Кабельдік теледидар жүйесінің бас станциясы

Кіріспе

Кабельді теледидар жүйесіне арналған нысан

Кабельді теледидардың бас станциясы – кабельді теледидар жүйесі арқылы өңдеу және тарату үшін теледидар сигналдарын қабылдауға арналған негізгі нысан. Бас станция жұмысшылармен жабдықталуы немесе жұмыссыз болуы мүмкін, әдетте қоршаумен қоршалған. Ғимарат әдетте берік және жергілікті кабельдік инфрақұрылым арқылы бейнесін қабылдау және қайта тарату үшін қолданылатын электрондық жабдықтарды қорғау, салқындату және оңай қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін арнайы салынған. Мұндай бас станцияларды электр желісі арқылы байланыс (PLC) подстанцияларында және интернет байланыс желілерінде де кездестіруге болады.

Қабылдау

Барлық дерлік кабельді теледидар жүйелері геосинхронды орбитадағы спутниктен таратылатын абоненттік мазмұнды қамтиды. Рұқсатсыз пайдалануды болдырмау үшін шифрланған бұл мазмұн, әртүрлі контент жеткізуші компаниялар басқаратын бір немесе бірнеше жер станцияларынан жоғары көтеріледі. Содан кейін мазмұн аналогты немесе цифрлық түрде модуляцияланады және кабельдік желі арқылы (OSP немесе "Сыртқы құрылым") абоненттердің үйлеріне коаксиалды немесе оптикалық талшықты кабельдер арқылы жіберіледі, бұл кабельдер жерге көмілген немесе электр бағаналарына ілінген. Көптеген кабельді теледидар жүйелері жергілікті эфирлік телеарналарды тарату үшін де қолданады. Әрбір эфирлік арна белгілі бір жиілікті білдірсе, кабель компаниясы таратуды қалаған бірнеше арнаны қабылдау үшін бір немесе бірнеше коммерциялық сападағы теледидар антенналары қолданылады. Бұл антенналар көбінесе бір мұнаралық құрылымға біріктіріледі, ол басты антенналық теледидар құрылымы деп аталады. Коммерциялық теледидар күшейткіштері (преамплификаторлар) әдетте, кабельге арналған аналогты немесе цифрлық схеманы қолдану арқылы қайта модуляциядан кейін, таратуға арналған әлсіреген эфирлік телесигналдарды күшейтеді. Кейбір кабельді теледидар жүйелері жергілікті телеарналардың бағдарламаларын арнайы коаксиалды кабель, микротолқынды байланыс немесе оптикалық талшықты желі арқылы қабылдайды, бұл желі жергілікті станция мен бас станция арасында орнатылған. Жергілікті станциядағы модулятор деп аталатын құрылғы осы желі арқылы олардың бағдарламаларын кабельді теледидар бас станциясына жібереді, ол өз кезегінде оны демодулятор деп аталатын басқа құрылғымен қабылдайды. Содан кейін ол кабельді теледидар арқылы абоненттерге таратылады. Бұл әдетте антенна арқылы эфирден жергілікті станциялардың хабарларын қабылдауға қарағанда сенімдірек. Дегенмен, бас станция бұзылу жағдайында резервтік нұсқа ретінде эфирден қабылдауды пайдаланады. Кейбір жағдайларда жүйелер жергілікті арналарды спутник арқылы қабылдайды. Бағдарламаның басқа көздеріне оптикалық талшықтар, телефон сымдары, Интернет, микротолқын мұнаралары және жергілікті қоғамдық телеарналар кіреді, олар кабельдік жүйе арқылы жоғары жиілікті каналдар (кәсіптік ортада "Т" каналдары деп белгіленеді) немесе кабель компаниясы орнатқан арнайы желі арқылы бас станцияға жіберіледі, бұл жергілікті телеарналардың бағдарламаларын қабылдау үшін бұрын айтылғандай.

