Кабельная сеть с частотной модуляцией
Александр Некучаев, Александр Сизов, Евгений Уакин
Предлагаемая вниманию читателей статья посвящена исключительно оригинальному подходу к передаче телевизионных сигналов и дополнительной информации по каналам кабельного телевидения. В России эта систем запатентована.

Первая отличительная особенность - это применение частотной модуляции видеосигналом несущей 40 МГц. Несомненно, это первая попытка ввести в ТВ вещание частотную модуляцию. Второе, еще более дерзкое, решение - это работа в "пустом" интервале частот, расположенном ниже полосы первого ТВ канала. Этот интервал пуст (во всем мире!) неслучайно. Именно в нем расположены те промежуточные частоты, на которых ведется обработка видеосигналов в первых каскадах телевизоров.

В России, впрочем, и в Европе стандартизована в качестве промежуточной частота 38 МГц, в Азии - 39,5 МГц. Считается, что активная передача сигналов в этой полосе чревата помехами приему. Объективные и субъективные испытания системы "Онега-Д" показали, что при уровнях частотно-модулированного сигнала на входе абонентского терминала ниже определенного порога, просачивание несущей в систему обработки видео в телевизорах не превышает допустимые стандартом допуски. С этой стороны все обстоит более или менее благополучно.

Система не имеет в настоящее время разрешающих документов Министерства связи РФ. С этой стороны она находится, как бы, "вне закона" и расширение за рамки эксперимента, строго говоря, непозволительно. Авторы проекта понимают это и начали оформление соответствующих документов. И многое теперь зависит от Госсвязьнадзора. Многие государственные и коммерческие телекомпании, получившие информацию о системе "Онега-Д", нашли ее перспективной и готовы опробовать. Это говорит о потенциальных ресурсах внедрения. Система, несомненно, заслуживает, по крайней мере, внимания.

Л. Чирков

Рис.1 Студия кабельного телевидения "ОНЕГА-Д"
Увеличить рисунок

Эффективность использования радиочастотного спектра была и остается проблемой № 1 вещания. Бурный рост числа программ телевизионного вещания, который мы наблюдаем сейчас, только подчеркнул известные проблемы метрового диапазона. Казавшийся панацеей переход в дециметровый диапазон связан с дорогостоящей затеей быстрого наращивания числа передающих станций. Этого мало, огромные средства нужны для развития и модернизации сети доставки программ по кабелям в крупных городах. Население России большей частью не располагает приемными устройствами дециметрового диапазона и т.д. Примеры этого рода можно продолжать. Все это заставляет обратиться к развитию и совершенствованию сетей кабельного телевидения. Особенно перспективны, на наш взгляд, широкополосные системы на базе волоконно-оптической техники.

Оборудование для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в сравнении с существующим, включая кабельные системы на традиционных линиях, значительно менее энергоемко, компактно, универсально для создания потоков информации с применением цифровых или аналоговых сигналов и, главное, относительно дешево.

Московское акционерное общество "Интехцентр" при содействии и участии Всероссийского научно-исследовательского института телевидения и радиовещания (ВНИИТР) и Товарищества с ограниченной ответственностью "Телекоммуникационные и информационные системы" (ТОО ТИС) в 1989 г. приступило к разработкам перспективной кабельной системы, снимающей некоторые из упомянутых выше трудностей. В результате этих работ была создана система "Онега".

Назначение системы - формирование телевизионного канала и передача сигнала на расстояние до 20 км по волоконно-оптическим линиям связи.

Особенностью системы является применение не традиционной амплитудной, а частотной модуляции радиочастотной поднесущей с последующей амплитудной модуляцией светового потока. Это позволило значительно упростить передающую и приемную аппаратуру, повысить качество сигналов на приемном конце, соизмеримое с качеством оригинала на передающем. Еще одна принципиально важная особенность - использование в качестве несущей частоты 40 МГц, лежащей ниже частот первого телевизионного канала. Сейчас это незанятые частоты.

Телевизионные приемники ориентированы на работу только с амплитудно-модулированными радиосигналами и не могут принять частотно-модулированные. Поэтому предлагаемая система изначально закрыта и по видео, и по звуку. Система "Онега-Д" формирует и доставляет абонентам по действующим кабельным сетям дополнительную телевизионную программу и другую информацию. Как уже подчеркивалось, сигналы этой программы располагаются в кабельных сетях ниже спектра частот первого телевизионного канала.

Система с самого начала создавалась так, чтобы вместе с операциями кодирования и декодирования сигналов телевизионной программы осуществлять адресное управление приемными устройствами абонентов. Именно с этих позиций была разработана и реализована типовая студия кабельного телевидения "Онега-Д". Аппаратный состав и схема студии поясняются на рис. 1.

