In zijn concept is de technologie van kabeltelevisie betrekkelijk eenvoudig. Het is een systeem van draden en versterkers die worden gebruikt om televisie- en radiosignalen van een verscheidenheid van bronnen te verzamelen en deze te leveren aan de huizen in een bepaald geografisch gebied. Het wordt soms vergeleken met het watersysteem van een stad, dat water haalt uit een of twee primaire bronnen en dit distribueert naar klanten in de hele stad. Kabeltelevisie verdeelt op vergelijkbare wijze een reeks televisiekanalen onder alle bewoners van een gebied die op de kabel zijn aangesloten. De kabelsystemen breiden hun diensten uit tot hogesnelheidsinternettoegang en traditionele telefoondiensten. De fundamentele componenten van een kabelsysteem omvatten het hoofdkantoor van het lokale systeem, een “headend” genaamd, waar de verschillende signalen worden verzameld, gecombineerd, en toegevoerd aan het systeem; glasvezel lijnen en coaxiale kabels, de draden die de informatie dragen; versterkers die het signaal op regelmatige tijdstippen versterken en de signaalsterkte handhaven; en vaak set-top boxes, die de kabelsignalen vertalen in elektronische informatie die het televisietoestel thuis kan gebruiken.
The Headend
Het proces om programma’s bij de mensen thuis te krijgen begint ver van de headend van het lokale systeem. Nationale en multinationale ondernemingen zoals AOL-Time Warner en Disney maken de programmering en exploiteren bekende kanalen zoals CNN, ESPN, HBO, Discovery, en MTV. Deze bedrijven distribueren de programmasignalen, gewoonlijk per satelliet, vanaf een paar hoofdontvangstpunten, en stralen het materiaal door naar de meer dan tienduizend afzonderlijke kabelsystemen in de Verenigde Staten, alsmede naar kabelsystemen over de gehele wereld. Grote schotelantennes aan het eindpunt van het lokale systeem ontvangen deze signalen. De programmabedrijven leveren hun signalen tegelijkertijd aan andere aanbieders van multi-channel televisie, zoals DBS-bedrijven (Direct Broadcast Satellite) (b.v. Direc TV).
Naast de basis- en premiumkabelpakketten bieden de systemen ook lokale en regionale televisiezenders, radiostations en nationale audiodiensten aan. Vaak produceren zij ook hun eigen programma’s of bieden zij programma’s aan die door anderen in de gemeenschap zijn geproduceerd. Lokale radio- en televisiestations worden opgepikt door krachtige versies van huis-televisieantennes, of ze worden soms naar het hoofdstation gezonden via een microgolfverbinding (een gespecialiseerde uitzendtechnologie) of draad. Gewoonlijk zijn deze lokale omroepen aangesloten bij de grote nationale netwerken en dragen zij deze uit (b.v. NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB, en UPN). Omroepstations die niet zijn aangesloten bij nationale programmamakers, met inbegrip van religieuze stations, zullen ook in het pakket worden opgenomen. Nationale audiodiensten met tientallen digitale muziekkanalen worden op dezelfde wijze via de satelliet gevoed als de nationale videoprogrammering.
Signalen van televisie- en radiostations die buiten het normale ontvangstbereik van het systeem liggen, zoals stations uit een ander deel van de staat, kunnen in de buurt van de zendantenne van dat station worden opgepikt en via de microgolf of vaste lijn worden ingevoerd. Programma’s die worden gemaakt in televisiestudio’s (gewoonlijk kleine studio’s) aan het hoofdstation, worden op video opgenomen om later te worden afgespeeld met videobandmachines van professionele kwaliteit. Deze machines kunnen ook banden afspelen die door anderen in de gemeenschap zijn gemaakt om te worden uitgezonden op de openbare of overheidskanalen van het systeem. Soms wordt de programmering via een kabel naar het kopstation geleid vanuit een televisiefaciliteit van de plaatselijke overheid of een televisiestudio in een middelbare school of hogeschool in de omgeving. Veel moderne kabeltelevisiesystemen slaan ook programma’s op en spelen deze af, meestal reclamespots, met behulp van digitale servers met een hoge capaciteit.
Al dit programmamateriaal wordt elektronisch geordend, en elk signaal wordt dan opgelegd op een afzonderlijke draaggolf, of kanaal. Het gecombineerde signaal wordt vervolgens via het systeem naar het huis van de abonnee gezonden.