Nearly all cable TV systems carry subscription content that is relayed from a satellite in geosynchronous orbit. Encrypted to prevent unauthorized use, this content is uplinked from one or more earth stations operated by various content delivery companies. The content is then analog or digitally modulated and transmitted through the cable network (the OSP or "OutSide Plant") to subscriber homes by means of coaxial or fiber optic cables buried underground or strung from utility poles. Most cable TV systems also carry local over the air television stations for distribution. While each terrestrial channel represents a defined frequency, one or more commercial grade receiving television antennas are used to receive the multiple channels that the cable company wishes to distribute. These antennas are often built into a single tower structure called a master antenna television structure. Commercial TV pre amplifiers strengthen the weakened terrestrial TV signals for distribution, usually after re modulation using a cable specific analog or digital scheme. Some cable TV systems receive the local television stations' programming by dedicated coaxial cable, microwave link or fiber optic line, installed between the local station and the headend. A device called a modulator at the local station's facilities feed their programming over this line to the cable TV headend, which in turn receives it with another device called a demodulator. It is then distributed through the cable TV headend to subscribers. This is usually more reliable than receiving the local stations' broadcasts over the air with an antenna. However, off air reception is used as a backup by the headend in case of failure. In some cases systems receive local channels by satellite. Other sources of programming include those delivered via fiber optics, telephone wires, the Internet, microwave towers and local public access television channels that are sent to the cable headend on an upstream frequency over the cable system itself (known in the industry as "T" channels), or via a dedicated line set up by the cable company, as mentioned earlier for reception of local television stations' programming by the headend.

Сигналдарды өңдеу

Теледидар сигналы қабылданғаннан кейін оны өңдеу қажет. Цифрлық спутниктік теледидар сигналдары үшін кабельдік жүйе арқылы таратылатын әрбір арнаға арналған, арнайы коммерциялық спутниктік қабылдағыш керек; бұл қабылдағыштар көбінесе тұтынушылық қабылдағыштарға қарағанда аз орын алу үшін жасалған, стойкаға орнатылатын құрылғылар болып табылады. Олар бейне және стерео дыбыс сигналдарын, сондай-ақ цифрлық желілер үшін цифрлық сигналды шығарады. Аналогтық эфирлік теледидар сигналдары үшін бейне және дыбысты шығаратын радиожиілікті (RF) қабылдағыш процессор қажет. Кейбір жағдайларда процессорға модулятор кіріктірілген. Эфирлік цифрлық теледидар сигналдарына арнайы цифрлық процессор қажет. Цифрлық арналар әдетте спутниктерден L-диапазонындағы QAM ағыны түрінде қабылданады, онда мультиплекстеу қолданылады. Motorola MPS сияқты арнайы қабылдағыштарды пайдалану арқылы сигналды мультиплекстелген сигналдан белгілі бір арналарды бөліп алу үшін демультиплекстеуге немесе "демукс" етуге болады. Осы кезде, жергілікті географиялық аймаққа бағытталған контентті қосу үшін жергілікті енгізу жүзеге асырылуы мүмкін.

Аналогты модуляция

Кейін кабельдік теледидар сигналдары кабельдік жүйенің арналарды нөмірлеу схемасына сәйкес кабельдік модуляторлар сериясын (әр арна үшін біреу) пайдалана отырып араластырылады, ол өз кезегінде жиілік мультиплексорына немесе сигнал комбинаторына беріледі. Аралас сигналдар кең жолақты күшейткішке жіберіледі, содан кейін магистральдық желі арқылы кабельдік жүйеге жіберіледі және қажет болған жағдайда үздіксіз күшейтеді. Модуляторлар негізінен кіріс сигналын қабылдап, оны белгілі бір жиілікке бекітеді. Мысалы, Солтүстік Америкада NTSC стандарттары бойынша CH2 – 6 МГц ені бар арна, оның жарқырауы 55,25 МГц жиілігінде, сондықтан 2-арнаға арналған модулятор 2-арнаға сәйкес келетін кіріс сигналын 55,25 МГц жиілігіне қосып, осы жиіліктегі сигналды 2-арнаға бапталған кез келген теледидар қабылдайды.

