SMATV и оптика

SMATV и оптика
Автор | Глеб Высоцкий, директор ООО «Саткомсервис»


Оборудование для передачи сигналов от спутниковой антенны по оптическому кабелю существует довольно давно. Как правило, это пара передатчик — приемник: передатчик преобразует радиочастотный сигнал в полосе 950—2150 МГц с выхода спутникового конвертера в оптический, приемник — наоборот. С помощью такого комплекта можно подключить к антенне спутниковый ресивер, находящийся от нее на расстоянии до нескольких километров, если по каким-то причинам невозможно разместить их рядом. Например, если в здании и вокруг него действуют мощные помехи.

 

Сфера применения

В обычной системе спутникового ТВ на конвертер от ресивера подается напряжение питания, а также сигналы переключения поляризации и поддиапазона 13/18 В и 0,6 В / 22 кГц. Через оптический удлинитель эти сигналы, понятное дело, не проходят — гальванической связи между конвертером и ресивером нет. Питание на конвертер должно поступать от внешнего БП, управление конвертером невозможно. Поэтому оптические удлинители нашли применение исключительно в профессиональных системах, которые предназначены для приема одного фиксированного телеканала или программы радио

 опт-удл.png

alt
Оптический приемник FibreIRS GTU MKII Quatro (без кожуха) с пристыкованным мультисвитчем GTU Expander 5х16

Оптический удлинитель соединительной линии антенна — ресивер. Приемник и передатчик

 

В индивидуальных приемных установках использование оптики вряд ли целесообразно вообще. А вот где давно было пора внедрить ВОЛС, так это в системах с коллективно используемыми спутниковыми антеннами — SMATV. Традиционно SMATV строятся на основе матричных антенных переключателей — мультисвитчей. Производители предлагают линейки различных мультисвитчей и специальных аксессуаров к ним, позволяющих подключать к одной или нескольким спутниковым антеннам до нескольких сотен абонентов с индивидуальными ресиверами. Однако из-за больших затуханий в коаксиальных кабелях на частотах до 2150 МГц эти системы не могут быть протяженными. Как правило, они ограничены одним зданием. На практике же бывают задачи, когда нужно охватить системой SMATV несколько зданий. Типичный пример — коттеджный поселок, построенный прямо в лесу, что в последнее время стало модно. В таких местах спутниковое телевидение востребовано, но использование индивидуальных антенн сильно затруднено из-за деревьев. А проложить кабельные линии весьма непросто, особенно если поселок уже построен и заселен, и речь идет о прокладке новых кабелей по уже облагороженной территории. Если про телевидение застройщики обычно не вспоминают до сдачи объекта, то оптику, как правило, предусматривают заранее. Достаточно одного свободного волокна, чтобы раздать сигналы с одной или нескольких тарелок всему поселку. И каждый абонент будет пользоваться одним или несколькими ресиверами точно так же, как если бы у него была собственная спутниковая антенна, без каких-либо ограничений.

 

Варианты реализации

Наиболее известное в России оборудование, способное решить такую задачу, это линейка FibreIRS (Fibre Integrated Reception Systems) компании Global Invacom. Аналогичные изделия производят и другие вендоры, например WISI или Televes. В базовом варианте эта технология представляет собой оптический удлинитель для 4-линейной матричной системы. Три из четырех радиочастотных сигналов 950—2150 МГц, соответствующих приему со спутника в вертикальной и горизонтальной поляризации, в нижней или верхней части Ku-диапазона (условно Vlow/HLow/VHigh/HHigh), переносятся на более высокие частоты, и суммарным сигналом 950—5450 МГц модулируется оптическое излучение. Опционально к четырем спутниковым сигналам добавляется сигнал обычного эфирного телевидения 47…862 МГц (тогда суммарный сигнал занимает диапазон 47—5450 МГц). Мощность оптического передатчика позволяет подключить через пассивные оптические делители до 32 приемников при длине волокна до 2 км.

 Invacon FiberMDU.jpg




Оптический LNB Global Invacom FibreMDU Optical Universal LNB


  

Передающая часть представлена двумя устройствами, имеющими разную степень интеграции LNB (конвертера) и оптики. Самое «красивое» изделие — это оптический конвертер, LNB c оптическим разъемом на борту, у которого все преобразования происходят внутри корпуса. Кроме оптического разъема FC/PC, имеется и обычный «F» — для подключения источника питания. Больше никакого внешнего оборудования не требуется — оптический сигнал с выхода можно раздавать через пассивную оптическую сеть на приемные устройства. Система получается компактной и удобной, единственный минус — отсутствует вход для сигнала эфирного телевидения 47—868 МГ

Тип_SMATV.png

                                              Типовая SMATV с оптическим конвертером. Подключение спутниковых ресиверов к приемникам Quatro и Quad.


