Nel suo concetto, la tecnologia della televisione via cavo è relativamente semplice. È un sistema di fili e amplificatori usato per raccogliere segnali televisivi e radiofonici da una varietà di fonti e consegnarli alle case in una data area geografica. A volte viene paragonata al sistema idrico di una città, che prende l’acqua da una o due fonti primarie e la distribuisce ai clienti in tutta la città. La televisione via cavo distribuisce analogamente una serie di canali televisivi a tutti i residenti di una zona che si collegano al suo cavo. I sistemi via cavo stanno espandendo i loro servizi per includere anche l’accesso a Internet ad alta velocità e il servizio telefonico tradizionale. I componenti fondamentali di un sistema via cavo includono l’ufficio principale del sistema locale, chiamato “headend”, dove i vari segnali vengono raccolti, combinati e immessi nel sistema; linee in fibra ottica e cavi coassiali, i fili che trasportano le informazioni; amplificatori che amplificano il segnale a intervalli regolari e mantengono la forza del segnale; e spesso set-top box, che traducono i segnali via cavo in informazioni elettroniche che il televisore di casa può utilizzare.
L’Headend
Il processo per portare la programmazione a casa inizia lontano dall’headend del sistema locale. Corporazioni nazionali e multinazionali come AOL-Time Warner e Disney creano la programmazione e gestiscono canali familiari come CNN, ESPN, HBO, Discovery e MTV. Queste compagnie distribuiscono i segnali dei programmi, di solito via satellite, da alcuni punti di origine principali, trasmettendo il materiale agli oltre diecimila sistemi via cavo individuali negli Stati Uniti, così come ai sistemi via cavo di tutto il mondo. Grandi antenne a parabola alla testa del sistema locale ricevono questi segnali. Le società di programmazione trasmettono simultaneamente i loro segnali ad altri fornitori di televisione multicanale come le società di trasmissione diretta via satellite (DBS) (per esempio, Direc TV).
Oltre ai pacchetti di base e premium via cavo, i sistemi trasmettono stazioni televisive locali e regionali, stazioni radio e servizi audio nazionali. Spesso producono anche la propria programmazione o trasmettono programmi prodotti da altri nella comunità. Le stazioni radiofoniche e televisive locali sono captate da potenti antenne televisive domestiche, o a volte sono inviate alla centrale tramite un collegamento a microonde (una tecnologia di trasmissione specializzata) o via cavo. Tipicamente, queste emittenti locali sono affiliate e trasmettono le principali reti nazionali (per esempio, NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB e UPN). Anche le stazioni di trasmissione che non sono affiliate ai programmatori nazionali, comprese le stazioni religiose, saranno incluse nel pacchetto. I servizi audio nazionali che presentano decine di canali musicali digitali sono alimentati via satellite allo stesso modo della programmazione video nazionale.
I segnali delle stazioni televisive e radiofoniche che sono al di fuori del normale raggio di ricezione del sistema, come le stazioni di un’altra parte dello stato, possono essere captati vicino all’antenna di trasmissione della stazione e importati tramite microonde o linea fissa. I programmi che sono creati negli studi televisivi (di solito piccoli) presso la sede centrale sono videoregistrati per la successiva riproduzione utilizzando macchine per videocassette di livello professionale. Queste macchine possono anche riprodurre nastri creati da altri nella comunità per essere trasmessi sui canali di accesso pubblico o governativo del sistema. A volte, la programmazione sarà alimentata via cavo alla centrale da una struttura televisiva del governo locale o da uno studio televisivo in una scuola superiore o in un college della zona. Molti moderni sistemi televisivi via cavo immagazzinano e riproducono anche la programmazione, di solito commerciale, usando server digitali ad alta capacità.
Tutto questo materiale di programma è organizzato elettronicamente, e ogni segnale è poi imposto su un’onda portante separata, o canale. Il segnale combinato viene poi inviato al sistema verso la casa dell’abbonato.
Il sistema cablato
Ci sono tre tipi di filo che vengono usati nelle telecomunicazioni moderne: il cosiddetto doppino, il cavo a fibre ottiche e il cavo coassiale. Il doppino è il filo familiare che viene usato dalle compagnie telefoniche per trasportare voce e dati. Rispetto ai cavi in fibra ottica e coassiali, il doppino, senza un condizionamento speciale, è abbastanza limitato nella quantità di informazioni che può trasportare, ed è un tubo elettronico troppo stretto per trasmettere la programmazione televisiva multicanale. Gli operatori via cavo usano quindi cavi coassiali e in fibra ottica.
