CAPÍTULO SEXTO REDES DE CATV
1. Introdução
Este treinamento tem como objetivo proporcionar aos participantes um contato preliminar com a rede de
CATV, permitindo o conhecimento dos conceitos deste tipo de rede. Veremos também alguns dos serviços
que poderão utilizar a rede HFC.
Pré-Requisitos:
• Conhecimentos da modulação analógica
Conteúdo Programático
• Noções de sinais e canais de TV;
• Espectro de freqüências para TV e CATV;
• Sistemas ativos e passivos;
• Noções do Headend/CMS;
• Distribuição do sinal;
• Interferências;
• Noções de codificação e proteção de sistemas;
• Conclusões gerais;
o Cenários futuros da área; o Retorno de investimento.
2. Noções de Sinais e Canais de TV
2.1 Histórico
A transmissão de televisão por radiodifusão iniciou-se nos estados unidos em 1941. Inicialmente utilizaram-se os canais 1 a 13, hoje as freqüências utilizadas pelo canal 1 estão utilizaram-sendo utilizadas para utilizaram-serviços de rádio móvel devido a problemas de interferência. Temos os canais 2 a 6 para a faixa baixa de VHF (Very High Frequency) que está contida entre as freqüências de 54 a 88 MHz, e do 7 ao 13 para a faixa alta de VHF contidos na faixa de freqüência de 174 a 216 MHz.
Em 1952 foram adotados novos canais, 14 a 83, na faixa de 470 a 890 MHz, chamada de UHF.
Em 1953 este padrão foi alterado para inserir informações de cor, que foi desenvolvido a partir de sistemas mecânicos e com largura de banda maior que 6 MHz. Em 1954 foi adotado como padrão nos Estados Unidos o NTSC (National Television Systems Committee). Sua característica básica é uma subportadora de crominância em 3,58 MHz multiplexada com a portadora de vídeo.
Nos primeiros anos da TV comercial nos Estados Unidos, iniciaram-se na Europa estudos para resolver ou minimizar alguns problemas de desempenho que o sistema NTSC apresentava. Estes estudos resultaram em outras duas propostas, que vieram a originar novos sistemas que passaram a ser implementados em diversos países. O sistema PAL (Phase Alternating Line), concebido na Alemanha, que o adotou a partir de 1967, e em 1969 pelo Brasil. O sistema SECAM (Sequential à Memoire), originário na França.
Em 1962, a transmissão de TV para todo o mundo tornou-se possível pela primeira vez, pelo uso de um satélite sobre a Terra. Dessa forma foi possível vencer a limitação da transmissão por visada direta (em tomo de 150 km em cada lance). O satélite serve como estação retransmissora a diversas estações receptoras. Hoje existem dezenas de satélites em órbita.
Em 1984, foi compatibilizado para transmissão de som estéreo. Em 1986, o Brasil adotou o padrão BTSC (Broadcasting Television System Committee).
2.2 Televisão por Assinatura
Como alternativa a transmissão por radiodifusão, são utilizados basicamente três meios de distribuição de TV por assinatura:
• Microondas (MMDS - Multi-Channel Multi-Point Distribution System)
• Satélite (DBS - Direct Broadcasting System) - (DTH - Direct-to-Home)
O cabo opera na faixa de rádio-freqüência (50-750 MHz), o sistema de microondas opera em tomo de 2,5 GHz e o satélite nas bandas C (DBS) e Ku (DTH).
2.2.1 MMDS
Os sistemas MMDS caracterizam-se pela distribuição multicanal de sinais de TV através de portadoras de microondas. O equipamento de recepção de sinais de satélite e o equipamento transmissor ficam localizados num ponto de fácil recepção e retransmissão para os diversos assinantes. No transmissor, o processamento dos canais de TV se dá de forma semelhante ao processamento de Headend de CATV. A portadora, contendo a composição de vários canais de TV, é irradiada através de uma antena com diagrama de radiação setorial. No outro extremo, cada assinante possui um antena receptora que fica posicionada em visada direta com a antena transmissora. O sinal da portadora de microondas é recebido e convertido para a faixa de VHF, que é em seguida processado pelo Set-Top-Box ou conversor de TV do assinante.
Normalmente os sistemas MMDS possuem capacidade para a transmissão de 31 canais analógicos de TV, operando com freqüências de portadoras de 2,5 GHz a 2,7 GHz..
A desvantagem desse sistema é que o sinal propaga-se na horizontal, montanhas, prédios ou outros obstáculos podem impedir sua recepção. Além disso, o alcance obtido na emissão de microondas é relativamente pequeno (potências típicas de transmissão de 2, 10, 50 e 100 Watts são conseguidas com esses sistemas, abrangendo uma área de atendimento entre 20 a 50km), caracterizando, assim como no sistema de cabo, uma operação regional.