Цифрлық модуляция

Цифрлық арналар да модульдендіріледі; алайда, әрбір арна белгілі бір жиілікке модульдендірілетін орнына, бірнеше цифрлық арналар бір нақты ATSC жиілігіне модульдендіріледі. QAM (Quadrature Amplitude Modulation) қолдану арқылы CATV операторы әр арнада әдетте сегізге дейін қосалқы арналарды орналастыра алады, сондықтан 2-арна көрерменнің қаласындағы 1–8 арналарын алып жүруі мүмкін. Бұл цифрлық сигналдарды қабылдау үшін STB (Set-Top Box) немесе CableCards қажет, және оларды кабель операторы өзі ұсынады. Көптеген қазіргі заманғы кабельдік жүйелер қазір "толығымен цифрлық" болып табылады, яғни спектрді қайта пайдалану үшін аналогты бейнесигналдар тоқтатылды. Бұрын аналогты RF арналары қазір кабельдік жүйеде көбінесе High Speed Data (кәсіпте "HSD" деп аталады) арналары ретінде абоненттердің жүктеу/жолдау интернет жылдамдығын арттыру үшін қайта пайдалануға ашық. (DOCSIS қараңыз) Аналогты бейнені жою, іс жүзінде, кабельді ұрлау мүмкіндігін жояды, себебі аналогты сигналдар шифрланбаған түрде беріледі. Көптеген цифрлық бейнесигналдар MPEG 2 және MPEG 4 форматтарына сығылады, соның арқасында бірнеше бейне ағыны QAM-ға біріктіріліп, спектрді тиімді пайдалануға болады, ал клиенттік кабельдік топтық қорабы оларды қабылдап, демодуляциялап, шифрлауын ашып, көрермен танитын виртуалды арна нөмірі ретінде көрсетеді. Көп жағдайда бір телеарна жергілікті арналар тізімінде көрермен көріп отырған басқа арна ретінде бірнеше рет пайда болуы мүмкін (мысалы, CNN 34, 334, 1034), бұл желіге үйренген көрермендерді шатастырмау үшін жасалған, бұрынғы буын арналар тізімдерін сақтап қалудың нәтижесі. Арна тізімде бірнеше рет кездесуі мүмкін, бірақ RF QAM-ға біріктіріліп немесе "муксталған" күйде модульдендіріліп, тек бір рет сығылады. Сет-топ-боксы сол QAM-ға сол желідегі кез келген арнаны таңдағанда қосылады. Виртуалды арналау кабель операторына QAM-ның физикалық жиілігін өзгертуге мүмкіндік береді, сонда көрермен арна нөмірінің өзгергенін байқамайды. Көптеген цифрлық кабельдік жүйелер сигналдарын (деректер мен бейне) рұқсатсыз қабылдауды болдырмау үшін шифрлайды.

Digital channels are modulated as well; however, instead of each channel being modulated on to a specific frequency, multiple digital channels are modulated on to one specific ATSC frequency. Using QAM (Quadrature Amplitude Modulation), a CATV operator can place usually up to eight subchannels on each channel so channel 2 may actually be carrying channels 1–8 in a viewer's city. Set top boxes (STBs) or CableCards are required to receive these digital signals and are provided by the cable operator themselves. Many modern cable systems are now "all digital" meaning analog video signals have been discontinued in order to reuse spectrum. The RF channels analog used to occupy are now open for a cable system to reuse most commonly as High Speed Data (commonly referred to in the industry as "HSD") channels to increase subscriber download/upload internet speeds. (see DOCSIS) Analog video removal also essentially eliminates cable theft since analog signals were transmitted unencrypted. Most digital video signals are compressed to MPEG 2 and MPEG 4 formats in order to combine multiple video streams into a QAM making the most efficient use of spectrum which a customer cable set top box receives, demodulates, de encrypts and displays as a virtual channel number that the viewer recognizes. In many cases the same TV network may appear multiple times in a local channel lineup as a different channel the viewer sees (I. E. CNN as 34, 334, 1034) this is due to previous generations of channel lineups kept in service and intended to not confuse viewers who are familiar with the network appearing on a number they are used to. Although a channel may be in a line up multiple times the RF QAM it is combined or "muxed" into is modulated and compressed just once. A set top box tunes to that same QAM when any instance of that network is called by the viewer. Virtual channeling also allows the cable operator to change the physical frequency a QAM is on without the viewer noticing the channel number changing in their lineup. Most digital cable systems encrypt their signals (both data and video) to eliminate unauthorized reception.