Het bedrade systeem
Er zijn drie soorten draad die in moderne telecommunicatie worden gebruikt: het zogenaamde twisted pair, de glasvezelkabel, en de coaxkabel. Het getwiste paar is de bekende draad die door telefoonmaatschappijen wordt gebruikt om spraak en gegevens te vervoeren. Vergeleken met glasvezel- en coaxiale kabels is twisted pair, zonder speciale conditionering, vrij beperkt in de hoeveelheid informatie die het kan overbrengen, en het is een veel te smalle elektronische pijp om meerkanaals televisieprogramma’s over te brengen. Kabelexploitanten gebruiken daarom coaxiale en glasvezelkabels.
De kabeltelevisie-industrie ontleent haar naam aan de coaxiale kabel. Vóór de invoering van glasvezel in de jaren tachtig bestond een kabelsysteem bijna volledig uit “coax”. De term “coaxiaal” verwijst naar de twee assen van de kabel, een massief koperen middendraad (de eerste as) omgeven door een metalen mantel of buis (de tweede as). De twee assen worden van elkaar gescheiden door donutvormige afstandhouders of door een stevig, plasticachtig materiaal dat transparant is voor radiogolven. Een duurzame, plastic buitenlaag bedekt de kabel.
Vezel is in feite een dun glasdraadje dat ongeveer de breedte heeft van een mensenhaar. In plaats van informatie over te brengen in de vorm van radiogolven, zendt glasvezel informatie over met laserstralen opgewekt licht. Omdat het voornamelijk van glas is gemaakt (waarvan de grondstoffen overvloedig aanwezig zijn) in plaats van koper, is glasvezel goedkoper dan coaxiale kabel. Het kan ook aanzienlijk meer informatie dragen dan coax en is minder gevoelig voor signaalverlies en interferentie.
Zowel glasvezel als coax kunnen een groot aantal televisiekanalen dragen, samen met andere informatie, gedeeltelijk door de manier waarop zij het elektromagnetische spectrum benutten. Het elektromagnetisch spectrum is het medium waardoor en waarin televisie- en radiosignalen worden overgebracht; het is een onzichtbaar deel van de natuurlijke omgeving en omvat zaken als zichtbaar licht, röntgenstralen, gammastralen en kosmische stralen. Een groot deel van dit natuurlijke spectrum kan worden gebruikt om informatie over te brengen, en de regering van de V.S. heeft bepaalde delen ervan toegewezen voor veel verschillende soorten draadloze communicatie. Hieronder vallen militaire communicatie, portofoons, mobiele telefoons en zelfs garagedeuropeners. Commerciële omroepen, zoals de televisiezenders en radiostations in de buurt, delen deze beperkte hulpbron dus met andere gebruikers.
Bekabelde systemen, zoals kabeltelevisie, bootsen daarentegen het natuurlijke spectrum na in een geïsoleerde en gecontroleerde omgeving. Zij kunnen alle beschikbare spectrumruimte gebruiken die door dat systeem wordt gecreëerd, zonder deze te hoeven delen met andere diensten. De hoeveelheid spectrumruimte die beschikbaar is in een bepaald systeem of voor een bepaalde toepassing wordt “bandbreedte” genoemd en wordt gemeten in hertz, of, wat gebruikelijker is, kilohertz (kHz) en megahertz (MHz). De telefoonlijn in een woning heeft iets meer dan 4 kHz, en wordt “smalband” genoemd. Voor een uitgezonden televisiesignaal is 6 MHz nodig, en de meeste moderne “breedband”-kabelsystemen werken op 750 tot 860 MHz, of 110-plus analoge televisiekanalen.
Vermogensversterkers
Terwijl het televisiesignaal door de kabellijnen gaat, zowel glasvezel als coax, verliest dat signaal aan sterkte. Door weerstand in de coaxkabel of onzuiverheden in de vezel wordt het signaal slechter en vervaagt het over afstand. De signalen moeten daarom met regelmatige tussenpozen worden versterkt. In moderne kabelsystemen worden deze versterkers bij coaxiale lijnen ongeveer om de twee duizend voet geplaatst; een reeks versterkers wordt een “cascade” genoemd. De superieure draagkracht van glasvezel betekent dat er minder versterkers nodig zijn om dezelfde afstand te overbruggen. Het totale aantal versterkers dat in een cascade of in een systeem kan worden gebruikt, is beperkt omdat elke versterker een kleine hoeveelheid interferentie in de lijn introduceert. Deze storing stapelt zich op en zal bij een te groot aantal versterkers een punt van onaanvaardbare vervorming bereiken. Het aantal versterkers dat wordt gebruikt en de afstand tussen deze versterkers in een systeem is afhankelijk van de bandbreedte van het systeem en het medium (coax of glasvezel). Een bepaald kabelsysteem kan honderden, zelfs duizenden kilometers vezel en coax en honderden versterkers hebben.