L’industria della televisione via cavo deriva il suo nome dal cavo coassiale. Prima dell’adozione della fibra ottica negli anni ’80, un sistema via cavo consisteva quasi interamente di “coassiale”. Il termine “coassiale” si riferisce ai due assi del cavo, un solido filo centrale di rame (il primo asse) circondato da una guaina o tubo di metallo (il secondo asse). I due assi sono separati da distanziatori a forma di ciambella o da un materiale solido e plastico che è trasparente alle onde radio. Uno strato esterno di plastica resistente copre il cavo.
La fibra è fondamentalmente un sottile filo di vetro che è circa la larghezza di un capello umano. Invece di trasportare informazioni sotto forma di onde radio, la fibra ottica trasmette informazioni su fasci di luce generata dal laser. Poiché è fatta principalmente di vetro (le cui materie prime sono abbondanti) invece che di rame, la fibra è più economica del cavo coassiale. Può anche trasportare molte più informazioni del coassiale ed è meno incline alla perdita di segnale e alle interferenze.
Sia la fibra che il coassiale possono trasportare un gran numero di canali televisivi, insieme ad altre informazioni, in parte a causa del modo in cui sfruttano lo spettro elettromagnetico. Lo spettro elettromagnetico è il mezzo attraverso il quale e all’interno del quale vengono trasmessi i segnali televisivi e radiofonici; è una parte invisibile dell’ambiente naturale e comprende cose come la luce visibile, i raggi X, i raggi gamma e i raggi cosmici. Una grande porzione di questo spettro naturale può essere impiegata per trasmettere informazioni, e il governo degli Stati Uniti ha assegnato alcune parti di esso per molti diversi tipi di comunicazione senza fili. Questo include le comunicazioni militari, le radio a due vie, i telefoni cellulari e persino gli apriporta dei garage. Le emittenti commerciali, come le stazioni televisive e radiofoniche di casa, condividono quindi questa risorsa limitata con altri utenti.
I sistemi cablati come la televisione via cavo, d’altra parte, replicano lo spettro naturale in un ambiente isolato e controllato. Possono usare tutto lo spazio disponibile dello spettro creato da quel sistema senza doverlo condividere con altri servizi. La quantità di spazio dello spettro disponibile in un dato sistema o per una particolare applicazione si chiama “larghezza di banda” e si misura in hertz, o più comunemente, kilohertz (kHz) e megahertz (MHz). La linea telefonica in una casa è poco più di 4 kHz, ed è definita “banda stretta”. Un segnale televisivo broadcast richiede 6 MHz, e la maggior parte dei moderni sistemi via cavo “a banda larga” operano a 750 a 860 MHz, o 110 e più canali televisivi analogici.
Amplificatori
Quando il segnale televisivo passa attraverso le linee via cavo, sia in fibra che coassiali, quel segnale perde la sua forza. La resistenza nel cavo coassiale o le impurità nella fibra fanno sì che il segnale si deteriori e svanisca con la distanza. I segnali, quindi, devono essere amplificati a intervalli regolari. Nei sistemi di cavi contemporanei, questi amplificatori sono posti ogni due mila piedi circa per le linee coassiali; una serie di amplificatori è chiamata “cascata”. La superiore potenza di trasporto della fibra significa che sono necessari meno amplificatori per coprire la stessa distanza. Il numero totale di amplificatori che possono essere usati in una cascata o in un sistema è limitato perché ogni amplificatore introduce una piccola quantità di interferenza nella linea. Questa interferenza si accumula e, con troppi amplificatori, raggiungerà un punto di distorsione inaccettabile. Il numero di amplificatori usati e la distanza tra loro in un sistema attuale dipende dalla larghezza di banda del sistema e dal mezzo (cioè, coassiale o fibra). Un dato sistema via cavo può avere centinaia, anche migliaia, di chilometri di fibra e coassiale e centinaia di amplificatori.