Звуковой сигнал от источника телевизионной программы подается на частотный модулятор 5,9 МГц с девиацией ±50 кГц. Сигналы цифрового кода управления приемными устройствами абонентов с дополнительной информацией о синхронизации и сигналах электронной газеты подаются на частотный модулятор с несущей частотой 5,5 МГц. Оба сигнала суммируются с исходными видеосигналами телевизионной программы, ограниченными до 5 МГц и затем подаются на частотный модулятор с несущей частотой 40 МГц . Высокочастотные сигналы со спектром 40 ±6 МГц суммируются с сигналами остальных программ и передаются по кабельной распределительной сети (КРС) к абонентам.
Рис.2   Абонент
Увеличить рисунок

Аппаратурный состав и схема абонентской приставки (терминала) поясняются на рис. 2.

В абонентском терминале "Онега-Д", после предварительной обработки, частотный детектор выделяет видеосигнал, звуковой сигнал и цифровой код управления.

Цифровой поток данных после модуля УПЧЗ несет информацию об электронной газете, синхронизации работы обратного канала, а также, в случае неуплаты за просмотр программы, информацию о неплательщиках. Этот цифровой поток поступает на микроконтроллер КР 1816 ВЕ 48, который, в свою очередь, управляет работой коммутатора "платеж-неплатеж".

В случае отсутствия информации о неплатеже, которая формируется с помощью персонального компьютера на передающем конце, сигналы видео и звука телевизионной программы после детектирования подаются на приемное устройство абонента (телевизор).

При наличии информации о неплатеже, которая формируется в соответствии с индивидуальным номером данного абонента, видео- и звуковой сигналы телевизионной программы прерываются, а на звуковой вход поступает сигнал служебной информации.

Абонентские декодирующие устройства сдаются телезрителям в аренду. Это автономные устройства, оформленные в виде отдельных блоков. Какое-либо вмешательство в телевизор абонента исключено.

Система рассчитана на управление 65533 абонентскими устройствами. В тех случаях, когда абонент имеет персональный компьютер, система позволяет просматривать электронную газету. Для этого следует приобрести так называемый "газетный ключ" и дискету стоимостью $15 US. Когда число неплательщиков меньше 8000, скорость подачи информации, связанной с электронной газетой, в "фоновом" режиме не менее 9,6 кбод.

На наш взгляд, предлагаемая система имеет ряд достоинств, которые следует подчеркнуть. Начнем с самого важного - система частотнонезависима. Другими словами, несущая сигналов программы размещена вне диапазонов, отведенных для телевизионного вещания. Система совместима и может работать на базе уже существующих кабельных распределительных систем. Достаточно просто осуществляется передача кодированных сигналов по волоконно-оптическому кабелю. Применение частотной модуляции несущей 40 МГц обеспечивает высокое качество принимаемой абонентом телевизионной программы, сопоставимое с оригиналом на передающем конце.

Кроме перечисленных положительных особенностей системы, надо отметить ее естественную защищенность от несанкционированного доступа, что облегчает создание закрытых систем. Действительно, просмотр телевизионной программы просто невозможен без абонентского декодирующего устройства. Телезритель может управлять абонентским устройством с помощью пульта телевизора.

Система разработана так, чтобы в дальнейшем без существенной модернизации можно было ввести обратный канал. Он может быть создан с использованием несущей частоты из интервала 5 - 30 МГц . При переходе к работе с прямым и обратным каналами система дополнительно комплектуется на передающем конце абонентских терминалах оборудованием сбора и обработки информации (СОИ), как показано на рис. 1, устройствами синхронизации каждого передающего абонентского модуля. Оборудование и программное обеспечение системы обратного канала рассчитано на работу в реальном времени. Оно обеспечивает раздачу информации от абонентов по назначению.

К примеру, это может быть пожарная или охранная сигнализация, система, так называемого, голосования и многое другое. В этом случае все датчики подключаются к абонентскому комплекту, а плата СОИ управляет работой модулятора обратного канала.

Важно отметить, что для создания в системе обратного канала на базе прямого требуются незначительные дополнения, поскольку большая часть абонентского комплекта (корпус, блок питания, элементы формирования сигналов индивидуального номера, синхронизации и электронной газеты) используется как бы "бесплатно", а дополнительные усилия разработчиков практически будут ниже тех, которые потребовались бы при разработке "с нулевого цикла".

Предложенный метод можно отнести к новым информационным технологиям, поскольку в сети КРС подается частотно-модулированный сигнал, что не делается нигде в мире. В то же время, испытания системы и ее опытная эксплуатация в сети московской кабельной студии "ТВ-Кунцево" подтвердили возможность и полезность реализации этого метода.

Внедрение системы в значительной мере зависит от позиции, которую займут заинтересованные организации, такие как государственные и частные вещательные телерадиокомпании, студии кабельного телевидения, ФАПСИ, банки и т.д.

Предложенный метод может стать базовым при решении такой важной государственной задачи, как создание интерактивного телевидения.

 
Бесплатная подписка на mail-list «625-net» и журнал «625»
По вопросам размещения рекламы обращайтесь: reclama@625-net.ru
Вопросы и предложения по содержанию журнала направляйте: web.editor@625-net.ru
Замечания и предложения по работе сервера направляйте: web.master@625-net.ru
© 1996-1998 Журнал «625». Все права защищены. © 1996-1998 «625» Magazine. All rights reserved.