|
Проектирование кабельных сетей с большим
числом абонентов
Николай Мамаев
Кабельные сети с числом абонентов более 10 тысяч характеризуются
значительной протяженностью: некоторые радиальные линии могут достигать
десятков километров. Чтобы удовлетворить различные потребности пользователей,
необходимо иметь весьма гибкую информационную структуру сетей, позволяющую
пропускать узкополосные и широкополосные сигналы, как в аналоговой,
так и в цифровой формах.
Оптимальная структура такой сети – кольцевая (рис. 1). Она выполнена
на
волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). От кольцевой линии
отходят главные радиальные магистрали протяженностью десятки километров
на ВОЛС, заканчивающиеся оптическими приемниками. К выходам последних
подсоединяют магистральные и субмагистральные, а также домовые сети,
выполненные на коаксиальных кабелях. Так как кольцевая линия и все
магистрали на ВОЛС обслуживают в сотни и тысячи раз большее число
абонентов, чем радиальная и субмагистральная линии, то для повышения
надежности на них применяют 100-процентное резервирование, как в
прямом, так и в обратном каналах.
При этом используют "горячее" резервирование (время перехода
на резерв составляет примерно 50 мс) и "холодное", когда
при отказе основного волокна дежурный техник переключает передатчик
на резервное волокно. При "горячем" резервировании применяют
два оптических передатчика, а при "холодном" – один передатчик
и два приемника в каждом направлении.
Рис. 1. Структурная схема гибридной
волоконно-коаксиальной кабельной сети
Из-за высокой стоимости оборудования (особенно относящегося к оптической
части), применяемого для создания гибридных волоконно-коаксиальных
сетей, наиболее важным является этап их проектирования. Основные
исходные данные для проектирования:
- структура обслуживаемого района;
- общее число абонентов в сети;
- виды передаваемой информации в прямом и обратном направлениях
(телевидение,
радиовещание, передача данных и т.п.);
- срок эксплуатации (срок окупаемость сети составляет примерно 10
лет);
- требования к контрольным и мониторинговым устройствам.
Наиболее важными техническими требованиями являются:
- нелинейные искажения третьего порядка (CTB – Composite Triple
Beat), допустимое значение
принято равным -57 дБ;
- нелинейные искажения второго порядка (CSO – Composite Second Order),
допустимое
значение принято равным -57 дБ;
- отношение сигнал/шум (C/N – Carrier to Noise Radio), допустимое
значение принято равным -
45 дБ.
Рассмотрим пример расчета оборудования сети кабельного телевидения,
предназначенного для 50 тысячей пользователей. На коаксиальных участках
после оптического приемника число абонентов, приходящихся на одну
домовую сеть (кластер), обычно составляет от 100 до 500. Для расчета
возьмем значение, равное 200. Отсюда необходимое число оптических
приемников составляет: 50000/200=250.
Каждый передатчик может обслужить от двух до четырех приемников,
тогда потребуется 60...125 оптических передатчиков. При многоэтажной
застройке на 50 абонентов, как показала практика, необходимо иметь
один домовой усилитель, то есть в сети потребуется около 1000 домовых
усилителей.
В качестве типового жилого дома возьмем 12-этажную сдвоенную башню
в двумя подъездами, на каждом этаже которой располагается по семь
квартир, всего получилось 168 квартир. Таким образом, в данном случае
для домовой сети необходимо иметь: один оптический приемник, один
магистральный усилитель в кабельной сети и четыре домовых усилителя,
то есть по два усилителя на подъезд.
Домовая сеть включает также ответвители и абонентские розетки.
На три-четыре квартиры принято ставить один ответвитель. На один
этаж нашего дома понадобится два абонентских ответвителя, на весь
дом – 48. Количество розеток определяется числом квартир. Необходимая
длина оптического и коаксиального кабелей определяется при детальной
разработке схемы сети на обслуживаемой территории.
Приведенный пример может быть рекомендован как ориентировочный.
