Viša elektrotehnička škola, Beograd

SEMINARSKI RAD

Tema: Kablovska televizija CATV

Predmet: Digitalne telekomunikacije

Profesor: Student:Dr.Dragoljub Martinović

Beograd 2007

SADRŽAJ:

1.Kablovska televizija……………………………………………….……...31.1Istorijat………………………................……………………….…31.2 Kablovsko dostributivni sistem (KDS)…….……………………..4

2.Načini prenosa …………………………………………………………....32.1.Analogni sistem prenosa….………………………………..……..7

2.1.1.Prenos i emitovanje zemaljskom mrežom predajnika.....72.1.2.Emitovanje posredstvom satelita……………………......72.1.3.Prenos kablovskim distribucionim sistemima ……...…..82.1.4.Prenos mikrotalasnim difuznim sistemom (MMDS)....…8

2.2.Digitalni sistem prenosa…..............................................................82.2.1.Prenos kablovskim distribucionim sistemima…..............9

3.Povratni smer u KDS…………….............................................................103.1.Arhitektura kablovskog sistema………………...........................103.2.Smetnje u povratnom smeru…….………....................................113.3.Filteri za blokiranje povratnog smera….......................…………11

4.Koaksijalne kablovske mreže…...............................................………….124.1.Koaksijalni kabl……...................................................………….12

5.Optičke kablovske mreže…..........................................................………145.1.Optičko vlakno…….................................................…………….145.2.Optički kabl……………..................................................……….145.3.Optički predajnik……………….......................................………155.4.Optički prijemnik za povratni smer………....................………..155.5Optički čvor…....................................................…………………15

6.HFC Kablovske mreže…………............................................………….166.1.Elementi HFC kablovskog sistema….................…….........…….16

7.Zaključak……..................................................................………………17

1. Kablovska televizija

1.1.Istorijat

Kablovska televizija je, u svetskim razmerama, stara više od 50 godina, ali tada nije imala ni približne mogućnosti kakve ima sada. Čak je i sama namena kablovske mreže, koja se tada pojavila, imala potpuno drugu, mnogo elementarniju namenu. Polovinom prošlog veka korisnici su TV sliku mogli da primaju samo ako su i sami mogli da vide antenu stanice koja je emitovala TV program. Ljudi u udaljenim područjima, posebno u planinskim predelima, bili su uskraćeni za mogućnos gledanja TV programa.

Početak kablovske televizije vezuje se za 1948. kada su stanovnici jedne udaljene doline u Pensilvaniji postavili antenu pa jedpo od obližnjih brda i sproveli kablove do svojih domova. Tako su nastali prvi kablovski sistemi. Ovakvi rani sistemi bili su i velikoj meri ograničeni: signal koji je prolazio kroz kablove morao je biti pojačan tako da su na svakih petstotinak metara bili postavljani pojačavači Jedna prosečna linija je imala 30-40 pojačivača i ako bi samo jedan od njih zakazao korisnik bi izgubio signal. Zahvaljujući svemu tome kablovska je dobila reputaciju nepouzdanosti, i bila je korišćena samo i slučajevima kada tv prijem ne bi bio moguć pa drugi način.Napredovanjem tehnologije 1976. godine pojavljuju se optički kablovi u kablovskim sistemima.Uvođenjem potpuno novog medija za prenos signala optičkog vlakna, došlo je do drastičnog povećanja broja kanala i kvaliteta TV signala distribuiranog putem kablovske meže.Optički kablovi donose još jednu pogodnost omogučili su prenos signala uz mnogo manje gubitke. Zahvaljujući tome, TV signal je, na putu do korisnika, prolazio kroz svega šest, umesto dotadašnjih 40 pojačavača. Uz kvalitet slike, broj kanala povećan je na 90, 1976. godine pojavljuju se prvi "plati pa gledaj" (pay per view) programi i sistem kakav danas poznajemo.

Optički kablovi i prelazak sa analognog pa digitalni sistem dodatno su uticali na broj kanala i kvalitet prenosa tako da je bilo dovoljno imati šest pojačivača u jednoj liniji, a od 1988. taj broj se smanjuje na dva ili čak samo jedan pojačavač na jednoj liniji.

Pod skraćenicom CATV podrazumevamo zajednički antenski sistemi (community antenna television), ali danas se pod tom skraćenicom podrazumeva kablovska televizija (cable television).

