Το δίκτυο CATV και τα μυστικά του
Μέρος 1ο
Featured | Σε μια σειρά τριών άρθρων, θα μιλήσουμε για τα μεγάλα καλωδιακά δίκτυα τηλεόρασης CATV, τους κανόνες και τα μυστικά τους. Η δομή των δικτύων αυτών διαφέρει κατά πολύ από τα δίκτυα διανομής σε πολυκατοικίες, αφού ο σχεδιασμός και η μελέτη της χρήσης των ενεργών και παθητικών στοιχείων αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση.
Σε συνδυασμό με τις οπτικές ίνες, τα ομοαξονικά δίκτυα CATV είναι η λύση για διανομή τηλεοπτικών σημάτων σε πολύ μεγάλες αποστάσεις και κάλυψη μεγάλου αριθμού τελικών απολήξεων.
Η καλωδίωση
Εφόσον το απαιτούν οι αποστάσεις, σε ένα μεγάλο δίκτυο CATV χρησιμοποιούνται τριών ειδών καλώδια:
- Για την κεντρική γραμμή, που καλύπτει τις μεγαλύτερες αποστάσεις, καλώδιο τύπου RG-245.
- Για τα επιμέρους τμήματα πριν την τελική διανομή, εύκαμπτο καλώδιο τύπου RG-11.
- Για την τελική παροχή σήματος και τη σύνδεση στις πρίζες, καλώδιο τύπου RG-6.
Πάντα βέβαια αναφερόμαστε σε ομοαξονικά καλώδια, σύνθετης αντίστασης 75Ω (εικόνες 1 & 2).
Η κεντρική γραμμή – trunk line. Ο κορμός του δικτύου
Απλούστατη στη λογική, αλλά μεγάλης σημασίας για μικρά ή μεγάλα δίκτυα, είναι η trunk line, κατά την οποία, το σήμα παραμένει όσον το δυνατό καθαρό και ανεπηρέαστο από τις ενισχύσεις των ενεργών στοιχείων. Η trunk line, ουσιαστικά, είναι η γραμμή που τροφοδοτεί τους επιμέρους κλάδους του δικτύου, μέσω διακλαδωτών άνισης κατανομής σήματος (tap-offs). Με το σχεδιασμό και την κατασκευή της, επωφελούμαστε σε τρεις σημαντικούς τομείς:
- Οι ενισχυτές του δικτύου δεν τοποθετούνται εν σειρά και δεν προστίθενται οι παραγόμενοι από αυτούς θόρυβοι.
- Έχουμε ισοσταθμισμένα σήματα στις εξόδους των tap-0ffs.
- Το δίκτυο γίνεται πιο «ευέλικτο» και μπορούν να δοθούν επιλύσεις σε απρόσμενα προβλήματα ή τροποποιήσεις.
Για να γίνουν τα παραπάνω περισσότερο σαφή, ας μελετήσουμε ένα στοιχειώδες δίκτυο, σχεδιασμένο με δύο διαφορετικούς τρόπους – με splitters (σχέδιο 1) και με tap-offs (σχέδιο 2).
Τα χαρακτηριστικά του δικτύου.
Χρησιμοποιούνται τριών ειδών ενισχυτές:
*Σύμφωνα με τις προδιαγραφές που υποδεικνύει η κατασκευάστρια εταιρεία. | |||||||||||||||||||||||||||
Πριν προχωρήσουμε όμως στην ανάλυση των σχεδίων, θα κάνουμε μια παρένθεση για τις μονάδες ενίσχυσης, που ενδείκνυται να χρησιμοποιούνται στις κεντρικές γραμμές.
