A kábeltelevízió technológiája koncepcióját tekintve viszonylag egyszerű. Ez egy vezetékekből és erősítőkből álló rendszer, amelyet arra használnak, hogy a különböző forrásokból származó televíziós és rádiójeleket összegyűjtsék és eljuttassák egy adott földrajzi terület otthonaiba. Néha egy város vízvezetékrendszeréhez hasonlítják, amely egy vagy két elsődleges forrásból veszi a vizet, és az egész városban szétosztja a fogyasztók között. A kábeltelevízió hasonlóképpen a televíziós csatornák listáját juttatja el egy terület minden lakosának, aki csatlakozik a vezetékre. A kábelrendszerek egyre inkább kiterjesztik szolgáltatásaikat a nagysebességű internet-hozzáférésre és a hagyományos telefonszolgáltatásra is. A kábelrendszer alapvető alkotóelemei közé tartozik a helyi rendszer központi irodája, az úgynevezett “fejállomás”, ahol a különböző jeleket összegyűjtik, kombinálják és a rendszerbe táplálják; az üvegszálas és koaxiális kábelek, az információt továbbító vezetékek; a jelet rendszeres időközönként erősítő és a jelerősséget fenntartó erősítők; és gyakran a set-top boxok, amelyek a kábeljeleket az otthoni televíziókészülék által használható elektronikus információvá alakítják.
A fejállomás
A helyi rendszer fejállomásától távol kezdődik a programozás eljuttatása az otthonokba. Az olyan nemzeti és multinacionális vállalatok, mint az AOL-Time Warner és a Disney készítik a programokat és működtetik az olyan ismert csatornákat, mint a CNN, az ESPN, az HBO, a Discovery és az MTV. Ezek a vállalatok terjesztik a programjeleket, általában műholdon keresztül, néhány fő kiindulási pontról, és sugározzák az anyagot az Egyesült Államok több mint tízezer egyedi kábelrendszerébe, valamint a világ kábelrendszereihez. Ezeket a jeleket a helyi rendszer fejállomásán elhelyezett nagy tányérantennák fogadják. A műsorszolgáltató cégek egyidejűleg más többcsatornás televíziós szolgáltatóknak, például a közvetlen műholdas (DBS) társaságoknak (pl. Direc TV) is továbbítják jeleiket.
Az alap- és prémium kábelcsomagokon kívül a rendszerek helyi és regionális műsorszóró televízióállomásokat, rádióállomásokat és országos hangszolgáltatásokat is közvetítenek. Gyakran saját programokat is készítenek, vagy olyan programokat közvetítenek, amelyeket mások állítanak elő a közösségben. A helyi rádió- és televízióállomásokat az otthoni televíziós antennák erős változatai veszik fel, vagy néha mikrohullámú kapcsolaton (egy speciális műsorszórási technológia) vagy vezetéken keresztül küldik a fejállomáshoz. Általában ezek a helyi műsorszolgáltatók a nagy országos hálózatokhoz kapcsolódnak, és azokhoz kapcsolódnak (pl. NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB és UPN). Az országos műsorszolgáltatókhoz nem kapcsolódó műsorszóró állomások, beleértve a vallási állomásokat is, szintén szerepelnek a csomagban. A digitális zenecsatornák sokaságát tartalmazó országos hangszolgáltatásokat ugyanúgy műholdon keresztül táplálják, mint az országos videoprogramokat.
A rendszer normál vételi tartományán kívül eső televízió- és rádióállomások – például az állam egy másik részéből érkező állomások – jeleit az adott állomás adóantennájának közelében lehet fogni, és mikrohullámon vagy vezetékes vonalon importálni. A fejállomáson a televíziós stúdiókban (általában kis stúdiókban) készített műsorokat a későbbi lejátszás céljából professzionális minőségű videokazettás gépekkel videóra veszik. Ezek a gépek olyan szalagokat is lejátszanak, amelyeket mások készítenek a közösségben, hogy a rendszer nyilvános vagy kormányzati hozzáférési csatornáin továbbítsák őket. Előfordul, hogy a programokat vezetéken keresztül juttatják el a központba egy helyi kormányzati televíziós létesítményből vagy egy környékbeli középiskola vagy főiskola televíziós stúdiójából. Sok modern kábeltelevíziós rendszer nagy kapacitású digitális szerverek segítségével tárolja és játssza le a programokat, általában a reklámokat.
Az összes ilyen programanyagot elektronikusan szervezik, majd minden egyes jelet külön vivőhullámra vagy csatornára vetítenek. A kombinált jelet ezután a rendszeren keresztül az előfizető otthona felé küldik.
A vezetékes rendszer
A modern távközlésben háromféle vezetéket használnak: az úgynevezett sodrott érpárt, az üvegszálas kábelt és a koaxiális kábelt. A sodrott pár az a jól ismert vezeték, amelyet a telefontársaságok hang- és adattovábbításra használnak. Az üvegszálas és a koaxiális kábelekkel összehasonlítva a sodrott pár speciális kondicionálás nélkül meglehetősen korlátozott az általa szállítható információ mennyiségét tekintve, és túlságosan keskeny elektronikus cső a többcsatornás televíziós műsorok továbbításához. A kábelszolgáltatók ezért koaxiális és száloptikai kábeleket használnak.
A kábeltelevíziós ipar a nevét a koaxiális kábelről kapta. A száloptika 1980-as években történő bevezetése előtt a kábelrendszer szinte teljes egészében “koaxból” állt. A “koaxiális” kifejezés a kábel két tengelyére utal, egy tömör réz középső vezetékre (az első tengely), amelyet egy fémköpeny vagy cső (a második tengely) vesz körül. A két tengelyt vagy fánk alakú távtartók vagy egy szilárd, műanyagszerű anyag választja el egymástól, amely a rádióhullámok számára átlátszó. A kábelt egy tartós, műanyag külső réteg borítja.
A szál alapvetően egy vékony üvegszál, amely körülbelül egy emberi hajszál szélességű. Ahelyett, hogy az információt rádióhullámok formájában továbbítaná, az optikai szálak lézerrel generált fénysugarakon továbbítják az információt. Mivel réz helyett elsősorban üvegből készül (amelynek nyersanyagai bőségesen rendelkezésre állnak), a szálak olcsóbbak, mint a koaxiális kábelek. Emellett lényegesen több információt képes továbbítani, mint a koax, és kevésbé hajlamos a jelveszteségre és az interferenciára.
A szál és a koax egyaránt képes nagyszámú televíziós csatornát és egyéb információt továbbítani, részben az elektromágneses spektrum hasznosításának módja miatt. Az elektromágneses spektrum az a közeg, amelyen keresztül és amelyen belül a televíziós és rádiójeleket továbbítják; ez a természetes környezet láthatatlan része, és olyan dolgokat foglal magában, mint a látható fény, a röntgensugárzás, a gamma-sugárzás és a kozmikus sugárzás. E természetes spektrum nagy része felhasználható információ továbbítására, és az Egyesült Államok kormánya bizonyos részeit a vezeték nélküli kommunikáció számos különböző típusára osztotta ki. Ide tartozik a katonai kommunikáció, a kétirányú rádiók, a mobiltelefonok és még a garázsajtónyitók is. A kereskedelmi műsorszolgáltatók, például a hazai televízió- és rádióállomások ezért megosztják ezt a korlátozott erőforrást más felhasználókkal.
A vezetékes rendszerek, például a kábeltelevízió, ezzel szemben a természetes spektrumot elszigetelt és ellenőrzött környezetben másolják. Használhatják az összes rendelkezésre álló spektrumteret, amelyet az adott rendszer hoz létre, anélkül, hogy meg kellene osztaniuk azt más szolgáltatásokkal. Az egy adott rendszerben vagy egy adott alkalmazás számára rendelkezésre álló spektrumterületet “sávszélességnek” nevezik, és hertzben, vagy gyakrabban kilohertzben (kHz) és megahertzben (MHz) mérik. Az otthoni telefonvonal valamivel több, mint 4 kHz, és ezt nevezzük “keskeny sávúnak”. A sugárzott televíziós jel 6 MHz-et igényel, és a legtöbb modern “szélessávú” kábelrendszer 750-860 MHz-en, azaz több mint 110 analóg televíziós csatornán működik.
Elősítők
Amint a televíziós jel áthalad a kábelvezetéken, mind az üvegszálas, mind a koaxiális vezetékeken, ez a jel veszít az erejéből. A koaxiális kábelben lévő ellenállás vagy az üvegszálban lévő szennyeződések miatt a jel a távolsággal romlik és elhalványul. A jeleket ezért rendszeres időközönként erősíteni kell. A mai kábelrendszerekben ezeket az erősítőket a koaxiális vonalak esetében körülbelül kétezer méterenként helyezik el; az erősítők sorozatát “kaszkádnak” nevezik. Az üvegszálak jobb átviteli teljesítménye azt jelenti, hogy kevesebb erősítőre van szükség ugyanannak a távolságnak a lefedéséhez. A kaszkádban vagy a rendszerben használható erősítők teljes száma korlátozott, mivel minden egyes erősítő egy kis interferenciát visz be a vonalba. Ez az interferencia felhalmozódik, és túl sok erősítő esetén elér egy elfogadhatatlan torzítási pontot. A tényleges rendszerben használt erősítők száma és a köztük lévő távolság a rendszer sávszélességétől és a közegtől (pl. koaxiális vagy szálas) függ. Egy adott kábelrendszerben több száz, akár több ezer mérföldnyi szál és koax és több száz erősítő is lehet.
Az erősítő kifinomultsága szintén elsősorban a rendszer kihasználható sávszélességéért, vagyis a rendszer által szállítható csatornák számáért felelős. A legkorábbi kábeltelevíziós erősítők egyszerre csak egy csatornát tudtak továbbítani, és egy háromcsatornás kábelrendszernek minden csatornához külön erősítőkészlettel kellett rendelkeznie. A modern szélessávú erősítők egyidejűleg több tucat csatornát továbbítanak.
Hálózati architektúrák
A rendszerarchitektúra az a minta, amelyben egy kábelrendszer elrendeződik (azaz a vezetékek elrendezése a fejállomástól az előfizető otthonáig). A kábeles rendszerek klasszikus architektúráját a kábeles rendszerek legkorábbi, 1940-es évek végi napjaitól kezdve “fa és ág” néven ismerték. Képzeljünk el egy családfa-diagramot, ahol a család ősi ágai a törzsből erednek, és ezek a nagy ágak osztódnak és terjednek szét finomabb és számosabb mellékágakra. A klasszikus kábelrendszert is így tervezték. A jelek a fejállomásról nagy kapacitású “törzshálózati vonalakon”, általában optikai szálakon keresztül hagyják el a központot, amelyek a közösség fő artériáin kanyarognak végig a város utcáin a helyi lakónegyedek felé. A “betápláló” vagy elosztó kábelek leágaznak az üvegszálas törzsről vagy gerinchálózatról, és a környék utcáin több száz, néha több ezer otthon felé terjednek. Végül kisebb koaxiális “leágazó vezetékek” ágaznak ki a tápkábelekből, hogy összekapcsolódjanak az egyes házakkal. Az összes vezetéket vagy a föld alá temetik, vagy a helyi telefon- vagy áramszolgáltatótól bérelt oszlopokra fűzik fel. Mivel a törzs- és tápvezetékek nem bírják el a saját súlyukat, nehéz acélhuzalokra, úgynevezett “szálakra” vannak erősítve, amelyek az erősítők súlyát is hordozzák.
