Рассмотрим кратко некоторые аспекты, затрагиваемые при проектировании и инсталляции реверсного канала.

Подключение кабельных модемов. В простейшем случае абонентский кабельный модем подключается по абонентскому ВЧ кабелю через абонентский сплиттер или направленный ответвитель (НО) (рис.1). При использовании НО, уровень сигнала, поступающего на кабельный модем будет, как минимум, на 6…8 dB меньше уровня сигнала, поступающего на TV. Тем не менее, следует отметить, что развязка между плечами сплиттера обычно составляет 20…22 dB, а коэффициент направленности НО обычно не менее 25…28 dB. С этой точки зрения, использование НО с повышенным коэффициентом направленности является много выгоднее. Дело в том, что кабельный модем обладает довольно значительным уровнем выходного сигнала (до 118 dBμV). Такой мощный сигнал (а тем более, его гармоники), проникая через разветвитель на антенный вход телевизора (рис.1), создает помехи, проявляющиеся на ряде принимаемых TV каналов.

В силу этого, для беспомехового подключения кабельного модема в абонентскую линию желательно использование специализированных TV абонентских розеток (см. рис.2), имеющих специализированный разъем (всегда только под F-коннектор) для подключения кбельного модема (Data). Такие абонентские TV розетки с развязкой в 55 dB выпускаются компаниями Teleste, WISI и др. При отсутствии необходимости подключения FM оборудования (87,5 – 108 МГц), возможно использование комбинации направленного ответвителя (или сплиттера) и частотного диплексера соответствующего диапазона (рис.3). При этом неиспользуемый коннектор диапазона RC должен быть заглушен согласованной нагрузкой.

Выходной уровень кабельного модема. Выходной уровень кабельного модема устанавливается автоматически, по команде с CMTS и может достигать 115 dBμV (для 16 QAM ) и даже 118 dBμV (для QPSK1). Какой же уровень кабельного модема принимать к расчетам? Важно отметить (и легко доказать), что мощность тепловых шумов (кабельный модем, усилители и оптическая система) на входе приемника-демодулятора CMTS практически не зависит от выходного уровня кабельного модема. Но, чем выше выходной уровень кабельного модема, тем больше защитное отношение по отношению к шумам ингрессии, являющихся доминирующими в суммарных шумах RC.

Практика построения интерактивных СКТ показывает, что оптимальным выходным уровнем кабельного модема является величина 105 ±5 dBμV, что эквиваленьно суммарному коэффициенту передачи от кабельного модема до CMTS величиной -40 ±5 dB (идеальное согласование с требованиями стандарта DOCSIS2)). Такой технологический запас в 10 dB 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 звучит, но сеть быстрее стареет именно в диапазоне RC, а не прямого канала. Прежде всего это связано с быстрым окислением кабельных разъемов. Появление окисной пленки (между соединяемыми частями) эквивалентно конденсатору, величина сопротивления которого обратно пропорциональна частоте (Хс = 1/ωс).

Уровни сигналов в реверсном направлении. Как при проведении проектных работ, так и при настройке реверсного канала, монтажнику необходимо установить расчетные уровни сигналов на выходах каждого из усилителей. В простейшем случае уровни сигналов рассчитываются исходя из общего коэффициента передачи от кабельного модема до приемника-демодулятора CMTS. Так, если расчетный выходной уровень кабельного модема составляет 110 dBμV, а оптимальный уровень входного сигнала 65 dBμV, то коэффициент передачи составит -45 dB.

Какой же уровень сигнала считать оптимальным? С точки зрения реализации максимально возможного C/N, всегда следует стремиться транслировать все сигналы на предельно возможных уровнях. Это понятно из простого здравого смысла. С другой стороны, всякое увеличение выходного уровня опасно с точки зрения возникновения искажений. Вот здесь и возникает вопрос, где установлены аттенюатор и эквалайзер в усилителе реверсного канала. Обратимся к рис.4. Допустим, что требуется установить выходной уровень величиной 105 dBμV при входном уровне 95 dBμV и номинальном коэффициенте передачи усилителя величиной в 20 dB. Усилитель, в котором аттенюатор установлен на его выходе (рис.4а), будет работать с явными искажениями (напомним, что типовая величина максимального уровня выходного сигнала для усилителей RC составляет 110…116 dBμV). А вот усилитель по схеме рис.4б будет работать в “мягком” режиме. В тоже время его коэффициент шума будет больше варианта а) на величину вводимого ослабления, т.е. на 10 dB. Таким образом, с точки зрения приведенного динамического диапазона (вариант а) будет предпочтительным.

Учитывая противоречивость требований по реализации максимально возможного отношения C/N при минимальных вносимых искажениях, предпочтение следует отдать тем типам усилителей, у которых аттенюатор установлен между двумя каскадами. Такими особенностями обладаю модульные (т.е. встраиваемые) усилители RC от компании Teleste (Финляндия).

На основании выше изложенного может быть рекомендован системный (типовой) уровень выходного сигнала величиной 75…85 dBμV, что хорошо подтверждается численными примерами расчетов. При такой величине выходного уровня усилителя RC (при любом варианте его исполнения) даже для 6-ти одновременно работающих каналов можно быть уверенным в обеспечении требований стандарта DOCSIS. Минимальный же уровень входного сигнала усилителя RC должен составлять не менее 60…65 dBμV, т.к. максимальный вклад в суммарное C/NΣ вносят шумы ингрессии и шумы оптической системы в реверсном направлении.

Интермодуляционные искажения в реверсном канале. В реверсном 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, CENELEC EN 50083-2 и EN 50083-8), вносимыми собственными искажениями и взаимодействием между прямым и реверсным каналами. Последний фактор является наиболее важным при проведении расчетов. Остановимся на нем поподробнее.

Применительно к СКТ, в двунаправленной системе возможны четыре опасные ситуации:

а) нежелательные эффекты воздействия мощных сигналов реверсного канала на сигналы прямого канала (рис.5а);

б) эффекты наложения сигналов нисходящего потока (обычно это интермодуляционные продукты искажений) на сигналы восходящего потока (рис.5б);

в) эффекты наложения сигналов восходящего потока (например, сообщения 1 или ложные сигналы) на сигналы восходящего потока сообщения 2 (рис.6а);

г) эффекты между сигналами восходящего потока (например, канальные интермодуляционные продукты), имеющие отношение к тому же самому сообщению (рис.6б).

Общеизвестно, что ошибки в цифровых системах передачи зависят от снижения качества сигнала по тракту передачи. Так, на входе декодера Рида-Соломона должна быть обеспечена вероятность ошибки (BER) не хуже 10-4 (для формата QPSK). Таким образом, показанные эффекты взаимодействия должны быть в обязательном порядке учтены при проведении проектных работ.

Особенно остро стоит вопрос с помехами (IMD), проникающими из реверсного канала в прямой канал. Например, для типового входного уровня в прямом канале величиной 60 dBμV (Uвых. = 95 dBμV и Кном = 35 dB) при СТВ и CSO = 70 dB (типовые значения по магистрали), уровень интермодуляционных искажений, проникающих на вход прямого канала, должен быть не более: Un ≤ Uвх - CTB/CSO ≤ -10 dBμV (!!!). Даже приняв развязку диплексера αp = 30 dB и IMD = 60 dB (жесткое требование для усилителей реверсного канала), можно рассчитать максимально допустимый выходной уровень сигнала:

Uвых.max ≤ Un = αp + IMD = -10+30+60=80 dBμV.

Приведенные простейшие математические выкладки показывают, что при выборе типа усилителя всегда следует обращать внимание на заявленную величину развязки между прямым и реверсным каналами. Желательно выбирать усилители с гарантированной величиной развязки не менее 35 dB3. Так, например, усилители серии CXE и AC от Teleste (Финляндия) обладают гарантированной величиной развязки в 37 dB.

При отсутствии информации по развязке, следует открыть крышку усилителя и подсчитать число звеньев в ФНЧ и ФВЧ. Типовое значение каждого из звеньев ФВЧ и ФРЧ составляет 7…8 dB.

1) По существу, мощности сигналов при этом эквивалентны.

2) Идеальным входным уровнем приемника-демодулятора считается величина 65 dBμV.

3) Некоторые производители “лукавят” и заявляют суммарную величину развязки с учетом входного и выходного диплексеров одновременно. Так, например, компания Hirschmann (Германия) на свои усилители серий GPV и GLV заявляет значение в 63 dB. Фактически это означает, что величина развязки каждого из диплексеров составляет только 31,5 dB.