La sofisticazione dell’amplificatore è anche principalmente responsabile della larghezza di banda sfruttabile nel sistema, o il numero di canali che un sistema può portare. I primi amplificatori per la televisione via cavo potevano ritrasmettere solo un canale alla volta, e un sistema via cavo a tre canali doveva avere un set separato di amplificatori per ogni canale. I moderni amplificatori a banda larga trasportano decine di canali simultaneamente.
Architetture di rete
Il modello in cui è organizzato un sistema via cavo (cioè la configurazione dei fili dalla centrale alla casa dell’abbonato) è l’architettura del sistema. Fin dai primi giorni del cavo, alla fine degli anni ’40, l’architettura classica per un sistema via cavo era conosciuta come “albero e ramo”. Immaginate un diagramma dell’albero genealogico, con i rami ancestrali della famiglia che si staccano dal tronco, e quei grandi rami che si dividono e si diffondono in ramificazioni più sottili e numerose. Il classico sistema via cavo è progettato in questo modo. I segnali lasciano la sede centrale su “linee dorsali” ad alta capacità, di solito in fibra ottica, che si snodano attraverso le arterie principali della comunità, lungo le strade della città verso i quartieri locali. “Feeder”, o distribuzione, i cavi si diramano dal tronco in fibra, o dorsale, e si diffondono lungo le strade del quartiere verso centinaia, a volte migliaia, di case. Infine, piccole “linee di discesa” coassiali spuntano dai cavi feeder per collegarsi alle singole case. Tutte le linee sono sepolte sottoterra o infilate su pali che di solito sono affittati dalla compagnia telefonica o elettrica locale. Poiché le linee dorsali e di alimentazione non possono sostenere il proprio peso, sono legate a pesanti fili d’acciaio chiamati “strand”, che portano anche il peso degli amplificatori.
Con lo sviluppo della tecnologia a fibre ottiche a basso costo negli anni ’80, i sistemi via cavo hanno iniziato a sostituire gran parte della loro linea coassiale con la nuova tecnologia a più alta capacità, iniziando con le linee dorsali e spostandosi verso le linee di alimentazione. Con il cambiamento nell’hardware arrivò un cambiamento nell’architettura del sistema. L’uso della fibra significava costi ridotti a lungo termine, una diminuzione del numero di amplificatori necessari e un aumento della qualità complessiva del segnale. La fibra poteva essere fatta passare direttamente dalla centrale agli hub, o nodi, che servivano grandi gruppi di case. Da questi hub in fibra, mini sistemi coassiali ad albero e diramazione servirebbero i clienti dell’area. Questa combinazione di fibra e cavo coassiale è l’architettura ibrida in fibra coassiale (HFC).
Set-Top Boxes
Molti abbonati al cavo, anche quelli che hanno televisori contemporanei “cable-ready”, hanno set-top box aggiuntivi, o convertitori, che sono seduti sopra o accanto ai loro set. I set-top box svolgono diversi compiti importanti per il sistema via cavo. Per alcuni televisori, specialmente quelli più vecchi o non cablati, fungono da sintonizzatore televisivo, il dispositivo che seleziona i canali da vedere. Poiché lo spettro cablato è un universo chiuso, gli operatori via cavo possono mettere i loro canali su quasi tutte le frequenze che vogliono, e lo fanno per fare l’uso più efficiente dello spazio e della tecnologia. Gli operatori, per esempio, portano i canali VHF da 2 a 13 nel loro posto “normale” sul quadrante, ma i canali UHF da 14 a 69, che nello spettro aperto sono più alti e separati dai canali VHF, sono stati spostati nello “spazio cavo”. L’intero spettro via cavo è, infatti, diviso in bande proprie. I canali da 2 a 6 sono trasportati nella banda bassa, i canali da 7 a 13 nella banda alta, e l’altra programmazione della rete via cavo è distribuita nei canali della banda media, superbanda e iperbanda. Una parte della banda bassa (cioè da 0 a 50 MHz) è spesso usata per trasportare i segnali dalla casa del consumatore “a monte” e di nuovo alla sede della società via cavo. I televisori che non sono impostati per ricevere le molte bande speciali del cavo richiedono set-top box per la conversione.
Mentre i televisori pronti per il cavo hanno assunto la maggior parte delle semplici funzioni di ricezione del segnale nei sistemi moderni, i convertitori rimangono un punto fermo nell’industria per la fornitura di servizi più avanzati come la programmazione premium e i film “pay-per-view”. Le scatole aiutano a controllare la distribuzione di tale programmazione nelle case degli abbonati. Molti sistemi via cavo sono “indirizzabili”, il che significa che ogni abbonato ha un indirizzo elettronico, e gli operatori possono attivare o disattivare un segnale per quella casa dalla centrale. La tecnologia che aiuta a rendere possibile l’indirizzabilità è spesso contenuta nel set-top box. Infine, mentre il cavo entra nell’era digitale, i set-top box vengono usati per convertire i canali e i servizi digitali in segnali che il televisore analogico standard può usare.
Interattività del cavo e servizi avanzati
Mentre la maggior parte dei sistemi via cavo sono indirizzabili, la vera interattività rimane limitata nella maggior parte dei sistemi. L’interattività non ha una definizione fissa e può assumere molte forme, incluso ordinare film quando il cliente vuole vederli (video on demand) o avere il sistema via cavo che monitora l’allarme antifumo della casa. In tutti i casi, richiede qualche mezzo per ottenere un segnale dalla casa alla testata. I sistemi televisivi via cavo sono stati originariamente configurati per la consegna efficiente di grandi quantità di programmazione da un punto (la centrale) a più utenti – uno schema di distribuzione punto-multipunto. La disposizione ha avuto molto successo per la distribuzione di massa a senso unico di contenuti, ma è limitata nella sua capacità bidirezionale. Come notato, i sistemi televisivi via cavo designano una piccola porzione del loro spazio di spettro per la comunicazione a monte, ma questa larghezza di banda è stata storicamente sottoutilizzata dall’industria del cavo.
Al contrario, i sistemi telefonici, nonostante la loro limitata larghezza di banda, sono configurati per una completa comunicazione bidirezionale, punto a punto. A differenza del cavo, le compagnie telefoniche usano un sistema di commutazione per creare una linea dedicata tra due chiamanti. I sistemi via cavo tradizionali non hanno l’architettura o lo switch per fornire tale servizio. Le compagnie via cavo stanno cercando di superare questo handicap tecnico sviluppando tecniche, usando sia l’hardware che il software, per rendere i loro sistemi più interattivi. La conversione alla tecnologia digitale è vista soprattutto come un modo per fornire servizi aggiuntivi e migliorati, compresa la televisione interattiva, il servizio telefonico e l’accesso a Internet.
Un primo esempio di questo sforzo è il modem via cavo. Distribuendo i dati del computer, come le pagine web di Internet, attraverso il sistema via cavo, gli operatori via cavo sono in grado di sfruttare la loro capacità a banda larga e aumentare drasticamente la velocità del modem. I clienti che collegano i loro computer a un sistema via cavo invece di usare un modem telefonico standard possono scaricare pagine in secondi invece che in minuti, e il modem via cavo è sempre acceso, quindi non c’è bisogno di aspettare che il computer “componga” una connessione Internet.
Gli operatori via cavo stanno anche sviluppando tecniche che permetteranno loro di offrire il servizio telefonico usando il loro impianto via cavo. In definitiva, la capacità a banda larga del cavo fornirà una delle principali piattaforme di distribuzione per l’era digitale interattiva ad alta velocità – l’autostrada dell’informazione – e aiuterà a creare un’integrazione senza soluzione di continuità di video, voce e dati.
Vedi anche:Televisione via cavo; Televisione via cavo, carriere; Televisione via cavo, storia; Televisione via cavo, programmazione; Televisione via cavo, regolamentazione; Comunicazione digitale; Internet e il World Wide Web; Satelliti, comunicazione; Industria telefonica, tecnologia; Trasmissioni televisive, tecnologia.
Bibliografia
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; e Steinfeld, Charles. (1996). Convergenza: Integrare media, informazione e comunicazione. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Manuale di televisione via cavo: Systems and Operations. New York: McGraw-Hill.
Ciciora, Walter; Farmer, James; e Large, David.(2000). La moderna tecnologia della televisione via cavo: Video, voce e comunicazioni dati. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Introduzione alle fibre ottiche. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Dizionario Jones della terminologia della televisione via cavo. Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Banda larga residenziale: 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). Segnali lontani: How Cable TV Changed the World of Telecommunications. Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons