Практическая работа №1. «Стандарты, регламентирующие построение систем кабельного телевидения»

«Стандарты, регламентирующие построение систем кабельного телевидения»

Учебная цель:

1.Научиться анализировать Стандарты, регламентирующие построение систем кабельного телевидения (СКТ).

Учебные задачи:

1. Ознакомиться с содержанием стандартов СКТ.

2. Научится анализировать требования стандартов СКТ.

Образовательные ресурсы, заявленные во ФГОС.

Студент должен:

Уметь:

- анализировать Стандарты, регламентирующие построение систем кабельного телевидения.

Знать:

- требования стандартов к характеристикам трактов сетей СКТВ и практические рекомендации по выбору оборудования.

Обеспеченность занятия:

1. Учебно-методическая литература:

Катунин Г.П., Мамчев Г.В., Папантонопуло В.Н., ШуваловВ.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:

С 2003 г. все технические параметры отечественных СКТ должны соответствовать российскому стандарту ГОСТ Р 52023-2003 «Сети распределительные систем кабельного телевидения».

До этого имели силу ГОСТ 28324-89 (СТ СЭВ 6423-88) «Сети распределительных приемных систем телевидения и радиовещания. Классификация приемных систем, основные параметры и технические требования» и ГОСТ 11216-83 «Методы измерений параметров распределительных сетей телевидения. Их тексты можно найти в справочнике.

Появилась русскоязычная версия общеевропейского стандарта CENELEC EN-50083 «Кабельные распределительные системы для телевизионных, звуковых и интерактивных мультимедийных сигналов». Некоторые страны в силу специфики климата и использования иных телевизионных стандартов ввели собственные исполнительные требования.

Международным телекоммуникационным союзом в 1998 г. введен стандарт ITU-J.112 «Распределительные системы интерактивных служб телевидения». Этот стандарт подробно регламентирует двухстороннюю скоростную передачу данных через СКТ с использованием кабельных модемов для доступа абонентов в Интернет и организации наложенной на СКТ телефонной сети. В нем подробно описаны протоколы передачи данных от кабельного маршрутизатора в сторону абонентов и наоборот. Протоколы передачи являются универсальными, т. е. не ограничены IP- и АТМ-протоколом (ATM — Asinhronous Time Mode). Даны рекомендации по вариантам скремблирования и типам опережающих кодов. Стандарт в основном ориентирован на разработчиков кабельных маршрутизаторов и модемов, чтобы добиться совместимости оборудования разных производителей. Стандарт рекомендует разные вариации тех же самых протоколов, адаптированные с системами телевизионного вещания Америки, Европы и Японии.

Сформулируем некоторые основополагающие нормы для СКТ, регламентируемые ГОСТ Р 52023-2003.

- Элементы коаксиальной сети должны иметь несимметричные входы и выходы с номинальным сопротивлением 75 Ом. Они выполняются коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением 75 Ом.

-Уровни полезных сигналов на выходах абонентских розеток при телевизионном вещании должны находиться в пределах 60...80 дБмкВ.

- Разность (перекос) уровней сигналов на выходе любой абонентской розетки в диапазоне частот 4... 1000 МГц не должна превышать 15 дБ, в диапазоне 40...600 МГц — 12 дБ, в диапазоне 40.. .300 МГц — 10 дБ, в пределах полосы 100 МГц — 7 дБ, а между соседними каналами — 3 дБ.

- Переходные затухания между выходами абонентских розеток при отсутствии обратного канала должна составлять 22 дБ, а при наличии обратного канала — 36 дБ.

- Неравномерность амплитудно-частотной характеристики тракта сети в полосе любого ТВ-канала относительно уровня несущей изображения должна быть не более 3 дБ. При этом неравномерность в полосе частот 10 кГц не должна превышать 0,3 дБ.

- В сетях с преобразованием частоты вносимая нестабильность частоты в телевизионном канале не должна превышать ±75 кГц (рекомендуется ±20 кГ ц).

- В одноступенчатых распределительных сетях допускается увеличение вносимой нестабильности частоты в телевизионном канале до ±250 кГц. В распределительных сетях, имеющих в составе головной станции устройства формирования радиосигналов телевизионных каналов, отклонение разности частот изображения и звукового сопровождения от номинального значения не должно превышать ±5 кГц.

- Отношение сигнала к шуму на выходе любой абонентской розетки при минимальном уровне сигнала должно быть не менее 43 дБ, а для цифрового телевещания в канале распределения — не менее 31 дБ.

- Отношение сигнала к помехе комбинационной частоты третьего и второго порядков к составным помехам комбинационных частот, обусловленных взаимодействием несущих частот используемых каналов, должно составлять не менее 54 дБ.

- В любом телевизионном канале дифференциальное усиление не должно превышать 10 %, а дифференциальная фаза — 12 %.

- Отношение сигнала изображения к фоновой помехе должно быть не менее 46 дБ.

- Уровень помех в полосе частот канала промежуточной частоты телевизионного приемника должен быть не менее чем на 10 дБ ниже уровня телевизионного сигнала в любом канале метрового диапазона и не должен превышать уровень телевизионного сигнала в любом канале дециметрового диапазона.

- Расхождение во времени сигналов яркости и цветности не должно превышать 50 нс.

- Импульсная характеристика (К-фактор) должна быть не более 7 %.

- Максимальный уровень напряжения немодулированного радиосигнала на входе обратного направления должно быть не более 114дБмкВ.

- Наклон АЧХ в полосе частот обратного направления должен быть не более 10 дБ.

- Отношение радиосигнала с цифровой модуляцией к интегральному шуму в канале обратного направления должно быть не менее 25 дБ.

- Отношение радиосигнала с цифровой модуляцией к одночастотной помехе в канале обратного направления должно быть не менее 25 дБ.

Более развернуто требования к СКТ описываются в евростандарте CENELEC. В настоящее время приняты девять разделов этого стандарта.

- EN 50083-1 — требования к безопасности. Описано, как правильно заземлить различное оборудование, чтобы избежать поражения персонала от утечек сетевого напряжения и от ударов молний. Даны рекомендации по дистанционному питанию блоков СКТ через коаксиальные фидеры. Систематизированы рекомендации по технике безопасности.

- EN 50083-2 — электромагнитная совместимость оборудования. Даны практические рекомендации по выбору оборудования в зависимости от числа каналов, частотного плана, электромагнитных помех. Рекомендуются методы экранирования и борьбы с токами, наводимыми на кабели.

- EN 50083-3 — активное широкополосное оборудование коаксиальных сетей. Рекомендуются оптимальные режимы эксплуатации активного оборудования с учетом искажений, взаимовлияний и задержек сигналов. Даны приемы выравнивания АЧХ и автоматической регулировки усиления.

- EN 50083-4 — пассивное широкополосное оборудование коаксиальных сетей. Описаны требования ко всем видам арматуры, пассивным блокам и фидерам.

- EN 50083-5 — оборудование ГС. Даны требования к ГС, их классификация по качеству, таблицы параметров, возможные виды помех и искажений и их значения, отношение несущей к шумам и ложным сигналам.

- EN 50083-6 — оптическое оборудование. Собрана вся информация по параметрам оптических кабелей, пассивных устройств, приемников, передатчиков. Даны сведения об искажениях и шумах в оптическом оборудовании.

- EN 50083-7 — характеристики системы. Даны требования к СКТ в целом. Рекомендуются уровни развязок, неравномерности АЧХ, усиления, уровни сигналов, искажения, ОСШ, методы измерений и испытаний.

- EN 50083-8 — электромагнитная совместимость при инсталляциях. Описываются методы внедрения технологии цифровой передачи данных через СКТ с ограниченным частотным диапазоном.

- EN 50083-9 — интерфейсы для ГС для случаев передачи как аналоговых, так и цифровых ТВ-программ.

Наиболее важные требования при проектировании и обслуживании систем, определяемые между входом головного оборудования (или входного усилительно-преобразовательного устройства) и выходом абонентской розетки, перечислены ниже.