A költséghatékony üvegszálas technológia 1980-as években történt kifejlesztésével a kábelrendszerek a koaxiális vezetékek nagy részét az új, nagyobb kapacitású technológiával kezdték helyettesíteni, a törzsvezetékekkel kezdve a tápvezetékek felé haladva. A hardver cseréjével együtt a rendszer architektúrájában is változás következett be. Az üvegszál használata hosszú távon költségcsökkentést, a szükséges erősítők számának csökkenését és a jel általános minőségének javulását jelentette. Az üvegszálat közvetlenül a fejállomásról lehetett vezetni a csomópontokhoz vagy csomópontokhoz, amelyek nagy lakáscsoportokat szolgálnak ki. Ezekből az üvegszálas csomópontokból mini fa- és elágazó koaxrendszerek szolgálnák ki a területi ügyfeleket. Az üvegszál és a koaxiális kábel ilyen kombinációja a hibrid üvegszálas koaxiális (HFC) architektúra.
Set-top boxok
Sok kábelelőfizető, még azok is, akiknek korszerű, “kábelkész” televíziókészülékeik vannak, további kábeles set-top boxokkal vagy konverterekkel rendelkeznek, amelyek a készülékükön vagy mellette vannak. A set-top boxok több fontos feladatot látnak el a kábelrendszer számára. Egyes televíziókészülékeknél, különösen a régebbi vagy nem kábeltévé-képes készülékeknél a televíziós tuner, azaz a megtekintendő csatornák kiválasztására szolgáló eszköz szerepét töltik be. Mivel a vezetékes spektrum zárt univerzum, a kábelszolgáltatók szinte bármilyen frekvencián elhelyezhetik csatornáikat, és ezt a hely és a technológia leghatékonyabb kihasználása érdekében teszik. A szolgáltatók például a műsorszóró VHF-csatornákat 2-től 13-ig a “normál” helyükön hordozzák a tárcsán, de a 14-től 69-ig terjedő UHF-csatornákat, amelyek a nyílt spektrumban a VHF-csatornáknál magasabban és azoktól elkülönítve helyezkednek el, a “kábeltérbe” helyezték át. A teljes kábeltartomány valójában saját sávokra van felosztva. A 2-6. csatornákat az alacsony sávban, a 7-13. csatornákat a magas sávban, az egyéb kábelhálózati programokat pedig a keskenysávú, a szupersávú és a hipersávú csatornák között osztják szét. Az alacsony sáv egy részét (azaz a 0 és 50 MHz közötti sávot) gyakran arra használják, hogy a fogyasztók otthonából “upstream” jeleket továbbítsanak a kábeltársaság fejállomásáig. Azoknak a televíziókészülékeknek, amelyek nincsenek beállítva a kábel számos speciális sávjának vételére, set-top boxokra van szükségük az átalakításhoz.
Míg a kábelkész televíziókészülékek átvették a jelfogadás legtöbb egyszerű funkcióját a modern rendszerekben, az átalakítók továbbra is alapvető fontosságúak az iparágban a fejlettebb szolgáltatások, például a prémium műsorok és a “payper-view” filmek nyújtásához. A dobozok segítenek az ilyen műsorok előfizetői otthonokba történő eljuttatásának irányításában. Sok kábelrendszer “címezhető”, ami azt jelenti, hogy minden előfizetőnek van egy elektronikus címe, és az üzemeltetők a fejállomásról be- vagy kikapcsolhatják az adott otthonba érkező jelet. A címezhetőséget lehetővé tevő technológia gyakran a set-top boxban található. Végül, ahogy a kábel a digitális korszakba lép, a set-top boxokat arra használják, hogy a digitális csatornákat és szolgáltatásokat olyan jelekké alakítsák át, amelyeket a hagyományos analóg televíziókészülékek is használhatnak.