Окупить спроектированную сеть можно, если в проекте предусмотреть
ее развитие и расширение. Развитие заключается в предоставлении
дополнительных платных услуг абонентам, а расширение – в объединении
локальных сетей в более крупные структуры.
В настоящее время для широкополосной части гибридной волоконно-коаксиальной
кабельной сети принят европейский стандарт EN50083. Выполнение требований
этого стандарта позволит при дальнейшем развитии сети предоставлять
пользователям дополнительные услуги: передачу данных по сети, видео
по запросу (Video-on-demand), прием информации со скоростью 400
кбит/с в системе Интернет (при наличии у абонента соответствующего
модема).
В соответствии с этим стандартом сигнал на абонентской розетке
должен удовлетворять следующим требованиям:
- уровень ТВ сигналов при амплитудной модуляции
для систем более 20 каналов
-77...-80 дБмкВ;
- неравномерность амплитудно-частотной характеристики:
в полосе телевизионных частот 48...860 МГц <=12 дБ;
в полосе радиовещательных частот 68...90 МГц <=6 дБ;
на соседних каналах <=3 дБ;
- ослабление помех, создаваемых другими ТВ приемниками
на любой абонентской
розетке <=42 дБ;
- отношение несущая/шум (C/N) на розетке <=44 дБ.
В широкополосных сетях к нелинейным шумам второго и третьего порядков,
а также к кроссмодуляционным (или перекрестным) помехам, предъявляются
жесткие требования. Эти значения определяются как максимальный выходной
уровень усиления, измеряемый в дБмкВ, при котором отношение сигнала
к нелинейным шумам составляет не менее 60 дБ. Для усилителей, рассчитанных
на работу в диапазоне 48...600 МГц, этот параметр должен выполняться
для 29 немодулированных каналов, а для усилителей, работающих в
диапазоне 48...860 МГц, – для 42 немодулированных каналов.
Производители оборудования в соответствии со стандартом EN50083-3
(1994 г.) обязаны в своих проектах указывать значения для нелинейностей
второго (CSO) и третьего (CTB) порядков.
При выборе фирмы-производителя имеет смысл внимательно изучить
рекомендации А. Лапшина, директора фирмы АО GEN Enterprise, специализирующейся
на проектировании крупных кабельных сетей. При этом необходимо иметь
ввиду различия в требованиях к техническим параметрам широкополосных
усилителей, работающих в интерактивных волоконно-коаксиальных сетях
и в обычных многоканальных сетях спутникового и наземного телевизионного
вещания (SMATV и MATV).
Требования к оборудованию интерактивных волоконно-коаксиальных
сетей выше, а само оборудование дороже. Однако дополнительные затраты
довольно быстро компенсируются пользователями сетей: государственными
и коммерческими структурами.
Например, фирма Cable Serve предлагает оборудование, позволяющее
по волоконно-кабельной сети передавать не только телевизионные программы
с аналоговыми и цифровыми сигналами, но и реализовать двустороннюю
связь в каналах передачи данных, а также возможность присоединения
к телефонной сети общего пользования. Вся полоса 12...860 МГц, отведенная
для кабельной сети, распределяется следующим образом (рис. 2):
- полоса от 12 до 40 МГц уплотняется по частоте каналами передачи
информации
в направлении от периферийного оборудования к головной
станции, ширина полосы
каждого канала составляет 1,8 МГц;
- в полосе от 48 до 600 МГц передаются радиовещательные программы
с частотной
модуляцией, а также телевизионные сигналы с амплитудной
модуляцией;
- полоса 625+/-15 МГц выделена для передачи сигналов с временным
уплотнением
в направлении от головной станции к периферийному оборудованию;
- в полосе 650...860 МГц могут передаваться сигналы как аналогового
телевидения, так и
цифрового. Эта же полоса рекомендуется для передачи
цифровых сигналов в сетях, где
передаются одновременно аналоговые
и цифровые телевизионные сигналы.
Рис. 2. Распределение полосы
частот, отведенной для телевидения, в современных многоканальных системах передачи информации
Оборудование фирмы Cable Serve рассчитано на работу по волоконно-оптическим
магистралям, смонтированным фирмой Hirschmann во многих городах
Европы. Следует отметить возможность выхода на телефонную сеть общего
пользования и передачи данных в синхронном режиме со скоростью 2048
кбит/с. По линиям передачи данных может работать цифровая сеть ISDN
(Integrated Service Date Network) с интеграцией служб, на особых
условиях могут быть выделены линии со скоростью передачи 64 кбит/с.
Рассмотрим основные требования, предъявляемые к коаксиальным кабелям
и их технологические характеристики.
В таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург и др., где
уровни сигналов от наземных телевизионных и радиовещательных передатчиков,
а также уровни электромагнитных помех высоки, важным требованием
к коаксиальным кабелям является степень экранирования от воздействия
внешних помех. Для распределительных сетей экранирование кабелей
должно быть не менее 85 дБ, для кабелей, монтируемых в квартирах,
– не менее 80 дБ. В магистральных кабелях желательно иметь экранирование
около 100 дБ.
Таблица 1
В табл. 1 приведены основные параметры коаксиальных кабелей CAVEL,
выпускаемых итальянской фирмы Italiana Conduttorri, в частности,
данные кабеля DG-113, имеющего коэффициент экранирования более 90
дБ.
Основные достоинства кабелей CAVEL:
- высокая стабильность параметров во
времени;
- коэффициент экранирования 90 дБ и
более;
- кабели типа 703ZH и DG-111ZH не
выделяют ядовитого дыма даже в
открытом огне.
Кабели CAVEL сертифицированы в России. Для них выпускаются высококачественные
разъемы к профессиональной усилительной аппаратуре.
Появившийся в последнее время кабель типа SAT602DF2 имеет витую
пару, рассчитанную на подключение телефонного оборудования.
К сожалению, фирма Italiana Conduttorri не приводит в своих каталогах,
такой параметр, как максимальное натяжение. Вместе с тем фирмой
освоено производство кабеля типа CAVEL 11AP, повышенной механической
прочности. Кабель предназначен для прокладки воздушных магистралей.
В 1997 г. на рынках стран СНГ появились кабели американской фирмы
Trilogy Communications, основными достоинствами которых, по мнению
специалистов фирмы, являются их высокая механическая прочность,
даже при длительных по времени напряжениях и многократных изгибах,
а также водонепроницаемость. Последняя достигается благодаря применению
специальной мастики, размещаемого под внешним полиэтиленовым покрытием.
Подобная конструкция позволяет прокладывать эти кабели при любом
уровне влажности. Кроме того, полная изолированность диэлектрических
сот, предусмотренная в конструкции кабеля, предохраняет их от проникновения
влаги внутрь даже при неполной герметичности монтажных разъемов
усилителей и пассивных устройств распределительной сети.
Применение кабелей фирмы Trilogy позволяет организовать в сети
дополнительные услуги: телефонию, передачу данных, видео по запросу.
В России кабели этой фирмы, по-видимому, могут найти применение
в регионах с суровыми климатическими условиями.
В табл. 2 приведены основные технические характеристики магистральных
кабелей серии MC2 и абонентских кабелей фирмы Trilogy.
Таблица 2
Введение нового европейского стандарта EN-50083 и неукоснительное
выполнение его требований облегчает объединение сетей кабельного
телевизионного вещания. При модернизации функционирующих сетей,
связанных со значительным увеличением числа пользователей и расширением
сети, целесообразно вокруг центральной станции формировать волоконно-оптическое
кольцо. К этому кольцу через оптическо-каоксиальные преобразователи
можно присоединять магистральные линии модернизируемой сети, а при
необходимости удлинять волоконно-оптические участки магистрали на
десятки километров.
|
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
