Головная станция кабельного телевидения — это главное сооружение для приема телевизионных сигналов для обработки и распределения по системе кабельного телевидения . Головная станция может быть обслуживаемой или необслуживаемой и обычно окружена каким-либо типом ограждения безопасности. Здание обычно прочное и специально построено для обеспечения безопасности, охлаждения и легкого доступа к электронному оборудованию, используемому для приема и ретрансляции видео по локальной кабельной инфраструктуре. Головные станции также можно найти на подстанциях связи по линиям электропередач (PLC) и в сетях интернет-связи .
Почти все системы кабельного телевидения передают контент по подписке, который транслируется со спутника на геосинхронной орбите . Зашифрованный для предотвращения несанкционированного использования, этот контент передается с одной или нескольких наземных станций, эксплуатируемых различными компаниями по доставке контента. Затем контент модулируется в аналоговом или цифровом виде и передается через кабельную сеть (OSP или «OutSide Plant») в дома подписчиков с помощью коаксиальных или оптоволоконных кабелей, проложенных под землей или натянутых на опорах линий электропередач .
Большинство систем кабельного телевидения также передают местные эфирные телевизионные станции для распространения. В то время как каждый наземный канал представляет определенную частоту , одна или несколько коммерческих приемных телевизионных антенн используются для приема нескольких каналов, которые кабельная компания хочет распространить. Эти антенны часто встроены в единую башенную структуру, называемую главной телевизионной антенной . Предварительные усилители коммерческого телевидения усиливают ослабленные сигналы наземного телевидения для распространения, обычно после повторной модуляции с использованием аналоговой или цифровой схемы, специфичной для кабеля.
Некоторые системы кабельного телевидения получают программы местных телевизионных станций по выделенному коаксиальному кабелю , микроволновой связи или волоконно-оптической линии, установленной между местной станцией и головной станцией. Устройство, называемое модулятором на объектах местной станции, передает свои программы по этой линии на головную станцию кабельного телевидения, которая, в свою очередь, получает их с помощью другого устройства, называемого демодулятором . Затем они распространяются через головную станцию кабельного телевидения среди абонентов. Обычно это более надежно, чем прием передач местных станций по воздуху с помощью антенны. Однако прием вне эфира используется головной станцией в качестве резервного на случай сбоя. В некоторых случаях системы принимают местные каналы через спутник.
Другие источники программ включают в себя те, которые поставляются по оптоволокну, телефонным проводам, Интернету , микроволновым вышкам и местным общедоступным телевизионным каналам, которые отправляются на головную станцию кабельного телевидения на восходящей частоте по самой кабельной системе (известные в отрасли как «Т»-каналы ) или по выделенной линии, установленной кабельной компанией, как упоминалось ранее для приема программ местных телевизионных станций головной станцией.
После получения телевизионного сигнала его необходимо обработать. Для сигналов цифрового спутникового телевидения необходим специальный коммерческий спутниковый приемник для каждого канала, который должен распространяться кабельной системой; обычно это монтируемые в стойку приемники, которые занимают меньше места, чем бытовые приемники. Они выводят видео- и стереоаудиосигналы, а также цифровой сигнал для цифровых установок.
Аналоговые наземные сигналы телевидения требуют процессора, который является радиочастотным приемником, выводящим видео и аудио. В некоторых случаях процессор будет включать встроенный модулятор.
Для сигналов цифрового наземного телевидения требуется специальный цифровой процессор.
Цифровые каналы обычно принимаются в потоке L-диапазона QAM со спутника, который использует мультиплексирование . Используя специальные приемники, такие как Motorola MPS, сигнал может быть демультиплексирован или "Demuxed" для извлечения определенных каналов из мультиплексированного сигнала. На этом этапе может быть выполнена локальная вставка для добавления контента, специально предназначенного для локальной географической области.
Затем сигналы кабельного телевидения смешиваются в соответствии со схемой нумерации каналов кабельной системы с помощью ряда кабельных модуляторов (по одному на каждый канал), которые в свою очередь подаются в частотный мультиплексор или объединитель сигналов. Смешанные сигналы отправляются в широкополосный усилитель, затем отправляются в кабельную систему по магистральной линии и непрерывно усиливаются по мере необходимости.