Kábeles interaktivitás és fejlett szolgáltatások
Míg a legtöbb kábelrendszer címezhető, a valódi interaktivitás a legtöbb rendszerben korlátozott marad. Az interaktivitásnak nincs meghatározott definíciója, és számos formája lehet, beleértve a filmek megrendelését, amikor az ügyfél meg akarja nézni őket (video on demand), vagy azt, hogy a kábelrendszer figyeli az otthoni füstjelzőt. Minden esetben szükség van valamilyen eszközre, amely a jelet az otthonról visszajuttatja a fejállomáshoz. A kábeltelevíziós rendszereket eredetileg úgy alakították ki, hogy egy pontról (a fejállomásról) több felhasználóhoz nagy mennyiségű programot juttassanak el hatékonyan – ez a pont-többpontos elosztási rendszer. Ez az elrendezés nagyon sikeres volt a tartalom egyirányú tömeges terjesztésére, de kétirányú kapacitása korlátozott. Mint említettük, a kábeltelevíziós rendszerek a spektrumterületük egy kis részét felfelé irányuló kommunikációra jelölik ki, de ezt a sávszélességet a kábelipar történelmileg nem használta ki eléggé.
Ezzel szemben a telefonrendszerek – korlátozott sávszélességük ellenére – teljes kétirányú, pont-pont kommunikációra vannak kialakítva. A kábeltől eltérően a telefontársaságok kapcsolórendszert használnak, hogy dedikált vonalat hozzanak létre két hívó fél között. A hagyományos kábelrendszerek nem rendelkeznek az ilyen szolgáltatás nyújtásához szükséges architektúrával vagy kapcsolóval. A kábeltársaságok ezt a technikai hátrányt hardveres és szoftveres technikák kifejlesztésével igyekeznek áthidalni, hogy rendszereiket interaktívabbá tegyék. A digitális technológiára való átállásban különösen a további és továbbfejlesztett szolgáltatások nyújtásának lehetőségét látják, beleértve az interaktív televíziózást, a telefonszolgáltatást és az internet-hozzáférést.
Ennek az erőfeszítésnek egy korai példája a kábelmodem. A számítógépes adatok, például az internetes weboldalak kábelrendszeren keresztüli terjesztésével a kábelszolgáltatók képesek kihasználni a szélessávú kapacitásukat, és drámaian megnövelni a modemek sebességét. Azok az ügyfelek, akik a hagyományos telefonmodem helyett a kábelrendszerre csatlakoztatják számítógépüket, percek helyett másodpercek alatt tölthetnek le oldalakat, és a kábelmodem mindig be van kapcsolva, így nem kell várni arra, hogy a számítógép “tárcsázza” az internetkapcsolatot.
A kábelszolgáltatók olyan technikákat is fejlesztenek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy telefonszolgáltatást nyújtsanak a kábelrendszerük segítségével. Végső soron a kábel szélessávú kapacitása fogja biztosítani a nagy sebességű interaktív digitális korszak – az információs autópálya – egyik fő terjesztési platformját, és segíteni fogja a videó, a hang és az adatok zökkenőmentes integrációját.
See also:Cable Television; Cable Television, Careers in; Cable Television, History of; Cable Television, Programming of; Cable Television, Regulation of; Digital Communication; Internet and the World Wide Web; Satellites, Communication; Telephone Industry, Technology of; Television Broadcasting, Technology of.
Bibliography
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; and Steinfeld, Charles. (1996). Konvergencia: A média, az információ és a kommunikáció integrálása. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Kábeltelevíziós kézikönyv: Systems and Operations (Rendszerek és műveletek). New York: McGraw-Hill.
Ciciora, Walter; Farmer, James; and Large, David.(2000). Modern kábeltelevíziós technológia: Video, Voice, and Data Communications. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Bevezetés a száloptikába. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Jones Dictionary of Cable Television Terminology. Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Lakossági szélessávú internet: 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., and Frieden, Robert M. (1998). The Cable and Satellite Television Industries. Boston: Allyn & Bacon.
Southwick, Thomas. (1998). Távoli jelek: How Cable TV Changed the World of Telecommunications. Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons
.