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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Multifunktionale interaktive Kabelfernsehsysteme. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / TV Der Artikel widmet sich der Betrachtung der allgemeinen Prinzipien des Aufbaus multifunktionaler Kabelfernsehsysteme, die sowohl bei Nutzern als auch Betreibern in verschiedenen Regionen des Landes zunehmend Interesse wecken und in deren Umsetzung erste Schritte unternommen werden. Der Übergang zum digitalen Fernsehen ist das wichtigste wissenschaftliche und technische Problem, das derzeit im Bereich der Information und Telekommunikation aktiv gelöst wird. Der Benutzer erhält ganz konkrete neue Möglichkeiten: Multiprogrammierung, Interaktivität, Multifunktionalität (Telefonie, Datenübertragung, Videokonferenzen, Internetzugang, Multimedia und eine ganze Reihe anderer Dienste); Verbesserung der Qualität des TV-Empfangs. Darüber hinaus werden das Funkspektrum, die Kanalkapazität usw. effizienter genutzt. Unter den Methoden zur Bereitstellung von Fernsehprogrammen für Abonnenten haben Kabelfernsehsysteme (SCTV) einen starken Platz eingenommen, insbesondere in großen und mittelgroßen Städten. Im Westen wurde Mitte der 90er Jahre mit der Einführung der Interaktivität in SKTV begonnen. In den USA und Kanada hatten 1998 etwa 11 % der Einwohner das Potenzial, interaktive Kabelnetzdienste zu nutzen. Um moderne Informations- und Telekommunikationskabelnetze zu schaffen, ist es notwendig, das Problem zu lösen: bereits gebaute Systeme zu modernisieren oder neue Netze nach einheitlichen Standardprinzipien aufzubauen. Derzeit sind in Russland die meisten Fernseher an kollektive Empfangssysteme verschiedener Generationen angeschlossen: „Eintrittsantenne“, ein großes System des kollektiven Fernsehempfangs (KSKPT) und ein Kabelfernsehsystem (SKTV). Die erste Option, die „Einstiegsantenne“, ist ein überwiegend passives Netzwerk mit Richtkopplern. Wenn ein TV-Signal verstärkt werden muss, wird eine Kaskade von Kanal- oder Bereichsverstärkern oder Dezimeterwandlern verwendet. KSKLT und SKTV wurden gebaut, um die Qualität des TV-Empfangs zu verbessern; die Systeme verwenden Kopfstellen mit kanalweiser Signalverarbeitung und Frequenzumsetzung der Kanäle: Breitband-Haupt- und Heimverstärker mit einer Bandbreite von 40 - 240 MHz ohne Rückkanal und Frequenz -Unabhängige Stammkoppler und Teilnehmerverteiler. Der aktivste Aufbau solcher Systeme erfolgte in den 80er Jahren und wird auch heute noch fortgesetzt, trotz ihrer begrenzten Möglichkeiten hinsichtlich der Erhöhung der Anzahl organisierter Fernsehkanäle, der Interaktivität und der Nutzung zur Lösung multifunktionaler Netzwerkprobleme. Mehr als 80 % der Kapitalinvestitionen werden für die Schaffung linearer Kabelnetzstrukturen aufgewendet, daher ist es sehr traurig, dass KSKPT und SKTV, die nach diesem Prinzip gebaut wurden, völlig sinnlos sind. Eine Rekonstruktion der Verteilungsnetze dieser Systeme, um sie in koaxiale Knoten (Buchsen) beliebiger Kapazität für multifunktionale Systeme umzuwandeln, ist ohne einen vollständigen Austausch aller Komponenten – Koaxialkabel, passive Elemente und Verstärker – nicht möglich, da nicht nur die Der erforderliche Frequenzbereich wird auch beim Austausch passiver und aktiver Elemente des Netzwerks nicht bereitgestellt, aber es ist auch in bestehenden Netzwerken unmöglich, den erforderlichen Mindestpegel an Kombinationsstörungen (Nenneingang) zu erreichen (vorbehaltlich der Verteilung von 40 - 50 analogen Fernsehkanälen). Signalpegel am Teilnehmerpunkt usw. Somit sind diese Verteilungsnetze dem Untergang geweiht und ihre Konstruktion ist heute historisch nicht gerechtfertigt. Diesen Prozess zu stoppen und im Einzelfall Empfehlungen für den Ausbau oder Umbau des Netzes zu geben, ist offenbar Aufgabe des russischen Kabelfernsehverbandes und des russischen Kommunikationsministeriums. Vor kurzem wurde mit der Einführung von breitbandigem SCTV mit Rückkanal begonnen (40-862-MHz-Band in Vorwärtsrichtung und 5-30-MHz-Rückkanalband). Die