Οι ενισχυτές της trunk line – Υψηλή στάθμη εξόδου
Όπως προαναφέραμε, ο βασικότερος ρόλος της trunk line είναι να διατηρεί το σήμα καθαρό από τους θορύβους των ενισχυτών. Για να επιτευχθεί αυτό, εκτός από τη σχεδίαση, κρίνεται πολύ σημαντικό να χρησιμοποιηθούν ενισχυτές άριστης ποιότητας και υψηλών προδιαγραφών στην trunk line. Μιλώντας όμως για άριστους ενισχυτές, δεν αναφερόμαστε στους ενισχυτές υψηλής απολαβής, αλλά υψηλής στάθμης εξόδου. Στην κεντρική γραμμή ενός καλωδιακού δικτύου, ιδιαιτέρα όταν ο αριθμός των καναλιών διανομής είναι υψηλός, το σημείο όπου «πονάει», είναι η ρύθμιση της στάθμης εξόδου των ενισχυτών και όχι η απολαβή. Συνήθως, η απολαβή είναι αρκετή και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, λόγω του περιορισμού της στάθμης εξόδου, με το φόβο να παρουσιαστεί ενδοδιαμόρφωση, με αποτέλεσμα να μπαίνει σε λειτουργία η εξασθένιση εισόδου του ενισχυτή, ώστε να μην ξεπεραστεί η επιτρεπόμενη στάθμη εξόδου, ανάλογα με τον αριθμό των καναλιών. Το δυσάρεστο βέβαια είναι ότι, καθώς κοιτάμε για υψηλότερες στάθμες εξόδου στα χαρακτηριστικά των ενισχυτών, ανεβαίνουμε και σε κόστος. Όμως, σε καλωδιακά δίκτυα απαιτήσεων, πολλές φορές η επιλογή τύπου ενισχυτή για την trunk line, είναι μονόδρομος.
Για να επαληθεύσουμε τον παραπάνω ισχυρισμό και μάλιστα να αποδείξουμε ότι η υψηλή απολαβή μπορεί να είναι αρνητική στην trunk line, αρκεί να δούμε ένα απλό παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι στο δίκτυο του σχεδίου 1, χρησιμοποιούσαμε τον υψηλής απολαβής ενισχυτή amp B του Πίνακα Α, αντί τον amp A. Ο ενισχυτής αυτός, θα έπρεπε να ρυθμιστεί στα 97dBμV, εφόσον θα τοποθετούνταν εν σειρά. Εφόσον λοιπόν, η απολαβή του ενισχυτή είναι 36dBμV (και γνωρίζοντας ότι η απολαβή ενός ενισχυτή δεν μεταβάλλεται κατά τη ρύθμιση της στάθμης εξόδου), θα έπρεπε να εξασθενήσουμε το σήμα στην είσοδο του ενισχυτή στα 97-36=61dBμV, με μεγάλες πιθανότητες να εισάγουμε θόρυβο στο δίκτυο, υποβαθμίζοντας ένα τόσο μεγάλο φάσμα καναλιών και μάλιστα στην κεντρική γραμμή του δικτύου. Αντιθέτως, στον ενισχυτή amp A, η στάθμη σήματος στην είσοδό του θα ρυθμιστεί στα 101-27=74dBμV, κρατώντας το φάσμα σε υψηλά επίπεδα. Με τα παραπάνω, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τη σημασία των ρυθμιστικών εξασθένισης που διαθέτουν ορισμένοι (κορυφαίοι) ενισχυτές μετά την πρώτη βαθμίδα ενίσχυσης, ώστε να μην υποβαθμίζεται το σήμα εισόδου.
Ανάλυση και σύγκριση των σχεδίων
Στο σχέδιο 1, όπου η διανομή γίνεται με διακλαδωτές 1/2, απώλειας 3,6dBμV, βλέπουμε ότι προς τα κτίρια, οι στάθμες που λαμβάνουμε κυμαίνονται από 90dBμV–106dBμV. Σε όλα τα κτίρια, πλην του 9, η στάθμη είναι κάτω από τα 100dBμV που θέσαμε ως όριο, που σημαίνει ότι θα πρέπει να τοποθετηθεί ενισχυτής εντός του κτιρίου. Η τοποθέτηση των επιμέρους ενισχυτών θα χρειαστεί να γίνει σε σημείο, όπου η στάθμη εισόδου θα είναι η μέγιστη δυνατή (με 90dBμV είσοδο, οποιοσδήποτε ενισχυτής θα παρουσιάσει ενδοδιαμόρφωση στην έξοδό του).
