматі.
Вимоги уніфікації можна пред'явити і до інших модулів головної станції: мультиплексерів, QAM-модуляторів, IP-стримерів, DVD-приймачів і т.п. Таким чином, обладнання, використане оператором для надання послуги цифрового телебачення в одному форматі, наприклад DVB-C, бажано, повинно мати можливістьпаралельного використання при іншому форматі, наприклад IPTV. Такий підхід дозволить уніфікувати головну станцію щодо формування різних форматів вихідних сигналів при мінімальних сумарних витратах.
Підійдемо до проблеми вибору параметрів головної станції (отже, її вартісних показників) з іншого боку. Розглянемо, які технічні характеристики головної країнції необхідні оператору кабельного телебачення у нинішній ситуації. Нещодавно оператор СКТ, що використовує коаксіальну мережу, або HFC-мережа з великим коаксіальним сегментом (архітектура FTTC), висунув підвищені вимоги до каналоутворюючого обладнання для забезпечення необхідних параметрів на абонентському виході. Нині ці вимоги дещо змінилися.
Наприклад розглянемо вплив класу головної станції на основний параметр СКТ з архітектурою FTTH чи FTTB – ставлення несе/шум (C/N). Нагадаємо, що головними відмінними рисами архітектур FTTH/FTTB є [1]:
Для оцінки впливу головної станції на вихідні абонентські параметри необхідно розглянути всю HFC-мережу, що складається в загальному випадку з головної станції, ВОЛЗ та коаксіального сегмента (рис.4).
Відсутність ВОЛЗ перетворює її на суто коаксіальну мережу, а відсутність коаксіальної магістралі перетворює її на мережу з архітектурою FTTH/FTTB. На рис.4 також представлені типові значення С/N (відношення несуча/шум), CSO (інтермодуляційні спотворення другого порядку) і CTB (інтермодуляційні спотворення третього порядку) для кожної з ділянок мережі. Через ці найважливіші параметри власне ведеться розрахунок СКТ за відомими формулами:
| (1) |
| (2) |
| (3) |
З (1) зробимо порівняння архітектур FTTC і FTTH (очевидно, що архітектура FTTB займатиме проміжне значення) за критерієм C/N.
На рис.5 представлені залежності C/N від рівня вхідної оптичної потужності Рвхоптичного вузла ORX422 (компанія "Макротел") за різних індексів оптичної модуляції m. Для інших типів ОУ зміняться чисельні значення C/N, але характер самих кривих збережеться. З розгляду рис.5 можна дійти невтішного висновку, що з зниження вхідний оптичної потужності Рвх на 1 dB, C/N знижується також на 1 dB. Отже, СКТ з архітектури FTTH працюють із C/N = 44…48 dB, тобто. на межі вимог, що висуваються до самої СКТ. У табл.1 наведено розрахункові значення вихідного C/N (тобто у абонента) для різних величин C/N головних станцій за власного значення C/N ВОЛЗ = 44 dB.
Розгляд табл.1 показує дуже слабку залежність використовуваного класу головної станції кінцеве значення C/N при архітектурі FTTH.
У табл.2 представлені аналогічні залежності для архітектури FTTC, але для типового значення C/N = 52 dB для ВОЛЗ. Розгляд табл.2 показує, що для досягнення вихідного C/N порядку 43 dB (вимоги ГОСТ Р 52023), C/N коаксіальної ділянки СКТ може змінюватися від 48 до 43 dB в залежності від класу головної станції. Іншими словами, в залежності від класу головної станції кількість абонентів СКТ архітектури FTTC може змінюватись майже в 3 рази (!). Таким чином, побудова СКТ з архітектури FTTC тягне за собою обов'язкове використання головної станції з високим вихідним C/N для великих СКТ. При FTTH архітектурі можливе використання значно дешевшої головної станції (наприклад, 2-го класу).
Таким чином можна констатувати, що до головноїстанції на сучасному етапі, залежно від її функціонального призначення (приналежності) та розміру СКТ, можуть пред'являтися такі основні вимоги:
- Багатофункціональність, тобто. можливість роботи з усіма видами сигналів (HTB, CTB, A/V та ін.) у всіх необхідних форматах (аналог, DVB, IPTV та ін.). Мабуть, нині це найважливішим критерієм під час виборів типу головної станції.
- Наявність вбудованої системи менеджменту та моніторингу (NMS – система мережевого менеджменту).
- Наявність вбудованої цифрової та аналогової системи. Це важливо лише за умови наявності єдності NMS.
- Вихідне відношення сигнал/шум і сигнал/перешкода для кількості каналів, що обумовлюється.
- Можливість роботи у сусідніх каналах, тобто. рівень позасмугових перешкод.
- Рівень вихідного сигналу при заданій кількості каналів.
- Якість формованих сигналів (рівень спотворень, диференціальна фаза та диференціальне посилення, нерівномірність АЧХ та ГВЗ, вибірковість, чутливість, стабільність за частотою та амплітудою, глибина вбудованої системи АРУ тощо).
- Надійність та зручність в експлуатації. Можливість автоматичного резервування, яке здійснюється за тим чи іншим принципом.
- Наявність додаткових вхідних/вихідних функціональних інтерфейсів та ін.
Таким чином, підбиваючи підсумок за вимогами до головної станції СКТ в сучасних умовах, хочеться ще раз підкреслити:
- Головна станція повинна забезпечувати не тільки повний спектр рішень для організації аналогового телевізійного мовлення, але й мати можливість інтегрувати рішення для організації цифрового телебачення у форматах DVB-C та IPTV.
- Під час будівництва СКТ з архітектурою FTTHкінцеве значення відношення несуча/шум (C/N) слабо залежить від класу використовуваної головної станції, що дозволяє, за певних умов, використовувати станції нижчого класу.
- При виборі типу головної станції, залежно від масштабів СКТ, слід звертати серйозну увагу на функціональність, масштабованість та гнучкість вхідних цифрових модулів.
- Важливу роль відіграє наявність єдиної системи управління та моніторингу (включаючи оптичну мережу). Для великих СКТ дуже важливим є наявність автоматичного резервування. Усі додаткові можливості головної станції забезпечуються, зазвичай, з допомогою іншого, допоміжного устаткування.
Автори: Колпаков І.А., ген. директор компанії Контур-М, Суботін М.Ю., менеджер компанії Контур-М.