CC BY
134
УДК 621.316.722
Повышение эффективности работы головного и абонентского электротехнического оборудования интерактивной системы кабельного телевидения
А.А. Суворов, В.М. Артюшенко
Рассмотрены пути повышения отношения сигнал/шум в обратном канале интерактивной системы кабельного телевидения между головным и абонентским электротехническим оборудованием и меры, которые необходимы для максимизации этого отношения.
The methods of the signal-to-noise ratio enhancement in the interactive cable television system reverse channel between main and customer electrotechnical equipment are considered. Also we present the measures needed for maximization this ratio.
Эффективность работы обратного канала интерактивной системы кабельного телевидения (СКТ) практически полностью зависит от скорости передачи между головным и абонентским электротехническим оборудованием [1-3]. Достижимые скорости цифровых потоков в обратном направлении в определяющей степени зависят от отношения несущая/шум (С/К). Добиться улучшения отношения С/К можно несколькими способами уже на этапе проектирования и построения СКТ с помощью применения более качественных компонентов, например, коаксиальных кабелей с тройным экранированием, пассивных делителей и ответвителей с максимальным экранированием (не менее 120 дБ). А также с помощью использования специальной топологии сети, например, применением технологии ИБРС - гибридной сети с пассивной коаксиальной частью, известной как «волокно до дома».
Улучшить отношение С/К можно путем увеличения мощности сигнала. Однако это вызывает паразитные эффекты, например, проникновение сигнала на вход телевизионного приемника, помехи вследствие наличия 2-й и 3-й гармоник от сигнала обратного канала оборудования передачи данных и т. д. Кроме того, на мощность сигнала в обратном канале накладывает определенные требования и пассивное распределительное оборудование, так как, в зависимости от его качества, оно имеет развязку между абонентскими выходами, не превышающую 45 дБ.
При проведении проектных работ и настройки обратного канала необходимо установить расчетные уровни сигналов на выходах каждого усилительного оборудования. В простейшем случае уровни сигналов рассчитываются исходя из обще-
го коэффициента передачи электротехнического оборудования от кабельного модема (СМ - от англ. Cable Modem) до приемника-демодулятора (CMTS - от англ. Cable Modem Termination). Так, если расчетный выходной уровень кабельного модема составляет 110 дБмкВ, а оптимальный уровень входного сигнала 65 дБмкВ, то коэффициент передачи составит -45 дБ.
Для реализации максимально возможного отношения C/N всегда следует стремиться транслировать все сигналы на предельно возможных уровнях. Однако всякое увеличение выходного уровня опасно с точки зрения возникновения искажений.
Таким образом, необходимо определить, какой уровень напряжения сигнала следует считать оптимальным, чтобы обеспечить требуемое отношение C/N и чтобы при этом не возникали паразитные искажения.
Исходными данными для расчета C/N обратного канала являются: приведенный динамический диапазон усилителя обратного канала; число усилителей обратного канала; C/N кабельного модема; защитное отношение кабельного модема; число кабельных модемов в кластере; C/N оптической системы; полоса канала; число абонентов в сети.
Искажения в обратном канале зависят от динамического диапазона усилителя обратного канала, рабочего уровня его выходного (при аттенюаторе, установленном на входе усилителя) или входного (при аттенюаторе, установленном на выходе усилителя) сигналов, числа усилителей в кластере и задействованных каналов в обратном канале.
Рассмотрим и проанализируем факторы, влияющие на увеличение отношения несущая/шум
и уменьшение искажений в обратном канале интерактивной сети системы кабельного телевидения.
Расчет приведенного динамического диапазона усилительного оборудования обратного канала
Приведенный динамический диапазон усилительного оборудования обратного канала является параметром, зависящим от уровня входного сигнала. При этом под уровнем входного сигнала следует понимать амплитуду сигнала, поступающую на вход первого из активных устройств (транзистора или микросхемы).
Дело в том, что по своему структурному построению усилительное оборудование обратного канала отличается у разных фирм-производителей. Некоторые фирмы традиционно устанавливают аттенюатор и эквалайзер на входе усилителя обратного канала (рис.1, а), а некоторые - на его выходе (рис.1, б) [4].
В первом случае (вариант а) при вводе ослабления увеличивается коэффициент шума усилителя на величину вводимого ослабления аттенюатора, выраженную в децибелах. Во втором случае (вариант б) при вводе ослабления снижается максимальный уровень выходного сигнала на величину вводимого ослабления.
Таким образом, и в том и в другом случаях снижается приведенный динамический диапазон, дБ, определяемый в следующем виде: для варианта а -
С/К = иШ5 -Ет -^-5,2- 101св(1), (1)
для варианта б -
С/К = иГо - ^ - 5,2 - 101св(1), (2)
где ивх, ивых - уровни входного и выходного сигналов, дБмкВ, усилителя обратного канала с коэффициентом шума F, дБ.
Например, для варианта а при ивх = 85 дБмкВ, С/вых = 100 дБмкВ, КНОм = 22 дБ, F = 6 дБ и П = 3,2 МГц, отношение несущая/шум будет равно C/N = 61,7 дБ, а для варианта б C/N = 68,7 дБ.
Как видно, в обоих случаях приведенный динамический диапазон составляет довольно большую величину. Заметим, что, согласно американскому стандарту DOCSIS (от англ. Data Over Cable Service Interface Specification), C/N > 25 дБ [5].
Различие в 7 дБ объясняется введенным ослаблением, аттенюатором. Тем не менее, следует отметить, что реальный уровень сигнала, снимаемый с выходной микросхемы (или транзистора) для варианта б составляет для приведенного примера 107 дБмкВ (100+7), что является довольно значительной величиной в части вносимых искажений (типовое значение Umax= 114.. .116 дБмкВ).
Для варианта а выходной уровень выходного активного устройства составляет всего 100 дБмкВ. При таком выходном уровне нелинейными искажениями в обратном канале можно пренебречь.
Определим, какой уровень напряжения сигнала можно считать оптимальным с точки зрения реализации максимально возможного C/N при минимально возможных нелинейных искажениях, возникающих при этом.
Для реализации максимально возможного отношения C/N всегда следует стремиться транслировать все сигналы на предельно возможных уровнях. Однако всякое увеличение выходного
Рис. 1. Схемы включения аттенюатора и эквалайзера на входе (а) и выходе (б) усилителя обратного канала
уровня опасно с точки зрения возникновения искажений. Поэтому опять становится актуальным вопрос, где в усилителе обратного канала установлен аттенюатор и эквалайзер.
Допустим, что требуется установить выходной уровень величиной 105 дБмкВ при входном уровне 95 дБмкВ и номинальном коэффициенте передачи усилителя (т.е. при выведенных аттенюаторе и эквалайзере) величиной в 20 дБ (типовое значение). Усилитель, в котором аттенюатор установлен на его выходе (см. рис.1, б), будет работать с явными искажениями, а усилитель, собранный по схеме, представленной на рис.1, а, будет работать в «мягком» режиме. В то же время его коэффициент шума будет больше варианта б на величину вводимого ослабления, т. е. на 10 дБ.
Напомним, что типовая величина максимального уровня выходного сигнала для усилителей обратного канала составляет 110.116 дБмкВ.
Таким образом, с точки зрения приведенного динамического диапазона (см. (1) и (2)) вариант б будет предпочтительным.
Исходя из сказанного, можно сделать практический вывод, что для усилителей, устанавливаемых в магистралях, работающих при пониженных входных уровнях напряжений сигналов, целесообразно использование усилителей обратных каналов с аттенюатором (обычно и с эквалайзером), устанавливаемым на его выходе (см. рис.1, б). А для усилителей, устанавливаемых в домовых сетях, работающих при повышенных входных уровнях, целесообразно использование усилителей обратных каналов с аттенюатором, устанавливаемым на его входе (см. рис.1, а).
