Teknologien bag kabel-tv er relativt enkel i sit koncept. Det er et system af ledninger og forstærkere, der bruges til at samle tv- og radiosignaler fra en række forskellige kilder og levere dem til husstande i et givet geografisk område. Det sammenlignes undertiden med en bys vandsystem, som tager vand fra en eller to primære kilder og distribuerer det til kunderne i hele byen. Kabel-tv distribuerer på samme måde en række tv-kanaler til alle indbyggere i et område, der er tilsluttet kablet. Kabelsystemerne udvider deres tjenester til også at omfatte højhastighedsinternetadgang og traditionel telefontjeneste. De grundlæggende komponenter i et kabelsystem omfatter det lokale systems hovedkontor, kaldet en “hovedstation”, hvor de forskellige signaler samles, kombineres og sendes ud i systemet; fiberoptiske linjer og koaksialkabler, de ledninger, der transporterer informationerne; forstærkere, der forstærker signalet med jævne mellemrum og opretholder signalstyrken; og ofte set-top-bokse, der omsætter kabelsignalerne til elektronisk information, som hjemme-tv-apparatet kan bruge.
Hovedstationen
Processen med at få programmerne ud til hjemmet begynder langt fra hovedstationen i det lokale system. Nationale og multinationale selskaber som AOL-Time Warner og Disney skaber programmerne og driver velkendte kanaler som CNN, ESPN, HBO, Discovery og MTV. Disse selskaber distribuerer programsignalerne, som regel via satellit, fra nogle få hovedopgangssteder og sender materialet til de mere end 10.000 individuelle kabelsystemer i USA samt til kabelsystemer rundt om i verden. Store parabolantenner ved det lokale systems hovedstation modtager disse signaler. Programselskaberne sender samtidig deres signaler til andre tv-udbydere med flere kanaler, f.eks. direkte satellitselskaber (DBS) (f.eks. Direc TV).
Ud over basis- og premium-kabelpakkerne sender systemerne også lokale og regionale tv-stationer, radiostationer og nationale lydtjenester. Ofte producerer de også deres egne programmer eller sender programmer, der er produceret af andre i lokalsamfundet. Lokale radio- og tv-stationer opfanges af kraftige versioner af hjemme-tv-antenner, eller de sendes undertiden til hovedstationen via mikrobølgeforbindelse (en specialiseret udsendelsesteknologi) eller kabel. Typisk er disse lokale tv-stationer tilknyttet og sender de store nationale netværk (f.eks. NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB og UPN). Radiostationer, der ikke er tilknyttet nationale programvirksomheder, herunder religiøse stationer, vil også være omfattet af pakken. Nationale lydtjenester, der indeholder snesevis af digitale musikkanaler, tilføres via satellit på samme måde som nationale videoprogrammer.
Signaler fra tv- og radiostationer, der befinder sig uden for systemets normale modtagelsesområde, f.eks. stationer fra en anden del af staten, kan opfanges i nærheden af den pågældende stations sendeantenne og importeres via mikrobølgeovn eller fastnet. Programmer, der oprettes i tv-studier (som regel små) på hovedstationen, optages på video med henblik på senere afspilning ved hjælp af videobåndsmaskiner af professionel kvalitet. Disse maskiner kan også afspille bånd, der er lavet af andre i lokalsamfundet, og som skal sendes på systemets offentlige kanaler eller kanaler med offentlig adgang. Sommetider sendes programmerne via kabel til hovedstationen fra et lokalt offentligt tv-anlæg eller et tv-studie på en gymnasieskole eller et college i området. Mange moderne kabel-tv-systemer lagrer og afspiller også programmer, som regel reklamer, ved hjælp af digitale servere med høj kapacitet.
Alt dette programmateriale er elektronisk organiseret, og hvert enkelt signal er derefter pålagt en separat bærebølge eller kanal. Det kombinerede signal sendes derefter ud på systemet mod abonnentens hjem.
Det kablede system
Der er tre typer af kabler, der anvendes i moderne telekommunikation: det såkaldte twisted pair, fiberoptisk kabel og koaksialkabel. Det snoede par er den velkendte ledning, som anvendes af telefonselskaber til at overføre tale og data. Sammenlignet med fiberoptiske og koaksialkabler er twisted pair uden særlig konditionering ret begrænset med hensyn til den informationsmængde, det kan overføre, og det er et alt for smalt elektronisk rør til at transmittere tv-programmer med flere kanaler. Kabeloperatører anvender derfor koaksial- og fiberoptiske kabler.