Требования EN 50083 к системе.

- Уровни сигналов на любой абонентской розетке:

1) минимальный уровень — 60 дБмкВ (57 дБмкВ для систем с растром каналов 8 и 12 МГц);

2) максимальный уровень — 80 дБмкВ (77 дБмкВ для систем с более чем 20 каналами).

- Перекос в уровнях сигнала телевизионных каналов на любой абонентской розетке в диапазоне 47...862 МГц составляет не более 12 дБ, в любой полосе шириной 60 МГц — 6 дБ, а на смежных каналах — 3 дБ.

- Развязка между любыми абонентами сети должна быть не менее 42 дБ (или 36 дБ для частотного диапазона, имеющего растр каналов 8 или 12 МГц).

- Отношение сигнала к шуму на абонентской розетке должно быть не менее 44 дБ.

- Отношения сигнала к помехе в полосе используемого телевизионного канала и комбинационной частоты третьего порядка такие же, как и в российском стандарте, и должны быть не менее 57 и 54 дБ соответственно.

- Отношение сигнала к помехе комбинационных частот при использовании негативной и позитивной модуляции должно составлять не менее 57 и 52 дБ соответственно.

- Требование стандарта в отношении неравномерности амплитудно-частотной характеристики тракта сети в полосе любого ТВ: канала относительно уровня несущей изображения аналогично требованиям российского стандарта.

- Вносимая нестабильность частоты в телевизионном канале не должна превышать ±75 кГц, а с привязкой к определенным номинальным частотам — ±30 кГц.

- Согласно требованиям CENELEC, в любом телевизионном канале дифференциальное усиление должно быть не более 14 %, а дифференциальная фаза — не более 12 %.

- Отношение сигнала к фоновой помехе несущей изображения должно составлять не менее 46 дБ, а несущей звука — не менее 60 дБ.

Требования EN 50083-3 к производителям широкополосных усилителей. Производитель усилителей, предназначенных для использования в сетях с более чем 10 TB-каналами в диапазоне до 862 МГц, должен указывать значения нелинейных искажений третьего порядка СТВ, нелинейных искажений второго порядка CSO и композитной кросс-модуляции (Composite Crossmodulation). Производитель должен указывать и максимальный выходной уровень усилителя, при котором отношение несущая/искажение (СТВ, CSO) составляет 60 дБ. При этом для диапазона до 606 МГц данное значение определяется для 29, а до 862 МГц — для 42 смодулированных каналов [1.21].

Рассмотрим еще один зарубежный стандарт DOCSIS, который получил большую популярность в США, Европе и активно внедряется в российских СКТ для передачи по ним Интернет-трафика. Североамериканский вариант стандарта требует наличия свободной полосы частот («окна») 6 мГц, европейский вариант Euro DOCSIS — 8 МГц (стандартная ширина полосы телеканала в Европе). В зависимости от типа модуляции данные в этом «окне» могут передаваться со скоростью 30...42 Мбит/с. Доступная пропускная способность используется совместно всеми абонентами сети, пользующимися услугами подключения к Интернету. Но внутри нее выделенных сеансов не создается, так что приходящаяся на каждое подключение доля пропускной способности фактически составляет более 30 Мбит/с, поделенных на общее число пользователей, без учета того, что можно выделить еще дополнительные 6 (8) МГц. На практике в соответствии со структурой сети каждый абонент может работать с каналом со скоростью 0,5... 1,5 Мбит/с. Разумеется, многое зависит и от магистрального подключения самой сети к Интернету. Передача данных осуществляется асимметрично. «Окна» в 6 (8) МГц в диапазоне от 91 МГц используются для передачи трафика к пользователям, передача же обратного трафика, состоящего преимущественно из запросов к провайдеру, происходит в диапазоне 5...42 МГц за рубежом и 5...30 МГц в России. Поддерживаемая скорость передачи в зависимости от метода модуляции сигнала для всех абонентов может составить 0,5... 10 Мбит/с.