În conceptul său, tehnologia de televiziune prin cablu este relativ simplă. Este un sistem de cabluri și amplificatoare utilizate pentru a colecta semnale de televiziune și radio de la o varietate de surse și pentru a le livra la casele dintr-o anumită zonă geografică. Ea este uneori comparată cu sistemul de apă al unui oraș, care preia apa de la una sau două surse primare și o distribuie clienților din tot orașul. În mod similar, televiziunea prin cablu distribuie o listă de canale de televiziune tuturor locuitorilor dintr-o zonă care se conectează la cablul său. Sistemele de cablu își extind serviciile pentru a include, de asemenea, accesul la internet de mare viteză și servicii de telefonie tradiționale. Componentele fundamentale ale unui sistem de cablu includ biroul principal al sistemului local, numit „headend”, unde diferitele semnale sunt adunate, combinate și introduse în sistem; liniile de fibră optică și cablurile coaxiale, firele care transportă informația; amplificatoarele care amplifică semnalul la intervale regulate și mențin intensitatea semnalului; și, adesea, decodoarele, care traduc semnalele de cablu în informații electronice pe care televizorul de acasă le poate utiliza.
Capitalul principal
Procesul de transmitere a programelor la domiciliu începe departe de capătul principal al sistemului local. Corporațiile naționale și multinaționale, cum ar fi AOL-Time Warner și Disney, creează programele și operează canale cunoscute, cum ar fi CNN, ESPN, HBO, Discovery și MTV. Aceste companii distribuie semnalele programelor, de obicei prin satelit, de la câteva puncte de origine principale, transmițând materialul către cele peste zece mii de sisteme de cablu individuale din Statele Unite, precum și către sistemele de cablu din întreaga lume. Aceste semnale sunt recepționate de antene parabolice de mari dimensiuni, amplasate la capătul sistemului local. Companiile de programare transmit simultan semnalele lor către alți furnizori de televiziune cu mai multe canale, cum ar fi companiile de difuzare directă prin satelit (DBS) (de exemplu, Direc TV).
În plus față de pachetele de cablu de bază și premium, sistemele transmit posturi de televiziune locale și regionale, posturi de radio și servicii audio naționale. Adesea, ele produc, de asemenea, propriile programe sau transmit programe care sunt produse de alții din comunitate. Posturile locale de radio și de televiziune sunt captate de versiuni puternice ale antenelor de televiziune de acasă sau, uneori, sunt trimise la centrala centrală prin legături cu microunde (o tehnologie de difuzare specializată) sau prin cablu. În mod obișnuit, aceste posturi de radio și televiziune locale sunt afiliate la principalele rețele naționale și le transmit (de exemplu, NBC, CBS, ABC, PBS, Fox, WB și UPN). Posturile de radiodifuziune care nu sunt afiliate la programatorii naționali, inclusiv posturile religioase, vor fi, de asemenea, incluse în pachet. Serviciile audio naționale care cuprind zeci de canale de muzică digitală sunt alimentate prin satelit în același mod ca și programele video naționale.
Semnalurile de la posturile de televiziune și radio care se află în afara razei normale de recepție a sistemului, cum ar fi posturile din altă parte a statului, pot fi captate în apropierea antenei de emisie a postului respectiv și importate prin microunde sau prin telefonie fixă. Programele care sunt create în studiourile de televiziune (de obicei, studiouri mici) de la sediul central sunt înregistrate video pentru a fi redate ulterior cu ajutorul unor aparate de înregistrare video de calitate profesională. Aceste aparate pot, de asemenea, să redea casetele create de alte persoane din comunitate pentru a fi difuzate pe canalele de acces public sau guvernamental ale sistemului. Uneori, programele sunt transmise prin cablu la capătul de linie de la o instalație de televiziune guvernamentală locală sau de la un studio de televiziune de la un liceu sau colegiu din zonă. Multe sisteme moderne de televiziune prin cablu stochează și redau, de asemenea, programe, de obicei reclame, folosind servere digitale de mare capacitate.
Toate aceste materiale de program sunt organizate electronic, iar fiecare semnal este apoi impus pe o undă purtătoare separată, sau canal. Semnalul combinat este apoi trimis pe sistem spre casa abonatului.
Sistemul cu fir
Există trei tipuri de fire care sunt folosite în telecomunicațiile moderne: așa-numita pereche răsucită, cablul cu fibră optică și cablul coaxial. Perechea torsadată este firul cunoscut care este folosit de companiile de telefonie pentru a transporta voce și date. În comparație cu cablurile de fibră optică și coaxiale, perechea torsadată, fără o condiționare specială, este destul de limitată în ceea ce privește cantitatea de informații pe care o poate transporta și este o conductă electronică mult prea îngustă pentru a transmite programe de televiziune multicanal. Prin urmare, operatorii de cablu folosesc cabluri coaxiale și de fibră optică.