1.2.Kablovsko dostributivni sistem (KDS)

Na početku pod KDS podrazumeva se samo antenski sistem za prijem i distribuciju radio-difuznih i satelitskih programa preko kablovske distributivne mreže do više stambenih objekata, stambenih blokova, naselja ili gradova. Osnovna uloga je distribucija TV signala iz centralne stanice do pretplatnika. TV programi se u KDS-u mogu obezbediti: - direktnom distribucijom programa iz zemaljske i satelitske distribucije

- odloženim emitovanjem satelitskog programa koji se simultano prevodi ili titluje - sopstvenom produkcijom - interni pogram o samom KDS,- raspored kanala, …Daljim razvojem KDS pojavila se poterba da se proširi skup usluga.Tako da

višeservisni sistem (KDS) treba da obezbedi povezivanje svih elemenata radio-difuznog sistema, prenosom audio i video-signala i signala podataka. Jedna od novih usluga je da KDS podrazumeva dvosmernu komunikaciju, što daje mogućnost korisnicima da ne primaju samo pasivno signal (TV signal, radio program i sl.), već mogu da utiču na izbor i servis koji koristi. Razvojem interneta uvodi se i usluga pristupa interneta u KDS. Brz pristip Internetu (Fast Internet Access) se omogućuje pomoću kablovskog modema. Pored brzog prenosa podataka, imamo stalnu i neograničenu vezu na Internetu, telefonska linija je uvek slobodna.

Razvijeni KDS pored navednih usluga pruža jos:- video nadzor je usluga nadgledanja u funkciji zaštite privatnih i poslovnih

objekata- PAY sistem (gledaj sad plati kasnije) je usluga koja omogućava

gledanjeekskluzivnih prenosa koje emituju svetske TV stanice, a plaćanje na kraju meseca

- video na zahtev, KDS u saradnji sa najvećim disributerskim kućama nudi prikazivanje najkvalitetnijeg filmskog programa. Oni nude listu aktuelnih filmova, a korisnik bira film i vreme kada želi da ga gleda

Dvosmerni KDS omogućava osim jednosmernog prenosa radio i TV signala i prenos signala povratno, tj. od antenske utičnice do glavne stanice. U povratnom frekvetnom području od 5MHz o 65MHz mogu se prenositi radio i TV signali i podaci. U opsegu od 5MHz do 30MHz prenose se podaci (internet), a u opsegu od 30MHz do 65MHz prenose se radio i TV programi. Zbog toga dvosmerni KDS ima niz pednosti:

- mogućnost prenošenja lokalnog TV ili radio programa iz bilo koje tačke KDS pomću mobilnog studija

- automatska kontrola pojačavača u KDS - pomoću dodatnog uređaja uključenog između antenske utičnice i TV prijemnika

možemo iz glavne stanice da biramo svoj program, teleteks i druge informacije - računar u glavnoj stanicimože da prikuplja podatke o potrošnji npr. Električne

energije i vode svih potrošača priključenih na KDS - računar u glavnoj stanici može da registruje podatak i da aktivira alarm u slučaju

opasnosti od požara ili provale na lokaciji određenog priključka, itd.

Problemi klasične distribucije TV signala, mogu svrstati u tri grupe: - U prvu spadaju problemi vezani za geografska podrucija gde prijem željenih

signala slab ili izuzetno slab,pa se ni uz poznata rešenja pojačanja TV signala ne može dobiti kvalitetan signal.

- U drugu grupu spadaju relativno česti problemi gde je broj TV predajnika veoma veliki i gde njihova geografska dislokacija takva da se jednom ili čak dve prijemne antene ne mogu primiti kvalitetan signal i gde je poboljšanje prijema signala jedne TV stanice neminovno gubi na kvalitetu signala drugih stanica.

- U treću grupu problema spadaju tipično gradski problemi vezani za dodatnu reflekciju tako distibuiranih signala. Reflekcija nastaje od mnogobrjnih prepreka i objekata koji se nalaze izmedju prijemne antene i željenog/željenih predajnika TV signala. Tako da se vidljivi problemi javljaju u dve ili više pomerenih slika na ekranu TV aparata,što predstavlja dodatnu otežavajuću okolnost za praćenje TV programa.

Zbog gore navedenih problema KDS bira najbolji mogući položaj prijemnih antena tako da ima najveći kvalitet slike i najveći broj mogućih kanala.Posle primljeni signali se dovode do glavne stanice i odatle se dalje raspoređuju korisnicima.

Opsta blok šema KDS izgleda ovako.

