Введение

Телевизионный контент, передаваемый по сигналам через коаксиальный кабель.

Кабельное телевидение – это система доставки телевизионных программ потребителям посредством радиочастотных (РЧ) сигналов, передаваемых по коаксиальным кабелям, или в более современных системах – световых импульсов по оптоволоконным кабелям. Это отличается от эфирного телевидения (также известного как наземное телевидение), в котором телевизионный сигнал передается по воздуху посредством радиоволн и принимается телевизионной антенной, подключенной к телевизору; или спутникового телевидения, в котором телевизионный сигнал передается по воздуху радиоволнами от спутника связи, находящегося на орбите вокруг Земли, и принимается спутниковой антенной (тарелкой) на крыше. Через эти кабели также могут предоставляться FM-радиопрограммы, высокоскоростной интернет, телефонные услуги и другие подобные нетелевизионные услуги. Аналоговое телевидение было стандартом в XX веке, но с 2000-х годов кабельные системы были модернизированы для работы в цифровом формате. Кабельный канал (иногда называемый кабельной сетью) – это телевизионная сеть, доступная через кабельное телевидение. Многие из этих каналов также распространяются через спутниковое телевидение. Альтернативные термины включают неэфирный канал или программный сервис, последний из которых в основном используется в юридических контекстах. Аббревиатура CATV используется в США для обозначения кабельного телевидения и первоначально расшифровывалась как «общественное антенное телевидение», восходя к истокам кабельного телевидения в 1948 году; в районах, где прием сигнала по воздуху был ограничен из-за удаленности от передатчиков или гористой местности, строились большие общественные антенны, и кабель прокладывался от них к отдельным домам. В 1968 году кабельное телевидение было у 6,4% американцев. В 1978 году этот показатель увеличился до 7,5%. К 1988 году 52,8% всех домохозяйств использовали кабельное телевидение. В 1994 году этот показатель вырос до 62,4%.

Распространение

Для получения кабельного телевидения в определенном месте необходимо наличие кабельных распределительных линий на местных столбах или в подземных коммуникациях. Коаксиальный кабель доставляет сигнал в здание абонента через абонентский ввод – воздушный или подземный кабель. Если в здании абонента отсутствует абонентский ввод кабельного телевидения, кабельная компания произведет его установку. Стандартный кабель, используемый в США, – RG 6, имеющий волновое сопротивление 75 Ом и подключаемый с помощью разъема типа F. Участок кабельной сети компании обычно заканчивается распределительной коробкой на внешней стороне здания, а встроенная кабельная проводка в стенах обычно распределяет сигнал по разъемам в разных комнатах, к которым подключены телевизоры. Несколько кабелей, идущих в разные комнаты, ответвляются от входящего кабеля с помощью небольшого устройства, называемого разделителем (сплиттером). Существуют два стандарта кабельного телевидения: более старый аналоговый и более новый цифровой, способный передавать сигналы данных, используемые цифровыми телевизионными приемниками, такими как оборудование для телевидения высокой четкости (HDTV). Все кабельные компании в США перешли или находятся в процессе перехода на цифровое кабельное телевидение с момента его появления в конце 1990-х годов. Большинству кабельных компаний требуется приставка (кабельный конвертер) или слот на телевизоре для карт условного доступа для просмотра кабельных каналов, даже на новых телевизорах с цифровыми QAM-тюнерами, поскольку большинство цифровых кабельных каналов теперь зашифрованы или закодированы для предотвращения несанкционированного просмотра. Кабель от разъема в стене подключается к входу приставки, а выходной кабель от приставки – к телевизору, обычно к разъему RF IN или композитному входу на старых телевизорах. Поскольку приставка декодирует только тот канал, который просматривается, для каждого телевизора в доме требуется отдельная приставка. Некоторые незашифрованные каналы, как правило, традиционные эфирные телеканалы, могут отображаться без использования приставки. Кабельная компания предоставляет приставки в зависимости от уровня обслуживания, приобретенного клиентом: от базовых приставок со стандартным разрешением, подключаемых через стандартный коаксиальный разъем на телевизоре, до высококачественных беспроводных цифровых видеорегистраторов (DVR), подключаемых через HDMI или компонентный вход. Старые аналоговые телевизоры поддерживают кабельное телевидение и могут принимать аналоговый сигнал без приставки. Для приема цифровых кабельных каналов на аналоговом телевизоре, даже незашифрованных, требуется другой тип устройства – цифровой телевизионный адаптер, предоставляемый кабельной компанией или приобретенный абонентом. Еще один новый метод распространения, использующий преимущества недорогой и качественной DVB-трансляции в жилых районах, предполагает использование TV-шлюзов для преобразования потоков DVB C, DVB C2 в IP для распространения ТВ через IP-сеть в доме. Многие кабельные компании предлагают доступ в интернет по технологии DOCSIS.