Более сложная, но при этом более гибкая система состоит из специального конвертера с радиочастотным выходом Wholeband (полный диапазон) 950—5450 МГц и внешнего оптического передатчика ODU32. Потери на частотах до 5,5 ГГц велики, поэтому для соединения конвертера с оптическим передатчиком используется короткая заводская кабельная сборка из специального 50-омного кабеля с N-разъемами, а сам передатчик выполнен в герметичном корпусе, чтобы можно было разместить его непосредственно рядом с антенной. Сигнал обычного телевидения подается на отдельный вход ODU c F-разъемом. Global Invacom предлагает готовый комплект ODU32 Kit, в который входят Wholeband LNB, ODU32, кабельная сборка, материалы для герметизации разъемов и оптический аттенюатор. В линейке аксессуаров имеется активный сплиттер с N-разъемами, с помощью которого можно подключить к одному Wholeband LNB до четырех ODU32, тем самым увеличив количество потенциальных абонентов вчетверо.


ODU32rit.png



Оптический LNB Global Invacom FibreMDU Optical Universal LNB

 

Оба конвертера, Fibre MDU и Wholeband, выпускаются в двух версиях: первая — LNBF, с интегрированным облучателем для типичной офсетной антенны, диаметр шейки для крепления 40 мм, вторая — без облучателя, с круглым волноводом на входе, оборудованным стандартным фланцем С120. Кроме того, на российском рынке предлагаются офсетные конвертеры для приема сигналов с круговой поляризацией — очевидно, доработанные специалистами дилера или выпускаемые GI специально для России, для использования в системах коллективного приема «НТВ-Плюс» и «Триколор ТВ».

Система FibreIRS рассчитана на использование поверх готовых оптических сетей PON, но можно строить под нее оптику с нуля — для этого Global Invacom предлагает фирменные комплектующие: претерминированные оптическими разъемами кабели длиной от 1 до 200 м; оптические сплиттеры от 1:2 до 1:32, как оборудованные оптическими разъемами, так и с пигтейлами, оптические аттенюаторы, а также брендированные аксессуары и инструмент для работы с оптикой общего назначения: кроссовые шкафы, оптические розетки-адаптеры, скалыватели, сварочные аппараты, измерители мощности и прочее.

К слову, соотечественники, попробовавшие в работе FuibreIRS, подтверждают, что оптический бюджет системы действительно рассчитан на многократное деление: если подключить к оптическому конвертеру или ODU32 один приемный узел напрямую, работать он не будет из-за слишком большой мощности на входе — необходимо ставить оптический аттенюатор.

                                                                               

Использование_ODU32 .png

Использование конвертера Wholeband и внешнего оптического передатчика ODU32


На приемном конце могут быть использованы два варианта внутреннего оборудования (GTU). Приемный шлюз Virtual Quatro восстанавливает на коаксиальных выходах четыре спутниковых сигнала Vlow, HLow, VHigh, HHigh и опционально, на пятом выходе, сигнал эфирного ТВ. К ним можно подключать обычный коаксиальный мультисвитч или систему мультисвитчей на любое количество абонентов. Мультисвитчи могут быть любыми и от любого производителя, но Global Invacom предлагает собственную систему из двух каскадируемых мультисвитчей 5х8 и 5х16 под маркой FibreIRS GTU Expander. Каскадировать можно до трех экспандеров, таким образом к одному GTU Quatro можно подключать от 8 до 48 ресиверов и столько же телевизоров. Транковые входы мультисвитчей GTU Expander оборудованы «мужскими» F-разъемами, это позволяет соединять мультисвитчи с GTU и друг с другом непосредственно разъем в разъем, без использования кабелей. Вся система может питаться от одного сетевого адаптера.

 FiberIRS_GTU.png

Мультисвитч Global Invacom FibreIRS GTU Expander



Шлюз Virtual QUAD имеет на борту встроенный мультисвитч 5х4 и позволяет подключить непосредственно до четырех спутниковых ресиверов с телевизорами через абонентские розетки «ТВ/Спутник». Сейчас наиболее продаваемо второе поколение GTU — FibreIRS MKII Quad/Quattro, в компактном корпусе со съемным пластиковым кожухом. Оба шлюза «двоякодышащие», они могут получать питание постоянного тока как от внешнего адаптера через отдельный разъем, так и через радиочастотные выходы от подключенных ресиверов (Quad) или мультисвитчей (Quattro). Разумеется, если приемник Quad использовать без адаптера, обычное телевидение не будет работать без включенного спутникового ресивера хотя бы на одном выходе.

 FiberIRS_GTU_ с_мультисвитчем.png


                                Оптический приемник FibreIRS GTU MKII Quatro (без кожуха) с пристыкованным мультисвитчем 


Существует и третий вариант GTU — с мультисвитчем dSCR. Технология более известна под названием Unicable-I/II (фирменное название компании Inverto, под которым технология наиболее известна в России; у других производителей может называться иначе, например dSCR). Определена стандартами CENELEC EN50494 иEN50607 и будет подробно описана в отдельной статье. У этого GTU один оптический вход и два радиочастотных выхода. Они могут быть запрограммированы для работы в режиме классического (Legasy) мультисвитча — тогда к каждому из них подключаются по одному спутниковому ресиверу и телевизору. А могут работать в режиме Unicable, тогда к каждому из выходов можно подключить до 16/32 ресиверов с поддержкой Unicable и доступом ко всем каналам спутника (динамический режим) либо любое число любых ресиверов с доступом к каналам только 16/32 фиксированных транспондеров (статический режим).

 Еще одно приемное устройство FibreIRS — скорее аксессуар, чем основное оборудование. Это оптический приемник O2E (optical-to-electrical), с одним радиочастотным выходом, на котором восстанавливается полный сигнал 950—5450 МГц без расщепления на полосы VLow/HLow/VHigh/HHigh. Его можно использовать для переприема на удаленном от антенны конце оптической сети и повторной подачи в оптику с помощью ODU32 (одного или нескольких, включенных через сплиттер). Таким образом можно еще увеличить охват SMATV и количество потенциальных абонентов.

Однако все эти устройства поддерживают только пятилинейную схему, с одним «условным спутником» + обычным ТВ. 

                                   

Решения для приема с нескольких спутников

Для двух спутников есть частное решение: Fibre IRS 2SAT ODU 16. У этого прибора два входа для подключения двух конвертеров Wholeband. Оба спутниковых сигнала суммируются с сигналом обычного телевидения, подаваемого на отдельный вход, и модулируют излучение двух отдельных лазеров с длиной волны 1310 и 1550 нм. Оптические сигналы складываются системой волнового уплотнения WDM. Суммарный сигнал поступает на два одинаковых оптических выхода. Дальше такой «двухцветный» сигнал доставляется в удаленные точки точно так же, как и в односпутниковой системе, его можно делить такими же пассивными делителями — до 16 приемников на один выход передатчика.

на 2 _спутника_на два _SATODU16.png 

Оптическая SMATV на два спутника с передатчиком 2SATODU16


Как и в односпутниковой системе, в FibreIRS 2SAT предусмотрены два основных варианта приемного шлюза. QUAD представляет собой комбинацию оптического диплексера WDM, двух односпутниковых приемников FibreIRS GTU Quatro и мультисвитча 9х4. К нему можно подключать до четырех спутниковых ресиверов. Переключение между спутниками осуществляется по протоколу DiSEqC 1.0, как если бы к каждому ресиверу были подключены две спутниковые антенны через простейший переключатель DiSEqC 1:2. Сигнал обычного телевидения присутствует на всех четырех выходах одновременно.

У приемника Quatro встроенного мультисвитча нет, и сигналы обоих спутников + обычного телевидения выводятся на девять раздельных выходов. К ним подключается девятивходовый мультисвитч или система мультисвитчей.

Для двухступенчатой_FiberIRS_GTU.png

Оптический приемник для двухспутниковой SMATV — FibreIRS 2SATGTU Quad

 

Другое решение для нескольких спутников использовано в специальной системе оптических мультисвитчей Global Invacom — SwitshBlade. В системе два варианта мультисвитчей — на 8 и на 16 абонентских выходов. Для обоих вариантов есть базовый блок — SwitchBlade Base8/Base16 Unit. У него один оптический вход и по умолчанию он может работать с сигналами одного условного спутника. Кроме базового блока, в системе предусмотрен модуль расширения SwitchBlade SatPlus8/SatPlus16 — у такого модуля есть отдельный оптический вход, и он обеспечивает работу с одним дополнительным спутником. На один базовый блок можно установить до трех модулей расширения, без использования кабелей, с помощью врубных разъемов. Питание всей сборки осуществляется от одного внешнего адаптера через базовый блок. Таким образом получается масштабируемый по количеству входов оптический мультисвитч от 5х8 (один спутник + эфир) до 17х16 (четыре спутника + эфир). Сигналы каждого спутника должны доставляться к такому мультисвитчу по отдельному оптическому волокну от отдельного передатчика (ODU32 или оптического конвертера MDU). На абонентском ресивере выбор спутника производится по протоколу DiSEqC 1.0 для переключателя 1:4.

Масштабируемый_ мультисвитч.png

Масштабируемый оптический мультисвитч FibreIRS SwitchBlade. Базовый блок Base16 и модуль расширения SatPlus16


Базовый модуль_с _расширением.png

Базовый блок с пристыкованным одним, двумя и тремя модулями расширения. 

Еще дальше продвинулись в этом направлении инженеры компании Fracarro. В их системе Home Fibre сигналы четырех условных спутников и эфирного телевидения укладываются в одно волокно с использованием волнового уплотнения WDM. Фирма предлагает линейку из пяти разных передатчиков, укладывающих по четыре спутниковых сигнала VL/VH/HL/HH + сигнал эфирного ТВ в оптический сигнал с длинами волны 1310, 1510, 1530, 1550 и 1570 нм. На передающем конце сигналы 2…5 передатчиков суммируются пассивным мультиплексором WDM, на приемном — расщепляются диплексером WDM и подаются на отдельные одинаковые приемники. Вариантов приемника также два: Quad для непосредственного подключения спутниковых ресиверов (только в односпутниковом варианте) и Quattro для подключения мультисвитчей на 5…17 входов. Третий, редуцированный вариант — оптический приемник с единственным выходом обычного телевидения 47—868 МГц. Очевидно, с его помощью можно предоставить «социальный пакет» абонентам, у которых жилища охвачены SMATV, но которым не нужно спутниковое телевидение

Схема на 4 спутника.png

Оптическая SMATV для приема сигналов 4-х спутников в полном Ku диапазоне и эфирного телевидения на оборудовании Fracarro с использованием волнового уплотнения WDM

. Передатчики Fracarro Home Fibre имеют раздельные входы 950—2150 МГц — это удобнее, чем вход WholeBand, потому что можно использовать как обычный конвертер Universal Quatro с четырьмя выходами, так и любой другой LNB или комбинацию LNB. Например, вместо одного спутника с полным Ku-диапазоном можно подключить два спутника — один только с С-диапазоном, второй только с верхней частью Ku-диапазона («Триколор ТВ», «НТВ-Плюс»). Передатчик на длину волны 1310 нм предназначен для работы в односпутниковом варианте без WDM. В наиболее полной конфигурации с WDM четыре спутниковых сигнала передаются в третьем окне прозрачности (1510…1570 нм), а второе окно (1310 нм) используется для передачи по тому же волокну данных. Для этого компанией Fracarro разработаны головной прибор (передатчик) и приемник данных с портом Ethernet и встроенной точкой доступа Wi-Fi. Fracarro тоже предлагает линейку материалов и аксессуаров для строительства оптических сетей — претерминированные оптические кабели, сплиттеры и тому подобное. В принципе они ничем не отличаются от аналогичных изделий Global Invacom, разве что в оборудовании Home Fibre используются оптические разъемы SC/APC («зелененькие»), а на сплиттерах и кабелях — «Mini».

Последняя.png

 

Оборудование HomeFibre компании Fracarro: оптические передатчики на разные длины волн 1510-1570 нм, оптический приемник Quatro

 

Заключение

Использование ВОЛС в коллективных спутниковых системах позволяет охватить большие территории с сотнями и тысячами потенциальных абонентов. Однако по принципу работы SMATV с оптикой ничем не отличаются от традиционных матричных систем с присущими им двумя основными недостатками: дорогие и громоздкие устройства коммутации (мультисвитчи) и многокабельная транковая линия между ними.

Другое дело — новая, но бурно развивающаяся технология коллективного приема — Unicable. Она не вписывается ни в одну из двух классических концепций коллективных спутниковых систем: «ресивер на абонента» или «ресивер на канал». Unicable сочетает преимущества тех и других, будучи лишенной их недостатков: с одной стороны — полный доступ любого абонента к любым каналам со всех имеющихся антенн, с другой стороны — однокабельная разводка с простой и дешевой коммутацией. При этом система намного более гибкая: одно и то же устройство размером с пачку сигарет может работать в режиме мультисвитча, в режиме головной станции спутниковых конвертеров ПЧ/ПЧ или и так, и эдак одновременно. Подробно об этом расскажем в следующей статье.

К списку материалов