Супер-басты

Көптеген жағдайда, ірі ұлттық кабельдік жүйелерде орталық немесе "супер бас станция" оптикалық талшық арқылы сигналды жергілікті хабқа жеткізіп тұрады. Кейде бір супер бас станциясы кабельдік компанияның барлық қызмет көрсету аймағын қамтамасыз ете алады. Супер бас станциялары спутниктік антенналарды орнату үшін ең қолайлы жерлерде – әдетте, биік және ашық кеңістікте – біріктіреді, бұл спутниктік жабын мен сигнал күшін жақсартады. Ірі кабельдік жүйелерде провайдер жабдықтардың жұмысын тоқтату жағдайында сенімділікті арттыру үшін бірнеше супер бас станциясын пайдалануы мүмкін. Супер бас станциялары кабельдік операторлар үшін шығындарды азайтады, себебі жабдық пен ғимараттардың саны қысқарады, ал сигналдар көбейтіліп, жергілікті хабтарға жіберіледі, олар қала немесе аймаққа сигнал таратады.

Базар орталығының бас жағы

Кейбір ірі ұлттық кабельдік жүйелерде үлкен супер-гедэнд пен жергілікті хаб арасында белгілі бір аралық нүкте болады, ол нарық орталығы немесе аймақтық гедэнд деп аталады. Әдетте, нарық орталығы ұлттық бейне мазмұнын супер-гедэнден алады, содан кейін оны жергілікті жарнамалармен және жергілікті арналармен бірге жергілікті хабтарға жібереді. Нарық орталықтарында тұрақты штаттық қызметкерлер болады, ал хабтарда (қалыпты техникалық қызмет көрсетуден басқа) штаттық қызметкерлер болмайды. Нарық орталығының басты артықшылығы – ол ұлттық супер-гедэндке қарағанда жергілікті қызмет көрсетуге және егжей-тегжейге көбірек назар аударуы мүмкін. Мысалы, нарық орталығы инженерлерге жергілікті бейне ағындарын, мысалы, қоғамдық қолжетімділік арналарын және жергілікті арналарды қарап, бейне сапасының кемшіліктерін талдауға мүмкіндік береді, егер мұндай мәселе жергілікті деңгейде бірден байқалмаса. Тағы бір артықшылығы – телекомпаниялармен тарату шарты бойынша даулар кезінде белгілі бір аймақтардағы арналарды жылдам өшіру мүмкіндігі. Нарық орталықтары үлкен қаладағы, бүкіл штат бойынша немесе тіпті бірнеше штат бойынша хабтарға қызмет көрсете алады.

Кабельдердегі хабтар мен тораптар

Кабельдік хаб – бұл әдетте бас станциядан кіші ғимарат немесе жай, ол бас станциядан алдын ала өңделген бейнесигналды қабылдап, оны жергілікті қауымдастыққа (немесе бірнеше қауымдастыққа) жібереді. Көптеген кабельдік хабтар ГФУ (гибридтік талшықты-коаксиалды) желісімен бірге қолданылады. Біріктірілген IP бейне және деректер микротолқынды немесе оптикалық талшықты желі арқылы хабқа келіп түседі және IP деректерін RF QAM-ға түрлендіретін кабельдік модемді аяқтау жүйесі сияқты QAM құрылғыларына бағытталады, бұл деректер басқа қызметтермен (мысалы, сұраныс бойынша бейне, коммутацияланған бейне) біріктіріліп, абонентке жіберіледі. Әр қызметтен келетін радиожиілік сигнал хабта біріктіріліп, түйінге дейін бір коаксиалды кабельге бөлінеді. Бірақ абоненттерге тарату үшін хабтан шығар алдында, ол жергілікті кабельдік түйіндерді қуаттандыру үшін оптикалық талшыққа түрлендіріледі, бұл түйіндер үлкен ғимаратты, ауданды немесе ауылдық жерлерде бүкіл қауымдастықты қамтуы мүмкін. Далада орналасқан кабельдік түйін хабтан келетін оптикалық сигналды кері түрлендіріп, сигналдарды коаксиалды кабель арқылы RF сигналына айналдырады. Бұл "тасымалдау" жолы (жүктеу) деп аталады. Абоненттер хабқа деректерді жібергенде кері процеске ұшырайды, бұл "қайтару" жолы болып табылады. Кабельдік түйіндер бастапқыда күшейткіштің тізбегін қысқарту және хабтан алыс тұратын абоненттерге сигнал сапасын жақсарту үшін ойластырылған. Қазіргі заманғы кабельдік түйіндер күшейткіштің тізбегін қысқарту мақсатын сақтайды, бірақ қазір олар жоғары деректер тығыздығы бар аймақтарда стратегиялық түрде орналастырылып, жолақтық енін тиімді бөлу және белгілі бір аймақтағы артық жүктемені азайту үшін қолданылады. Кабельдік түйіндер бір хабтан бірнеше арналық топтамаларын немесе жалпыға қолжетімді нарықтарды ұйымдастыруға да мүмкіндік береді.

Жергілікті арнаның қабылдауы

Супер-хедэнд хабты қуаттандыруы мүмкін болғандықтан, ол нарықтан тыс жерде орналасуы мүмкін, сондықтан хаб сол нарықтағы жергілікті арналарды қабылдау үшін антенна мұнарасымен және эфирлік антенналармен жабдықталуы мүмкін. Осы хабтан алынған жергілікті арналар аймақтағы басқа хабтарға таратылады. Географиялық орналасуы мен мекенжайына байланысты хаб көршілес нарықтардан жергілікті арналарды қабылдап, оларды тікелей нарықпен біріктіре алады, бұл сол хабтың көрермендеріне бірнеше нарықтық бағдарламаларды ұсынады. Кабельдік компания тасымалдау шарты мен FCC ережелеріне сәйкес кейбір бағдарламаларды көрсетуден тоқтатуы мүмкін. Кабельдік жүйе жергілікті телеарнаға қосымша мүмкіндік ретінде негізгі байланыс жолы ретінде оптикалық талшықты желі құра алады және оның бағдарламаларын кабельдік жүйеге енгізу үшін эфирлік антенналарды қосалқы ретінде пайдаланады.

OTN Хаб

OTN (оптикалық терминал торабы) хабтары әдетте ірі хабтан таралған, ауылдық аймақтарға қызмет көрсетуге арналған қашық орналасқан нысан болып табылады және аймақтағы шектеулі оптикалық тораптар үшін HFC біріктіру жабдықтарымен жабдықталған. OTN-нің басты мақсаты – CMTS немесе бейне жиегі QAM құрылғылары сияқты негізгі желі жабдықтарын орналастыру қажеттілігінсіз HFC кабель желісін ауылдық аймақтарға жеткізу. OTN өзінің аймағына бейне және жоғары жылдамдықты деректер (HSD) қызметтерін ұсыну үшін негізгі хабқа (негізгі желі жабдықтары орналасқан жерге) тәуелді. OTN көбінесе бірнеше жабдық тіректері орналасқан кішкентай павильон немесе ғимарат болып табылады.

OTN-ге тасымалдау қызметі

Негізгі желілік жабдықтар (CMTS, бейне шеттік құрылғылар, негізгі маршрутизатор/коммутаторлар) OTN-нің ішінде орналаспағандықтан, HSD және бейне қызметтері мультиплекстеліп, түпкі хабтан RF-дан талшықты желі арқылы OTN-ге жіберіледі. OTN-де жеке қызметтер демультиплекстеліп, OTN-нің алға/кері комбинациялық құрылғысына қосылып, қауымдастыққа таратылады. OTN сондай-ақ, ауылдық қауымдастықтарға қалалық қауымдастықтарға қолжетімді қызмет деңгейін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді, бұл кабель операторының тек шектеулі сандағы клиенттер үшін қосымша талшық желісін салуға және желілік жабдықтарға үлкен қаражат жұмсау қажеттілігін жояды.