Учитывая противоречивость требований по реализации максимально возможного отношения C/N при минимальных вносимых искажениях, предпочтение следует отдать тем типам усилите -лей, у которых аттенюатор установлен между двумя каскадами [4].
На основании вышеизложенного может быть рекомендован типовой уровень входного сигнала величиной 75.85 дБмкВ. При такой величине выходного уровня усилителя обратного канала, при любом варианте его исполнения, можно быть уверенным в обеспечении требований стандарта DOCSIS [6].
Минимальный же уровень входного сигнала усилителя обратного канала должен составлять не менее 60.65 дБмкВ, так как максимальный вклад в суммарное C/Ns вносят шумы ингрессии и шумы оптической системы в обратном направлении.
Расчет числа усилительного оборудования обратного канала в рассматриваемом кластере
При расчете числа усилителей обратного канала в рассматриваемом кластере (сегменте) N усилители с пассивной вставкой обратного канала не учитываются.
Отношение С/Ке, дБ, обязанное только тепловым шумам усилительного оборудования обратного канала, вычисляется по формуле
С/КЕ = С/К - 101с§( N). (3)
Например, для С/К = 61,7 дБ (собственный приведенный динамический диапазон каждого из усилителей обратного канала в кластере) и N = 40 (очень большой кластер) суммарное С/Ке = 45,7 дБ.
Необходимо отметить, что (3) справедливо при двух условиях:
1) равенство уровней сигналов на входе любого из разветвителей по суммируемым направлениям (рис. 2);
2) равенство отношения С/К каждого из усилителей обратного канала.
Если условие 1 легко реализуется на практике и всегда выполняется с той или иной погрешностью, то условие 2 на практике не всегда выполнимо.
Как правило, расхождения в С/К каждого из усилителей не велики и при использовании для расчетов выражения (3) можно принимать либо усредненное значение С/К, либо наихудшее его значение. При необходимости точного расчета С/Ке, дБ, следует воспользоваться выражением
С/КЕ = 101св(10-(С/К1)/10+10-(С/К2)/10 +
+...+10-(С/к N)/10 +...), (4)
где С/К - отношение несущая/шум ^го усилите -ля обратного канала.
Необходимо отметить, что суммируются шумы всего усилительного оборудования, вне зависимости от места его установки в данном кластере.
Если входные сигналы усилительного оборудования обратного канала желательно поддерживать на уровне 75.85 дБмкВ, то выходные уровни
устанавливают с учетом их обязательного равенства на входе любого из магистральных разветвителей (см. рис. 2, где расчетное отношение C/N указано под чертой).
Естественно, чем выше коэффициент направленности магистрального ответвителя (ОМ), тем меньшее воздействие мощный выходной уровень усилителя (УС2) будет оказывать на усилитель (УС1) (перекрестная модуляция).
В домовых сетях (абонентская сеть, стояки -до выхода домового усилителя) за счет дискретности набора переходных ослаблений абонентских и домовых разветвителей, различных способов подключения кабельных модемов и разных длин кабелей обязательно будут наблюдаться разбросы в уровнях сигналов. Как правило, разброс в уровнях сигналов не превышает ±3 дБ. При использовании звездообразной схемы исполнения стояков в требуемых выходных уровнях кабельных модемов разброс будет меньше, чем в случае традиционной лестничной схемы.
Расчет отношения несущая/шум кабельного модема
Согласно стандарту DOCSIS минимальное значение отношения несущая/шум кабельного модема при максимальной полосе пропускания равно C/NCM = 40 дБ. Данные шумы появляются только во время передачи (посылки) кабельного модема. Чем больше выходной уровень кабельного модема, тем больше и абсолютный уровень шумов. Важно отметить, что суммарный уровень тепловых шумов в обратном канале не зависит от выходного уровня кабельного модема.
В последнее время некоторые производители стали выпускать модемы с C/NCM > 50 дБ. Тем не менее, расчеты лучше выполнять для наихудшего случая (C/NCM = 40 дБ), так как модемы в сети могут со временем меняться.
