Современные кабельные сети — основа будущих интегральных интерактивных систем широкополосной связи

Николай Мамаев

Концепция развития в России сетей кабельного телевидения и систем широкого беспроводного доступа, утвержденная коллегией Министерства по связи и информатизации, должна ускорить темпы развития экономики.

И в самом деле, мультисервисные сети, классическим примером которых являются современные кабельные сети, не только служат для передачи информации, но и являются элементом бизнеса, обеспечивающим возможность реализации электронных платежей, подписей, почты, производственного процесса и многого другого.

Американский экономист К. Алмен четко сформулировал путь Америки — это движение в сторону доллара потребителя. Подтверждением является процветание империи Била Гейтса.

В настоящее время доллар и рубль российского потребителя также пошли в направлении развития информационных технологий, а значит, туда пойдет и Россия, что согласуется с прогнозами экономической политики российского правительства.

В области проектирования и строительства кабельных сетей в Москве, Московской области и других регионах идет процесс объединения локальных сетей, которых в 2000 году было порядка 700, в единую систему кабельного телевидения города.

Крупные сети кабельного телевидения с количеством абонентов 50…100 тыс. и более, как правило, имеют гибридную волоконно-коаксиальную транспортную структуру. Это справедливо для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов.

Особенностью цифровой транспортной сети является возможность использования как синхронных методов передачи SDH (синхронная цифровая иерархия), так и режима асинхронной передачи данных (АТМ), позволяющего осуществлять динамическое распределение ресурсов.

Системы SDH/ATM были разработаны и нашли широкое применение в кабельных коммуникационных сетях.

Многие зарубежные компании разработали и производят оборудование, предназначенное для использования в цифровых транспортных сетях и оптимизированное для работы в системах кабельного ТВ. В России также ведутся работы по объединению сетей SDH, ATM и цифрового телевидения.

Основой подобного комплекса оборудования является универсальная многофункциональная головная станция, позволяющая операторам постепенно перейти от традиционных аналоговых структур к современным цифровым системам.

Оборудование такой головной станции обеспечивает распределение сигналов цифрового ТВ по весьма распространенным сетям передачи данных в режимах SDH и АТМ.

Современные системы для обработки и распределения цифровых сигналов можно разделить на два комплекса. Первый предназначен для ремультиплексирования сигналов цифрового телевидения — спутникового (DVB-S), кабельного (DVB-C), наземного (DVB-T). Оборудование позволяет оцифровывать и сжимать по методу MPEG-2 аналоговые видеосигналы, преобразовывать входящие цифровые потоки DVB-S, DVB-С и DVB-T в единый общий поток, передаваемый в диапазоне рабочих частот гибридной волоконно-коаксиальной сети. Второй комплекс расширяет возможности оборудования систем распределения видеосигналов в направлениях:

• использования существующих сетей передачи данных;
• увеличения пропускной способности и улучшения качества передачи по имеющимся сетям за счет преобразования аналоговых сигналов в цифровые.

Преобразование аналоговых систем распределения видеосигналов в цифровые сети с последующей интеграцией их с сетями передачи данных SDH и АТМ предоставляет операторам возможность децентрализованного формирования цифровых потоков. Это означает, что аппаратные видеопроизводства, спутниковые и наземные телепорты, Интернет- и телефонные шлюзы, системы управления сетью и ее составляющими могут быть разнесены, то есть размещаться в удобных для работы с ними местах. Обязательным условием для этого является лишь условие подключения к цифровой сети.

Упомянутые выше два комплекса оборудования функционально тесно связаны и, как правило, используются совместно.

При выделении цифровых видео- и аудиосигналов из общего цифрового потока и перевода их в телевизионную кабельную или наземную распределительную сеть используют двунаправленный интерфейс STM-1. Несколько потоков STM-1 могут быть объединены в один с максимальной скоростью до 155,52 Мбит/с. Потоки STM-1 через два направленных интерфейса системного узла объединяются в два потока со скоростью 622,08 Мбит/с для транспортировки по кольцевой ВОЛС (см. рис.). При выделении цифровых видео- и аудиопрограмм через STM-1 любого из системных узлов (СУ) они переносятся в полосу рабочих частот кабельной сети.

Модуляция сигналов в кабельной сети может быть как аналоговой, так и цифровой 16QAM, 64QAM, 256QAM.

При отсутствии цифровых потоков в сети передачи данных оборудование будет выполнять функцию ремультиплексирования телевизионных цифровых потоков спутниковой или наземной сети в кабельную.

Подобная унифицированная система, удовлетворяющая требованиям общепринятых стандартов, облегчает взаимодействие операторов друг с другом и уменьшает объем работ при последующих модернизациях сетей и систем. Видео- и аудиосигналы сжаты в MPEG-2, согласуются с сетями SDH, обеспечивающими высокое качество изображения на экране абонентского телевизионного приемника.

Схема взаимодействия источников и потребителей сигналов в сетях SDH

Высокая надежность оборудования обеспечивается: резервной маршрутизацией волоконно-оптических линий; резервированием либо элементов системы, либо всей системы в целом.

В схеме резервирования блоков питания используется «горячий» резерв блоков, находящихся в частично нагруженном режиме, и работа от аккумуляторных батарей напряжением 48 В. Автоматическое переключение с неисправного оборудования на резервное или изменение направления передачи по ВОЛС осуществляется сервером резервирования, управляемым специальной программой. При этом регистрируются неисправности системы и некоторые ее параметры.

Если максимально допустимое затухание в транспортной сети не превышает 25 дБ, то при длине волны 1550 нм можно организовывать линии связи протяженностью до 80 км, а при длине волны 1310 нм — до 30 км. При необходимости большей длины участка по сравнению с указанными выше значениями в системе предусмотрена установка системного узла в качестве повторителя — регенератора или стандартного оптического усилителя. Пропускная способность системного узла при передаче цифрового потока по стандарту MPEG-2 превышает 1 Гбит/с, что дает возможность транслировать в транспортной сети более сотни цифровых телевизионных программ высокого качества.

Особенности построения SDH-структур позволяют иметь практически неограниченное количество каскадно включенных сетевых узлов, предоставляют возможность построения крупных городских, региональных и даже федеральных кабельных сетей протяженностью в сотни километров.

Рассмотренные системы внедряются в Швеции крупнейшим скандинавским кабельным оператором Com Hem, который с помощью этого оборудования намеревается соединить цифровой магистралью сорок крупнейших городов Швеции.

Широкополосные сети кабельного телевидения хорошо согласуются с устройством «Телеком-Рикор», разработанным компанией «Рикор-холдинг» (Россия). Устройство совмещает функции телевизора, радиоприемника, компьютера, видеомагнитофона, модема для доступа в Интернет, семейного видеоархива и многие другие.