Architektur dieser Netze ist ausschließlich den Interessen des Kabelfernsehens untergeordnet und entspricht nicht den Aufgaben breitbandiger multifunktionaler interaktiver Netze, die auf dem Einsatz von Glasfasersystemen zur Übertragung analoger und digitaler Signale mit hoher Qualität basieren über lange Distanzen. Gleichzeitig darf der Leistungsumfang nicht durch die Interessen traditioneller Fernseh- und Hörfunkverbände eingeschränkt werden. Bereits heute zeichnet sich ab, dass Bedarf an Diensten wie der Bereitstellung von kostenpflichtigen digitalen Fernsehkanälen und Fernsehen auf Abruf (Video on Demand), Multimedia, Teleshopping, Sicherheits- und Feueralarmanlagen sowie der Nutzung eines Netzwerks für Versandsysteme besteht technische Ausrüstung von Wohnvierteln, Bereitstellung von Datenübertragungskanälen; Organisation lokaler und unternehmenseigener Computernetzwerke; Anschluss von Abonnenten an das Internet; digitale Telefonie usw. Es ist wahrscheinlich, dass der bloße Austausch eines Teils des Backbone-Koaxialnetzes nicht die volle Nutzung der Möglichkeiten der Glasfaser-Kommunikationsleitungen gewährleisten wird und die Größe und technischen Möglichkeiten von SCTV stark einschränken wird. Folglich erfordert die Adaption von Breitband-SCTV in Telekommunikationsnetze eine Überarbeitung der Netzwerkarchitektur des SCTV selbst (siehe Abbildung).
Traditionell ist die Architektur von SCTV mit hoher Kapazität (für fünftausend oder mehr tausend Abonnenten) eine Baumstruktur. Für koaxiale (insbesondere unidirektionale) Netzwerke bot es das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. Für ein interaktives Netzwerk schränkt eine solche Konstruktion jedoch die Möglichkeiten zur Schaffung eines Rückkanals ein. In Hybridnetzen (Glasfaser – Koaxial) stellt jeder Teil in gewisser Weise bestimmte Anforderungen aneinander – Glasfaser an die Qualität des über das Koaxialnetz gelieferten Signals und dementsprechend umgekehrt. Beim Entwurf eines SCTV wurde die Berechnung der Parameter auf die Bestimmung des optimalen Signalpegels am Ausgang des Teilnehmeranschlussgeräts und des Ausgangspegels für in Reihe geschaltete Verstärker reduziert, der nur durch die Rauschmenge begrenzt war. Um SCTV als Komponente in ein hybrides Glasfaser-Koaxial-Netzwerk einzubeziehen, ist eine Neuberechnung unter Berücksichtigung von Intermodulationsverzerrungen zweiter Ordnung (CSO – Composite Second Order) und dritter (STV – Composite Triple Beat) erforderlich. Abhängig von den Parametern des faseroptischen Teils des Netzwerks vor dem koaxialen Teil können bei der Neuberechnung für letztere zusätzliche Anforderungen nicht nur zur Änderung der Ausgangspegel der Verstärker und zur Begrenzung der Anzahl der Verstärkungsstufen, sondern auch zu einigen Neuanordnungen gelten des Heimverteilernetzes, um die Mindestsignalpegel durch Abzweigungen von Teilnehmerverteilern zu erhöhen. Höchstwahrscheinlich werden solche Änderungen im Rahmen der Systemrekonstruktion erfolgen und keine globale Rekonstruktion, d. h. erhebliche Kapitalaufwendungen, erfordern. Bei der Planung und dem Aufbau interaktiver Breitband-SCTV muss jedoch berücksichtigt werden (und die weltweite Praxis hat dies bestätigt), dass in dieser Phase die kostengünstigste Option für den Aufbau von Telekommunikationsnetzen, die den Teilnehmerzugang mit multifunktionalen Aufgaben ermöglichen, hybride Strukturen mit Verwendung sind Glasfaser- und Koaxialkabel. In absehbarer Zukunft müssen Telekommunikationsnetze, die insbesondere für die Übertragung von Fernsehsignalen genutzt werden, eine Struktur haben und Übertragungssysteme verwenden, die mit traditionellen analogen und zunehmend auch digitalen Systemen kompatibel sind. TV-Signale in Breitbandnetzen beanspruchen eine enorme Bandbreite, die in keinem Verhältnis zu anderen Medien steht, und es ist am schwierigsten, diese Signale in digitaler Form an Abonnenten zu liefern. Es ist davon auszugehen, dass im nächsten Jahrzehnt hybride Netze die dominierende Struktur sein werden, mit der Umwandlung digitaler TV-Signale in analoge sowohl für eine Gruppe von Teilnehmern als auch für die Nutzung einzelner Teilnehmerendgeräte. Der Aufbau eines Teilnehmerzugangsnetzes (erste Ebene) auf Basis von Glasfaser-Koaxial-Verteilnetzen kann nur unter folgenden Grundvoraussetzungen beschleunigt werden: - Entwicklung eines regulatorischen und technischen Rahmens, der es uns ermöglicht, mit dem Massendesign von Netzwerken mithilfe der Hybridtechnologie zu beginnen: - flächendeckender Bau einer Verkehrsinformationsautobahn, die unter Berücksichtigung der Übertragung bestehender und zukünftiger Fernsehprogramme konzipiert wurde; - zeitnahe Umwandlung von interaktivem Breitband-SCTV in Koaxialknoten, wodurch die technischen Möglichkeiten moderner Telekommunikationsnetze bereitgestellt werden. Durch die Erfüllung dieser Bedingungen können Sie Investitionen in veraltete oder wenig erfolgsversprechende Technologien vermeiden. Die Backbone-Zugangsebene vom Verkehrsknotenpunkt zum koaxialen Netzwerkknoten (zweite Ebene) ist wie die vorherige auf Basis einer Glasfaserleitung aufgebaut. aber im Gegensatz zum Transport kann es nicht nur digital, sondern auch analog sein. Die dritte Ebene ist das koaxiale Sub-Haupt- und Heimverteilungsnetz, einschließlich Teilnehmer-Koaxialkabeln zum Teilnehmerterminal. Dieses Netzwerk umfasst mehrere hundert bis tausend oder mehr Teilnehmer. Die ersten beiden Ebenen sind, wie bereits erwähnt, auf der Basis von Glasfaser-Kommunikationsleitungen aufgebaut, die viele Vorteile haben, über die in der Zeitschrift immer wieder geschrieben wurde. Wir möchten nur darauf hinweisen, dass Sie damit mehrere Dutzend Fernsehkanäle organisieren können. Selbst bei der Übertragung von digitalem Fernsehen mit Geschwindigkeiten von 2.5 und 10 Gbit/s sind die potenziellen Möglichkeiten bei Verwendung modulierter Strahlung gleicher Wellenlänge mindestens eine Größenordnung höher. Doch heute stellt die Industrie Wellenlängenmultiplexgeräte her, die eine starke Steigerung der Anzahl der Signalströme ermöglichen. Durch spektrales Multiplexing können Sie die Geschwindigkeit digitaler Signalströme erhöhen, und für analoge TV-Signale ist ein solches Multiplexing eine neue Qualität. Heutzutage gibt es zwei Arten der Übertragung solcher Signale: die erste – eine Faser wird zur Organisation eines Kanals verwendet; die zweite – Übertragung eines Spektrums, das eine bestimmte Anzahl von Fernsehkanälen enthält. Spektrales Multiplexing ermöglicht in beiden Fällen eine Optimierung der Glasfaserverbindungen. Die Unabhängigkeit von Signalen, die sich in einer Faser mit derselben Wellenlänge und in derselben Richtung bei unterschiedlichen Wellenlängen zueinander ausbreiten, bietet einzigartige Möglichkeiten für die Implementierung neuer Netzwerkarchitekturen, auch in Bezug auf interaktive Netzwerke. Dabei kommen keine optoelektrischen und elektrooptischen Wandler zum Einsatz, sondern Optokoppler, die es ermöglichen, einen bestimmten Anteil der optischen Leistung abzuzweigen und ein optisches Signal in den Gesamtstrom einzufügen, d. h. es wird eine baumartige bidirektionale Struktur realisiert: TV und beliebig andere Ströme werden vom Stamm zu den Zweigen und in die entgegengesetzte Richtung übertragen – Schmalbandsignale von Teilnehmeranfragen, Sprache, Signale von verschiedenen Sensoren usw. Der dritte Vorteil ist die Flexibilität, das Netzwerk von analog auf digital umzubauen. In einer Reihe russischer Städte wird bereits daran gearbeitet, Informationskabelnetze mit der Möglichkeit der Integration der angebotenen Dienste aufzubauen. Lassen Sie uns auf der Grundlage des oben Gesagten eine Schlussfolgerung ziehen. Bei jedem Telekommunikationssystem ist das Netzwerk der teuerste und arbeitsintensivste Teil. Daher sollten Vertriebsnetze beim Übergang zu vollständig digitalen Technologien so weit wie möglich in traditionellen Strukturen aufgebaut werden. Dies ist unerlässlich, um die Nutzung sowohl digitaler als auch analoger Übertragungssysteme für eine bestimmte Zeit zu ermöglichen. Autoren: S.Dmitriev, K.Kukk, B.Exler, Moskau
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