Принцип действия

В наиболее распространенной системе несколько телевизионных каналов (до 500, хотя это число варьируется в зависимости от пропускной способности каналов, доступной у провайдера) доставляются в дома абонентов по коаксиальному кабелю, идущему от магистральной линии, подвешенной на опорах линий электропередач и начинающейся в местном распределительном центре кабельной компании, называемом головной станцией. Множество каналов могут передаваться по одному коаксиальному кабелю благодаря технологии частотного мультиплексирования. На головной станции каждый телевизионный канал преобразуется в другую частоту. Назначая каждому каналу отдельный частотный диапазон на кабеле, отдельные телевизионные сигналы не создают помех друг другу. На внешней кабельной розетке в доме абонента кабель компании подключается к кабелям, распределяющим сигнал по разным комнатам в здании. На каждом телевизоре телевизор абонента или приставка, предоставленная кабельной компанией, преобразует выбранный канал обратно в его исходную частоту (базовую полосу), после чего изображение отображается на экране. В связи с широким распространением кражи кабеля в ранних аналоговых системах, в современных цифровых кабельных системах сигналы обычно шифруются, и приставка должна быть активирована кодом активации, отправленным кабельной компанией, прежде чем она начнет работать – этот код отправляется только после оформления подписки. Если абонент не оплачивает счет, кабельная компания может отправить сигнал для отключения приставки абонента, блокируя прием сигнала. Также на кабеле обычно предусмотрены восходящие каналы для передачи данных от абонентской приставки на головную станцию, что необходимо для расширенных функций, таких как заказ платных каналов и фильмов, доступ в интернет по кабелю и кабельное телефонное обслуживание. Полоса частот нисходящих каналов составляет примерно от 50 МГц до 1 ГГц, а восходящих каналов – от 5 до 42 МГц. Абоненты оплачивают услугу ежемесячной абонентской платой. Абоненты могут выбирать из нескольких тарифных планов, при этом премиальные пакеты включают больше каналов, но стоят дороже. На местной головной станции сигналы от отдельных телевизионных каналов принимаются с помощью спутниковых антенн от коммуникационных спутников. В состав кабельного пакета обычно также входят дополнительные местные каналы, такие как местные телестанции, образовательные каналы местных колледжей и общественные каналы, предназначенные для местных органов власти (каналы PEG). Коммерческая реклама для местных предприятий также вставляется в программный поток на головной станции (отдельные каналы, распространяемые на национальном уровне, также имеют свою национальную рекламу).

Гибридные коаксиальные волокна

Современные кабельные системы имеют большую протяженность, и одна сеть с головной станцией часто обслуживает целый мегаполис. Большинство систем используют гибридную волоконно-коаксиальную (HFC) сеть распределения; это означает, что магистральные линии, передающие сигнал от головной станции к местным районам, выполнены из оптического волокна для обеспечения большей пропускной способности и дополнительного запаса для будущего расширения. На головной станции электрический сигнал преобразуется в оптический и передается по волокну. Магистральная волоконно-оптическая линия проходит через несколько распределительных узлов, от которых расходятся множественные волокна, несущие сигнал к оптическим узлам в местных населенных пунктах. В оптическом узле оптический сигнал преобразуется обратно в электрический и передается по коаксиальным линиям распределения, проложенным на опорах, от которых кабели отходят к последовательности усилителей сигнала и расширителей линии. Эти устройства доставляют сигнал абонентам через пассивные радиочастотные устройства, называемые отводами.

