Практическая работа №2
«Изучение методов выбора рабочих частот при ретрансляции телепрограмм через СКТ»
Учебная цель:
1.Научиться анализировать методы частотного планирования (ЧП) для трансляции ТВ-сигналов через системы кабельного телевидения (СКТ).
Учебные задачи:
1. Ознакомиться с методами частотного планирования (ЧП) для трансляции ТВ-сигналов.
2. Научится анализировать методы частотного планирования (ЧП) для трансляции ТВ-сигналов
Образовательные ресурсы, заявленные во ФГОС.
Студент должен:
Уметь:
- анализировать методы планирования (ЧП) для трансляции ТВ-сигналов;
Знать:
- технические требования к выбору рабочих частотпри ретрансляции телепрограмм через СКТ и практические рекомендации по выбору оборудования.
Обеспеченность занятия:
1. Учебно-методическая литература:
Катунин Г.П., Мамчев Г.В., Папантонопуло В.Н., Шувалов В.П., Телекоммуникационные системы и сети. Учебное пособие - М.: Горячая линия-Телеком, 2010.
Зима З.А., Колпаков И.А., Романов А.А., Тюхтин М.Ф. Системы кабельного телевидения - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана,2004.
Величко В.В., Катунин Г.П., Шувалов В.Д., Основы информационных технологий – М.: Горячая линия – Телеком 2009.
2. Отчет о выполнению практической работы.
3. Карандаш простой.
4. Чертежные принадлежности: Линейка.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы:
Выбор рабочих частот для трансляции ТВ-программ называется частотным планированием (ЧП). Проектировщикам и операторам СКТ необходимо серьезно относиться к ЧП, так как номера каналов, на которых разрешается трансляция ТВ-сигналов, записываются в лицензию на предоставление услуг. Переоформление лицензии при увеличении числа транслируемых каналов или при изменении полосы обратного канала требует значительных денежных и временных затрат. Операторы же порой не придают должного значения обоснованию и утверждению оптимального ЧП.
Допустим, в будущем придется менять ЧП, и здесь уже может возникнуть ЧП другого типа. Придется перенастраивать ГС и, возможно, иные компоненты СКТ; кроме того, у каких-то абонентов телевизоры не смогут принимать определенные каналы, да и абонентам придется перенастраивать свои телевизоры, т. е. появятся жалобы абонентов.
В соответствии с «Концепцией развития Московской городской сети кабельного телевидения» для трансляции каналов не только в метровом (47...240 МГц) и дециметровом (470...862 МГц) диапазонах волн, но и в СК-диапазонах (110... 174 МГц и 230...470 МГц) с учетом использования обратного канала (диапазон обратных каналов 5...30 МГц) в столице осуществляется строительство систем с полосой пропускания 5...862 МГц (широкополосных интерактивных кабельных сетей). Общее число аналоговых ТВ-каналов может составить 99, а с появлением цифрового телевидения, где в полосе аналогового ТВ-канала 8 МГц можно разместить пять-шесть программ, общее число цифровых программ увеличится до 594.
Поскольку при работе с широкополосными интерактивными кабельными сетями с полосой пропускания 5...862 МГц количество искажений в сети, связанных с влиянием одного канала на другой, резко возрастает, а применение традиционного подхода (не использовать каналы, частота которых совпадает с частотой эфирных каналов, или диапазоны, занятые другими источниками помех — мобильные телефоны, радиосвязь, промышленные помехи и т. д.) в этом случае невозможно, возникает необходимость в проведении частотного планирования.
Использование современного оборудования широкополосных сетей позволяет транслировать в сеть каналы не через один, как раньше, а подряд. Однако при этом следует учитывать, что, например, для 20 каналов, транслируемых в сеть подряд, количество искажений, появляющихся на некоторых несущих частотах каналов, по сравнению с количеством искажений для тех же 20 каналов, но транслируемых через один, возрастет более чем в 3 раза. Таким образом, одно и то же число каналов, но разное их расположение существенно изменяет количество искажений.
