Technologie kabelové televize je ve své koncepci poměrně jednoduchá. Jedná se o systém vodičů a zesilovačů, který slouží ke shromažďování televizních a rozhlasových signálů z různých zdrojů a jejich doručování do domácností v dané zeměpisné oblasti. Někdy se přirovnává k městskému vodovodnímu systému, který odebírá vodu z jednoho nebo dvou primárních zdrojů a rozvádí ji zákazníkům po celém městě. Kabelová televize podobně distribuuje seznam televizních kanálů všem obyvatelům dané oblasti, kteří se připojí k jejímu vedení. Kabelové systémy rozšiřují své služby také o vysokorychlostní přístup k internetu a tradiční telefonní služby. Mezi základní součásti kabelového systému patří hlavní kancelář místního systému, nazývaná „ústředna“, kde se shromažďují různé signály, kombinují se a rozvádějí do systému; optická vedení a koaxiální kabely, což jsou vodiče, které přenášejí informace; zesilovače, které v pravidelných intervalech zesilují signál a udržují jeho sílu; a často set-top boxy, které převádějí kabelové signály na elektronické informace, které může použít domácí televizní přijímač.
Hlavní stanice
Proces přenosu programů do domácnosti začíná daleko od hlavní stanice místního systému. Národní a nadnárodní korporace jako AOL-Time Warner a Disney vytvářejí programy a provozují známé kanály jako CNN, ESPN, HBO, Discovery a MTV. Tyto společnosti distribuují programové signály, obvykle prostřednictvím satelitu, z několika hlavních výchozích bodů a přenášejí materiál do více než deseti tisíc jednotlivých kabelových systémů ve Spojených státech a také do kabelových systémů po celém světě. Tyto signály přijímají velké antény na hlavních stanicích místních systémů. Programové společnosti současně dodávají své signály dalším poskytovatelům vícekanálové televize, jako jsou společnosti s přímým satelitním vysíláním (DBS) (např. Direc TV).
Kromě základních a prémiových kabelových balíčků přenášejí systémy místní a regionální televizní stanice, rozhlasové stanice a celostátní audio služby. Často také produkují vlastní programy nebo přenášejí programy, které produkují jiné subjekty v dané komunitě. Místní rozhlasové a televizní stanice jsou zachycovány výkonnýmiverzemi domácích televizních antén nebo jsou někdy vysílány do ústředny mikrovlnným spojem (specializovaná vysílací technologie) nebo po drátě. Obvykle jsou tyto místní stanice přidruženy k hlavním národním sítím (např. NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB a UPN) a přenášejí je. Do balíčku budou zahrnuty i vysílací stanice, které nejsou přidruženy k národním programovým společnostem, včetně náboženských stanic. Národní audio služby, které obsahují desítky digitálních hudebních kanálů, jsou přiváděny satelitem stejným způsobem jako národní videoprogramy.
Signály televizních a rozhlasových stanic, které jsou mimo běžný rozsah příjmu systému, např. stanice z jiné části státu, mohou být zachyceny v blízkosti vysílací antény dané stanice a dovezeny mikrovlnnou nebo pevnou linkou. Pořady, které se vytvářejí v televizních studiích (obvykle malých) v ústředně, se natáčejí na videokazety pro pozdější přehrávání pomocí profesionálních videopáskovacích zařízení. Tyto přístroje také přehrávají pásky vytvořené jinými subjekty v komunitě, které mají být přenášeny na veřejných nebo vládních přístupových kanálech systému. Někdy jsou programy do ústředny přiváděny po drátě z místního vládního televizního zařízení nebo z televizního studia na střední nebo vysoké škole v okolí. Mnoho moderních kabelových televizních systémů také ukládá a přehrává programy, obvykle reklamy, pomocí vysokokapacitních digitálních serverů.
Všechen tento programový materiál je elektronicky uspořádán a každý signál je pak uložen na samostatné nosné vlně neboli kanálu. Kombinovaný signál je pak vyslán do systému směrem k domovu účastníka.
Drátový systém
V moderních telekomunikacích se používají tři typy vedení: tzv. kroucená dvojlinka, optický kabel a koaxiální kabel. Kroucená dvojlinka je známý vodič, který používají telefonní společnosti k přenosu hlasu a dat. V porovnání s optickými vlákny a koaxiálními kabely je kroucená dvojlinka bez speciální úpravy poměrně omezená v množství informací, které může přenášet, a je to příliš úzká elektronická trubka pro přenos vícekanálových televizních programů. Kabeloví operátoři proto používají koaxiální a optické kabely.
Průmysl kabelové televize odvozuje svůj název od koaxiálního kabelu. Před zavedením optických vláken v 80. letech 20. století se kabelový systém skládal téměř výhradně z „koaxu“. Termín „koaxiální“ odkazuje na dvě osy kabelu, pevný měděný středový vodič (první osa) obklopený kovovým pláštěm nebo trubkou (druhá osa). Obě osy jsou odděleny buď distančními prvky ve tvaru koblihy, nebo pevným materiálem podobným plastu, který je průhledný pro rádiové vlny. Vnější odolná plastová vrstva pokrývá kabel.
Vlákno je v podstatě tenké skleněné vlákno, které je široké asi jako lidský vlas. Namísto přenosu informací ve formě rádiových vln přenáší optická vlákna informace na paprscích laserem generovaného světla. Protože se vyrábí především ze skla (jehož surovin je dostatek) namísto mědi, je optické vlákno levnější než koaxiální kabel. Může také přenášet podstatně více informací než koaxiální kabel a je méně náchylné ke ztrátám signálu a rušení.
Jak optické vlákno, tak koaxiální kabel mohou přenášet velké množství televizních kanálů spolu s dalšími informacemi, částečně díky způsobu, jakým využívají elektromagnetické spektrum. Elektromagnetické spektrum je médium, jehož prostřednictvím a v jehož rámci se přenášejí televizní a rádiové signály; je neviditelnou součástí přírodního prostředí a zahrnuje například viditelné světlo, rentgenové záření, gama záření a kosmické záření. Velkou část tohoto přírodního spektra lze využít k přenosu informací a vláda USA vyčlenila určité jeho části pro mnoho různých typů bezdrátové komunikace. Patří sem vojenská komunikace, obousměrné vysílačky, mobilní telefony, a dokonce i otvírače garážových vrat. Komerční vysílací společnosti, jako jsou domovské televizní a rozhlasové stanice, proto sdílejí tento omezený zdroj s ostatními uživateli.
Drátové systémy, jako je kabelová televize, naproti tomu kopírují přirozené spektrum v izolovaném a kontrolovaném prostředí. Mohou využívat veškerý dostupný prostor spektra, který je tímto systémem vytvořen, aniž by se o něj musely dělit s jinými službami. Velikost prostoru spektra, který je k dispozici v daném systému nebo pro konkrétní aplikaci, se nazývá „šířka pásma“ a měří se v hertzích nebo častěji v kilohertzích (kHz) a megahertzích (MHz). Telefonní linka do domácnosti má o něco více než 4 kHz a označuje se jako „úzkopásmová“. Vysílání televizního signálu vyžaduje 6 MHz a většina moderních „širokopásmových“ kabelových systémů pracuje na frekvenci 750 až 860 MHz, což představuje více než 110 analogových televizních kanálů.
Zesilovače
Při průchodu televizního signálu kabelovým vedením, a to jak optickým, tak koaxiálním, ztrácí tento signál na síle. Odpor v koaxiálním kabelu nebo nečistoty ve vlákně způsobují, že se signál na dálku zhoršuje a slábne. Signály se proto musí v pravidelných intervalech zesilovat. V současných kabelových systémech jsou tyto zesilovače u koaxiálních vedení umístěny přibližně každé dva tisíce metrů; řada zesilovačů se nazývá „kaskáda“. Vyšší přenosový výkon optických vláken znamená, že k překonání stejné vzdálenosti je zapotřebí méně zesilovačů. Celkový počet zesilovačů, které lze použít v kaskádě nebo v systému, je omezen, protože každý zesilovač vnáší do vedení malé množství rušení. Toto rušení se kumuluje a při příliš velkém počtu zesilovačů dosáhne bodu nepřijatelného zkreslení. Počet použitých zesilovačů a vzdálenost mezi nimi ve skutečném systému závisí na šířce pásma systému a na médiu (tj. koaxiální nebo optické). Daný kabelový systém může mít stovky, dokonce tisíce kilometrů vláken a koaxiálních kabelů a stovky zesilovačů.
Sofistikovanost zesilovače je také hlavně zodpovědná za využitelnou šířku pásma v systému nebo počet kanálů, které může systém přenášet. První zesilovače kabelové televize mohly přenášet vždy jen jeden kanál a tříkanálový kabelový systém musel mít pro každý kanál samostatnou sadu zesilovačů. Moderní širokopásmové zesilovače přenášejí desítky kanálů současně.
Síťové architektury
Schéma, ve kterém je kabelový systém uspořádán (tj. konfigurace vodičů od ústředny k domu účastníka), je architektura systému. Od prvních dnů kabelové sítě na konci 40. let 20. století byla klasická architektura kabelového systému známá jako „strom a větev“. Představte si schéma rodokmenu, kde z kmene vycházejí předkové rodiny a tyto velké větve se dělí a rozrůstají do drobnějších a početnějších odnoží. Klasický kabelový systém je navržen tímto způsobem. Signály opouštějí ústřednu po vysokokapacitních „kmenových linkách“, obvykle optických vláknech, které se vinou hlavními tepnami obce, ulicemi města směrem k místním čtvrtím. Z páteřního optického kabelu odbočují „přívodní“ nebo distribuční kabely, které se šíří ulicemi v sousedství ke stovkám, někdy i tisícům domů. Nakonec z přívodních kabelů vyrůstají menší koaxiální „přípojky“, které se připojují k jednotlivým domům. Všechna vedení jsou buď zakopána pod zemí, nebo navlečena na stožárech, které jsou obvykle pronajaty od místní telefonní nebo energetické společnosti. Protože hlavní a přívodní vedení neunesou vlastní váhu, jsou přivázána k těžkým ocelovým drátům zvaným „strand“, které nesou také váhu zesilovačů.
S rozvojem nákladově efektivní technologie optických vláken v 80. letech 20. století začaly kabelové systémy nahrazovat většinu svých koaxiálních vedení novou, kapacitnější technologií, počínaje hlavními vedeními a konče přívodními vedeními. Se změnou hardwaru přišla i změna architektury systému. Použití optických vláken znamenalo dlouhodobé snížení nákladů, snížení počtu potřebných zesilovačů a zvýšení celkové kvality signálu. Optická vlákna mohla být vedena přímo z ústředny do rozbočovačů nebo uzlů, které obsluhovaly velké shluky domácností. Z těchto optických rozbočovačů by miniaturní stromové a odbočné koaxiální systémy obsluhovaly zákazníky v dané oblasti. Tato kombinace optických vláken a koaxiálního kabelu je architekturou hybridních optických vláken (HFC).
Set-top boxy
Mnoho předplatitelů kabelové televize, dokonce i těch, kteří mají současné televizory „připravené pro kabelovou televizi“, má další kabelové set-top boxy nebo konvertory, které leží na jejich televizorech nebo vedle nich. Set-top boxy plní pro kabelový systém několik důležitých úkolů. U některých televizních přijímačů, zejména starších nebo nepřipravených pro kabelovou televizi, fungují jako televizní tuner, tedy zařízení, které vybírá kanály ke sledování. Protože kabelové spektrum je uzavřený vesmír, mohou kabeloví operátoři umístit své kanály na téměř jakoukoli frekvenci, kterou chtějí, a činí tak proto, aby co nejefektivněji využili prostor a technologii. Operátoři například přenášejí vysílací kanály VHF 2 až 13 na jejich „normálním“ místě na číselníku, ale kanály UHF 14 až 69, které jsou v otevřeném spektru výše a odděleně od kanálů VHF, byly přesunuty do „kabelového prostoru“. Celé kabelové spektrum je ve skutečnosti rozděleno do vlastních pásem. Kanály 2 až 6 jsou přenášeny v nízkém pásmu, kanály 7 až 13 ve vysokém pásmu a ostatní programy kabelových sítí jsou rozděleny do středního pásma, superpásma a hyperpásma. Část nízkého pásma (tj. 0 až 50 MHz) se často používá k přenosu signálů z domácnosti spotřebitele „proti proudu“ a zpět do ústředny kabelové společnosti. Televizní přijímače, které nejsou nastaveny na příjem mnoha speciálních pásem kabelové televize, vyžadují pro konverzi set-top boxy.
Ačkoli televizní přijímače připravené na kabelovou televizi převzaly většinu jednoduchých funkcí příjmu signálu v moderních systémech, konvertory zůstávají základem v tomto odvětví pro poskytování pokročilejších služeb, jako jsou prémiové programy a filmy „payper-view“. Tyto boxy pomáhají řídit distribuci těchto programů do domácností účastníků. Mnoho kabelových systémů je „adresovatelných“, což znamená, že každý účastník má elektronickou adresu a provozovatelé mohou z ústředny zapnout nebo vypnout signál do dané domácnosti. Technologie, která umožňuje adresovatelnost, je často umístěna v set-top boxu. A konečně, s přechodem kabelové televize do digitální éry se set-top boxy používají k převodu digitálních kanálů a služeb na signály, které může používat standardní analogový televizní přijímač.
Kabelová interaktivita a pokročilé služby
Ačkoli je většina kabelových systémů adresovatelná, skutečná interaktivita zůstává ve většině systémů omezená. Interaktivita nemá žádnou pevně stanovenou definici a může mít mnoho podob, včetně objednání filmů, když si je zákazník přeje zhlédnout (video na vyžádání), nebo toho, že kabelový systém monitoruje domácí kouřový alarm. Ve všech případech vyžaduje nějaký způsob přenosu signálu z domácnosti zpět do ústředny. Systémy kabelové televize byly původně konfigurovány pro efektivní dodávku velkého množství programů z jednoho bodu (ústředny) k více uživatelům – distribuční schéma point-to-multipoint. Toto uspořádání bylo velmi úspěšné pro jednosměrnou masovou distribuci obsahu, ale je omezené ve své obousměrné kapacitě. Jak bylo uvedeno, systémy kabelové televize vyčleňují malou část svého spektra pro komunikaci směrem nahoru, ale tato šířka pásma byla v minulosti kabelovým průmyslem nedostatečně využívána.
Naproti tomu telefonní systémy jsou navzdory své omezené šířce pásma konfigurovány pro plnou obousměrnou komunikaci typu bod-bod. Na rozdíl od kabelových společností používají telefonní společnosti k vytvoření vyhrazené linky mezi dvěma volajícími přepojovací systém. Tradiční kabelové systémy nemají architekturu ani přepínač, který by takovou službu poskytoval. Kabelové společnosti se snaží tento technický handicap překonat vývojem technik využívajících jak hardware, tak software, aby jejich systémy byly interaktivnější. Přechod na digitální technologii je považován zejména za způsob, jak poskytovat další a rozšířené služby, včetně interaktivní televize, telefonních služeb a přístupu k internetu.
Raným příkladem tohoto úsilí je kabelový modem. Distribucí počítačových dat, jako jsou internetové webové stránky, prostřednictvím kabelového systému mohou provozovatelé kabelových sítí využít své širokopásmové kapacity a výrazně zvýšit rychlost modemu. Zákazníci, kteří připojí své počítače ke kabelovému systému namísto standardního telefonního modemu, mohou stahovat stránky během několika sekund namísto minut a kabelový modem je zapnutý po celou dobu, takže není třeba čekat, až počítač „vytočí“ připojení k internetu.
Kabeloví operátoři také vyvíjejí techniky, které jim umožní nabízet telefonní služby pomocí kabelového zařízení. Širokopásmová kapacita kabelů nakonec poskytne jednu z hlavních distribučních platforem pro vysokorychlostní interaktivní digitální éru – informační dálnici – a pomůže vytvořit bezproblémovou integraci videa, hlasu a dat.
Viz také:Kabelová televize; Kabelová televize, kariéra; Kabelová televize, historie; Kabelová televize, programování; Kabelová televize, regulace; Digitální komunikace; Internet a World Wide Web; Satelity, komunikace; Telefonní průmysl, technologie; Televizní vysílání, technologie.
Bibliografie
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; a Steinfeld, Charles. (1996). Konvergence: Integrace médií, informací a komunikace. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Příručka kabelové televize: System and Operations: Televizní televize: systémy a provoz. New York:
Ciciora, Walter; Farmer, James; and Large, David.(2000). Moderní technologie kabelové televize: In: Video, Voice, and Data Communications. San Francisco, Kalifornie: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Úvod do optických vláken. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Jonesův slovník terminologie kabelové televize. Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Residential Broadband (Širokopásmové připojení pro domácnosti): An Insider’s Guide to the Battle for the Last Mile (Zasvěcený průvodce bojem o poslední míli). New York: Wiley.
O’Driscoll, Gerard. (1999). The Essential Guide to Digital Set-Top Boxes and Interactive TV [Základní průvodce digitálními set-top-boxy a interaktivní televizí]. Paramus, NJ: Prentice-Hall.
Parsons, Patrick R., and Frieden, Robert M. (1998). The Cable and Satellite Television Industries. Boston: Allyn & Bacon.
Southwick, Thomas. (1998). Distant Signals (Vzdálené signály): Jak kabelová televize změnila svět telekomunikací. Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons
.