История

Самые первые кабельные сети функционировали на местном уровне, в частности, в 1936 году компанией Rediffusion в Лондоне, Великобритания, и в том же году в Берлине, Германия, особенно для трансляции Олимпийских игр, а с 1948 года – в Соединенных Штатах и Швейцарии. Этот тип локальных кабельных сетей в основном использовался для ретрансляции эфирных каналов в географических районах с плохим приемом эфирного телевизионного сигнала.

В Соединенных Штатах

Кабельное телевидение началось в Соединенных Штатах как коммерческое предприятие в 1950-х годах. Первые системы просто принимали слабые (эфирные) каналы, усиливали их и передавали по неэкранированным проводам подписчикам, ограничиваясь территорией населенного пункта или соседних населенных пунктов. Принимающая антенна была выше, чем могли себе позволить отдельные подписчики, обеспечивая тем самым более сильный сигнал; в холмистой или гористой местности она устанавливалась на большой высоте. Изначально кабельные системы обслуживали небольшие населенные пункты, не имевшие собственных телевизионных станций и испытывавшие трудности с приемом сигналов от станций в городах из-за расстояния или пересеченного рельефа. Однако в Канаде населенные пункты с собственными сигналами представляли собой перспективный рынок для кабельного телевидения, поскольку зрители хотели принимать американские каналы. В редких случаях, например, в университетском городке Альфред, штат Нью-Йорк, американские кабельные системы ретранслировали канадские каналы. Хотя ранние (ВЧ) телевизионные приемники могли принимать 12 каналов (2–13), максимальное количество каналов, которые можно было вещать в одном городе, составляло 7: каналы 2, 4, 5 или 6, 7, 9, 11 и 13, поскольку приемники того времени не могли принимать сильные (местные) сигналы на соседних каналах без искажений. (Между 4 и 5, а также между 6 и 7 были частотные промежутки, позволявшие использовать оба канала в одном городе). С улучшением оборудования можно было использовать все двенадцать каналов, за исключением случаев вещания местных ВЧ телевизионных станций. Местные эфирные каналы не могли использоваться для сигналов, считавшихся приоритетными, но технология позволяла передавать сигналы низкого приоритета на этих каналах путем синхронизации их интервалов подавления. Телевизоры не могли согласовать эти интервалы и незначительные изменения, вызванные прохождением сигнала через среду, что приводило к появлению «фантомов». Полоса пропускания усилителей также была ограничена, что затрудняло передачу частот выше 250 МГц на дальние участки коаксиальной сети, а СВЧ каналы вообще не могли использоваться. Для расширения за пределы 12 каналов необходимо было использовать нестандартные каналы среднего диапазона, расположенные между FM-диапазоном и каналом 7, или сверхвысокочастотный диапазон за каналом 13 до 300 МГц; изначально эти каналы были доступны только с помощью отдельных тюнерных блоков, которые передавали выбранный канал на телевизор на канал 2, 3 или 4. Первоначально СВЧ-станции были в невыгодном положении, поскольку стандартные телевизоры, используемые в то время, не могли принимать их каналы. С принятием Закона о приемниках всех каналов в 1964 году все новые телевизоры должны были включать в себя СВЧ-тюнер, тем не менее, СВЧ-станциям потребовалось несколько лет, чтобы стать конкурентоспособными. До добавления в кабельную приставку эти каналы среднего диапазона использовались для ранних версий платного телевидения, например, Z Channel (Лос-Анджелес) и HBO, но передавались в открытом эфире, то есть не были зашифрованы, поскольку стандартные телевизоры того времени не могли принимать сигнал, а обычный потребитель не мог настроить обычные каналы для его приема. Когда тюнеры, способные принимать выбранные каналы среднего и сверхвысокочастотного диапазонов, стали встраиваться в стандартные телевизоры, вещатели были вынуждены либо устанавливать схемы шифрования, либо перемещать эти сигналы дальше из зоны приема для ранних телевизоров и видеомагнитофонов, готовых к кабельному телевидению. Однако, как только потребительские устройства получили возможность принимать все 181 канал, выделенный FCC, вещатели премиум-класса не имели другого выбора, кроме как шифровать сигнал. Схемы дешифрования часто публиковались в журналах для любителей электроники, таких как Popular Science и Popular Electronics, что позволяло любому, обладающему даже базовыми знаниями в области радиоэлектроники, создавать свои собственные и получать программирование бесплатно. Позже кабельные операторы начали транслировать FM-радиостанции и поощряли подписчиков подключать свои FM-стереоприемники к кабелю. До того, как стереозвук и двуязычный телевизионный звук стали обычным явлением, звук платных телеканалов добавлялся к кабельным FM-стереолиниям. Примерно в это же время операторы расширили диапазон за пределы 12 каналов, чтобы использовать среднеполосные и сверхвысокочастотные ВЧ-каналы, прилегающие к высокой полосе 7–13 североамериканских телевизионных частот. Некоторые операторы, например, в Корнуолле, Онтарио, использовали двойную распределительную сеть с каналами 2–13 на каждом из двух кабелей. В 1980-х годах в Соединенных Штатах были приняты правила, аналогичные правилам общественного, образовательного и государственного доступа (PEG), что положило начало кабельному вещанию живых телевизионных программ. С увеличением проникновения кабельного телевидения было запущено множество кабельных телеканалов, многие из которых имели собственные новостные бюро, которые могли предоставлять более оперативную и локализованную информацию, чем ближайшая сетевая новостная передача. Такие станции могли использовать аналогичный брендинг в эфире, как и близлежащие сетевые телекомпании, но поскольку эти станции не вещают в эфире и не регулируются FCC, их позывные не имеют значения. Эти станции частично превратились в современные цифровые субканалы эфирного вещания, где основная телевизионная станция, например, NBS 37*, – в случае отсутствия местных CNB или ABS станций – ретранслировала бы программу близлежащего партнера, но дополняла бы ее собственными новостями и другими общественными программами, соответствующими ее местоположению. Многие живые местные программы с местными интересами были впоследствии созданы по всей территории Соединенных Штатов на большинстве крупных телевизионных рынках в начале 1980-х годов. Это привело к появлению множества кабельных трансляций разнообразных программ, включая телевизионные фильмы и мини-сериалы, производимые исключительно для кабельного телевидения. Кабельные специализированные каналы, начиная с каналов, ориентированных на показ фильмов и крупных спортивных или развлекательных мероприятий, диверсифицировались еще больше, и узконаправленное вещание стало обычным явлением. К концу 1980-х годов количество кабельных сигналов превысило количество эфирных сигналов в кабельных системах, некоторые из которых к этому времени расширились до более чем 35 каналов. К середине 1980-х годов в Канаде регуляторы разрешили кабельным операторам заключать дистрибьюторские контракты с кабельными сетями самостоятельно. К 1990-м годам стали распространены пакеты, позволявшие клиентам подписываться на различные пакеты для получения различных выборов дополнительных каналов сверх базового набора. Подписываясь на дополнительные пакеты, клиенты могли получать специализированные каналы, каналы фильмов и иностранные каналы. Крупные кабельные компании использовали адресные дешифраторы для ограничения доступа к премиальным каналам для клиентов, не подписанных на более высокие пакеты, однако вышеупомянутые журналы часто публиковали обходные пути для этой технологии. В 1990-х годах давление, связанное с необходимостью удовлетворить растущий ассортимент предложений, привело к цифровой передаче, которая более эффективно использовала емкость ВЧ-сигнала; оптоволокно широко использовалось для передачи сигналов в районы вблизи дома, где коаксиальный кабель мог передавать более высокие частоты на коротком оставшемся расстоянии. Хотя в 1980-х и 1990-х годах телевизионные приемники и видеомагнитофоны были оснащены для приема каналов среднего и сверхвысокочастотного диапазонов, из-за того, что схемы дешифрования какое-то время присутствовали в этих тюнерах, лишая кабельного оператора значительной части его доходов, такие телевизоры, готовые к кабельному телевидению, сейчас редко используются, что требует возврата к приставкам, используемым с 1970-х годов. Переход на цифровое вещание перевел все сигналы – эфирные и кабельные – в цифровую форму, что сделало аналоговое кабельное телевидение в основном устаревшим, функционирующим на все уменьшающемся количестве избранных рынков. Аналоговые телевизоры по-прежнему поддерживаются, но их тюнеры в основном устарели, часто полностью зависят от приставки.