Модуляторы по сути берут входной сигнал и прикрепляют его к определенной частоте. Например, в Северной Америке стандарты NTSC предписывают, что CH2 — это канал шириной 6 МГц с несущей яркости на частоте 55,25 МГц, поэтому модулятор для канала 2 наложит соответствующий входной сигнал на частоту 55,25 МГц, чтобы его мог принять любой телевизор, настроенный на канал 2.
Цифровые каналы также модулируются; однако, вместо того, чтобы каждый канал модулировался на определенной частоте, несколько цифровых каналов модулируются на одной определенной частоте ATSC. Используя QAM ( квадратурная амплитудная модуляция ), оператор CATV может разместить обычно до восьми подканалов на каждом канале, так что канал 2 может фактически передавать каналы 1–8 в городе зрителя. Для приема этих цифровых сигналов требуются приставки (STB) или CableCards , которые предоставляются самим кабельным оператором.
Многие современные кабельные системы теперь «полностью цифровые», что означает, что аналоговые видеосигналы были прекращены для повторного использования спектра. Радиочастотные каналы, которые раньше занимал аналоговый сигнал, теперь открыты для повторного использования кабельной системой, чаще всего в качестве каналов высокоскоростной передачи данных (обычно называемых в отрасли «HSD») для увеличения скорости загрузки/выгрузки абонентом интернета. (см. DOCSIS ) Удаление аналогового видео также по сути исключает кражу кабеля , поскольку аналоговые сигналы передавались незашифрованными. Большинство цифровых видеосигналов сжимаются в форматы MPEG-2 и MPEG-4 для объединения нескольких видеопотоков в QAM, что обеспечивает наиболее эффективное использование спектра, который абонентская кабельная приставка получает, демодулирует, расшифровывает и отображает как виртуальный номер канала, который распознает зритель. Во многих случаях одна и та же телевизионная сеть может появляться несколько раз в локальной линейке каналов как другой канал, который видит зритель (например, CNN как 34, 334, 1034), это связано с тем, что предыдущие поколения линеек каналов поддерживались в эксплуатации и не должны сбивать с толку зрителей, которые знакомы с сетью, появляющейся под привычным им номером. Хотя канал может появляться в линейке несколько раз, RF QAM, в который он объединен или «мультиплексирован», модулируется и сжимается только один раз. Приставка настраивается на ту же QAM, когда зритель вызывает любой экземпляр этой сети. Виртуальное распределение каналов также позволяет кабельному оператору изменять физическую частоту, на которой находится QAM, без того, чтобы зритель замечал изменение номера канала в своей линейке.
Большинство цифровых кабельных систем шифруют свои сигналы (как данные, так и видео), чтобы исключить несанкционированный прием.
Чаще всего в крупных общенациональных кабельных системах центральная или «суперголовная станция» обслуживает локальный концентратор через оптоволоконный транспортный контур . В некоторых случаях одна суперголовная станция может обслуживать всю зону обслуживания кабельной компании. Суперголовные станции позволяют использовать один сайт спутниковых антенн, которые могут быть размещены в оптимальных местах для спутникового покрытия и силы сигнала, обычно в районах с высокой высотой над уровнем моря и открытой местностью. В крупных кабельных системах провайдер может использовать несколько суперголовных станций в качестве способа резервирования в случае сбоя. Суперголовные станции также создают экономически эффективную среду для кабельных операторов, поскольку количество оборудования и возможностей значительно сокращается, а сигналы могут копироваться и передаваться на локальные концентраторы, которые питают сообщество или город.
В некоторых крупных общенациональных кабельных системах существует своего рода срединная точка между большой суперголовной станцией и местным хабом, известная как головная станция центра рынка или региональная головная станция. Обычно головная станция центра рынка получает свой национальный видеоконтент от суперголовной станции, а затем пересылает его вместе с локальной рекламой и местными каналами в местные хабы. Головные станции центра рынка регулярно обслуживаются, в то время как хабы — нет (за исключением обычного обслуживания и ремонта). Главное преимущество головной станции центра рынка заключается в том, что она может уделять больше внимания местному обслуживанию и деталям, чем общенациональная суперголовная станция. Например, головная станция центра рынка позволяет инженерам извлекать местные видеопотоки, такие как каналы общественного доступа и местные каналы, для просмотра и анализа дефектов качества видео, когда такая проблема может быть не сразу замечена на местном уровне. Еще одним преимуществом является быстрое действие по отключению каналов в определенных областях во время споров по контрактам на перевозку с вещателями. Головные станции центра рынка могут обслуживать хабы в большом городе, целом штате или даже нескольких штатах.
Кабельный концентратор — это здание или укрытие, обычно меньшее, чем головная станция, которое принимает уже обработанный видеосигнал с головной станции и передает его в местное сообщество. (или несколько сообществ) Большинство кабельных концентраторов используются совместно с HFC Plant . Объединенные IP-видео и данные поступают в концентратор через микроволновую или оптоволоконную транспортную цепь и направляются на устройства QAM, такие как система терминации кабельного модема, которая преобразует IP-данные в RF QAM для объединения с другими услугами (такими как видео по запросу , коммутируемое видео ) и передачи абоненту. RF от каждой услуги объединяется в концентраторе в конечном итоге в один коаксиальный кабель, разбитый на узлы, но прямо перед тем, как он покидает концентратор для подачи клиентам, преобразуется в оптоволоконный свет для подачи локальных кабельных узлов, которые могут охватывать большое здание, район или, в сельской местности, целое сообщество. Кабельный узел, расположенный в поле, в свою очередь, реверсирует оптический свет от концентратора и преобразует сигналы обратно в RF по коаксиальному кабелю. Это называется «прямым» путем (загрузкой). Обратное происходит на пути загрузки или «возврата», когда клиенты передают данные обратно в концентратор. Кабельные узлы изначально предназначались для уменьшения каскада усилителей и улучшения качества сигнала для абонентов, удаленных от концентратора. Современные кабельные узлы по-прежнему служат той же цели для уменьшения каскада усилителей, но теперь стратегически размещаются в областях с высокой плотностью данных, чтобы лучше распределять доступность полосы пропускания и уменьшать переподписку в определенной области. Кабельные узлы также позволяют использовать несколько линеек каналов или рынки общественного доступа из одного и того же концентратора.
Поскольку суперголовная станция, питающая концентратор, может находиться вне рынка, концентратор также может быть оборудован антенной вышкой и эфирными антеннами для приема местных каналов на этом конкретном рынке. Местные каналы, принимаемые этим концентратором, затем распределяются по другим концентраторам в этом районе. В зависимости от своего географического охвата и местоположения концентратор может также принимать местные каналы с соседних рынков и объединять их с непосредственным рынком, предоставляя зрителям с этого конкретного концентратора многорыночное программирование, которое кабельная компания может затемнить определенными программами в соответствии с контрактом на перевозку и правилами FCC . Кабельная система может построить оптоволоконный канал в качестве основного пути к местной телевизионной станции в качестве дополнительного средства для переноса своих программ в кабельную систему и использования эфирных антенн в качестве резервного.
Концентраторы OTN (оптический терминальный узел) обычно представляют собой удаленный узел, возникающий из более крупного концентратора, расположенный в сельских общинах и предназначенный для обслуживания, и оборудованный только оборудованием HFC, объединяющим ограниченное количество оптических узлов в общине. Основная цель OTN — расширить кабельную установку HFC до сельских общин без необходимости размещения на месте основного сетевого оборудования, такого как CMTS или периферийные видеоустройства QAM. OTN полагается на родительский концентратор (где фактически расположено основное сетевое оборудование) для предоставления видео и HSD-услуг в своей области. OTN обычно представляет собой небольшое убежище или здание, содержащее всего несколько стоек с оборудованием.
Поскольку основное сетевое оборудование (CMTS, периферийные видеоустройства, основные маршрутизаторы/коммутаторы) не располагаются в самой OTN, HSD и видеоуслуги мультиплексируются и передаются в OTN из родительского концентратора по каналу RF-Fiber. В OTN отдельные услуги демультиплексируются и подключаются к прямому/обратному комбинированному заводу OTN для распространения в сообществе. OTN также позволяют обслуживать сельские сообщества тем же уровнем услуг, который могут получать городские сообщества, без необходимости для кабельного оператора инвестировать большие суммы денег в дополнительное строительство оптоволокна и сетевое оборудование только для ограниченного числа потенциальных клиентов.