Недостатком такого простейшего подключения является воздействие мощного выходного уровня кабельного модема (СМ) на антенный вход телевизора (до 118 dBµV) и, как следствие, появление помех на некоторых каналах телевизионного приема. Такие исследования проводились в лаборатории ЗАО "В-Люкс" (нач. сервисного центра Можаев А.И.) и в лаборатории компании "СтандарТелеком" (гл. метролог Чекмазов Р.А.) на нескольких моделях телевизоров (включая отечественные) в наихудших условиях (минимальный уровень телевизионного сигнала при максимальном выходном уровне СМ 24 канала).

Исследования показали, что наихудшей помехозащищенностью обладают телевизоры азиатского производства, а минимальный уровень развязки между СМ и антенным входом телевизора должен составлять 40 — 45 dB (субъективная оценка качества изображения с учетом погрешности используемых средств измерений).

В силу этого, для беспомехового подключения СМ в абонентскую линию желательно использование специализированных абонентских TV-розеток (рис.2), имеющих специализированный выход для подключения СМ (data). Такие абонентские TV-розетки с развязкой 55 dB выпускаются фирмами Hir-schmann и Wisi. При отсутствии необходимости подключения FM-оборудования экономичнее использовать абонентские розетки РТА-30/47 или РТА-65/87, выпускаемые компанией "СтандарТелеком" (рис. 3).

Розетки обладают развязкой не менее 55 dB и рассчитаны на традиционные F-подключения. Поставляются в пластмассовом эстетичном корпусе (абонентский вариант) или без такового. Структурная схема РТА приведена на рис. 4 и не нуждается в пояснениях.

Схемы исполнения стояков. В настоящее время используются две основные схемы исполнения стояков: лестничная (рис. 5) и звездообразная (рис. 6).

Пожалуй, единственным достоинством лестничной структуры является использование одного кабеля в стояке. Существенным же недостатком является значительный уровень шумов ингрессии, накапливаемых на абонентских кабелях, проложенных в квартире. Тем не менее, практика построения КСКТП показала, что при использовании качественного абонентского кабеля (класса RG-6 с коэффициентом радиоэкранной защиты не менее 75 dB), уровень шумов ингрессии невелик, и такие стояки имеют право на существование в интерактивных сетях.

Значительно более высокими эксплуатационными возможностями обладают звездообразные схемы включения абонентских разветвителей. В таких стояках допустима установка режекторных фильтров реверсного канала — RC (ФРД-30/47 или ФРД-65/87 "СтандарТелеком"), в значительной мере устраняющих абонентские шумы ингрессии (рис.6).

В таких случаях также упрощается включение фильтров пакетирования (при формировании платных каналов) и повышается защита от актов вандализма и несанкционированного подключения. Для защиты необходимо установить абонентские разветвители в комплекте со вспомогательным оборудованием, помещенным в специализированные металлические ящички, закрываемые на ключ. Недостатком звездообразной схемы является необходимость прокладки большого числа кабелей (стояковых и абонентских) в одном стояке. Такая возможность не всегда имеется на практике. В этом случае можно использовать гибридную схему включения стояков.

Защита от шумов ингрессии является важным моментом при внедрении услуг интерактивного сервиса в любую КСКТП. Скорость цифрового потока в обратном канале зависит от используемого формата (QPSK или QAM), который в свою очередь зависит от отношения несущая/шум (рис. 7).

Практика расчетов и построения КСКТП показывает, что весомый вклад в мощность шумов по обратному каналу оказывают шумы ингрессии (пылесосы, электродрели, электромясорубки, компьютеры, стиральные машины, миксеры и т.п.). Радикальным способом борьбы с шумами ингрессии является использование кабелей с высоким коэффициентом радиоэкранной защиты (не менее 75 dB в диапазоне реверсного канала). Важно отметить, что коэффициент радиоэкранной защиты является частотно зависимым, и для некоторых типов кабелей его минимальная величина лежит именно в диапазоне обратного канала. Полезно также добавить, что реализуемый коэффициент радиоэкранной защиты снижается с увеличением длины абонентского кабеля, увеличением числа его изгибов и уменьшением их радиусов.

Другим эффективным способом защиты от шумов ингрессии является использование коллективных кабельных модемов (CCM), устанавливаемых на входе домового усилителя (рис. 8). При этом исключаются все абонентские шумы ингрессии за счет включения РТА на входе домового усилителя.

Необходимо отметить, что даже для редких моделей домовых усилителей, допускающих полное отсутствие обратного канала (обычно используется или усилительная или пассивная вставка), желательно включение именно разветвителя с режекторным фильтром реверсного канала (например, РТА), а не простого абонентского разветвителя, т.к. уровень внеполосного излучения на выходе СМ, согласно стандарту DOCSIS, может достигать 46 dBµV, что с учетом развязки и уровней входных TV-сигналов превышает на 10... 25 dB расчетные значения СТВ и CSO (наблюдается поражение некоторых телевизионных каналов).

Для исключения временных коллизий расстояние от CCM до абонента (по витой паре) не должно превышать 100 м. Это накладывает определенные ограничения на данную схему. Для обслуживания удаленных абонентов, использующих индивидуальные модемы, через традиционный сплиттер может быть подключен дополнительный экономичный (дешевый) усилитель с пассивным реверсным каналом (на рис.8 условно показан усилитель GHV 835, Hirschmann, Германия). Для абонентов, подключаемых по ВЧ-кабелю через домовой усилитель, возможно предоставление гарантированной скорости потока (QoS).

Другим вариантом помехозащищенного подключения ККМ является установка РТА в каждом из стояков (рис. 9).

При такой схеме подключения задействуется усилитель обратного канала, встраиваемый в домовой усилитель. Практически отпадает ограничение на длину витой пары, но увеличивается число ККМ, подключаемых по мере необходимости, а также увеличивается требуемый выходной уровень домового усилителя на 3 dB (потери в РТА). Таким образом, данная схема включения является более дорогостоящей.

Минимальный уровень сигнала на выходе абонентского разветвителя в значительной степени определяет стоимость домового оборудования в пересчете на абонента. Очевидно, что, чем меньше уровень сигнала на выходе абонентского разветвителя, тем меньше требуется уровень сигнала на выходе домового усилителя. А чем меньше требуемый уровень выходного сигнала, тем дешевле усилитель. Принимая во внимание, что минимальный уровень сигнала на входе телевизора, согласно любому стандарту, должен составлять 60 dBµV, можно легко определить минимальный уровень сигнала на выходе абонентского разветвителя (рис.10). Для определенности рассуждений принято, что в качестве абонентского использован стандартный кабель класса RG-6 с погонными потерями 20 dB/100 м на частоте 862 МГц длиной 40 м. Изучив схему, мы можем определить, что для подключения одного телевизора достаточен уровень 68 dBµV (рис.10а), а для подключения 2-х телевизоров необходим уже уровень 72-74 dBµV (рис.10б). Для подключения 3-х телевизоров необходимый уровень составит 74-76 dBµV. Для абонента, пользующегося интерактивными услугами (рис.10в), минимальный уровень сигнала составит 71 dBµV при подключении только одного телевизора. При включении 2-х телевизоров требуется уровень 75-77 dBµV.

Из проведенного анализа следует, что качественная сеть, ориентированная на подключение нескольких телевизоров или абонентов, пользующихся услугами интерактивного сервиса, должна рассчитываться исходя из уровня сигнала на выходе абонентского разветвителя величиной 74 — 76 dBµV.

При стесненных финансовых средствах, а также с учетом того обстоятельства, что число "активных" абонентов в КСКТП не превышает 5-10%, часть затрат можно перенести на самих абонентов за счет установки в квартире дополнительного активного сплиттера на несколько направлений. Такой усилитель лучше заранее рекомендовать абонентам, чтоб избежать искажений сигнала, т.к. он не должен вносить искажений в транслируемый многоканальный сигнал. При этом желательная величина развязки между точками подключения телевизоров должна составлять не менее 36 dB.

Качественный вариант активного сплиттера, рассчитанного на подключение 3-х телевизоров и СМ (вместо кабельного модема может быть подключен и 4-й телевизор), выпускается компанией "СтандарТелеком" (УАМ-30/47-3СМ или УАМ-65/87-3СМ). Структурная схема такого активного сплиттера представлена на рис.11. Этот сплиттер обладает уровнем интермодуляционных искажений (СТВ и CSO) не менее 82 dB (42 канала) при выходном уровне не менее 78 dBµV. В данный активный сплиттер не входит резервная аккумуляторная батарея, в силу чего при аварийном отключении электропитания отключается доставка всех видов услуг данному абоненту. Активный сплиттер проходит модернизацию в части установки направленного ответвителя (для подключения СМ) непосредственно на его входе (энергонезависимая работа СМ).

Частотный диапазон реверсного канала. Исторически сложилось, что частотный диапазон реверсного канала составил 5 — 30 МГц. Это было вызвано тем обстоятельством, что частотный диапазон прямого канала (DC) начинался с 47 МГц, а для физической реализуемости частотного диплексера, входящего в состав усилителя, необходим некоторый частотный пробел. С момента реального внедрения услуг интерактивного сервиса (начало 90-х годов) выяснилось, что диапазона 5-30 МГц явно не хватает, и европейские страны единодушно расширили его до 5-65 МГц (прямой канал — с 87 МГц), запретив при этом даже ввод в эксплуатацию новых TV-передатчиков диапазона MB I (47-68 МГц).

Неужели не хватает полосы в 25 МГц? Оказывается, не хватает. И не хватает в силу следующих двух причин:

Как уже отмечалось, в реверсном канале наблюдаются значительные шумы ингрессии, которые наиболее интенсивно проявляются в диапазоне 5-12...15 МГц (рис.12). В этом диапазоне шумы ингрессии могут равняться или даже превосходить по амплитуде сам исходный сигнал (шумы ингрессии носят импульсно-временной характер и зависят от времени суток). Таким образом, нижняя частотная точка в реверсном канале при наилучших условиях может составить 12...15 МГц.
На границах частотного диапазона наблюдается спад АЧХ-усилителя реверсного канала (рис.13) величиной 1-3 dB (зависит от качества изделия). Завал АЧХ обуславливает ухудшение коэффициента возвратных потерь, а также повышение неравномерности группового времени задержки (ГВЗ), в значительной степени проявляющейся при каскадировании усилителей (рис.13). Следовательно, диапазон частот 25 - 30 МГц также не может быть использован на практике.

Отсюда следует вывод, что, в лучшем случае, может быть использован ограниченный диапазон 12 - 25 МГц (рис.14), в котором может разместиться не более 4-х каналов с полосой 3,2 МГц (10.24 Мбит/с на канал). А ведь желательно позаботиться о частотном пробеле между каналами величиной не менее 0,8 МГц для возможного динамического сдвига по частоте на ± 0,4 МГц. Согласно же европейскому стандарту CENELEC EN 50083, под обратный канал выделен диапазон 5 - 65 МГц, в котором размещается 15 каналов с полосой 3,2 МГц (рис.14). В силу вышеизложенного, при построении новой сети или модернизации уже имеющейся, желательно сразу выделять диапазон 5 - 65 МГц или, по крайней мере, сразу проводить расчет на данный диапазон с последующей простой переустановкой модульных вставок обратного канала

Необходимо также добавить, что диапазон 5 - 65 МГц не запрещен к использованию новым ГОСТ [3]. Полезно отметить, что для защиты от шумов ингрессии, в некоторых моделях усилителей, производимых фирмами Hirschmann, "Стан-дарТелеком", Telkom -Telmor, C-Cor (бывший Philips) и др., предусмотрены специальные коммутируемые (вручную или дистанционно посредством системы NMS) заградительные фильтры диапазона 5 - 10…20 МГц.

Шумы в реверсном канале обусловлены следующими основными факторами:
Шумы ингрессии, природа которых рассмотрена выше. Данный вид шумов практически не поддается расчетам. Тем не менее, в качестве исходных данных к расчету может быть рекомендован уровень шумов ингрессии величиной 36 … 42 dBµV (в наихудший период времени с 19 до 23 часов), что хорошо согласуется с нормами CENELEC на телевизионные приемники.
Тепловые шумы усилителей реверсного канала, которые полностью аналогичны шумам прямого канала, рассмотренным в [4]. Приведенный динамический диапазон усилителя RC составляет:

С/N [dB] = Uвх[dBµV] - F[dB] - 5,2 - 10lgП[МГц] (1)

где: Uвх - уровень входного сигнала;
F - коэффициент шума усилителя реверсного канала ;
П - полоса пропускания реверсного канала.

Из (1) следует, что усилители реверсного канала, по возможности, необходимо использовать при повышенных входных уровнях (не менее 80 dBµV), что создает также защиту от дополнительных шумов ингрессии (помимо абонентских). Отсюда следует косвенный вывод, что желательно выбирать усилители реверсного канала с аттенюаторами, установленными на его входе. Такая возможность есть в усилителях от Hirschmann, Arcodan, "СтандарТелеком" и некоторых других фирм.
Шумы собственно СМ (согласно DOCSIS - 40 dBc) непосредственно в полосе канала.
Шумы от СМ в промежутках между посылками (согласно стандарту DOCSIS -72 dBc).
Шумы оптической системы в реверсном направлении (до входа CMTS). Типовое значение C/N составляет 35 - 45 dB и зависит от класса оптической системы и режимов ее использования.

Каждая из этих шумовых составляющих рассчитывается отдельно до входа CMTS (данные виды шумов не коррелированы между собой), после чего, при известном уровне входного сигнала (от СМ), рассчитывается C/N.

Таким образом, исходными данными к расчету C/N реверсного канала являются:
C/N оптической системы (передатчик-приемник реверсного канала );
C/N кабельного модема (-40 dBc);
защитное отношение кабельного модема (-72 dBc);
число кабельных модемов в кластере;
полоса канала;
число абонентов в сети;
приведенный динамический диапазон (1) усилителя реверсного канала (при расчетах берется наихудший случай);
число усилителей реверсного канала (усилители с пассивной вставкой реверсного канала не учитываются).

На основании исходных данных специалистами ЗАО "B-Люкс" разработана программа по оперативному расчету шумовых характеристик реверсного канала. Расчеты показывают, что в большинстве случаев C/N реверсного канала для коаксиальных кластеров с числом абонентов 500 - 5000 и C/N оптической системы в 40 dB лежит в пределах 31 - 35 dB. Расчет проводился без учета шумов ингрессии.

ЛИТЕРАТУРА
Песков С.Н., Шишов А.К.. Современные кабельные сети коллективного телевизионного приема. (CD носитель, ЗАО "В-ЛЮКС"), 2002г., 576 с.
ГОСТ Р 52023-2003. Сети распределительных систем кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений и испытаний.
С.Н.Песков, В.Г.Таценко, А.К.Шишов. Коэффициент шума. "Телеспутник". Справочник "Кабельное телевидение", 2000-2001г., с. 48, 49.