Развертывание по континентам

Кабельное телевидение в основном доступно в Северной Америке, Европе, Австралии, Азии и Южной Америке. В Африке кабельное телевидение не получило широкого распространения из-за нерентабельности прокладки кабелей в районах с низкой плотностью населения. Вместо этого там может использоваться многоканальная многоточечная система распределения сигнала, основанная на микроволновых технологиях.

Другие кабельные услуги

Коаксиальные кабели способны к двунаправленной передаче сигналов, а также к передаче больших объемов данных. Сигналы кабельного телевидения используют лишь часть полосы пропускания, доступной по коаксиальным линиям. Это оставляет достаточно места для других цифровых услуг, таких как кабельный интернет, кабельная телефония и беспроводные сервисы, использующие как нелицензированные, так и лицензированные спектры. Широкополосный доступ в интернет обеспечивается по коаксиальному кабелю посредством кабельных модемов, преобразующих сетевые данные в тип цифрового сигнала, который может передаваться по коаксиальному кабелю. Одной из проблем некоторых кабельных систем является то, что старые усилители, расположенные вдоль кабельных трасс, являются однонаправленными. Поэтому, для обеспечения возможности загрузки данных, пользователю необходимо использовать аналоговый телефонный модем для организации восходящего канала связи. Это ограничивало скорость передачи данных до 31,2 Кбит/с и лишало удобства постоянного подключения, характерного для широкополосного интернета. Многие крупные кабельные системы модернизировали или продолжают модернизировать свое оборудование для обеспечения двунаправленной передачи сигналов, что позволяет увеличить скорость загрузки и обеспечивает постоянное подключение, хотя эти модернизации и являются дорогостоящими. В Северной Америке, Австралии и Европе многие кабельные операторы уже внедрили услугу кабельной телефонии, которая функционирует аналогично существующим операторам фиксированной связи. Эта услуга предполагает установку специального телефонного интерфейса на стороне клиента, который преобразует аналоговые сигналы от домашней проводки клиента в цифровой сигнал, который затем передается по локальной петле (заменяя аналоговую "последнюю милю" или обычную телефонную связь (POTS) до коммутационного центра компании, где он подключается к общенациональной телефонной сети (PSTN)). Основным препятствием для предоставления услуги кабельной телефонии является необходимость обеспечения почти 100% надежности обслуживания при совершении экстренных вызовов. Один из доступных стандартов для цифровой кабельной телефонии, PacketCable, представляется наиболее перспективным и способным соответствовать требованиям к качеству обслуживания (QoS) традиционной аналоговой телефонной связи (POTS). Главное преимущество цифровой кабельной телефонии аналогично преимуществу цифрового кабеля, а именно возможность сжатия данных, что приводит к значительному снижению требуемой полосы пропускания по сравнению с выделенной аналоговой линией с коммутацией каналов. Другие преимущества включают улучшенное качество звука и интеграцию с сетью Voice over Internet Protocol (VoIP), обеспечивающей дешевые или безлимитные междугородные и международные звонки. Во многих случаях услуга цифровой кабельной телефонии отделена от услуги кабельного модема, предлагаемой многими кабельными компаниями, и не зависит от интернет-трафика (IP) или интернета. Традиционные провайдеры кабельного телевидения и традиционные телекоммуникационные компании все активнее конкурируют в предоставлении услуг голосовой связи, видео и передачи данных для домохозяйств. Комбинация телевидения, телефонии и доступа в интернет обычно называется "тройным сервисом" (triple play), независимо от того, предлагают ли его CATV или телекоммуникационные компании.