Najčešća topologija u KDS je zvezda, jer omogućuje veći protok informacija između stanice i podstanice i veća pouzdanost mreže. Nedostatak je cena zato sto je potreban veći broj kablova.Taj nedostatak se oklanja tako što kad se projektuje mreža gleda se da glavna stanica bude u sredini, a podstanice na slicnoj udaljenosti oko glavne stanice.Postoje i topologije prstena i tačka-više tačaka, ali se slabije koriste (najčešće pri nedostatku finasija za relizaciju zvezde)

Primarna mreža čine svi elementi od glavne stanice do podstanica.To su glavnna stanica, podstanice, kablovi i pojačavačiako su potrebni.Primarni nivo treba da obezbedi signal između glavne stanice i podstaice. Za povezivanje glavne stanice sa podstanicama koriste se optički i koaksijalni kablovi ili njihove kombinacije (HFC). Na dužinu primarne mreže otpada u proseku 15% do 20% kablova celokupne KDS mreže. Optički kablovi se koriste na primarnom nivou mreže za veća rastojanja i veći broj korisnika (50 000). Optički kablovi imaju malo slabljenje, veliki propusni opseg, veliki kapacitet mreže, a i cena u poslednje vreme im pada.

Sekundari nivo mreže je definisan kao prenosni put za povezivanje podstanica i optičkih čvorova u kojima se vrši optička/elektro konverzija signala ili finalne distribucije. Odnosno sekundarna mreža treba da obezbedi signal između primarnog nivoa i razvoda. Sekundarna mreža se može realizovati optičkim ili koaksijalnim kablovima. Ako je pimarna mreža realizovana koaksijalnim kablovima u sekundarnoj mreži se nalaze isti takvi kablovi. Ako je u primarnoj mreži korišćenj optički kabl, na sekundarnoj mreži se i dalje može primniti optički prenos ili se prelazi na koaksijalni. U takvom slučaju u HFC sistemima koristi se optički prenos do optičkih čvorova gde se vrši opto-elktronska konverzija i pelazi se na koaksijalni kabl.

Distributivna mreža počinje od poslednjeg aktivnog elementa kablovske mreže i završava se na pretplatničkoj priključnici. Distributivnu mrežu čine: ogranak, grana i glavni razdelnik. Ogranci su najniži (poslednji) deo distributivne mreže u njima se nalaze odvodnici i antenske utičnice. Grana je deo distributivne mreže koja služi za napajanje ogranka. Elementi grane su pasivni razdelnici, odvodnici i pojačavači. Glavni razdelnik je deo distributivne mreže koji napaja grane ili direktno ogranke deljenjem signala iz pojačavača. Konektori i spojnice koriste se za povezivanje koaksijalnih kablova (optičkih kablova) i uređaja u kablovsko distributivnom sistemu. Antenske utičnice služe za montažu u zidu kao poslednji element kablovsko distributivnog sistema

2.Načini prenosa2.1.Analogni sistem prenosa

Napredovanje elektronike je postalo veoma brzo, dinamičano i svestrano što je imalo veliki uticaj na razvoj tehnika za prenos i emitovanje radio i televizijskih signala i signala za dodatne servise. Zbog toga je danas dosta teško izvršiti sistematizaciju u okviru analogne tehnike. Ako se sistematizacija vrši na nacin kako to čini ITU (International Telecommunication Union), onda se koriste sledeci kriterijumi:

-lokacija predajnika (zemaljska i satelitska); -vrsta signala koji se emituje (zvuk-zvučna radio–difuzija, slika i zvuk-TV)

Dalja podela bi bila na osnovu vrste modulacije i frekvencijskih opsega. Tako, za zemaljsku zvučnu radio-difuziju, po vrsti modulacije, postoji:

-AM (amplitudna modulacija ) radio-difuzija; -FM (frekvencijska modulacija ) radio-difuzija (VHF-FM).

U okviru AM radio-difuzije,zavisno od frekvencijskog opsega ,podela je na: -dugotalasna radio-difuzija-DT (LF); -srednjetalasna radio-difuzija-ST (MF); -kratkotalasna radio-difuzijua-KT (HF).

Druga sistematizacija bi bila na osnovu zaokruženog sistema pomoću koga se realizuje difuzija. U ovom trenutku se može razlikovati četiri načina dopremanja slike i tona do korisnika i to prenos zemaljskom mrežom predajnika emitovanje posredstvom satelita, prenos kablovskim sistemima,i prenos mikrotalasnim difuznim sistemom (MMDS). U svakom od ovih sistema za prenos,digitalna tehnologija igra značajnu ulogu.

2.1.2.Prenos i emitovanje zemaljskom mrežom predajnika

Ovaj,klasični način emitovanja analognog signala (PAL, NTSC, SECAM), u mnogim razvijenim zemljama skoro da je došao u zasićenje u pogledu pokrivenosti teritorije i broja programa koji se mogu emitovati.Pored velike cene za izgradnju predajničke i repetitorske mreže, on ima i nedostatke u pogledu osetljivosti na interferentne smetnje i reflekcije, i zahteva relativno velike snage predajnika.

2.1.2.Emitovanje posredstvom satelita

Poznato je da su u ovom tenutku teritorije Evrope i Amerike pokrivene sa više stotina satelitskih programa. Programi se emituju sa satelita male ili srednje snage u Ku opsegu. Većina satelita je inače bila namenjena za fiksni servis(FSS),ali zbog interesovanja gledalaca ,počeli da se koriste i za satelitsku difuziju. U zemljama koje imaju razvijenu kablovsku infrastrukturu ti programi se uvode u kablovske mreže,ali se primaju i pojedinacnim antenama.Velicine prijemnih antena ,kreću se ,u zavisnosti od snage transpodera, 0, 6-2m. Veliki broj programa je skremblovan.

2.1.3.Prenos kablovskim distribucionim sistemima

Distribucija radio i televizijskih programa poredstvom kablovskih distribucionih sistema veoma je rasprostranjen oblik prenosa slike do gledalaca u mnogim razvijenim zemljama, naročito u urbanim sredinama. Prednost kablovske mreže u odnosu na mrežu zemaljskih predajnika je što ona omogućava prenos velikog broja televizijskih programa. Pored prednosti većeg broja kanala, kablovski sistemi pružaju mogucnost interaktivnog rada, koristeći povratne mreže.

2.1.4.Prenos mikrotalasnim difuznim sistemom (MMDS)

Kod ovog oblika distribucije radio i TV programa koriste se mikrotalasni predajnici sa kružnim dijagramom zračenja i amplitudnom modulacijom, sa učestanostima nosioca u opsezima 2,5,12,40 i 80GHz. Jednim sistemom može se emitovati do 30 TV programa. Zona pokrivanja predajnika zavisi od njegove snage, lokacije i terena i može da se kreće u prečniku i do oko 50km.

Nedostatak tog sistema je da mora da se koristi posebna prijemna antena i konvertor koji obezbeđuju kompatibilnost sa TV prijemnikom.I poed toga, ta oprema je znatno jeftinija od satelitske prijemne opreme.Antene su manjih dimenzija, a konevrtor je, zbog amplitudne modulacije,jednostavan. Jedna od znacajnih prednosti ovog novog načina difuzije je kratko vreme porebno za njegovo uvođenje.Na osnovu tih osobina, navedeni sistemi se sve više uvode i u Evropi, posto zahtevaju znatno manje investicija.

2.2Digitalni sistem prenosa

Digitalni signali su diskretni pulsevi koji predstavljaju informacije preko 1 i 0, baš kao i centralni procesor u računaru.Kada se puls pošalje, on predstavlja 1 bit,nepostojanje pulsa se interpretira kao 0.Digitalni signal prenosi podatke mnogo brže i tačnije nego analogni signal.Računari su projektovani ne samo da čuvaju i obrađuju podatke digitalno, već i da komuniciraju digitalno.Samim tim omogućeno je da imamo računarsku kontrolu TV signala u KDS. Digitalni prenos slike i tona omogućava znatno bolji kvalitet reprodukovanih signala, a posebno viši odnos signal/šum na prijemu, u poređenju sa analognim prenosom. Značajna prednost te vrste prenosa je da on pruža mogućnost korišćenja mnogo manjih antena (za prijem satelitskog programa ili programa sa zemaljske mreže) u poređenju sa odgovarajućim antenama za analogni prenos. Najzad, digitalnim prenosom se eliminišu izobličenja i smetnje tipične za analogni sistem,kao što su interferentne smetnje ili reflekcije.

2.2.1Prenos kablovskim distribucionim sistemima

U razvoju kablovskih sistema namenjenih distribuciji radio i TV signala, pored daljeg uvođenja optičkih kablova, značajnu ulogu ce igrati kompresija podataka,digitalna obrada video i audio-signala, digitalni prenos i integrisanje sa drugim vrstama prenosa i servisa.KDS kao višeservisna komunikaciona mreža velikog kapaciteta,u tzv. širokopojasnom konceptu (engl.Broadband ISDN-B-ISDN), na današnjem stepenu tehnologije može se realizovati koaksijalnim i optickim kablovima.Izbor medija prenosa informacija uslovio je i način prenosa ,tako da se KDS mogu uslovno podeliti na klasične-„analogne“ gde je prenos signala u RF opsegu i digitalne.

Analogni prenos signala koaksijalnim kablovima u RF opsegu omogućava distribuciju audio i video-signala,primarnih posredstvom VHF/UHF sistema ili koriscenjem DBS. U okviru koncepcije KDS klasičnim koaksijalnim kablovima,najvažniji cilj razvoj dvosmerne (interaktivne) komunikacije između korisnika i produkcionog TV centra i, uokviru programskih funkcija,razvoj novih servisa,kao što su distribucija televizijske visoke rezolucije HDTV,distribucije i prijem programa sa posebnim pristupom (zastićen program) i uz posebno plaćanje programa, i sl.

Pimena optičkih vlakana u kablovskoj disribuciji za prenos televizijskih i radio-programa zahteva potpuno nov i celovit pristup u projektovanju KDS,jer je prenos baziran na digitalnim signalima. Za razliku od čitavog niza parametara koji dominiraju u klasičnoj kablovskoj distribuciji baziranoj na koksijalnim kablovima,kao što su :stabilnost frekvencije nosioca,interferentne smetnje,unakrsna modulacija,zaštita od neželjenih signala i sl. prenos digitalnih signala sadrži svoje specificne parametre, (reflekcije,BER,itd.) i podleže drugim standardima.U pogledu pobaljšanja osobina optičkih kablova značajno je smanjenje gubitka, proširenje propusnog opsega i uvođenje pasivnih optičkih mreža.

Kombinacija digitalne obrade video-signala,kompresije podataka i digitalnog prenosa kroz optičke kablovske mreže pruža mogućnost distribucije više stotina televizijskih programa. Tehnike digitalne kompresije signala će dovesti do promene karakteristika opreme koja se koristi kako u TV studijama i prenosnim medijima tako i za prijem digitalnih TV signala. Standardizacija digitalnog prenosa preko satelita i kabla je prihvaćena ili je u postupku prihvatanja.Tako npr.General Istruments Corp. još 1990. objavio da može da emituje digtalni program, dok je nemački TELECOM 1994.god. započeo sa emitovanjem tri digitalna kanala u kablovskoj mreži .Na slici 1. prikazana je osnovna blok-šema TV sistema za digitalni prenos.U TV studiju audio i video-signali se zasebno digitalizuju, komprimuju,a zatim se formiraju paketi osnovnih povorki koji se multipleksiraju u povorke za prenos. Multipleksirana povorka podataka (MPEG povorka za prenos) se koduje zaštitnim kodom i moduliše QPSK modulacijom za potrebe prenosa signala preko satelita .Satelitski kanal može da se prima preko TVRO (engl. Television Receive Only) sistema ili preko kablovskog sistema gde se na ulazu u kablovski sistem obavlja QPSK demodulacija, a zatim QAM modulacija. Satelitski signal se zemaljskom difuzijom može dalje prenositi korišćenjem QAM modulacije.

Ako je potrebna modifikacija sadržaja multipleksnog signala,na ulazu u kablovski sistem (u glavnoj stanici), potrebno je upotrebiti kontroler za upravljanje sistemom. Tada

se moze ponuditi i korišćenje interaktivne televizije upotrebom kablovskog sistema sa povratnim kanalom.

3.Povratni smer u KDS

Prvi razlog zbog čega se pojavila poreba povratnog smera u KDS su kontrola stanja (SM&C) i aplikacije tipa "plati pa gledaj" (Pay Per View). Sa napretkom novih servisa i razvojem industrije telekomunikacija dvosmerne mogućnosti koaksijalnih sistema privukle su više pažnje. Prema frekvencijskom planu, opseg namenjen komunikacijismeru od pretplatnika prema glavnoj stanici, za prenos interaktivnih servisa je po DOCSIS 1.x/2.0 standardu je od 5-42 MHz. Kod nas se za prenos interaktivnih servisa koristi opseg od 5-65 MHz (EuroDOCSIS). Telefonkabl a.d. je od samih početaka razvoja kablovskih distribucionih sistema bio jedan od nosilaca razvoja i izgradnje HFC mreža širom zemlje..

3.1.Arhitektura kablovskog sistema

Osnovni problem u eksploataciji dvosmernih mogućnosti HFC mreže je rasporedkanalakorisnika ako žele da u istom trenutku šalju podatke. U direktnom smeru, generalno, postoji samo jedna tačka u kojoj signal ulazi u mrežu, glavna stanica (Headend), gde se svi signali (satelitski, zemaljski i dr.) modulišu, kombinuju i prosleđuju na kablovsku liniju. Od glavne stanice do pretplatnika, signal se prostire po mreži tipa jedna tačka - više tačaka. U povratnom smeru, gde je svaki pretplatnik u mreži (koji koristi interaktivni servis) izvor signala, svi pretplatnici povezani na mrežu su izvori šumova i smetnji.Može i da doći do kolizije ako dva korisnika istovremeno pošalju

zahtev stanici iznad njih za slanje podataka.Taj problem se rešava uglavnom prolaskom žetona (vremenski mutipleks) ili osluškivanjem kanala (frekvenciski mutipleks).