Industria televiziunii prin cablu își trage numele de la cablul coaxial. Înainte de adoptarea fibrei optice în anii 1980, un sistem de cablu era format aproape în întregime din „coaxial”. Termenul „coaxial” se referă la cele două axe ale cablului, un fir central din cupru masiv (prima axă) înconjurat de un înveliș sau tub metalic (a doua axă). Cele două axe sunt separate fie de distanțiere în formă de gogoașă, fie de un material solid, asemănător plasticului, care este transparent la undele radio. Un strat exterior rezistent, din plastic, acoperă cablul.
Fibra este practic un fir subțire de sticlă care are aproximativ lățimea unui fir de păr uman. În loc să transporte informații sub formă de unde radio, fibra optică transmite informații pe fascicule de lumină generată de laser. Deoarece este fabricată în principal din sticlă (ale cărei materii prime sunt abundente) în loc de cupru, fibra este mai ieftină decât cablul coaxial. De asemenea, poate transporta semnificativ mai multe informații decât coaxialul și este mai puțin predispusă la pierderi de semnal și interferențe.
Atât fibra cât și coaxialul pot transporta un număr mare de canale de televiziune, împreună cu alte informații, în parte datorită modului în care exploatează spectrul electromagnetic. Spectrul electromagnetic este mediul prin care și în interiorul căruia sunt transmise semnalele de televiziune și radio; acesta este o parte invizibilă a mediului natural și include elemente precum lumina vizibilă, razele X, razele gamma și razele cosmice. O mare parte din acest spectru natural poate fi utilizată pentru a transmite informații, iar guvernul SUA a alocat anumite părți din el pentru diferite tipuri de comunicații fără fir. Printre acestea se numără comunicațiile militare, radiourile cu două căi, telefoanele celulare și chiar deschizătoarele de uși de garaj. Radiodifuzorii comerciali, cum ar fi televiziunile și posturile de radio din orașele natale, împart, prin urmare, această resursă limitată cu alți utilizatori.
Sistemele cu fir, cum ar fi televiziunea prin cablu, pe de altă parte, reproduc spectrul natural într-un mediu izolat și controlat. Ele pot utiliza tot spațiul disponibil al spectrului creat de acel sistem fără a fi nevoite să îl împartă cu alte servicii. Cantitatea de spațiu de spectru care este disponibilă într-un anumit sistem sau pentru o anumită aplicație se numește „lățime de bandă” și se măsoară în hertzi sau, mai frecvent, în kilohertzi (kHz) și megahertzi (MHz). Linia telefonică într-o locuință este puțin mai mare de 4 kHz și este denumită „bandă îngustă”. Un semnal de televiziune de radiodifuziune necesită 6 MHz, iar cele mai multe sisteme moderne de cablu „în bandă largă” funcționează la 750 până la 860 MHz, sau la peste 110 canale de televiziune analogice.
Amplificatoare
Pe măsură ce semnalul de televiziune trece prin liniile de cablu, atât cele de fibră cât și cele coaxiale, acel semnal își pierde din intensitate. Rezistența din cablul coaxial sau impuritățile din fibră fac ca semnalul să se deterioreze și să se estompeze pe distanță. Prin urmare, semnalele trebuie să fie amplificate la intervale regulate. În sistemele de cablu contemporane, aceste amplificatoare sunt plasate aproximativ la fiecare două mii de picioare pentru liniile coaxiale; o serie de amplificatoare se numește „cascadă”. Puterea superioară de transport a fibrei înseamnă că sunt necesare mai puține amplificatoare pentru a acoperi aceeași distanță. Numărul total de amplificatoare care pot fi utilizate într-o cascadă sau într-un sistem este limitat, deoarece fiecare amplificator introduce o cantitate mică de interferențe în linie. Aceste interferențe se acumulează și, în cazul unui număr prea mare de amplificatoare, vor atinge un punct de distorsiune inacceptabil. Numărul de amplificatoare care sunt utilizate și distanța dintre ele într-un sistem real depinde de lățimea de bandă a sistemului și de mediu (de exemplu, coaxial sau fibră optică). Un anumit sistem de cablu poate avea sute, chiar mii de kilometri de fibră și coaxial și sute de amplificatoare.
Sofisticarea amplificatorului este, de asemenea, principalul responsabil pentru lățimea de bandă exploatabilă în sistem, sau numărul de canale pe care un sistem le poate transporta. Primele amplificatoare de televiziune prin cablu puteau retransmite doar un singur canal la un moment dat, iar un sistem de cablu cu trei canale trebuia să aibă un set separat de amplificatoare pentru fiecare canal. Amplificatoarele moderne de bandă largă transportă zeci de canale simultan.
Arhitecturi de rețea
Schema în care este aranjat un sistem de cablu (adică configurația firelor de la capătul de linie până la casa abonatului) este arhitectura sistemului. Încă din primele zile ale cablului, la sfârșitul anilor 1940, arhitectura clasică pentru un sistem de cablu a fost cunoscută sub denumirea de „tree and branch”. Imaginați-vă o diagramă a unui arbore genealogic, cu ramurile ancestrale ale familiei care se desprind din trunchi, iar aceste ramuri mari se împart și se răspândesc în ramificații mai fine și mai numeroase. Sistemul clasic de cabluri este conceput în acest mod. Semnalele pleacă de la sediul central prin „linii principale” de mare capacitate, de obicei din fibră optică, care își croiesc drum prin arterele principale ale comunității, pe străzile orașului spre cartierele locale. „Cablurile de alimentare sau de distribuție se ramifică de la magistrala de fibră optică sau coloana vertebrală și se răspândesc pe străzile din cartier către sute, uneori mii de case. În cele din urmă, din cablurile de alimentare se desprind „linii de coborâre” coaxiale mai mici pentru a face legătura cu casele individuale. Toate liniile sunt fie îngropate sub pământ, fie înșirate pe stâlpi închiriați, de obicei, de la compania locală de telefonie sau de electricitate. Deoarece liniile magistrale și liniile de legătură nu își pot susține propria greutate, acestea sunt ancorate de cabluri de oțel grele numite „stranduri”, care suportă și greutatea amplificatoarelor.
Cu dezvoltarea tehnologiei rentabile a fibrei optice în anii 1980, sistemele de cablu au început să înlocuiască o mare parte din liniile coaxiale cu noua tehnologie de capacitate mai mare, începând cu liniile magistrale și trecând la liniile de legătură. Odată cu schimbarea hardware-ului a venit și o schimbare în arhitectura sistemului. Utilizarea fibrei optice a însemnat o reducere a costurilor pe termen lung, o scădere a numărului de amplificatoare necesare și o creștere a calității generale a semnalului. Fibra optică ar putea fi rulată direct de la capul de rețea către hub-uri sau noduri, deservind grupuri mari de locuințe. De la aceste noduri de fibră optică, sistemele coaxiale de tip mini-arbore și ramificație ar deservi clienții din zonă. Această combinație de fibră optică și cablu coaxial este arhitectura hibridă de fibră coaxială (HFC).
Set-Top Boxes
Mulți abonați la cablu, chiar și cei care au televizoare contemporane „pregătite pentru cablu”, au set-top box-uri de cablu suplimentare, sau convertoare, care se află pe sau lângă televizoarele lor. Set-top boxele îndeplinesc mai multe sarcini importante pentru sistemul de cablu. Pentru unele televizoare, în special cele mai vechi sau cele care nu sunt pregătite pentru cablu, acestea acționează ca tuner de televiziune, dispozitivul care selectează canalele care urmează să fie vizionate. Deoarece spectrul cablat este un univers închis, operatorii de cablu își pot plasa canalele pe aproape orice frecvență pe care o doresc și fac acest lucru pentru a utiliza cât mai eficient spațiul și tehnologia. Operatorii, de exemplu, transmit canalele VHF de radiodifuziune de la 2 la 13 în locul lor „normal” pe cadran, dar canalele UHF de la 14 la 69, care în spectrul deschis sunt mai înalte decât canalele VHF și separate de acestea, au fost mutate în „spațiul cablului”. Întregul spectru al cablurilor este, de fapt, împărțit în benzile sale proprii. Canalele de la 2 la 6 sunt transmise în banda joasă, canalele de la 7 la 13 în banda înaltă, iar alte programe ale rețelelor de cablu sunt distribuite pe canalele din banda medie, superbandă și hiperbandă. O parte a benzii joase (adică de la 0 la 50 MHz) este adesea utilizată pentru a transporta semnale de la domiciliul consumatorului „în amonte” și înapoi la capul de linie al companiei de cablu. Televizoarele care nu sunt configurate pentru a recepționa numeroasele benzi speciale ale cablului necesită decodoare pentru conversie.
În timp ce televizoarele pregătite pentru cablu au preluat majoritatea funcțiilor simple de recepție a semnalului în sistemele moderne, convertoarele rămân un element de bază în industrie pentru furnizarea de servicii mai avansate, cum ar fi programarea premium și filmele „pay-per-view”. Cutiile ajută la controlul distribuției acestor programe către casele abonaților. Multe sisteme de cablu sunt „adresabile”, ceea ce înseamnă că fiecare abonat are o adresă electronică, iar operatorii pot activa sau dezactiva semnalul către casa respectivă de la sediul central. Tehnologia care face posibilă adresabilitatea este adesea găzduită în set-top box. În cele din urmă, pe măsură ce cablul intră în era digitală, set-top boxele sunt folosite pentru a converti canalele și serviciile digitale în semnale pe care televizorul analogic standard le poate utiliza.