Уровни шумов кабельного модема во временных интервалах между посылками. Очевидно, что в перерывах между посылками кабельный модем продолжает шуметь, хотя и находится в условно закрытом состоянии. Согласно стандарту DOCSIS уровень этих шумов составляет -72 дБс (т.е. шумы находятся на уровне -72 дБ относительно уровня несущей при ее посылке), но не менее 5 дБмкВ (при низких уровнях выходной мощности). Так, при ивых = 110 дБмкВ, иш = 38 дБмкВ.
Число включенных модемов. Чем больше кабельных модемов NM включено в данный момент времени (даже если они и не совершают посылок), тем большая мощность шумов накапливается в обратном канале.
Причем, необходимо отметить, что NM включает в себя общее число включенных модемов в данный момент времени вне зависимости от числа RC в выделенном диапазоне обратного канала.
Отношение несущая/шум оптической системы. К расчету отношения несущая/шум оптической системы C/N0 (в данном случае рассматривается обратное направление передатчик - приемник) необходимо относиться крайне внимательно, так как на практике именно оптическая система вносит существенный вклад в накопление шумов. Полезные практические рекомендации по данному вопросу приведены в [7]. Если по данной оптической жиле обратного направления суммируются несколько кластеров, то их шумы необходимо суммировать по формулам (3) или (4).
Полоса канала. Как уже неоднократно отмечалось, достижимые скорости цифровых потоков в обратном направлении в значительной степени зависят от отношения C/N при выбранной полосе канала П. Например, для П = 0,2 МГц и C/N = 40 дБ теоретический предел скорости цифрового потока составляет 2,4 Мбит/с. Определим предельную скорость цифрового потока при расширении полосы канала до 6,4 МГц, т.е. в 32 раза.
На первый взгляд, ответ очевиден. Если полосу канала расширили в 32 раза, то и скорость потока должна увеличиться в 32 раза, т.е. до 76,8 Мбит/с. Но это не так. Дело в том, что с увеличением полосы канала П понижается реализуемое C/N на величину AC/N, дБ:
AC/N = 10log(I 2/I j) = 10log(6,4/0,2) « 15, а максимально достижимая информационная скорость, согласно [5], достигнет величины только в 48 Мбит/с.
Зависимость понижения реализуемого отношения C/N от увеличения относительной полосы пропускания обратного канала, представлена на рис. 3.
С целью увеличения скорости цифрового потока при ограниченной полосе пропускания используют сложные форматы модуляции, например 4 QAM (QPSK), 16 QAM и даже 128 QAM (DOCSIS 2.0). Чем выше формат модуляции (разрядность), тем выше скорость цифрового потока [5]. Однако более высокий формат модуляции требует более высокого значения C/N.
Шумы ингрессии. Если тепловые шумы легко поддаются теории, то шумы ингрессии (шумы от электробытовых приборов) C/Nhh носят случайный, хаотичный характер и никаким теоретическим расчетам не поддаются. Тем не менее, имен-
Рис. 3. Зависимость уменьшения С/Ы от относительной полосы пропускания обратного канала
но шумы ингрессии вносят ощутимый вклад в итоговое отношение несущая/помеха (С/Ы^), формируемое на входе приемника обратного канала СМТ8.
Существует два наиболее эффективных способов защиты от шумов ингрессии: увеличение уровня выходного сигнала кабельного модема (имод) и использование абонентских кабелей с максимальным коэффициентом радиоэкранной защиты с целью снижения напряжения шумов ингрессии (иин).
Проведенный анализ и расчеты показывают, что в качестве уровня выходного сигнала кабельного модема можно рекомендовать 105.110 дБмкВ, оставляя технологический запас на погрешности расчетов и климатические воздействия на СКТ в целом.
Опыт измерения шумов ингрессии на абонентских отводах позволяет судить, что их величина обычно лежит в пределах 28.46 дБмкВ и зависит от множества факторов: видов и числа включенных электробытовых приборов, близости наличия радиостанций, частотного диапазона и т.п. Особенно сильно зашумленным оказывается частотный диапазон 5.15 МГц, который не рекомендуется к использованию.