3.2.Smetnje u povratnom smeru

Termički šum, šum optičkog linka i ingres šum su osnovne smetnje povratnog smera.Nabojane smetnje:

- Termički šum kablovskog modema - Termički šum distribucionih i linijskih pojačavača u distribucionoj mreži - Relative Intensity Noise (RIN) koji potiče od lasera predajnika za povratni smer,

izazvan spontanom emisijom fotona - Šum prijemnika - Shot noise, drugi šum vezan za prijemnikpotiče od slučajnog pojavljivanja

fotona elektrona - Intermodulaciona distorzija kao posledica nelinearnosti prenosnih karakteristika

aktivnih komponenti i clipping distortion (distorzija odsecanja) koja se javlja na optičkom predajniku kada je nivo RF signala niži od praga

- Višestruke mikrorefleksije kroz vlakno - Interferencija signala direktnog i povratnog smera - Ingres šum koji potiče iz okruženja i koji predstavlja jedan od osnovnih

problema povratnog smera Kablovska razvodna mreža

3.3.Filteri za blokiranje povratnog smera

Korisnici koji ne koriste dvosmerne servise prave nepotreban šum paiy tog razloga napravljen je filter za blokiranje povratnog smera. U početnim fazama razvoja dvosmernih servisa, ovi filteri su veoma praktični. Filterima je moguće blokirati negativni uticaj pojedinačnih pretplatnika, koji ne koriste povratni smer ili grupe pretplatnika u okviru jedne zgrade, u okvru jedne distribucione grane ili čitave segmente mreže do nivoa optičkog čvora. Sa porastom broja pretplatnika koji koriste povratni smer broj instaliranih filtera ove vrste se postepeno smanjuje na račn povećanja broja instaliranih ekvilajzera. Filteri su po svojim karakteristikama high-pass filteri sa propusnim opsegom 85-886 MHz.

4. Koaksijalne kablovske mrežeKablovska televizija započela je razvoj zahvaljući telekomunikacionim

mogućnostima koaksijalnog kabla. U praksi se koristi dva tipa kabla. Kruti koaksijalni kabl ima alumijmski plast, a fleksibilni kao spoljni omotac ima kombinaciju metalne folije i žičane košuljice. Karakteristična impedansa kablova je 75 oma. Najvažnija karakteristika koaksijalnog kabla je njegova sposobnost da prenosi signale širokog spektra bez obzira što se radi i o frekvencijama koje se, kao nosioci,moraju kontrolisano koristiti u slobodnom prostoru. To ima za prednost što se kabl može direktno priključiti na ulaz konvencionalnog prijemika radio-signala i to, svakako, jako utiče na korisnika da izabere priključenje na sistem kablovske televizije. Ima odgovarajuće karakteristike koaksijalnog kabla koja nema opasnosti od korišćenja istih frekvencija u slobodnom prostoru i koaksijalnom kablu. Glavni nedostatak je visoka cena i broj pojačivača.

4.1.Koaksijalni kablU KDS se uglavnom koristi kod distributivnemreže.Prednosti:

- nisu osetljivi na elektromagnetne smetnje- otporni su na vremenske uticaje- mogu se polagati na zidu, u cevima ili u zemlji jer im se ne menjaju elektične

karakteristike,- prilično ravnomerno penosi signale širokog frekvetnog opsega, mada imaju

izraženo slabljenje na višim frekvencijama. Mane: - koriste se za manja rastojanja

- manje brzine penosa.Sastoji se iz unutrašnjeg provodnika, dielektrika (PVC, teflon, polietilen), širma i

spoljašnjeg omotača. Unutrašnji provodnik: elektrolitički bakar (kalaisani ili posrebreni), ima jednu ili više upletenih žica. Dielektrik mora da ima visok otpor izolacije i što manju dielktričnu konstantu. Treba da bude otporan na mehaničke, toplotne i klimatske uticaje. omotač: od polivinilhloida za unutrašnju montažu, polietilena za spoljnu montažu kada je kabl izložen niskoj temperaturi i vlazi, fluorpolimera kada je kabl izložen visokoj temperaturi i kada se traže visoke mehaničke i hemijske karakteristike.

Koaksijalni kablovi standardno se koriste za bitske brzine prenosa reda 10 Mbps i rastojanja reda nekoliko stotina metara. Karakteristična impedansa se definiše kao odnos napona i struje na bilo kojem poprečnom preseku voda. Izračunava se kao:

Z=√ L

C

Karakteristična impedansa koaksijalnog voda koji se koristi u KDS-u je 75Ω. Slabljenje se definiše kao logaritamski odnos napona na početku provodnika (U1) prema naponu na kraju provodnika (U2) – da bi se izbegle negativne vrednosti za slabljenje. Prosečno slabljenje kabla za ferkvenciju 200MHz sa spoljnim prečnikom provodnika 1.2cm iznosi 3dB/100m, a za 2.5cm oko 1.8dB/100m.

Maksimalna frekvencija na kojoj se može upotrebiti koaksijalni kabl izačunava se po fomuli:

f max=2C

π √ε ( D+d )C - Brzina svetlosti

Sa porastom frekvencije rastu i gubici u kablu, što je prikazano na slici:

5.Optičke kablovske mreže

Pronalazak optičkih kablova 1976. godine pravi prekretnicu u kablovskoj televiziji.Veliki propusni opseg sa veoma malo gubitaka i suma otvorile su mogućnost pravljenja velikih KDS.

5.1.Optičko vlakno

Optička vlakna su dugački i vrlo tanki kablovi, debljine čovečije dlake, napravljeni od vrlo čistog stakla. Grupisana u snopove, ova vlakna formiraju optičke kablove koji se koriste za prenos svetlosnih signala na velike udaljenosti. Optička vlakna se sastoje iz tri dela:

1. Jezgro – stakleni, tanak, centralni deo vlakna, kroz koji putuje svetlost 2. Obloga – spoljni optički materijal koji svetlost reflektuje natrag u jezgro 3. Omotač – plastični zaštitni sloj koji vlakno štiti od oštećenja i vlage

Postoje dva osnovna tipa optičkih vlakana: 1. Single-mode vlakna, prečnika 9 mikrona, koja prenose infracrvrnu svetlost

talasne dužine od 1.300 do 1.550 nanometara, koju generišu laseri 2. Multi-mode vlakna, prečnika 62,5 mikrona, koja prenose infracrvrnu svetlost

talasne dužine od 850 do 1.300 nanometara, koju generišu LED diode

5.2.Optički kabl

Optička vlakna prenose digitalne signale u obliku modulisanih svetlosnih impulsa na velike udaljenosti i velikom brzinom. Signal na prijemu je čist i ne slabi. Koriste se u KDS za magistralni nivo za razdaljine veće od 1000m. Prednosti: otporni na elektromagnetne smetnje, malo slabljenje (od 0.2 do 0.5dB/km), širok frekvetni opseg, veliki propusni kapacitet, bolji odnos sognal/šum, efikasnija dvosmerna komunikacija, ne postoji problem preslušavanja između vlakana, manje su im dimenzije, velika brzina prenosa (10Gb/s). Mane: cena, veća stručnost njihovig postavljanja i povezivanja, postavljaju se uduvavanjem kroz cevi.Za povezivamje optičkih kablova u KDS najbitniji uređaji su:

- Optički predajnik- Optički prijemnik za povratni smer - Optički čvor

5.3.Optički predajnik

Optički predajnik je sastavni deo optičkog prenosnog sistema u okviru primarne optičke mreže. Instalira se u glavnoj stanici. Optički predajnik pretvara RF ulazni signal u analogno modulisan optički signal talasne dužine 1310 nm za prenos kroz optičko vlakno i šalje ga ka optičkom prijemniku. Predajnik se sastoji iz nisko-šumnih i nisko-distorzionih RF driver-a, laserske diode sa prenosom po povratnoj petlji (DFB - Distributed Feedback Laser ) i predistorzione elektronike. Predajnik karakteriše široko pojasna automatska kontrola pojačanja ( AGC - Automatic Gain Control ).

5.4.Optički prijemnik za povratni smer

Za potrebe prenosa signala u povratnom smeru, u frekvencijskom opsegu od 5 - 65 MHz, neophodno je instalirati odgovarajuće optičke prijemnike za povratni smer. Optički prijemnici za povratni smer se instaliraju u glavnoj stanici i to za svaki optički čvor po jedan. Optički prijemnik kombinuje optoelektronske i RF distribucione funkcije u jednom kućištu, i to je mnogo ekonomičnije od rešenja koje zahteva odvojena kućišta za optiku i za distribucioni pojačavač. PIN fotodioda konverutje svetlosnu energiju u RF signal. RF signali se pojačavaju nisko-šumnim hibridnim pojačavčem.. Zelena LED dioda obezbeđuje nadzor prisustva optičke snage, dok crvena LED dioda ukazuje da je RF buckup aktiviran. Test tačka obezbeđuje nadzor RF izlaznog signala.

5.5.Optički čvor

Optički čvor predstavlja optičku mrežnu stanicu koja je prilagođena specifičnim zahtevima standardne dvosmerne HFC mreže. Standardni dvosmerni optički čvor se sastoji od kućišta u kome su smešteni:

- optička spojnica - po potrebi - mrežni optički prijemnik za direktan smer ( NOR ), koji prima optički signal

prenet optičkim vlaknom i pretvara ga u RF signal - RF pojačavač koji pojačava direktni RF signal - mrežni optički predajnik za povratni smer ( NRT ) koji pretvara RF signal u

optički signal i vraća ga po optičkom vlaknu u optički prijemnik za povratni smer u glavnoj stanici.

Povratni RF signal iz koaksijalnog kabla dolazi na poseban ulaz RF pojačavača. Osnovna funkcija optičkog prijemnika je prijem optičkog ( svetlosnog ) signala i konverzija u električni ekvivalent ( RF signal ). Svaki optički čvor zahteva jedan optički prijemnik za direktan smer, mada je moguće dadati još jedan prijemnik kada se zahteva redundantna konfiguracija ili kada je potrebno kombinovati frekventne opsege. Za uskopojasne primene, moguće je instalirati do tri optička prijemnika za direktan smer. Optički predajnik za povratni smer konvertuje RF signal za povratni smer u optički signal za prenos do optičkog prijmnika za povratni smer u glavnoj stanici.

6.HFC Kablovske mreže

Telekomunikaciona mreža napravljena u kombinaciji optičkih i koaksijalnih kablova za dvosmerni prenos signala, većeg broja kanala, uz obezbeđivanje interaktivnosti i pouzdanosti.Bilo je više pokušaja da se multimodni sistemi koji su radili u prvom prozoru optičkih frekvencija za prenos telefonskih, audio, video-signala i signala podataka. Prihvaćeno je bilo da se koristi prenos video signala u analognom formatu, jer je bilo najjeftinije. Propusni opsezi optičkih vlakana je više hiljada gigaherca. U ovom momentu, sa postojećom elektronikom mogu se koristiti i reda 1-1.2GHz, što je slično sa koaksijalnim kablovskim sitemima. Međutim, optički kablovi imaju ogromne prednosti u odnosu na koaksijalne kablove u pogledu imunosti na elektromagnetske smetnje, imaju manje dimenzije i cena im je niža.

6.1.Elementi HFC kablovskog sistema

Tipičan kablovski sistem se sastoji od tri osnovna elementa. Prvi je antenski sistem, i to je lokacija na kojoj se vrši prijem nekih TV signala

koji se prenose kroz mrežu. Ta lokacija antena može biti i na nekom udaljenom mestu (vrh brda ili krov neke visoke zgrade) gde je kvalitet signala zadovoljavajući. Taj signal sa tog udaljenog mesta je potrebno dovesti do glavne stanice. Postoje tri osnovna načina prenosa tog signala: mikrotalasni relejni link (point-to-point), sistem sa optičkim kablom (fibre supertrunk) i sistem sa koaksijalnim kablom (coax supertrunk). U manjim sistemima su antenski sistem i glavna stanica najčešće na istom mestu.

Druga komponenta je vec pomenuta glavna stanica. U glavnoj stanici se primaju signali iz različitih izvora (satelit, udaljeno antensko mesto, lokalna radio / TV difuzija, lokalni studio i slično), koji se zatim obrađuju i šalju dalje kroz kablovsku mrežu. U glavnoj stanici takođe može da se vrši i skremblovanje programa tako da te programe mogu da gledaju samo ovlašceni pretplatnici. Takav signal se dalje kombinuje sa signalom nekih specijalnih servisa i priprema za slanje kroz distributivnu mrežu.Ta priprema je u stvari pretvaranje električnog signala u svetlosni signal za prenos kroz fiberoptik kablove. Uređaj kroz koji se to realizuje je optički transmiter.

Treći važan element kablovskog sistema je distributivna mreža. Kablovi koji vode od glavne stanice nazivaju se napojni kablovi. Oni sprovode signal na veće udaljenosti i zato su oni ili optički kablovi ili koaksijalni kablovi sa većim prečnikom (19 mm). Na odredenim udaljenostima se nalaze linijski pojačavači a mnogi od njih su i distribucioni pojačavači iz kojih se signal sprovodi dalje kroz napojni kabl ali se i odvodi do okolnih korisnika kroz odvodne kablove koji su manji u prečniku (13 mm). Instalacija kablova može biti nadzemna ili podzemna u zavisnosti od samog projekta sistema. Zatim sledi pretplatnička mreža, kroz koju se signal razvodi od odvodnih kablova do samih pretplatnika. U ovom delu sistema se koriste kablovi sa manjim prečnikom (6-7mm) i tu je još i oprema kao što su filtri, razdelnici, kućni prijemnici, kablovski modemi, konvertori, dekoderi itd.

Sruktura HFS

7.Zaključak

Očekuje se i dalji napredak kablovske televizije predviđa se da će uskoro moći da se oslobodi vazdušni kanali koji su koristili TV i radio signali, kako bi se koristili a drugu upotrebu.Kablovska televizija već postaje standaran priključak u domaćinstvu, a ne kao pre samo željeni san.