Kabel-tv-industrien har sit navn fra koaksialkablet. Før indførelsen af fiberoptik i 1980’erne bestod et kabelsystem næsten udelukkende af “coax”. Udtrykket “coaxial” henviser til de to akser i kablet, en solid kobbermidtertråd (den første akse) omgivet af en metalkappe eller et metalrør (den anden akse). De to akser er adskilt med enten donutformede afstandsstykker eller et fast, plastiklignende materiale, der er gennemsigtigt for radiobølger. Et holdbart, ydre plastlag dækker kablet.
Fiber er grundlæggende en tynd glasfibertråd, der er ca. lige så bred som et menneskehår. I stedet for at overføre oplysninger i form af radiobølger overfører fiberoptik oplysninger på stråler af lasergenereret lys. Fordi den primært er fremstillet af glas (hvis råvarer der er rigeligt af) i stedet for kobber, er fiber billigere end koaksialkabler. Det kan også overføre betydeligt flere oplysninger end coax og er mindre udsat for signaltab og interferens.
Både fiber og coax kan overføre et stort antal tv-kanaler samt andre oplysninger, bl.a. på grund af den måde, de udnytter det elektromagnetiske spektrum på. Det elektromagnetiske spektrum er det medium, hvorigennem og inden for hvilket tv- og radiosignaler transmitteres; det er en usynlig del af det naturlige miljø og omfatter bl.a. synligt lys, røntgenstråler, gammastråler og kosmisk stråling. En stor del af dette naturlige spektrum kan bruges til at transmittere information, og den amerikanske regering har tildelt visse dele af det til mange forskellige typer trådløs kommunikation. Dette omfatter militær kommunikation, tovejsradioer, mobiltelefoner og endda garagedøråreåbnere. Kommercielle tv- og radiostationer, som f.eks. de hjemlige tv- og radiostationer, deler derfor denne begrænsede ressource med andre brugere.
Trådbaserede systemer, som f.eks. kabel-tv, kopierer derimod det naturlige spektrum i et isoleret og kontrolleret miljø. De kan bruge al den tilgængelige frekvensplads, der skabes af dette system, uden at skulle dele den med andre tjenester. Den mængde spektrumplads, der er til rådighed i et givet system eller til en bestemt anvendelse, kaldes “båndbredde” og måles i hertz, eller mere almindeligt i kilohertz (kHz) og megahertz (MHz). Telefonlinjen ind i et hjem er lidt mere end 4 kHz, og den kaldes “smalbånd”. Et tv-signal kræver 6 MHz, og de fleste moderne “bredbånds”-kabelsystemer opererer med 750 til 860 MHz eller mere end 110 analoge tv-kanaler.
Forstærkere
Når tv-signalet passerer gennem kabellinjerne, både fiber- og koaksialkabler, mister dette signal sin styrke. Modstand i koaksialkablet eller urenheder i fiberen får signalet til at forringes og falme over afstanden. Signalerne skal derfor forstærkes med jævne mellemrum. I moderne kabelsystemer er disse forstærkere placeret ca. hver 2.000 fod for koaksialkabler; en serie af forstærkere kaldes en “kaskade”. Fiberens overlegne bæreevne betyder, at der er brug for færre forstærkere for at dække den samme afstand. Det samlede antal forstærkere, der kan anvendes i en kaskade eller i et system, er begrænset, fordi hver forstærker introducerer en lille mængde interferens i linjen. Denne interferens akkumuleres og vil med for mange forstærkere nå et punkt med uacceptabel forvrængning. Antallet af forstærkere, der anvendes, og afstanden mellem dem i et faktisk system afhænger af systemets båndbredde og mediet (dvs. koaksial- eller fiberforbindelse). Et givet kabelsystem kan have hundredvis, ja endog tusindvis af kilometer fiber og koaksialkabel og hundredvis af forstærkere.
Forstærkerens raffinement er også hovedansvarlig for den udnyttelige båndbredde i systemet, eller antallet af kanaler, som et system kan overføre. De tidligste kabel-tv-forstærkere kunne kun videresende én kanal ad gangen, og et tre-kanals kabelsystem skulle have et separat sæt forstærkere til hver kanal. Moderne bredbåndsforstærkere sender snesevis af kanaler samtidig.
Netværksarkitekturer
Det mønster, som et kabelsystem er indrettet efter (dvs. konfigurationen af ledninger fra hovedstationen til abonnentens hjem), er systemarkitekturen. Fra de tidligste dage med kabel i slutningen af 1940’erne var den klassiske arkitektur for et kabelsystem kendt som “tree and branch”. Forestil dig et diagram med et stamtræ, hvor familiens forfædres grene udgår fra stammen, og hvor disse store grene deler sig og spreder sig ud i finere og mere talrige udløbere. Det klassiske kabelsystem er udformet på denne måde. Signalerne forlader hovedstationen via “stamledninger” med høj kapacitet, som regel fiberoptiske kabler, der snor sig gennem samfundets hovedfærdselsårer, ned ad byens gader og ned til de lokale kvarterer. “Feeder-” eller fordelingskabler afgrener sig fra fiberstammen eller backbone og spredes ned gennem kvarterets gader til hundredvis, nogle gange tusindvis af hjem. Endelig udgår mindre koaksial-“drop lines” fra feeder-kablerne for at skabe forbindelse til de enkelte huse. Alle disse ledninger er enten nedgravet under jorden eller opsat på master, som normalt lejes af det lokale telefon- eller elselskab. Da stam- og feederledningerne ikke kan bære deres egen vægt, er de fastgjort til tunge ståltråde kaldet “strand”, som også bærer vægten af forstærkerne.
Med udviklingen af omkostningseffektiv fiberoptisk teknologi i 1980’erne begyndte kabelsystemerne at erstatte en stor del af deres koaksialkabler med den nye teknologi med højere kapacitet, idet de begyndte med stamledningerne og gik over til feederledningerne. Med ændringen i hardwaren fulgte en ændring i systemarkitekturen. Anvendelse af fibernet betød lavere omkostninger på lang sigt, et fald i antallet af nødvendige forstærkere og en stigning i den generelle signalkvalitet. Fiber kunne føres direkte fra hovedstationen til knudepunkter eller knudepunkter, der betjener store grupper af boliger. Fra disse fiberknudepunkter vil mini-træ- og gren-koaksiumsystemer kunne betjene kunderne i området. Denne kombination af fiber- og koaksialkabel er hybrid fiber-koaksial-arkitekturen (HFC).
Set-top bokse
Mange kabelabonnenter, selv dem, der har moderne “kabelklare” tv-apparater, har yderligere kabel-set-top bokse eller konvertere, som sidder på eller ved siden af deres apparater. Set-top-bokse udfører flere vigtige opgaver for kabelsystemet. For nogle fjernsynsapparater, især ældre apparater eller apparater, der ikke er klar til kabel-tv, fungerer de som tv-tuner, dvs. den enhed, der vælger de kanaler, der skal ses. Da det kablede spektrum er et lukket univers, kan kabeloperatører placere deres kanaler på næsten alle de frekvenser, de ønsker, og det gør de for at udnytte pladsen og teknologien mest effektivt. Operatørerne sender f.eks. VHF-kanalerne 2 til 13 på deres “normale” plads på skiven, men UHF-kanalerne 14 til 69, som i det åbne spektrum ligger højere end og er adskilt fra VHF-kanalerne, er blevet flyttet ind i “kabelrummet”. Hele kabelspektret er i realiteten opdelt i sine egne bånd. Kanalerne 2 til 6 sendes i det lave bånd, kanalerne 7 til 13 i det høje bånd, og andre kabelnetprogrammer er fordelt på kanalerne i mellembåndet, superbåndet og hyperbåndet. En del af det lave bånd (dvs. 0 til 50 MHz) bruges ofte til at overføre signaler fra forbrugerens hjem “opstrøms” og tilbage til kabelselskabets hovedstation. Fjernsynsapparater, der ikke er indstillet til at modtage de mange særlige kabelbånd, kræver set-top-bokse til konverteringen.
Mens kabelklare fjernsynsapparater har overtaget de fleste af de enkle funktioner i forbindelse med signalmodtagelse i moderne systemer, er konvertere fortsat en vigtig del af industrien til levering af mere avancerede tjenester som f.eks. premium-programmer og “payper-view”-film. Boksene hjælper med at styre distributionen af sådanne programmer til abonnenternes hjem. Mange kabelsystemer er “adresserbare”, hvilket betyder, at hver abonnent har en elektronisk adresse, og operatørerne kan slå et signal til det pågældende hjem til eller fra fra fra hovedstationen. Den teknologi, der gør adressering mulig, er ofte indbygget i set-top-boksen. Endelig anvendes set-top bokse til at konvertere de digitale kanaler og tjenester til signaler, som et standard analogt tv-apparat kan bruge.
Kabelinteraktivitet og avancerede tjenester
Selv om de fleste kabelsystemer er adresserbare, er ægte interaktivitet stadig begrænset i de fleste systemer. Interaktivitet har ingen fast definition og kan antage mange former, herunder bestilling af film, når kunden ønsker at se dem (video on demand), eller at kabelanlægget skal overvåge hjemmets røgalarm. I alle tilfælde kræver det en eller anden måde at få et signal fra hjemmet tilbage til hovedterminalen. Kabel-tv-systemer blev oprindeligt konfigureret med henblik på effektiv levering af store mængder programmer fra ét punkt (hovedstationen) til flere brugere – en punkt-til-multipunkt-distributionsordning. Dette system har været en stor succes med hensyn til envejsmassedistribution af indhold i én retning, men det er begrænset i sin tovejskapacitet. Som nævnt udpeger kabel-tv-systemer en lille del af deres frekvensområde til opstrøms kommunikation, men denne båndbredde er historisk set blevet underudnyttet af kabelindustrien.
I modsætning hertil er telefonsystemer, på trods af deres begrænsede båndbredde, konfigureret til fuld tovejskommunikation fra punkt til punkt. I modsætning til kabel anvender telefonselskaberne et omstillingssystem til at skabe en dedikeret linje mellem to opkaldere. Traditionelle kabelsystemer har ikke den arkitektur eller den switch, der kan levere en sådan tjeneste. Kabelselskaberne forsøger at overvinde dette tekniske handicap ved at udvikle teknikker, der anvender både hardware og software, for at gøre deres systemer mere interaktive. Konverteringen til digital teknologi ses især som en måde at levere yderligere og forbedrede tjenester på, herunder interaktivt tv, telefontjenester og internetadgang.
Et tidligt eksempel på denne indsats er kabelmodemmet. Ved at distribuere computerdata, f.eks. internet-websider, via kabelsystemet kan kabeloperatører udnytte deres bredbåndskapacitet og øge modemhastighederne drastisk. Kunder, der tilslutter deres computere til et kabelsystem i stedet for at bruge et almindeligt telefonmodem, kan downloade sider på få sekunder i stedet for minutter, og kabelmodemet er tændt hele tiden – så der er ingen ventetid på, at computeren skal “ringe op” til en internetforbindelse.
Kabeloperatører er også ved at udvikle teknikker, der vil give dem mulighed for at tilbyde telefontjenester via deres kabelanlæg. I sidste ende vil bredbåndskapaciteten i kabler udgøre en af de vigtigste distributionsplatforme for den interaktive digitale højhastighedsæra – informationsmotorvejen – og bidrage til at skabe en problemfri integration af video, tale og data.
Se også: Kabel-tv; Kabel-tv, karrierer i; Kabel-tv, historie; Kabel-tv, programmering af; Kabel-tv, regulering af; Digital kommunikation; Internet og World Wide Web; Satellitter, kommunikation; Telefonindustri, teknologi; Tv-transmission, teknologi.
Bibliografi
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; og Steinfeld, Charles. (1996). Convergence: Integration af medier, information og kommunikation. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Cable Television Handbook: Systems and Operations. New York: McGraw-Hill.
Ciciora, Walter; Farmer, James; og Large, David.(2000). Moderne kabel-tv-teknologi: Video, tale og datakommunikation. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Introduktion til fiberoptik. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Jones Dictionary of Cable Television Terminology (Jones ordbog over kabel-tv-terminologi). Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Residential Broadband: An Insider’s Guide to the Battle for the Last Mile. New York: Wiley.
O’Driscoll, Gerard. (1999). The Essential Guide to Digital Set-Top Boxes and Interactive TV. Paramus, NJ: Prentice-Hall.
Parsons, Patrick R., og Frieden, Robert M. (1998). The Cable and Satellite Television Industries. Boston: Allyn & Bacon.
Southwick, Thomas. (1998). Distant Signals: How Cable TV Changed the World of Telecommunications. Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons