: архив : архив журнала "625" : 1996 : #8

О частотном планировании сетей кабельного телевидения
Марк Локшин В настоящее время в России бурно развивается кабельное телевидение. Основная цель предлагаемой статьи - освещение основных проблем, возникающих при построении частотных планов многопрограммных сетей кабельного телевидения. Вопросы, связанные с разработкой и эксплуатацией оборудования, при этом, затрагиваться не будут. Они, без сомнения, важны и заслуживают отдельного разговора.

Исторически развитие систем кабельного телевидения (СКТ) стало продолжением систем коллективного приема (сначала в Москве, а по ее примеру и в других крупных городах нашей страны). При разработке оборудования и строительстве сетей СКТ основной задачей считалось обеспечение высококачественного приема программ, транслируемых эфирными радиопереда-ющими станциями. В итоге, по ряду причин, выпускаемое оборудование для систем кабельного телевидения и коллективного приема (серии 100 и 200) позволяет распределять до пяти программ, серия 300 рассчитана на распределение 12 программ (максимальное число каналов).

Следует признать, что такие показатели далеко не отвечают требованиям сегодняшнего дня. Так, например, в настоящее время в Москве транслируются 12 эфирных программ (из них 7 - в диапазоне дециметровых волн), планируется ввод в действие еще двух мощных передатчиков. Почти то же самое можно сказать о Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и других крупных городах России. Кабельное телевидение, помимо распределения эфирных программ, может, а в принципе и должно, нести абонентам еще и собственные внутренние (кабельные) программы. Эти программы могут создаваться на региональных студиях или видеоцентрах при головной станции (вплоть до отдельного дома). Кроме того, с помощью волокон-но-оптических линий связи, радиорелейных систем или непосредственного приема на головных станциях сигналов со спутников связи можно ввести в сети СКТ еще целый ряд телевизионных программ. Таким образом, на ближайшую перспективу требуемая канальная емкость СКТ может быть оценена не менее чем в 20 - 25 телевизионных программ, что значительно превышает возможности применяемого оборудования отечественного производства.

Как временное решение для некоторых действующих систем можно назвать создание дополнительных каналов с помощью нестандартных методов и нетиповых режимов работы оборудования. Однако стремление увеличить число телевизионных программ, доводимых до абонента в существующих сетях, приводит к тому, что для этого нередко применяют некорректные методы уплотнения распределительных систем СКТ. При этом практически повсеместно требуемое высокое качество приема не гарантируется.

Пока в России наблюдается разобщенная деятельность различных государственных и коммерческих структур в области телевизионного вещания (создание программ, применение разнообразного студийного оборудования, оборудования СКТ, телевизионных приемников и пр.). Это нередко приводит к нарушению принципов стандартизации параметров аппаратуры и норм вещания, снижению эффективности планирования и к ухудшению качества ТВ вещания в целом. В большинстве случаев сами видеоцентры, создающие свои программы, излучают некачественные, а иногда и просто нестандартные сигналы. По этим причинам создаются существенные помехи приему других программ, распределяемых в сети, и не обеспечивается высококачественный прием самих кабельных программ. Закономерный итог - многочисленные жалобы телезрителей и снижение потребительского спроса на кабельное телевидение, что сопряжено с дискредитацией СКТ и уменьшением его рентабельности.

Один из наглядных примеров - Москва. Здесь в эксплуатации находится большое число систем кабельного телевидения разных типов, последовательно вводятся все новые частотные каналы эфирного вещания (соответственно непрерывно корректируется частотный план распределительных сетей систем коллективного приема телевидения). В результате, ряд транслируемых по эфиру программ не может быть доведен до телезрителей - и это характерно для подавляющего числа систем коллективного приема и кабельного телевидения города.

Расчет частотных планов распределительных сетей СКТ - это сложная задача, требующая высокой квалификации исполнителей. Нередко приходится применять нетрадиционные решения для улучшения электромагнитной совместимости в сетях (как показал отечественный опыт в этом направлении реализованы не все резервы). В конкретных случаях (местах) могут оказаться эффективными разные частотные планы. Действующая "Методика выделения ТВ каналов в СКТ" (утверждена в июле 1990 г.) не позволяет широкому кругу специалистов на местах пользоваться ею для решения перечисленных выше задач. Назрела необходимость разработки новых методологических документов, облегчающих расчет и улучшающих эффективность частотных планов распределительных сетей СКТ. Для этого нужны, прежде всего, нормы на защитные отношения в кабельном телевидении (существующие защитные отношения для наземной сети эфирного вещания не могут непосредственно применяться в данном случае). Нет норм на уровень повторных сигналов, на основе которых можно дать заключение о необходимости конвертирования частотных каналов. Сегодня, нередко, применяют конвертирование метровых каналов, когда это не требуется. Кроме того, необходимо определить условия электромагнитной совместимости (ЭМС) и разработать рекомендации, позволяющие в случае крайней необходимости использовать "несовместимые" сочетания частотных каналов в СКТ.

Следует заметить, что в ближайшее время можно ожидать существенное улучшение ситуации. Разработаны обобщенные частотные планы для СКТ Москвы и Санкт-Петербурга, предусматривающие поэтапное наращивание канальной емкости свыше 50 программ с возможностью распределения сигналов радиовещания и передачи дополнительной информации. Главное управление Госсвязьнадзо-ра России поставило задачу разработки в ближайшее время комплекса норм (и соответствующих методологических документов), позволяющих осуществить научно обоснованный контоль качества услуг, представляемых абонентам сетей кабельного телевидения страны.

В нашей стране для организации телевизионного и звукового радиовещания с ЧМ выделены определенные полосы частот (табл. 1).

Как видно из табл. 1, в России для эфирного телевизионного и ОВЧ ЧМ вещания не применяют частоты 294 - 470 и свыше 790 МГц. Эти частотные полосы можно использовать в СКТ (условно обозначим каналы полосы частот 294 - 470 МГц как СК19 - СК40, а выше 790 МГц - 61, 62 и т.д.) в дополнение к традиционным и каналам кабельного телевидения полос СК-1 и СК-2.

Простой расчет показывает, что в полосе частот 48,5 - 862 МГц размещается около 100 каналов шириной 8 МГц. В действительности, реализация такой потенциальной пропускной способности СКТ сопряжена с определенными трудностями, которые обусловлены рядом причин, из которых главная - недостаточная помехозащищенность телевизоров. К факторам, ограничивающим число частотных каналов в одной сети СКТ, относятся следующие характеристики телевизоров отечественного производства:

  • избирательность по соседнему каналу (согласно ГОСТ [1] не менее 40 дБ) накладывает существенные ограничения на использование соседних каналов;
  • избирательность по зеркальному каналу (согласно ГОСТ [1] в диапазоне метровых волн не менее 45, а дециметровых - не менее 30 дБ) накладывает ограничения на использование в сети зеркальных каналов;
  • сравнительно высокий уровень напряжения собственного гетеродина на входном гнезде телевизора (до 50 дБмкВ) ограничивает возможность использования в распределительной сети сочетаний каналов, при которых гетеродин телевизора, настроенного на прием сигнала в одном канале, может создать помеху соседнему абоненту, принимающему программу в другом канале;
  • недостаточная помехозащищенность входных цепей телевизоров и распределительных систем от воздействия внешних электромагнитных полей радиоэлектронных средств других служб, совместно использующих полосу частот распределительных сетей;
  • помехи от непосредственного приема сигналов мощных ТВ передатчиков в сетях СКТ, борьба с которыми привела к необходимости преобразования частот каналов метрового диапазона в частоты других каналов этого же диапазона.

Поданным МНИТИ на начало 1996 г. у населения России насчитывалось около 67 млн. телевизоров, из них цветного изображения около 39 млн. т.е. 58 %. Основу телевизионного парка в России составляют отечественные модели, выпущенные 6-15 лет назад. У этих телевизоров частично или практически полностью выработан ресурс и поэтому они нуждаются в замене. Структура парка цветных телевизоров представлена в табл.2.

Как видно из табл. 2, основу приемной сети в России составляют телевизоры УЛПЦТИ, ЗУСЦТ, 4УСЦТ и импортные. Развитие парка телевизоров, в основном, идет за счет увеличения доли импортных приемников и моделей типа 4УСЦТ.

В табл.3 приведены данные о "тактических" возможностях телевизоров, составляющих основную часть приемной сети России.

Из табл.3 видно, что, обеспечив на сегодня распределения в сетях СКТ большого числа программ, мы далеко не всегда можем быть уверенными, что все они будут доступны телезрителям (речь не идет о "закрытии" каналов). Действительно, немногим более 60 % телевизоров могут непосредственно принимать сигналы диапазона дециметровых волн, около 11 % телевизоров -сигналы диапазона СК-1 и лишь около б % - СК-2, всего 1 % телевизоров может непосредственно принимать сигналы в полосе частот 294 - 470 МГц. Кроме того, значительная часть телевизоров отечественного производства с сенсорным управлением селектором каналов предназначена для приема без перестройки только 6 - 8 программ.

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что при частотном планировании распределительной сети СКТ в диапазоне дециметровых волн следует ориентироваться на характеристики отечественных телевизоров. В полосах частот 294 -470 МГц и СК-1, СК-2 существующие телевизоры могут осуществлять прием лишь с помощью абонентских конверторов, обеспечивающих дополнительную избирательность по смежным и зеркальным каналам.

Важным параметром при частотном планировании является значение промежуточной частоты (fnp), несущей изображения. Промежуточная частота, равная 38 МГц, применяется в телевизорах I-IV поколений. По данным МНИТИ на сегодня 40% телевизоров V поколения имеют частоту промежуточной - 38,9 МГц; у 70 % импортных телевизоров промежуточная частота 38,9 МГц, у 30 % - 39,5 МГц. Общие ограничения на использование частотных каналов для телевидения в одной сети (пункте) распространяются на гетеродинные, смежные и зеркальные каналы [2].

Гетеродинные каналы

В системах коллективного приема и кабельного телевидения помехи от гетеродинов могут поступать от телевизоров из соседних квартир по физическим цепям через распределительные абонентские коробки. При этом уровень помехи (Un) на входе другого телевизора, подключенного к той же распределительной коробке, можно вычислить по формуле:

Un = Ur-Врту -2Вф, дБмкВ,
где Ur = 50 дБ - нормируемое значение напряжения гетеродина [4], Врту - развязка между любыми двумя абонентскими выходами одного распределительного устройства, Вф - затухание в кабеле абонентского отвода.

При соблюдении нормы (Ur- = 50 дБмкВ, значении потерь в фидере Вф = 1 дБ, минимальном значении развязки Врту = 22 дБ и минимальном значении напряжения несущей изображения Uс = 57 дБмкВ) можно вычислить отношение сигнал-помеха (С/П) на выходе абонентской розетки для наихудшего рассматриваемого случая.

C/П=Uc-Un=57-50+22+2=31дБ.