Более всего частотное планирование зависит от характеристик головной станции. Например, возможность транслировать в сеть каналы не через один, а подряд определяется прежде всего видом и качеством используемых модуляторов. В диапазонах метровых волн (47...300 МГц) частотное планирование можно проводить произвольно за исключением каналов n ± 4 (для отечественного стандарта OIRT), поскольку для отдельных типов ГС эти каналы могут иметь высокий уровень помех и искажений. В случае применения дешевых ГС возможно появления искажений высоких уровней на каналах n ± 9 и n ± 11. Соответственно от использования данных каналов лучше отказаться. Нежелательна и работа на каналах распределения с частотами n ± 5. При использовании же профессиональных ГС (класс 1 согласно EN 50083-5) частотное планирование можно осуществлять произвольно в любом из диапазонов.
При разработке частотного плана каналы цифрового телевидения смещают в верхний частотный диапазон 600...862 МГц. Поскольку требования к цифровому сигналу значительно ниже, чем к аналоговому, и, кроме того, в частотном диапазоне до 606 МГц уже осуществляется распределение аналоговых телевизионных программ, смещение цифровых программ в конец частотного диапазона вполне обоснованно. Для цифровых каналов уровень ТВ-сигнала принят приблизительно на 10 дБ меньше, чем для аналоговых.
В результате того, что в применяемых до последнего времени моделях частотного плана, разработанных для СКТ, было предусмотрено, что основное их назначение — передача телевизионных сигналов, часто имел место перекос в рабочей полосе частот в пользу расширения прямого канала (от ГС к абоненту) и сужения обратного канала (от абонента к ГС). Так, в подавляющем большинстве существующих кабельных сетей для прямого канала используют диапазон 47...862 МГц, а для обратного — 5...30 МГц (практика показывает, что для организации телефонии через СКТ этого диапазона зачастую недостаточно).
Запросы абонентов осуществляются по обратному каналу. Можно выделить асимметричный и симметричный виды сервисов.
Асимметричным интерактивным сервисом называются такие приложения, в которых требуемая ширина полосы сигнала (или скорость передачи, что взаимосвязано) в одном направлении существенно больше, чем в обратном. Так, Интернет является идеальным примером несимметричного сервиса, когда поток данных от ГС к компьютеру абонента намного больше, чем от абонента к ГС.
В большинстве асимметричных интерактивных кабельных систем передачи данных для трансляции в прямом направлении (к абоненту) используют один телевизионный канал с полосой 8 МГц. В такой полосе применение асимметричных систем позволяет передавать поток информации со скоростью от 10...40 Мбит/с. Затем этот поток распределяется между всеми пользователями, работающими в данный момент на этом канале. Индивидуальная скорость, с которой абонент получает информацию, зависит от числа одновременно работающих модемов.
В обратном направлении (от абонента) в таких системах могут использоваться полосы 2, 4, 6 или 8 МГц, при этом скорость передачи составляет 2,5...20 Мбит/с. Эта скорость распределяется между всеми абонентами, работающими в данный момент в этой полосе частот. Понятно, что индивидуальная скорость абонента будет пропорциональна числу абонентов.
Симметричным интерактивным сервисом называются такие приложения, как, например, видеоконференции или связь между локальными компьютерными центрами через СКТ. В этих случаях обычно требуется одинаковая ширина полосы в обоих направлениях.
В большинстве симметричных систем передачи данных для приема используют полосу шириной примерно 2 МГц, обеспечивая при этом скорость передачи 1,5...2 Мбит/с. Такие системы в основном применяются для связи типа «точка-точка» между двумя пользователями, например, для связи удаленных друг от друга локальных сетей для банков, офисов, школ, институтов, больниц, коммунальных служб и т. п.
При проведении частотного планирования в той или иной местности обязательно следует учитывать электромагнитную обстановку в зоне действия кабельной сети, так как ее неблагоприятные условия могут оказать существенное влияние на ЧП.
Таблица 1.2. Генеральный частотный план для широкополосных интерактивных сетей кабельного телевидения Москвы.
| Частотный диапазон | Полоса частот канала, МГц | Номер канала в кабельной сети (в скобках указан номер канала до конвертирования — в эфире) | Назначение/ наименование канала |
| Обратный канал | 5...30 | Обратный канал | Сбор информации в системе |
| I | 48,5...56,5 58...66 | 2(11)1 | — РТР |
| УКВ | 66...74 | УКВ | Распределение программ звукового вещания |
| II | 76...84 84...92 92... 100 | 4(8)1 52 | — НТВ Городской канал |
| FM | 100... 108 | FM | Распределение программ звукового вещания3 |
| СК-1 | 110... 118 118...126 126...134 134...142 142... 150 150...158 158... 166 166... 174 | СК1 СК2 СКЗ СК4 СК5 СК6 СК7 СК8 | — — — — — — — — |
| III | 174... 182 182...190 190... 198 198...206 206...214 214...222 222...230 | 6(6) 7 (З)4 12(1) | — ТВЦ — — — — ОРТ |
| СК-2 | 230...238 238...246 246...254 254...262 262...270 270...278 278...286 286...294 294...302 302...310 310...318 318...326 326...334 334...342 342...350 350...358 358...366 366...374 374...382 382...390 390...398 398...406 406...414 414...422 422...430 430...438 438...446 446...454 454...462 462...470 | СК11 СК12 СК13 СК14 СК15 СК16 СК17 СК18 СК19 СК21 СК22 СК23 СК24 СК25 СК26 СК27 СК28 СК29 СК30 СК31 СК32 СКЗЗ СК34 СК35 СК36 СКЗ7 СК38 СК39 СК40 СК41 | — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — Окружные, муниципальные и местные городские каналы Каналы для передачи цифровых сигналов телефонии Распределение программ коммерческого кабельного телевидения и программ, принимаемых по каналам спутниковой связи, радиорелейным линиям и системе MMDS |
| IV | 470...478 478...486 486...494 494...502 502...510 510...518 518...526 526...534 534...542 542...550 550...558 558...566 566...574 574...582 | 24 (24) 26(33) 30(27) 32(51) 34(31) | — — — CNN — Санкт-Петербург — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — АМТВ — Космос-10 — 31-й канал |
| V | 582...590 590...598 598...606 606...614 614...622 622...630 630...638 638...646 646...654 654...662 662...670 670...678 678...686 686...694 694...702 702...710 710...718 718...726 726...734 734...742 742...750 750...758 758...766 766...774 774...782 782...790 790...798 798...806 806...814 814...822 822...830 830...838 838...846 846...854 854...862 | 52 (35) 54(38) 56 (46) | — — — — — — — — — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — — — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — Окружные, муниципальные и местные городские каналы — 35-й канал — Новый канал — 46-й канал — — — — — Каналы для передачи цифровых сигналов телевидения, звукового радиовещания и данных5 |
1 В системах, где канал 11 конвертируют в 2, канал 8 конвертируют в 4 и наоборот.
2 5-й канал используется на временной основе в течение периода, устанавливаемого совместным решением руководства Минсвязи РФ и правительства Москвы.
3 Полоса частот 92... 100 МГц может быть использована для распределения программ звукового вещания после освобождения канала 5 от трансляции ТВ-программ.
4 В системах, где канал 3 конвертируют в 7, городской канал кабельного телевидения конвертируют в 9 и наоборот.
5 Из каналов 62-69, если в них не передают цифровые сигналы, для передачи телевизионных сигналов в аналоговом виде могут быть использованы каналы 62, 64, 66 и 68.
При создании СКТ также приходится учитывать огромное количество нюансов и ограничений, а именно: уровни мощностей сигналов в разных участках кабельной сети должны быть в строго регламентированных оптимальных интервалах; частоты телевизионных каналов (частотный план) должны быть тщательно подобраны и утверждены Радиочастотным федеральным центром; при прохождении через усилители и преобразователи сигналов интермодуляционные и нелинейные искажения не должны превышать заданных значений; статистический разброс параметров узлов кабельной сети, их изменения в зависимости от температуры и в процессе старения при любых неблагоприятных сочетаниях не должны ухудшать качество работы СКТ.