De geavanceerdheid van de versterker is ook in hoofdzaak verantwoordelijk voor de exploiteerbare bandbreedte in het systeem, of het aantal kanalen dat een systeem kan dragen. De eerste kabeltelevisieversterkers konden slechts één kanaal tegelijk doorgeven, en een kabelsysteem met drie kanalen moest voor elk kanaal een aparte set versterkers hebben. Moderne breedbandversterkers kunnen tientallen kanalen tegelijk doorgeven.
Netwerkarchitecturen
Het patroon waarin een kabelsysteem is gerangschikt (d.w.z. de configuratie van de draden van het eindstation naar het huis van de abonnee) is de systeemarchitectuur. Vanaf de begindagen van de kabel in de late jaren 1940, was de klassieke architectuur voor een kabelsysteem bekend als “boom en tak”. Stelt u zich een stamboomschema voor, met voorouderlijke takken van de familie die uit de stam komen, en deze grote takken die zich verdelen en verspreiden in fijnere en meer talrijke uitlopers. Het klassieke kabelsysteem is op deze manier ontworpen. Signalen verlaten het hoofdstation via “hoofdlijnen” met hoge capaciteit, meestal glasvezel, die zich een weg banen door de belangrijkste verkeersaders van de gemeenschap, door de straten van de stad naar de lokale wijken. “Feeder- of distributiekabels takken af van de glasvezelkern, of backbone, en verspreiden zich door de straten van de wijk naar honderden, soms duizenden, woningen. Tenslotte ontspruiten kleinere coaxiale “druppellijnen” uit de voedingskabels om individuele huizen te verbinden. Alle lijnen worden ofwel ondergronds begraven of aan palen gehangen die gewoonlijk worden gehuurd van de plaatselijke telefoon- of elektriciteitsmaatschappij. Omdat de hoofd- en aanvoerlijnen hun eigen gewicht niet kunnen dragen, zijn ze vastgesjord aan zware staaldraden die “streng” worden genoemd en die ook het gewicht van de versterkers dragen.
Met de ontwikkeling van kosteneffectieve glasvezeltechnologie in de jaren tachtig begonnen kabelsystemen veel van hun coaxiale lijnen te vervangen door de nieuwe technologie met hogere capaciteit, te beginnen met de hoofdlijnen en overgaand in de aanvoerlijnen. Met de verandering in de hardware kwam een verandering in de systeemarchitectuur. Het gebruik van glasvezel betekende lagere kosten op lange termijn, een vermindering van het aantal benodigde versterkers en een verhoging van de algemene kwaliteit van het signaal. Glasvezel kon rechtstreeks van het hoofdstation naar hubs, of knooppunten, worden geleid, die grote clusters van huizen bedienen. Vanuit deze glasvezelhubs zouden de klanten in het gebied bediend kunnen worden met mini boom- en takcoaxsystemen. Deze combinatie van vezel en coaxiale kabel is de hybride vezelcoax (HFC) architectuur.
Set-Top Boxes
Veel kabelabonnees, zelfs degenen die moderne “kabel-ready” televisietoestellen hebben, hebben extra kabel set-top boxes, of converters, die op of naast hun toestellen zitten. Set-top boxes voeren verschillende belangrijke taken uit voor het kabelsysteem. Voor sommige televisietoestellen, vooral oudere of niet voor kabel geschikte toestellen, fungeren zij als de televisietuner, het apparaat dat de te bekijken kanalen selecteert. Omdat het bekabelde spectrum een gesloten universum is, kunnen kabelexploitanten hun kanalen op bijna elke frequentie plaatsen die zij willen, en zij doen dit om zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van de ruimte en de technologie. De exploitanten hebben bijvoorbeeld de uitgezonden VHF-kanalen 2 tot en met 13 op hun “normale” plaats op de kiesschijf, maar de UHF-kanalen 14 tot en met 69, die in het open spectrum hoger liggen dan en gescheiden zijn van de VHF-kanalen, zijn verplaatst naar de “kabelruimte”. Het volledige kabelspectrum is in feite verdeeld in zijn eigen banden. Kanalen 2 tot en met 6 worden doorgegeven in de lage band, kanalen 7 tot en met 13 in de hoge band, en andere kabelnetwerkprogrammering wordt verdeeld over de middenband-, superband- en hyperbandkanalen. Een deel van de lage band (d.w.z. 0 tot 50 MHz) wordt vaak gebruikt om signalen van het huis van de consument “stroomopwaarts” te transporteren en terug naar het hoofdstation van het kabelbedrijf. Televisietoestellen die niet zijn ingesteld om de vele speciale banden van de kabel te ontvangen, vereisen set-top boxes voor de omzetting.
Televisietoestellen die klaar zijn voor de kabel hebben de meeste van de eenvoudige functies van signaalontvangst in moderne systemen overgenomen, maar converters blijven een hoofdbestanddeel in de industrie voor de levering van meer geavanceerde diensten, zoals premium programmering en “pay-per-view” films. De kastjes helpen de distributie van dergelijke programma’s naar de huizen van de abonnees te regelen. Veel kabelsystemen zijn “adresseerbaar”, hetgeen betekent dat elke abonnee een elektronisch adres heeft en dat de exploitanten een signaal naar dat huis vanaf de hoofdverdeler kunnen in- of uitschakelen. De technologie die deze adresseerbaarheid mogelijk maakt, is vaak ondergebracht in de set-top box. Tenslotte worden, naarmate de kabel het digitale tijdperk betreedt, set-top boxes gebruikt om de digitale kanalen en diensten om te zetten in signalen die het standaard analoge televisietoestel kan gebruiken.
Kabelinteractiviteit en geavanceerde diensten
Hoewel de meeste kabelsystemen adresseerbaar zijn, blijft echte interactiviteit in de meeste systemen beperkt. Interactiviteit heeft geen vaste definitie en kan vele vormen aannemen, waaronder het bestellen van films wanneer de klant ze wil bekijken (video op aanvraag) of het kabelsysteem het rookalarm thuis laten controleren. In alle gevallen vereist het een of andere manier om een signaal van het huis naar het kopstation terug te krijgen. Kabeltelevisiesystemen waren oorspronkelijk geconfigureerd voor de efficiënte levering van grote hoeveelheden programma’s van één punt (het kopstation) aan meerdere gebruikers – een point-to-multipoint-distributiesysteem. Deze regeling is zeer succesvol geweest voor massadistributie van inhoud in één richting, maar is beperkt in haar capaciteit in twee richtingen. Zoals opgemerkt, wijzen kabeltelevisiesystemen een klein deel van hun spectrumruimte aan voor upstream-communicatie, maar die bandbreedte is historisch onderbenut door de kabelindustrie.
Telefoonsystemen daarentegen zijn, ondanks hun beperkte bandbreedte, geconfigureerd voor volledige tweerichtings, punt-tot-punt-communicatie. In tegenstelling tot de kabel gebruiken telefoonmaatschappijen een schakelsysteem om een speciale lijn tussen twee bellers tot stand te brengen. Traditionele kabelsystemen beschikken niet over de architectuur of het schakelsysteem om een dergelijke dienst aan te bieden. Kabelmaatschappijen trachten deze technische handicap te overwinnen door technieken te ontwikkelen, waarbij zowel hardware als software wordt gebruikt, om hun systemen interactiever te maken. De omschakeling op digitale technologie wordt vooral gezien als een manier om aanvullende en verbeterde diensten aan te bieden, waaronder interactieve televisie, telefoondiensten en toegang tot Internet.
Een vroeg voorbeeld van deze inspanning is de kabelmodem. Door computerdata, zoals Internet-web-pagina’s, via het kabelsysteem te distribueren, zijn kabelexploitanten in staat hun breedbandcapaciteit te benutten en de modemsnelheden drastisch te verhogen. Klanten die hun computers aansluiten op een kabelsysteem in plaats van een standaard telefoonmodem te gebruiken, kunnen pagina’s downloaden in seconden in plaats van minuten, en het kabelmodem is de hele tijd ingeschakeld, zodat er geen wachttijd is voor de computer om een Internet-verbinding “in te bellen”.
Kabelexploitanten ontwikkelen ook technieken die hen in staat zullen stellen telefoondiensten aan te bieden met gebruikmaking van hun kabelinstallatie. Uiteindelijk zal de breedbandcapaciteit van de kabel een van de belangrijkste distributieplatforms vormen voor het snelle interactieve digitale tijdperk – de informatiesnelweg – en helpen een naadloze integratie van video, spraak en gegevens tot stand te brengen.
Zie ook:Kabeltelevisie; Kabeltelevisie, loopbanen in; Kabeltelevisie, geschiedenis van; Kabeltelevisie, programmering van; Kabeltelevisie, regulering van; Digitale communicatie; Internet en het World Wide Web; Satellieten, communicatie; Telefoonindustrie, technologie van; Televisie-omroep, technologie van.
Bibliografie
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; en Steinfeld, Charles. (1996). Convergentie: Integrating Media, Information, and Communication. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Handboek voor kabeltelevisie: Systems and Operations. New York: McGraw-Hill.
Ciciora, Walter; Farmer, James; and Large, David.(2000). Moderne kabeltelevisietechnologie: Video, Voice, and Data Communications. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Inleiding tot de glasvezeloptica. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Jones Woordenboek van Kabeltelevisie Terminologie. Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Residentiële Breedband: 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). Distant Signals: How Cable TV Changed the World of Telecommunications. Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons