дәріс. Кабелдi теледидарлы желілер технологиясы

Дәріс мақсаты: студенттерге кабельді теледидарлық желі туралы негізгі ұғымдарды түсіндіру.

- кабелдiк теледидарлы желілердегі негiзгi ұғымдар;

- буданды оптика - коаксиалды желiлер;

- FTTB кабелдiк теледидарды желілердi жүзеге асуы.

Кабелдiк теледидар (Cable television - Community Antenna Television, CATV қысқартылған атауы - ортақ антеннамен теледидар) - теле ишараға тұтынушы салған [2, 9, 10] кабель арқылы берiлетiн жоғары жиiлiктi сигналдар арқылы тарайтын (сонымен бiрге кейде және FM-радиохабар) теледидар хабар тарататын үлгi. Кабелдiк теледидар эфирге және спутниктi теледидарға қарсы қойылады.

Кабель телетораптары негiзi ұзақ уақыт коаксиалды кабелдi болып көрiндi. Мәлiметтердi оптикалық берудiң технологияларын табысты дамуы түрде теледидар кабелдiк желіде оптикалық талшықтың енгiзуiне деп аталатын буданды әкелдi немесе коаксиалды тiркестiретiн (Hybrid Fiber Coaxial - HFC) талшықты - коаксиалды және талшықты-оптикалық кабельді желiлер.

Кабельдік теледидарлы желі қазіргі кезде бас станцияны, магистральді байланыс жолдарын, субмагистральді линияны және үйдің реттегіш желілерін қамтамасыз етеді.

Эфиралдындағы кабельдік теледидардың артықшылықтары:

- сигналдың жоғары сапасы;

- бөгеуілдерден қорғану;

- сиганал таратуда қалалардағы көп қабатты құрылыстарда мәселенің болмауы;

- абонентке ұсынатын қызметтер көлемін және арна сандарының мүмкіндігін көбейту.

Кабельдік теледидардың аналогтық технологиясы цифрлық ақпарат таратуда клиенттерге тура бағытта (DVB-С) және екіжақты интерактивті (DVB+IP, DOCSIS)  әдістерін ойдағыдай меңгереді.

Data Over Cable Service Interface Specifications(DOCSIS) – коаксиалды (теледидарлық) желі арқылы ақпараттарды тарату стандарты. Бұл стандарт абонентке ақпаратты тарату кезінде кабельді теледидарлық желіде максималды жылдамдығы 42 Мбит/с-қа дейін  (өткізу жолағының ені 6 МГц және қолданылатын көпарналы амплитудалық модуляция 256QAM болған жағдайда) және абоненттен ақпаратты қабылдау 10,24 Мбит/с-қа дейін қарастырады.

DOCSIS мамандануының бірнеше версиясы бар:

- DOCSIS 1.0;

- DOCSIS 1.1;

- DOCSIS 2.0;

- DOCSIS 3.0;

- EuroDOCSIS.

EuroDOCSIS Еуропа үшін қабылданған жилігі тура және кері арна  болатын жұмысты 8 МГц жолақта жұмыс істеуін камтамасыз етеді.

DOCSIS 1.1 стандарты  арнайы механизмі IP-телефония қызметінің жақсаруын, сөздерді таратуда кідірістерін азайту (мысалы, фрагментациялық механизм және үлкен пакеттердің жиналуы, виртуалды арналардың ұйымы және басымдықтың тапсырмалары) жүйелерін қарастырады.

DOCSISIP хаттамаға өлшемсіз пакеттердің ұзындығын тура қолдауды көздейді, DVR – RC-дан айырмашылығы, ATM Cell қолданатын IР пакетте  таратылатын transport (IР пакет алғашқыда ATM форматына ауыстырылады, одан кейін кабель арқылы беріліп, сырт жағында кері процесс жүзеге асады) қолданылады (9.1 кестені қара).

9.1 кесте - Синхронизацияның максималды жылдамдығы (Максималды қолданылатын жылдамдық)

Ақпаратты тарату "жоғарыдан төменге" - қолданушыға немесе Downstream арнасы - бас құрал - жабдықтардың құрылғы көмегімен тарату, CMTS - Cable Modem Termination System деп аталады. Әйтсе де, барлық жолақтар қолданушылар арасында бөлініп отырады, сондықтан барлық жағдайда қолжетімді, қазіргі уақытта жолақтар арнайы қолданушылар үшін "жүзу" кең ауқымда. Ақпаратты тарату "жоғарыдан төменге"( Upstream-арнасында) модем арқылы жұмыс істейді, кәсіпорынмен көрсетілетін техникалық талаптарды орындауға жауап береді немесе  DOCSIS стандартына сай сертификатталады, ал хаттамаға сәйкес МДВР (көпарналы қатынау жүйесінің уақытша бөліну арнаcы) немесе МДКР (көпарналы қатынау жүйесінің кодтық бөліну арнасы) болып жүзеге асады. DOCSIS 3.0 стандартының пайда болуына дейін жолақтар бір қолданушыға Downstream-арнасында 25 Мбит/с-ті құрады, ал Upstream- арнаcы 10 Мбит/с –ты құрайды. Бұл бір абонеттік құрылғыға сәйкес келмейтін тайм-слотпен ерекшеленеді.

DOCSIS 3.0-тің 2.0-ден басты ерекшелігі, DOCSIS 3.0 арнасы кабельдік модемде біріктіруге болады, осыдан қатынау желісінің жылдамдығы артады. 16 тура және 18 керіге дейін бірігеді. Сондай-ақ, DOCSIS 3.0 - де multicast ұстанымы, AES  шифрлары туындады.

Гибридті оптикалық-коаксиальді желі.

Гибридті оптикалық-коаксиальді желі (HFC – Hybrid Fiber Coax) - үш арнайы технологиялармен құрылады, классикалық желімен аталады (9.1 суретті қара) [2,9,10]. HFC желісі бойынша аналогтар ретінде цифрлық сигналдар беріледі. Жүйе құрылысы кезінде кабельдік теледидар (СКТ) үлкен көлемде берілетін HFC желісі, барлық желілердің түрлері магистралды аумақтарда және абонентті қатынау желілерінде максималды потенциалды кеңжолақты болып келеді. HFC желісі қазіргі кезде кеңжолақты, мультимедиялық болуына байланысты үлкен сұранысқа ие, контент құрылымының қарапайымдылығы, ақпаратты арнаның екі бағытта тең болуы, барлық абоненттерге қолжетімді болуы, қарапайым қызмет көрсетуде үлкен мүмкіндіктерге ие болуымен ерекешелінеді.

9.1 сурет –Кабельдік теледидарлы желі технологиясы

HFC желісінде транспорттық желі оптикалық талшықта құрылады немесе жалдайды, ол өзара бастапқы және тораптық станцияларда байланысады, топологиясы тораптық станция санына байланысты. Олардан коаксиалді таратушы желі үлкен диаметрлі кабельді қолданатын және аз мөлшерлі (0.07 дБ/100 м) құрылады. Мұндай кабельдің ортақ таралымы үш километрден аспауы керек, себебі сигналдың өшуі кезінде коаксиалді кабельде температураның өзгеруі кабельді теледидарлық желісі істен шыққанға дейін біршама болады.

FTTB (Fiber To The Building) - ғимаратқа дейінгі оптика. Бұл технологияда оптиканың абонентке дейінгі терең енуі, оптикалық тораптың (ОТ) орташа жұмысы 100...250 абонентті (мысалы, 9...12 қабатты үй, 4...6 подъезді). Осыдан кейін ОТ каскады қарапайым бірден көп емес коаксиалді күшейткішке қосылады (9.2 суретті қара) [9, 10].

9.2 сурет-FTTB-дегі кабельді теледидарлы желі

Талшықты-оптикалық кабельде, оптикалық тораптың ғимаратынан үш активті талшық кішігірім нүктеден өтеді. Жұптық талшық Ethernet иерархиясы 10/100/1000 желі  байланыс арнасымен қамтамасыз етіледі.

Коммутаторларды қолдану  иерархияны жылдамдық бойынша  құруға мүмкіндік береді, абоненттерді 10 Base-T немесе 100 Base-TX-на  қосу барысында тарификация жүргізеді, сондай-ақ жылдамдығы көп арналарды магистральді аумақты желілерде қолдану жүзеге асады.

Бір талшық арқылы кең таралатын теледидарлық сигналды үйге оптикалық қабылдағышпен таратуға болады, жолақты күшейткішті  қабылдағыш бұл сиганалдың электрлік және коаксиалді кабельдің жиілігі 1ГГц жолақта таратылуын қамтамасыз етеді. HFC-дың FTTB-ге өзгеруі кезінде үйішілік күшейткіш жойылады, ал коаксиальді кабельдің 300 МГц жолақты стандарты цифрлық трафиктегі  MPEG-2 1 МГц-ден үлкен  пассивті фрагменті  сақталады. Бұл желіде кері арна орындалмайды. HFC желісінің дәстүрлі құрылымының ерекшелігі, оптикалық тораптан кейін бірнеше жалғаушы коаксиалді күшейткіш орнатылады, FTTB желісінде интермодуляциялық бұрмалауыштар оптикалық қабылдау-жіберу құрылғыларын тудырады. Бұл жүйені басқару үшін Ethernet интерактивті арнасы қолданылады.