Στο σχέδιο 2, χρησιμοποιώντας μόνο τρεις ενισχυτές στην trunk line, λαμβάνουμε στις εξόδους των tap-offs στάθμες από 70-74dBμV και με τους επιμέρους ενισχυτές έχουμε την απόλυτη ισοστάθμιση των 100dBμV προς τα κτίρια. Οι ενισχυτές που οδηγούν τα κτίρια, δεν είναι απαραίτητο να είναι αντίστοιχης ποιότητας με τους ενισχυτές της trunk line, ισοσταθμίζοντας έτσι το κόστος των επιπλέον μονάδων ενίσχυσης.
Η διαφοροποίηση στη λογική των δύο σχεδίων, εντοπίζεται κυρίως στους διακλαδωτές άνισης κατανομής σήματος (tap-offs), κλιμακούμενης αποδέσμευσης. Τα tap-offs μπορούμε να τα χαρακτηρίσουμε ως κλέφτες, που παίρνουν ωφέλιμο σήμα από την κεντρική γραμμή (trunk line) και το οδηγούν στον κλάδο τους. Όμως, κατά τη διέλευσή τους, επηρεάζουν ελάχιστα το κυρίως σήμα, μειώνοντας κατά πολύ τον αριθμό των ενισχυτών στην κεντρική γραμμή. Επίσης, ο μόνος τρόπος για την απόλυτη ισοστάθμιση του δικτύου, είναι με τη χρήση tap-offs διαφορετικής απώλειας εξόδου. Όπως βλέπετε στο σχέδιο 2, μετά τους ενισχυτές χρησιμοποιείται tap-off μεγάλης απώλειας εξόδου, ενώ όσο κατεβαίνει η γραμμή χρησιμοποιούνται tap-offs μικρότερης απώλειας εξόδου, αντισταθμίζοντας τις απώλειες των καλωδίων.
Ασχέτως με τις στάθμες, όπου σαφώς το δεύτερο σχέδιο αποδίδει ικανοποιητικότερα, η σημαντικότερη διαφορά προσδιορίζεται στο θόρυβο που προσθέτουν τα δίκτυα στα αρχικά σήματα. Στο σχέδιο 1, όλοι οι ενισχυτές βρίσκονται εν σειρά και οι παραγόμενοι από αυτούς θόρυβοι, προστίθενται. Μάλιστα, οι κατασκευάστριες εταιρείες συστημάτων CATV, υποδεικνύουν τη χρήση έως πέντε εν σειρά ενισχυτών, για να διατηρείται σε ανεκτό επίπεδο ο θόρυβος. Αντιστοίχως, το σκιασμένο τμήμα στο σχέδιο 2, υποδεικνύει το μέρος του δικτύου όπου ο θόρυβος γίνεται αισθητός. Όντως, το δίκτυο που είχε πραγματοποιηθεί για τους Ολυμπιακούς Αγώνες με τη νοοτροπία του σχεδίου 1, σύμφωνα με την έγκυρη πιστοποίησή του, παρουσίαζε πρόβλημα σε αντίστοιχο τμήμα.
Στο σχέδιο 1 λοιπόν, βλέπουμε τη χρήση εννέα εν σειρά ενισχυτών στην trunk line, σε αντίθεση με το δεύτερο σχέδιο, που χρησιμοποιούνται μόνο τρεις. Εκτός όμως από τα κτίρια 6, 7, 8 ,9 του σχεδίου 1, το δίκτυο αυτό επιφέρει περιορισμούς στη μετέπειτα τοποθέτηση ενισχυτών μέσα στα υπόλοιπα κτίρια, με το φόβο να αυξηθεί απαγορευτικά ο θόρυβος. Αντιθέτως, στο σχέδιο 2 βλέπουμε τη χρήση μόνο δύο εν σειρά ενισχυτών στα κτίρια 1 έως 3, στα κτίρια 4 – 6 τριών ενισχυτών εν σειρά, και τέλος, στα κτίρια 7-9 τεσσάρων εν σειρά ενισχυτών, κρατώντας το θόρυβο σε χαμηλά επίπεδα, έχοντας διανύσει συνολικά, περίπου 1 χιλιόμετρο..!
Η αναφορά συνεχίζεται στο Μέρος 2ο