При проведении расчетов целесообразно задаваться величиной иин = 32.42 дБмкВ при коэффициенте радиоэкранной защиты абонентского кабеля в 75 дБ. При коэффициенте в 65 дБ это значение необходимо увеличить на 10 дБ и т.д.
Расчет отношения несущая/помеха, дБ, в обратном канале осуществляют по формуле
С/ЫКС = 10^(10-(С/Ыт)/10+10-(С/Ы- )/10). (5)
Здесь С/Ыт = 10^(10-(С/Ы°)/10+10-(С/Ы“ )/10 +
+ 10-(С/% )/10 + ш[-72-101<^ -1)/10), (6)
C/Nm = Um - Uhi - 10log(N4) +
+10log(3,2/ ї ), aA (7)
где Na - число абонентов в обратном канале, N -число модемов.
Стандартом DOCSIS оговорено, что под помехой понимаются тепловые шумы и шумы ин-грессии.
Расчет выходного уровня напряжения кабельного модема
Как правило, выходной уровень напряжения сигнала кабельного модема устанавливается автоматически, по команде с CMTS, и может достигать 115 дБмкВ (для 16 QAM) и 118 дБмкВ (для QPSK), что эквивалентно суммарному коэффициенту передачи от кабельного модема до CMTS величиной - 40 ±18 дБмкВ (для QPSK).
Определим, какой уровень напряжения сигнала кабельного модема принимать к расчетам. Важно отметить, что мощность тепловых шумов (кабельные модемы, усилители и оптическая система) на входе приемника-демодулятора CMTS практически не зависит от выходного уровня кабельного модема. Однако, чем будет выше выходной уровень напряжения сигнала, тем больше будет защитное отношение по отношению к шумам ингрессии, которые являются доминирующими в суммарных шумах обратного канала.
Для определения оптимального уровня напряжения сигнала кабельного модема рассмотрим схему его подключения. В простейшем случае абонентский кабельный модем подключается по абонентскому высокочастотному кабелю через абонентский сплиттер или направленный ответвитель. При этом будет наблюдаться равное деление уровня поступающего сигнала между телевизором и кабельным модемом.
Схема подключения абонентского кабельного модема представлена на рис. 4 [8].
При использовании направленного ответвителя (НО) уровень сигнала, поступающего на кабельный модем, будет, как минимум, на 6.8 дБ меньше уровня сигнала, поступающего на телеви-
ту
ТУ+РАТА ТУ
Полезный сигнал в Мешающий сигнал Я
направлении СМТЭ ( для телевизионного
приема
Кабельный модем
Рис. 4. Схема подключения абонентского кабельного модема
зионный приемник. Тем не менее, следует отметить, что развязка между плечами сплиттера обычно составляет 20.22 дБ, а коэффициент направленности НО обычно не менее 25.28 дБ. С этой точки зрения использование направленного ответвителя с повышенным коэффициентом направленности (аналог развязки между выходом НО и отводом) является намного выгоднее.
Дело в том, что кабельный модем обладает довольно значительным уровнем выходного сигнала (до 118 дБмкВ). Такой мощный сигнал, а тем более его гармоники, проникая через разветвитель на антенный вход телевизора (рис. 4), создает помехи, проявляющиеся на ряде принимаемых телевизионных каналов.
Исследования, проведенные в лабораториях «Макротел» и «Контур-М» на нескольких моделях телевизоров отечественного и импортного производства, показали, что такой мешающий эффект (на экране телевизора появляются горизонтальные и косые частые полосы, перемещающиеся во времени) особенно ярко виден при низких уровнях телевизионных сигналов и повышенном уровне выходного сигнала кабельного модема СМ [9]. Испытания показали, что наилучшей помехозащищенностью обладают телевизоры европейского производства, а наихудшей - азиатского производства.
Практика построения интерактивных сетей СКТ показывает, что оптимальным выходным уровнем кабельного модема является величина 105±5 дБмкВ. Идеальным входным уровнем приемника-демодулятора считается 65 дБмкВ.
Технологический запас в 10 дБ необходим с учетом погрешностей проведенных расчетов, воздействия дестабилизирующих факторов (прежде всего температуры) и, самое главное, реализации запаса на старение самой сети. Как это не странно, кабельная сеть быстрее стареет именно в диапазоне обратного, а не прямого канала. Это прежде всего связано с быстрым окислением кабельных разъе-
______________________________а)________________________________
Рис. 5. Эффекты воздействия мощных сигналов обратного
мов. Появление окисной пленки между соединяемыми частями эквивалентно конденсатору, величина которого обратно пропорциональна частоте.
Расчет интермодуляционных искажений в обратном канале
В обратном канале наблюдаются значительные шумы ингрессии и импульсные шумы. Единственным способом борьбы с уже наведенными помехами является увеличение уровня полезного сигнала. Однако увеличение уровня сигнала ограничено двумя факторами: нормами на излучение (например, СЕЫЕЬЕС ЕЫ 50083-2 и ЕЫ 50083-8), вносимыми собственными искажениями, и взаимодействием между прямым и обратным каналами. Последний фактор при проведении расчетов является наиболее важным. Рассмотрим и проанализируем его более подробно.
В интерактивной СКТ возможны четыре опасные ситуации [8]:
1) нежелательные эффекты воздействия мощных сигналов обратного канала на сигналы прямого канала (рис. 5, а);
2) эффекты наложения сигналов прямого канала (обычно это интермодуляционные продукты искажений) на сигналы обратного канала (рис. 5, б);
3) эффекты наложения сигналов восходящего потока (например, сообщения 1 или ложные сигналы) на сигналы восходящего потока сообщения 2 (рис. 6, а);
4) эффекты между сигналами восходящего потока (например, канальные интермодуляционные продукты), имеющие отношение к тому же самому сообщению (рис. 6, б).
Как известно, ошибки в цифровых системах передачи зависят от снижения качества сигнала по тракту передачи. Так, на входе декодера Рида -Соломона должна быть обеспечена вероятность ошибки не хуже 10-4 (формат 0Р8К). Таким образом, при проведении проектных работ представленные эффекты взаимодействия должны быть учтены в обязательном порядке.
Сообщение 1 Сообщение 2
а)
Сообщение 1 Сообщение 2
б)
Рис. 6. Эффекты наложения сигналов восходящего потока на сигналы восходящего потока сообщения
Рассмотрим пример воздействия сигналов прямого канала на ОСШ в обратном канале. Пусть уровень сигнала на выходе домового усилителя ивых = 100 дБмкВ при конечном уровне интермодуляционных искажений, как обязанных данному усилителю, так и накопленных по магистрали, ІМБ = 54 дБ (согласно ГОСТ Р 52023). Типовое значение развязки ар между прямым и обратным каналами, обязанное качеству используемого частотного диплексера, составляет 25.30 дБ. Тогда уровень интермодуляционных искажений ІМБ, дБмкВ, попадающих непосредственно в обратный канал, составит
и1МБ = иайб - 1М^ - аб =
= 100 - 54 - (25...30) = 16...21.
Зависимость уровня интермодуляционных искажений ІМБ, попадающих непосредственно в обратный канал, от величины развязки между прямым и обратным каналом при различных уровнях сигнала на выходе домового усилителя представлена на рис.7.
При защитном отношении А = 26 дБ минимальный уровень входного сигнала, дБмкВ, в восходящем потоке ивх тт составит
Цш.тт = Цмв + А = 16...21 + 26 = 42...47 .
Разумеется, что при выходном уровне домового усилителя ивых = 110 дБмкВ, ивхтт составит 52.57 дБмкВ, что эквивалентно минимальному уровню выходного сигнала в 72.77 дБмкВ.
Зависимость минимального уровня входного сигнала в восходящем потоке от величины уровня интермодуляционных искажений 1МБ, попадающих непосредственно в обратный канал, при защитном отношении А = 26 дБ представлена на рис.8.
Значительно более остро стоит вопрос с помехами 1МБ, проникающими из обратного канала в прямой канал. Например, для типового входного уровня в прямом канале величиной 60 дБмкВ (ивых = 95 дБмкВ и Кном = 35 дБ) при СТВ и С80 = 70 дБ (типовые значения по магистрали) уровень интермодуляционных искажений, проникающих на вход прямого канала (ип, дБмкВ), должен быть и < иаб -ША/СБ0 <-10.
Даже приняв ар = 30 дБ и 1МБ = 60 дБ (жесткое требование для усилителей обратного канала), можно рассчитать максимально допустимый выходной уровень сигнала ивыхтах, дБмкВ,:
иай5.тах < и, + ар + 1МБ= -10 + 30 + 60 = 80.
Зависимость максимально допустимого выходного уровня сигнала от величины развязки ар при ип = - 10 дБмкВ представлена на рис.9.
к 25
л
ш
о
25 26 27 28 29 30
Развязка между прямым и обратным каналом. дБ
_______—Увых = 100 дБмкВ —*— Рвых = 105 дБмкВ-Цвых = 110 дБмкВ
Рис. 7. Зависимость уровня интермодуляционных искажений от величины развязки между прямым и обратным каналом
восходящем потоке от величины уровня интермодуляционных искажений, попадающих непосредственно в обратный канал
Рис. 9. Зависимость максимально допустимого выходного уровня сигнала от величины развязки между прямым и обратным каналом
Приведенные простейшие математические выкладки показывают, что при выборе типа усилителя всегда следует обращать внимание на заявленную величину развязки между прямым и обратным каналами. Желательно выбирать усилители с гарантированной величиной развязки не менее 35 дБ.
Таким образом, на основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы.
1. Для максимизации отношения С/К по обратному каналу необходимо следующее: использовать коллективные кабельные модемы, включаемые на входах домовых усилителей; разбивать коаксиальный кластер на несколько зон, каждая из которых должна включаться на свой оптический передатчик обратного канала; использовать кабельные модемы на повышенных, но не на предельных мощностях; применять кабели с высоким коэффициентом ра-диоэкранной защиты, качественные кабельные насадки и коаксиальные переходы, тщательно следить за качеством монтажных работ.
2. Для усилителей, устанавливаемых в магистралях, работающих при пониженных входных уровнях напряжений сигналов, целесообразно использование усилителей обратных каналов с аттенюатором (обычно и с эквалайзером), устанавливаемым на его выходе. А для усилителей, устанавливаемых в домовых сетях, работающих при повышенных входных уровнях, целесообразно использование усилителей обратных каналов с аттенюатором, устанавливаемым на его входе.
3. При проведении расчетов обратного канала желательно, чтобы системный (типовой) уровень входного сигнала усилителя обратного канала был не менее 75...85 дБмкВ, а минимальный уровень -не менее 60.65 дБмкВ, так как максимальный вклад в суммарное С/^ вносят шумы ингрессии и шумы оптической системы в обратном направлении. При этом выходные уровни усилителей обратного канала устанавливают с учетом их обязатель-
ного равенства на входе любого из магистральных разветвителей.
4. При использовании усилителей обратного канала с выходным уровнем на 10 дБ ниже максимального паспортного значения расчеты на интермодуляционные искажения можно не проводить, так как они будут незначительными даже при большом числе каналов. Фактически это означает, что максимальный выходной уровень усилителя обратного канала не должен превышать 114. 118 дБмкВ.
5. Для минимизации шумов в обратном канале место установки аттенюатора в усилителе обратного канала (на входе или выходе) не имеет принципиального значения, а чтобы свести к минимуму искажения, выгоднее использовать усилители с аттенюатором на входе.
6. Уровень шумов на входе СМТ8 определяется шумами ингрессии (доминирующая составляющая не подлежит расчету и зависит от времени суток) и тепловыми шумами, которые зависят от числа модемов, числа усилителей обратного канала в коаксиальном кластере, их приведенного динамического диапазона, полосы пропускания канала, а также от характеристик оптической системы и способа ее подключения по входу приемника/демодулятора СМТ8.
7. Суммарный уровень тепловых шумов в обратном канале не зависит от выходного уровня кабельного модема, но, чем выше выходной уровень, тем надежнее защита от шумов ингрессии. Оптимальное значение рабочего выходного уровня кабельного модема, принимаемое для расчетов, должно составлять 100.105 дБмкВ, идеальным входным уровнем приемника-демодулятора считается величина 65 дБмкВ. Технологический запас рабочего выходного уровня кабельного модема 10.15 дБмкВ учитывает погрешности расчетов, реальные разбросы параметров абонентских разветвителей, возможность изменения подключения кабельного модема, например через дополнительный сплиттер, старение сети (наиболее быстро проявляющееся в диапазоне обратного канала) и воздействие дестабилизирующих факторов (в первую очередь температуры).
8. Для включения кабельного модема целесообразно использовать специализированные абонентские розетки, которые позволяют исключить поражение некоторых телевизионных каналов в результате воздействия гармонических составляющих мощного выходного сигнала кабельного модема. Подобное подключение целесообразно и при подключении коллективных кабельных модемов. В простейшем случае можно использовать обычный направленный ответвитель с коэффициентом направленности не менее 36 дБ.
9. Расчет интермодуляционных искажений в обратном канале показал, что наиболее опасными
являются такие эффекты, как воздействие мощных сигналов обратного канала на сигналы прямого канала, наложение сигналов нисходящего потока на сигналы восходящего потока, наложение сигналов восходящего потока; взаимное влияние между сигналами восходящего потока, имеющие отношение к тому же самому сообщению. Показано, что уровень интермодуляционных искажений, проникающих на вход прямого канала, должен быть не более -10 дБмкВ.
Для уменьшения интермодуляционных искажений в обратном канале желательно выбирать усилители с гарантированной величиной развязки между прямым и обратным каналами не менее 35 дБ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Системы интерактивного кабельного телевидения диапазона частот до 600 МГц/ Артюшенко В.М., Ашитков К.И., Зеликман М.И. и др./ Под ред. Ф.Л. Айзина, О.И. Шелухина. - М.: ГАСБУ, 1994.
2. Суворов А.А. Повышение эффективности реверсивного канала интерактивной сети системы кабельного телевидения. - Электротехнические и информационные комплексы и системы. -2006, т.2, №3, с.16-20.
3. Песков С.Н., Барг А.И., Нестеркин В.А. Основные положения по реверсному каналу. Ч. 1: Понятия и
определения реверсного канала. - Сайт компании «Контур-М».
4. Песков С.Н., Барг А.И., Колгатин С.Ю. Основные положения по реверсному каналу. Ч. 4: Шумы в реверсном канале. - Сайт компании «Контур-М».
5. Data-Over-Cable Service Interface Specifications (DOCSIS). Radio Frequency Interface Specification. SP-RFI v2.0-I01-011 231.
6. Березиков С.А., Радчиков В.Е. DOCSIS: Пропускная способность двунаправленных сетей КТВ. - Телеспутник, 2004, №7, с.66-69.
7. Березиков С.А., Радчиков В.Е. Расчет уровня сигнала на передатчике обратного канала. - Телеспутник, 2004, №1, с.62-64.
8. Песков С.Н., Барг А.И., Колгатин С.Ю. Основные положения по реверсному каналу. Ч. 5: Трансляция сигналов в восходящем потоке. - Сайт компании «Контур-М».
9. Песков С.Н., Шишов А.К. Опыт построения интерактивных мультимедийных кабельных сетей коллективного телевизионного приема. Ч. 3: Реверсный канал. - 625, 2004, №3.
Поступила 10. 05. 2007 г.