Interactivitatea cablului și serviciile avansate
În timp ce majoritatea sistemelor de cablu sunt adresabile, interactivitatea reală rămâne limitată în majoritatea sistemelor. Interactivitatea nu are o definiție prestabilită și poate lua mai multe forme, inclusiv comandarea filmelor atunci când clientul dorește să le vadă (video la cerere) sau posibilitatea ca sistemul de cablu să monitorizeze alarma de fum din casă. În toate cazurile, este nevoie de un mijloc de transmitere a unui semnal de la domiciliu la capătul de rețea. Sistemele de televiziune prin cablu au fost inițial configurate pentru livrarea eficientă a unor cantități mari de programe dintr-un singur punct (capătul de rețea) către mai mulți utilizatori – o schemă de distribuție punct-la-multipunct. Acest aranjament a avut un mare succes în ceea ce privește distribuția în masă de conținut într-un singur sens, dar este limitat în ceea ce privește capacitatea sa bidirecțională. După cum s-a menționat, sistemele de televiziune prin cablu desemnează o mică parte din spațiul lor de spectru pentru comunicarea în amonte, dar această lățime de bandă a fost subexploatată istoric de industria cablului.
În schimb, sistemele de telefonie, în ciuda lățimii lor de bandă limitate, sunt configurate pentru o comunicare completă bidirecțională, punct la punct. Spre deosebire de cablu, companiile de telefonie folosesc un sistem de comutare pentru a crea o linie dedicată între doi apelanți. Sistemele tradiționale de cablu nu dispun de arhitectura sau de comutatorul necesar pentru a furniza un astfel de serviciu. Companiile de cablu încearcă să depășească acest handicap tehnic prin dezvoltarea de tehnici, folosind atât hardware, cât și software, pentru a face sistemele lor mai interactive. Conversia la tehnologia digitală este văzută în special ca o modalitate de a furniza servicii suplimentare și îmbunătățite, inclusiv televiziune interactivă, servicii de telefonie și acces la Internet.
Un prim exemplu al acestui efort este modemul de cablu. Prin distribuirea datelor informatice, cum ar fi paginile web de internet, prin intermediul sistemului de cablu, operatorii de cablu sunt capabili să își exploateze capacitatea de bandă largă și să crească dramatic viteza modemului. Clienții care își conectează computerele la un sistem de cablu în loc să folosească un modem telefonic standard pot descărca pagini în câteva secunde în loc de minute, iar modemul de cablu este pornit tot timpul, astfel încât nu mai este nevoie să aștepte ca computerul să „formeze” o conexiune la internet.
Operatorii de cablu dezvoltă, de asemenea, tehnici care le vor permite să ofere servicii de telefonie folosind instalația lor de cablu. În cele din urmă, capacitatea de bandă largă a cablului va oferi una dintre platformele majore de distribuție pentru era digitală interactivă de mare viteză – autostrada informației – și va contribui la crearea unei integrări perfecte a serviciilor video, voce și date.
Vezi și:Televiziunea prin cablu; Televiziunea prin cablu, Cariere în televiziune; Televiziunea prin cablu, Istoria televiziunii prin cablu; Televiziunea prin cablu, Programarea televiziunii prin cablu; Televiziunea prin cablu, Reglementarea televiziunii prin cablu; Comunicare digitală; Internet și World Wide Web; Sateliți, Comunicare; Industria telefonică, Tehnologia telefoniei; Televiziunea prin radiodifuziune, Tehnologia televiziunii.
Bibliografie
Baldwin, Thomas; McVoy, D. Stevens; și Steinfeld, Charles. (1996). Convergență: Integrarea mijloacelor de informare în masă, a informațiilor și a comunicațiilor. Thousand Oaks, CA: Sage Publications.
Bartlett. Eugene. (1999). Manualul televiziunii prin cablu: Sisteme și operațiuni. New York: McGraw-Hill.
Ciciora, Walter; Farmer, James; și Large, David.(2000). Tehnologia modernă a televiziunii prin cablu: Video, voce și comunicații de date. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann.
Crisp, John. (1999). Introducere în fibra optică. Woburn, MA: Butterworth-Heinemann.
Jones, Glen. (1996). Dicționarul Jones de terminologie a televiziunii prin cablu. Boston: Information Gatekeepers.
Maxwell, Kim. (1998). Banda largă rezidențială: 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., și Frieden, Robert M. (1998). The Cable and Satellite Television Industries (Industria televiziunii prin cablu și prin satelit). Boston: Allyn & Bacon.
Southwick, Thomas. (1998). Semnale îndepărtate: How Cable TV Changed the World of Telecommunications (Cum a schimbat televiziunea prin cablu lumea telecomunicațiilor). Overland Park, KS: Primedia Intertec.
Patrick R. Parsons
.