2.2.2 DBS
O DBS em BANDA C, é um sistema de distribuição de sinal de vídeo analógico via satélite. É um sistema que pode ser utilizado em locais como sítios fazendas navios e até mesmo para retransmissões de sinal. Um dos satélites usados para esse tipo de transmissão é o BRASILSAT B1(NET). Que usa ~4 GHz para transmissão e ~6 GHz para recepção.
2.2.3 DTH
O DTH em BANDA KL) é um sistema de transmissão de sinais digitais de TV por satélite direto para sua casa. O sinal é captado em qualquer local do país por uma mini-parabólica de 60 a 110 cm, dependendo da localização e um decodificador menor que um videocassete, com imagem cinematográfica e som de CD.
1. Centros de transmissão realizam o "uplink" do sinal digital até o satélite. Galaxy III - R e Galaxy 8i(Directv), PAS - 3R e PAS 6(SKY), Intelsat 709(Tecsat).
2. O transponder é o dispositivo chave do satélite, responsável pela recepção e envio do sinal até à sua casa. A área de abrangência coberta pelo satélite é chamada de footprínt. Simplificando, quem está dentro do footprint pode receber o sinal sem problemas e quem estiver fora não receberá o sinal ou terá que utilizar uma antena super-dimensionada.
3. A antena na sua residência realiza o "downlink" do sinal do satélite. O sinal é convertido para uma freqüência mais baixa e vai para o IRD (decodificador).
2.2.4 Televisão a Cabo
Uma alternativa a transmissão por radiodifusão, onde não se tinha sinais de boa qualidade ou o sinal não chegava devido a problemas de sombra ou outro qualquer, foi utilizar uma rede de cabo coaxial.
1950, Bob Tartton construiu um sistema em Lansford, Pennsylvania, comprando o direito de passar cabo coaxial pelos postes da cidade. Surgindo assim os primeiros sistemas de CATV (Community Antenna Television).
Na década de 60, com o advento da TV colorida exigiu-se uma manutenção mais cuidadosa do sistema. Nesta época surgiu o conceito de canal de retorno, na faixa de 5 a 30 MHz, utilizada inicialmente para "status monitoring" (monitoração da rede de distribuição coaxial a partir do Headend).
No início dos anos 70, a necessidade de maior capacidade de canais culminou com o surgimento do amplificador tipo "push-pull" que permitia a utilização do 50 a 300 MHz de largura de banda. A nova capacidade disponível de 36 canais logo tomou-se padrão na indústria. A partir do meio desta década tornou-se viável economicamente a utilização de canais de satélite específicos para CATV, uma vez que surgiram grandes distribuidoras nacionais para as redes de CATV, e emissoras especializadas em esportes, educação, compras, previsão do tempo, filmes, etc.
No final dos anos 80, sistemas a cabo com largura de banda de 50 a 450 MHz já eram comuns e a capacidade de algumas operadoras já chegava a 78 canais. Amplificadores mais sofisticados foram desenvolvidos para acompanhar esta demanda.
Hoje já estão disponíveis amplificadores na faixa de 50 a 750 MHz e até a faixa de 1GHz. E estão disponíveis muitos canais que não estão no ar, canais disponíveis por Pay-Per-View (PPV), ou Impulse-Pay-Per-Pay-Per-View (IPPV) para filmes, jogos, etc, os quais utilizam o canal de retorno, ou telefone (automaticamente ou não). Ou ainda serviços de dados e telefonia.
Serão analisados dois grandes grupos: HEADEND/CMS E REDE
2.3 Composição do Sinal Composto de Vídeo Monocromático.
O sinal composto de vídeo possui basicamente três partes, informação de vídeo, pulsos de apagamento e pulsos de sincronismo.
O período de apagamento vertical começa com um grupo de 6 pulsos de equalização, espaçados de 1/2 linha, seguido de 6 pulsos de sincronismo (serrilhado) e mais 6 pulsos de equalização. Durante estes pulsos nenhuma informação de imagem é produzida, pois o nível do sinal é preto ou mais que preto.
2.3 Informação de Cor
Para a televisão a cores, a composição do vídeo inclui um sinal de crominância de 3,58 MHz. A figura abaixo mostra um sinal de vídeo, com e sem cor.
As amplitudes relativas na figura a, tem uma descida brusca do branco (primeira barra à esquerda) para o cinza e então a um nível próximo do preto. Estes níveis correspondem ao brilho relativo, ou luminância, valores para informação monocromática.
Na figura b, é adicionado ao sinal de vídeo um sinal de
crominância de 3,58 MHz para as cores amarela, verde e azul escuro, esta informação de cor está na diferença de fase entre o sinal C e o sinal de burst. Como o nível médio deste sinal é o mesmo que o de luminância do sinal monocromático, este sinal pode ser reproduzido por um televisor preto e branco.
O burst é um sinal incluído no pórtico posterior ao sinal de sincronismo horizontal, durante o pulso de apagamento, a fim de sincronizar o oscilador de 3,58 MHz do receptor,
Os níveis do sinal composto é definido pelo IRE (Institute of Radio Engineers), atualmente chamado de IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). A escala IRE total é constituída de 140 unidades (-40 a 100). Este sinal é definido para uma polaridade de sincronismo negativa, com a qual passaremos a trabalhar.
2.5 Canal Padrão de TV
A figura abaixo ilustra como os sinais de imagem e som ficam alojados em um canal de 6 MHz.
• Vídeo: O sinal de vídeo junto com o sinal de crominância, com banda de 4 MHz, são modulados em AM VSB (Modulação AM com Banda Lateral Vestigial). Isto possibilita uma Banda total menor e uma modulação mais eficiente. O fato de um sinal modulado em AM possuir componentes de freqüência nas bandas laterais não o torna semelhante a modulação em freqüência. Em FM, a freqüência varia de acordo com a aiplitude do sinal modulante e não com a freqüência.
• Cor: A portadora de som é suprimida, para reduzir a interferência de 3,58 Mhz, que poderá produzir pequenos pontos na tela.
• Áudio: O sinal de áudio mono (50 a 15 kHz), é modulado em FM, com uma porcentagem de modulação de 60%, fazendo com que sua subportadora de 4,5 MHz acima da portadora de vídeo, tenha um desvio máximo de ±25 kHz, e simplesmente somada a banda do canal.
2.5.1 Som estéreo para TV
sistema de som dos canais de TV ganhou mais um canal, formando o estéreo (L / R) e, além, disso, incorporou-se o SAP (Secpnd Audio Program), que nada mais é do que um terceiro canal de Áudio que pode ser utilizado para transmissão de um outra fonte (áudio em língua original de um filme dublado),
No espectro de áudio estéreo, além da banda base de 0 a 15 KHz, onde são somados L+R, há a omposição de outros sinais. No sistema de TV, um piloto de 15 KHz é gerada a partir dos pulsos de
ntre centrais de transmissão ou transmissão de dados (texto, etc). Desta forma, gera-se um espectro MTS c
sincronismo horizontais de vídeo (fh 15.740 Hz). Assim, usa-se o vídeo para gerar essa portadora. Uma portadora de freqüência 2.fh será modulada pela diferença dos canais L- R. A portadora do SAP é gerada a partir do quinto múltiplo de fh, gerando um sinal que será modulado com a fonte áudio SAP em banda base,
Há ainda a possibilidade de se inserir um canal de serviço a partir de 6.5 fh só para fins de comunicação e
(Multichannel Television Sound) que modulará a portadora de áudio do canal de TV.
2.6 Características dos Principais Sistemas de TV
B D G I K L M N
Linhas por Quadro 625 625 625 625 625 625 525 625 Quadros por Segundo 25 25 25 25 25 25 30 25 Freqüência de Campo (Hz) 50 50 50 50 50 50 60 50 Freqüência de Linha (Hz) 15.650 15.650 15.650 15.650 15.650 15.650 15.750 15.650 largura de Faixa (MHz) 5 6 6 5,5 6 6 4,2 4,2
Largura do Canal (MHz) 7 8 8 8 8 8 6 6
Espaço Vídeo/Áudio (MHz) +5.5 +6.5 +5.5 +6 +6.5 +6.5 +4.5 +5.5
Modulação de Vídeo N N N N N P N N
Sinal de Áudio FM FM FM FM FM AM FM FM
Subportadora de Cor (MHz) 4.433 4,433 4,433 4,433 4,433 4,433 3,587 4,433
País Sistema de Cor VHF UHF País Sistema de Cor VHF UHF
África do Sul PAL I I Israel PAL B G
Alemanha PAL B G Itália PAL B G
Arábi Saudita PAL B G Japão NTSC M M
Argélia PAL B Jordânia PAL B G
Argentina PAL N N Kuait PAL B G
Áustria PAL B G Líbano SECAM B
Bélgica PAL B Líbia SECAM B
Brasil PAL M M Malta PAL B
Bulgária SECAM D K Malásia PAL B G
China PAL D K México NTSC M M
Chipre PAL B G Mônaco SECAM B L
Coréia do Sul NTSC M Nigéria PAL B G
Dinamarca PAL B G Noruega PAL B G
Egito SECAM B G Ornam PAL B G
Emirados Árabes Unidos PAL B G Paquistão PAL B
Espanha PAL B G Polônia SECAM D K
E.U.A. NTSC M M Portugal PAL B G
Filipinas NTSC M M Quatar PAL B
Finlândia PAL B G Romênia SECAM D K
França SECAM L L República Eslovaca SECAM D K Gibraltar PAL B República Pop. Do lêmen PAL B G Grã-Bretanha PAL I I República Tcheca SECAM D K
Grécia SECAM B Rússia SECAM D K
Holanda PAL B Singapura PAL B I
Hong Kong PAL I I Síria SECAM B K
Hungria SECAM D K Suécia PAL B G
índia PAL B Suíça PAL B G
Indonésia PAL B Tailândia PAL B
Irã SECAM B G Tunísia SECAM B
Iraque SECAM B Turquia PAL B G
Islândia PAL B G Ucrânia SECAM D K
3.1 Alocação de Freqüências Para Canais de TV Via Cabo
Canal BW (MHz) Portadora (MHz) Canal BW (MHz) Portadora (MHz)
S.A. Atual Vídeo Áudio S.A. Atual Vídeo Áudio
Canal BW (MHz) Portadora (MHz) Canal BW (MHz) Portadora (MHz)
A. Atual Vídeo Áudio S.A. Atual Vídeo Áudio
S.
77 540-546 541,2500 545.7500 121 774-780 775.2500 779.7500 78 546-452 547.2500 551.7500 122 780-786 781.2500 785.7500 79 552-558 553.2500 557.7500 123 786-792 787.2500 791.7500 80 558-564 559.2500 563.7500 124 792-798 793.2500 797.7500 81 564-570 565.2500 569.7500 125 798-804 799.2500 803.7500 82 570-576 571.2500 575.7500 126 804-810 805.2500 809.7500 83 576-582 577.2500 581.7500 127 810-816 811.2500 815.7500 84 582-588 583.2500 587.7500 128 816-822 817.2500 821.7500 85 588-594 589.2500 593.7500 129 822-828 823.2500 827.7500 86 594-600 595.2500 599.7500 130 828-834 829.2500 833.7500 87 600-606 601.2500 605.7500 131 834-840 835.2500 839.7500 88 606-612 607.2500 611.7500 132 840-846 841.2500 845.7500 89 612-618 613.2500 617.7500 133 846-852 847.2500 851.7500 90 618-624 619.2500 623.7500 134 852-858 853.2500 857.7500 91 624-630 625.2500 629.7500 135 858-864 859.2500 863.7500 92 630-636 631.2500 635.7500 136 864-870 865.2500 869.7500 93 636-642 637.2500 641.7500 137 870-876 871.2500 875.7500 94 642-648 643.2500 647.7500 138 876-882 877.2500 881.7500 100 648-654 649.2500 653.7500 139 882-888 883.2500 887.7500 101 645-660 655.2500 659.7500 140 888-894 889.2500 893.7500 102 660-666 661.2500 665.7500 141 894-900 895.2500 899.7500 103 666-672 667.2500 671.7500 142 900-906 901.2500 905.7500 104 672-678 673.2500 677.7500 143 906-912 907.2500 911.7500 105 678-684 679.2500 683.7500 144 912-918 913.2500 917.7500 106 684-690 685.2500 689.7500 145 918-924 919.2500 923.7500 107 690-696 691.2500 695.7500 146 924-930 925.2500 929.7500 108 696-702 697.2500 701.7500 147 930-936 931.2500 935.7500 109 702-708 703.2500 707.7500 148 936-942 937.2500 941.7500 110 708-714 709.2500 713.7500 149 942-948 943.2500 947.7500 111 714-720 715.2500 719.7500 150 948-954 949.2500 953.7500 112 720-726 721.2500 725.7500 151 954-960 955.2500 959.7500 113 726-732 727.2500 731.7500 152 960-966 961.2500 965.7500 114 732-738 733.2500 737.7500 153 966-972 967.2500 971.7500 115 738-744 739.2500 743.7500 154 972-978 973,2500 977.7500 116 744-750 745.2500 749.7500 155 978-984 979.2500 983.7500 117 750-756 751.2500 755.7500 156 984-990 985.2500 989.7500 118 756-762 757.2500 761.7500 157 990-996 991.2500 995.7500 119 762-768 763.2500 767.7500 158 996-1002 997.2500 1001.7500 120 768-774 769.2500 773.7500
3.2 Alocação de Freqüências Para Canais de TV Via Ar
Canal BW (MHz) Portadora (M Hz) Canal BW (MHz) Portadora (M Hz)
Vídeo Croma Áudio Vídeo Croma Áudio
40 626-632 627.25 630.83 631.75
LoVHF 41 632-638 633.25 636.83 637.75
2 54-60 55.25 58.83 59.75 42 638-644 639.25 642.83 643.75 3 60-66 61.25 64.83 65.75 43 644-650 645.25 648.83 649.75 4 66-72 67.25 70.83 71.75 44 650-656 651.25 654.83 655.75 5 76-82 77.25 80.83 8175 45 656-662 657.25 660.83 661.75 6 82-88 83.25 86.83 87.75 46 662-668 663.25 666.83 667.75 47 668-674 669.25 672.83 673.75
HiVHF 48 674-680 675.25 678.83 679.75
7 174-180 175.25 178.83 179.75 49 680-686 681.25 684.83 685.75 8 180-186 181.25 184.83 185.75 50 686-692 687.25 690.83 691.75 9 186-192 187.25 190.83 191.75 51 692-698 693.25 696.83 697.75 10 92-198 193.25 196.83 197.75 52 698-704 699.25 702.83 703.75 11 198-204 199.25 202.83 203.75 53 704-710 705.25 708.83 709.75 12 204-210 205.25 208.83 209.75 54 710-716 711.25 714.83 715.75 13 210-216 211.25 214.83 215.75 55 716-722 717.25 720.83 721.75 56 722-728 723.25 726.83 727.75
UHF 57 728-734 729.25 732.83 733.75
21 512-518 513.25 516.83 517.75 65 776-782 777.25 780.83 781.75 22 518-524 519.25 522.83 523.75 66 782-788 783.25 786.83 787.75 23 524-530 525.25 528.83 529.75 67 788-794 789.25 792.83 793.75 24 530-536 531.25 534.83 535.75 68 794-800 795.25 798.83 799.75 25 536-542 537.25 540.83 541.75 69 800-806 801.25 804.83 805.75 26 542-548 543.25 546.83 547.75 70 800-812 807.25 810.83 811.75 27 548-554 549.25 552.83 553.75 71 812-818 813.25 816.83 817.75 28 554-560 555.25 558.83 559.75 72 818-824 819.25 822.83 823.75 29 560-566 561.25 564.83 565.75 73 824-830 825.25 828.83 829.75 30 566-572 567.25 570.83 571.75 74 830-836 831.25 834.83 835.75 31 572-578 573.25 576.83 577.75 75 830-842 837.25 840.83 841.75 32 578-584 579.25 582.83 583.75 76 842-848 843.25 846.83 847.75 33 584-590 585.25 588.83 589.75 77 848-854 849.25 852.83 853.75 34 590-596 591.25 594.83 595.75 78 854-860 855.25 858.83 859.75 35 596-602 597.25 600.83 601.75 79 860-866 861.25 864.83 865.75 36 602-608 603.25 606.83 607.75 80 866-872 867.25 870.83 871.75 37 608-614 609.25 612.83 613.75 81 872-878 873.25 876.83 877.75 38 614-620 615.25 618.83 619.75 82 878-884 879.25 882.83 883.75 39 620-626 621.25 624.83 625.75 83 884-890 885.25 888.83 889.75
4. Sistema
Haviamos separado CATV em dois grandes sistemas. O Headend e a Rede
4.1 Headend
4.1.1 Provedor de Serviços
Poderemos ter muitos tipos de serviços, entre eles temos os voltados a vídeo, telefonia e dados.
Serviços de Vídeo:
• CATV (Community Antenna Television): Serviço básico de transporte de canais broadcast para uma comunidade servida pelo cabo. O serviço é normalmente vendido em pacotes de n canais. Do ponto de vista da transmissão, são canais broadcast.
• Canais Premium: São canais pagos separadamente por assinatura, tipicamente mensal. Do ponto de vista do sistema de transmissão, são canais broadcast, iguais aos de CATV. O sistema de embaralhamento e de gerência de clientes tratam estes canais de forma diferente.
• PPV (Pay-Per-View): São canais pagos por evento. Tipicamente para filmes, eventos esportivos especiais, etc. A maioria das instalações ofertando serviços PPV requerem um pedido prévio do assinante (como no dia anterior ao evento) para liberar o canal. Sistema mais modernos permitem um certo nível de interatividade por parte do cliente, com liberação instantânea do canal por sinalização pela linha telefônica ou diretamente pela rede de retorno HFC.
• NVOD (Near Video On Demand): Ou "Quase Vídeo Sob Demanda" é um serviço permitido ao assinante de escolher um filme, tipicamente de um "menu" de 5 á 10 filmes, para ser visto em horários preestabelecidos (tipicamente com início toda hora ou a cada meia hora). Este serviço é interessante no sentido de que parece ser realmente interativo do ponto de vista do assinante, ainda que puramente "broadcast" no que diz respeito á técnica de transmissão. Um filme de 2 horas ofertado como parte de um serviço NVOD com opção de início a cada meia hora será simplesmente transmitido em modo broadcast em quatro canais diferentes, sendo iniciado com meia hora de atraso em um canal e o anterior.
• Programação Local, comunitária, anúncios locais: Este tipo de programação pode ser extremamente interessante para o operador da rede. O mesmo canal pode ser reutilizado com programas diferentes em cada localidade, e espaço publicitário pode ser vendido para comerciantes locais. Do ponto de vista da arquitetura de rede, estes canais são inseridos nos CDI's, servindo a comunidade dos CDI's ou parte da mesma. Esta técnica de inserção dos sinais na rede para transmissão para uma parte dos assinantes é chamada de "narrowcasting".
Telefonia
• Telefonia e serviços associados: Variam desde telefonia básica, até interfaces dedicadas, digitais e analógicas, incluindo 64kbps, RDSI, com taxas de transmissão até 2Mbps (E1).
Serviços de Dados
• MAN (Redes Metropolitanas): São redes usando geralmente protocolos assimétricos de pacotes, e agindo como redes "locais"em uma área urbana. Usuários típicos seriam empresas de grande porte e suas filiais e/ou funcionários, bancos, cadeias de supermercados, universidades, órgãos governamentais, etc. (Arquiteturas lógicas em anéis). Estas redes podem usar vários protocolos (IP, ATM, Ethernet, etc) e são tipicamente simétricas.
• Redes de acesso à Internet: Redes de transmissão permitindo o acesso á rede Internet mundial via transmissão de pacotes IP em alta velocidade. Estas redes são tipicamente assimétricas (O usoo do World Wide Web e serviços FTP, cria uma assimetria considerável no serviço).
Serviços de Vídeo 4.1.2
ç ntenas para recepção dos sinais "do ar" e dos satélites devem ser colocadas e linhadas de tal maneira a se obter a melhor qualidade de sinal possível.
Recep ão dos sinais: As a a
Demodulacão FDM:
Demoduladores são utilizados quando uma aplicação requer que o sinal de RF seja convertido para uma banda base de áudio e vídeo. A conversão para uma banda base permite:
• A codificação do sinal para impedir se uso sem autorização prévia; u
• A alteração da imagem e do som co imagens do gerador de caracteres, efeitos especiais, etc. m através da utilização de um switcher;
• O controle da informação da imagem em grande detalhe através do uso de um aparelho de sincronização de quadros;
• O teste do sinal da banda base. O qual poderia então ser trocado com outros sinais da banda base durante, ou antes, da transmissão destes para o modulador, que os redistribui pela rede.
4.1.3 CMS
Matrizes:
Ligado ao sistema de gerenciamento, permite, automática ou manualmente, trocar os caminhos dos canais, em casos de problemas em certos equipamentos.
Embaralhamento (Scrambling):
de codificação podem, ser utilizados em conjunto. A supressão do sincronismo, é uma técnica de codificação em RF, é muitas vezes utilizada em conjunto com- a inversão de vídeo.
Desembaralhamento (Descrambing):
Geralmente feito por dispositivos colocados na casa do assinante autorizado a receber determinados anais. 0 headend se comunica com o dispositivo de várias formas, pelo próprio cabo ou via telefone.
c
SAP:
Forma o sinal BTSC a ser transmitido para a banda base. Normalmente só é utilizado em canais estéreos.
Gerenciamento de Rede e Billing:
Envolve a cobrança e o gerenciamento da rede do cliente. A tendência atual é a globalização do gerenciamento, com o desenvolvimento de bancos de dados cada vez mais poderosos (inclusive georeferenciados), que permitem a visão geral do sistema à distância, não só dos serviços utilizados para efetuar a cobrança, mas também das condições técnicas da rede, facilitando também os serviços de manutenção e atendimento ao cliente.
Modulação:
Todos os canais são modulados, com freqüências diferentes e somados pelo Combiner, utilizando a técnica de FDM ("frequency-division multiplexing"). A combinação dessas portadoras moduladas dá origem a um sinal composto conhecido como "'RF Broadband Signal". Esse sinal pode então ser processado e embaralhado antes de ser enviado ao assinante.
4.2 REDE 4.2.1 Funções
1. Condução: Deve-se conduzir os sinais do headend até a casa do assinante. Isso é feito através de cabos coaxiais ou fibras ópticas.
2.Divisão: 0 sinal de RF tem que ser dividido para que chegue às diversas residências.
3 Amplificação: 0 sinal de RF tem que ser amplificado a intervalos regulares ao longo do sistema (rede). Essa amplificação é necessária porque cada assinante da rede consome certa potência do sinal e também porque os cabos coaxiais atenuam significativamente a potência do sinal.
4Conexão: Todas as partes, dispositivos, acessórios, etc. que compõe o sistema de TV a cabo devem, ser onectadas de tal forma a proporcionar condução elétrica dos sinais e evitar o "leaking", ou seja, o c
vazamento de sinais do cabo ou a entrada de sinais espúrios neste. A entrada de água ou vapor no cabo também deve ser impedida.
4.2.2 Equipamentos de Rede
Existem muitos equipamentos em uma rede, podemos dividi-los em Passivos e Ativos 4.2.2.1 Passivos
Estes equipamentos não possuem componentes que necessitam de alimentação.
Splitters e Coupiers: São os divisores de sinal, que podem ser divididos ualmente ou não. Esse processo implica em alguma perda de potência, pois ig
existe perdas por inserção na divisão dos sinais.
Taps: São dispositivos que combinam splitters e coupiers com a função específica de derivar a rede até o assinante. Neste dispositivo o sinal é dividido em 2, 4 ou 8 partes iguais que são enviados aos assinantes. Este dispositivo não deixa o sinal AC passar para a casa do assinante, mas permite sua passagem pelos cabos de distribuição.
Conectores
• Pin - Servem para fazer a conexão entre os feeder cables e os amplificadores ou os dispositivos passivos;
• Feed-Thru - São semelhantes aos do tipo pin. Nesse caso o "pin" é o próprio condutor interno do cabo coaxial;
• Splice - Servem para conectar dois equipamentos que serão alocados lado a lado no cabo coaxial;
• "F" - Geralmente são utilizados para as conexões entre os Taps e os assinantes.
• Cabos: O condutor central carrega todos os sinais de RF, e em alguns casos o sinal elétrico AC. No condutor externo é feito o aterramento elétrico. Nos sistemas de CATV o cabo coaxial tem uma impedância característica de 75 ohms, que é determinada pela relação diâmetro do condutor interno/diâmetro do condutor externo e é também afetada pela camada de dielétrico entre os dois condutores.
Outra característica importante dos cabos coaxiais é que para um determinado comprimento linear de cabo, quanto maior o diâmetro do cabo menor será a atenuação do sinal de RF e também quanto maior a freqüência maior será a atenuação do sinal de RF.
A temperatura do meio ambiente tem grande influência no comportamento dos cabos. Quanto maior a temperatura, maior será a atenuação no cabo.
Usualmente os cabos troncais possuem diâmetro maior do que os cabos de distribuição e os cabos drop (cabos que carregam o sinal de RF da rua até a casa do assinante) Os cabos troncais e os de distribuição geralmente possuem o condutor central de alumínio revestido de uma fina adoção da camada de cobre. O chamado "skin effect" é o responsável pela adoção da camada interna de alumínio, o que diminui o custo do cabo. A maioria dos cabos tipo drop possuem dois condutores externos em camadas de malha de alumínio, que servem para evitar vazamentos ou entrada de sinais expúrios.
4.2.2.2 Ativos
Amplificadores Troncais - Tipicamente um amplificador Troncal contém 3 módulos de amplificação troncal (que amplifica o sinal de ida conduzido pelo cabo troncal), um módulo de amplificação tipo bridger (que amplifica os sinais a serem distribuídos para os assinantes) e um módulo de amplificação de retorno (que amplifica sinais de retorno tanto dos assinantes quanto os troncais).
Nó Óptico - Semelhante a um amplificador Trocai mas possui entrada óptica.
Amplificadores De Distribuição (Line Extender) - Tipicamente, um amplificador de distribuição contém m módulo para amplificação dos sinais a serem distribuídos para os assinantes e um módulo para u
amplificação dos sinais de retomo dos assinantes.
4.3 Parâmetros de Desempenho de Sistemas de CATV
Sistemas de CATV devem ser projetados obedecendo a um elevado padrão de qualidade na geração, transmissão e recepção de sinais. Descritos de acordo com normas regulamentadas pelas leis:
• Lei n.8.977 (06/01/1995) - Dispõe sobre o Serviço de TV a Cabo
• Decreto 2206/97 (14/04/1997) - Regulamento de TV a Cabo
• Norma n. 13/96 - Detalha a regulamentação do Serviço de TV a Cabo
Veremos a seguir alguns destes critérios.
4.3.1 Níveis de Operação do Assinante
V na saída do HCT, através de uma pedância de 75 ohms, o que equivale a 0 dBmV, ou +3 dBmV na extremidade O assinante deve receber no mínimo 1m
im
4.3.2 Resposta em Freqüência da rede
Qualquer rede de TV à Cabo, seja puramente coaxial ou até mesmo a mais opticalizada possível (FTH – Fiber to The Home), possui flutuações e degradações do sinal ao longo das linhas de transmissão.
Veremos a seguir um parâmetro importante, que é a resposta em freqüência da rede.
Ao obtermos a resposta em freqüência da rede podemos obter inúmeros parâmetros para o diagnóstico de falhas, tais como "Tilt" (Diferença em dBs entre o máximo e o mínimo de potência em toda a faixa), ondulação (flatness) e detectar a presença de descontinuidades ("Suckouts" - vales profundos na resposta de freqüência, causados por más conexões, cabos danificados, etc).
Na Figura abaixo vemos uma varredura onde se apresenta um "Suckouf bem evidente e o tradicional lope" (Tilt) causado pelos cabos coaxiais. Devemos recordar que o típico cabo coaxial e até mesmo
omo sendo a diferença (em dB) entre as amplitudes das ortadoras de vídeo de maior e de menor freqüência. O Tilt ocorre devido ao "S
alguns elementos passivos de linha (taps, divisores de potência, acopladores direcionais, etc.) possuem atenuações diferentes em função da freqüência.
4.3.2.1 Tilt
É definido c p
caráter dispersivo do cabo coaxial. Nesse caso, portadoras de vídeo de altas freqüências são mais atenuadas que as de baixas freqüências, tomando a curva de distribuição das portadoras de vídeo semelhante a uma rampa decrescente.
A solução geralmente adotada para compensar o desbalanceamento entre as amplitudes das portadoras de RF (tilt) é a utilização de equalizadores de linha. Esses equalizadores podem ser elementos passivos incorporados na rede de distribuição ou podem já vir embutidos nos próprios amplificadores de rede. A resposta em freqüência do equalizador é semelhante a de uma rampa crescente, de modo a compensar o tilt do sinal de entrada, gerando uma resposta de freqüência praticamente plana na saída.
Recomenda-se níveis de 8 a 9 dB, apesar da Norma estabelecer um tilt máximo de 10 dB para sistemas até 00 MHz e incrementos de 1dB a cada acréscimo de 100 MHz.
3
4.3.3 Ruído
Normalmente o ruído é medido em relação a portadora (C/N) e determina o quanto uma imagem é limpa e livre de chuviscos. Cada etapa de transmissão contribui com uma parcela de ruído, ocasionando a degradação do sistema.
Estúdio 60 dB
TV do assinante 42 à 46 dB
ssete doméstico 42 à
Vídeo ca 44 dB
Receptor de Satélite 46 à 50 dB
4.3.4 Não Linearidade
Sempre que múltiplas subportadoras de RF são transmitidas através de um canal comum, qualquer não linearidade do transmissor, receptor ou meio de transmissão irá causar distorções do tipo:
• Batimento entre as subportadoras e suas harmônicas, formando produtos de intermidulação (nf1+mf2, nf1-mf2)
Estas distorções podem acarretar mudança indesejada da forma de onda de um sinal. Os principais parâmetros de distorções não lineares são:
• Modulação Cruzada
• Batimento com freqüências de segunda ordem
o CSO (Composite Second Order) o 2ND (Second Order)
• Batimento com freqüências de terceira ordem
o CTB (Composite Triple Beats) o 3ND (Third Order
4.3.4.1 Mod X
Modulação cruzada ou "CROSS MODULATION" é literalmente o cruzamento da modulação de um ou vários canais, com a modulação de outros e tem uma forte dependência com os níveis das portadoras dos canais que trafegam em um sistema.
Em um sinal de vídeo, os pulsos de sincronismo horizontais contém as componentes de mais alta energia, portanto pode-se afirmar que a manifestação mais comum da modulação cruzada é o aparecimento de barra ou barras verticais sobre a imagem de uma canal.
De maneira mais simples, pode-se dizer que a modulação cruzada ocorre sempre que um determinado sinal de vídeo, que modula a portadora de um canal, consegue modular a portadora de um outro canal resultando, assim, em barras verticais na imagem e, até mesmo, o aparecimento de uma imagem "negativa" ao fundo. A seguir citamos outros efeitos que podem ocorrer.
• Se os pulsos de sincronismo horizontal dos sinais de vídeo, que modulam os diversos canais em um sistema, estiverem exatamente com a m mes a fase e freqüência, as barras não aparecerão na tela da TV. Somente serão vistas distorções nos canais cujas informações de vídeo forem efetivamente afetadas. Neste caso, a modulação cruzada pode ficar em 48 dB abaixo da portadora de vídeo que não causará problemas.
• Se os pulsos de sincronismo estão defasados, significa que as barras aparecerão junto com as informações de vídeo. Neste caso, é necessário ter uma relação de, no mínimo, 51 dB entre a portadora de vídeo e os produtos da modulação cruzada.
A modulação cruzada é um produto de uma distorção de terceira ordem e, portanto, segue uma função logarítmica (20 log) na qual, para cada dB incrementado nos níveis dos sinais em um amplificador, a relação Portadora x Modulação Cruzada piora 2 dB e dobrando-se o número de amplificadores de igual modulação cruzada em um sistema, a relação Portadora x Xmod total piora em 6dB.
A relação Portadora x Xmod em qualquer ponto de um sistema com vários amplificadores é igual à de um amplificador menos 20 vezes o logarítmo do número de amplificadores em cascata até aquele ponto.
McT = Mc1 - 20 . Log(n)
Onde:
McT = Relação portadora x modulação cruzada total
Mc1 = Relação portadora x modulação cruzada de um amplificador n = Número de amplificadores em cascata até o ponto
A relação portadora - XMOD em um sistema de TV a cabo operando em capacidade plena deve ser, no mínimo, 53 dB.
4.3.4.2 Distorções de Segunda Ordem Discretas (2nd)
Quando uma portadora A é aplicada na entrada de um amplificador, a saída deste amplificador irá conter a portadora A amplificada mais a sua segunda harmônica, 2A, que tem uma freqüência igual a duas vezes a freqüência da portadora que a originou.
Quando duas portadoras, A e B, são aplicadas na entrada de um amplificador, a saída deste amplificador irá conter ambas as portadora mais os seus respectivos segundos harmônicos, 2A e 2B, alem das somas e diferenças destas freqüências, ou seja, B-A e B+A.
A distorção de segunda ordem produzida por um amplificador é função do nível das portadoras e se comportam como potência numa base logaritmica (10. Log).
Pode-se dizer, como regra básica, que para cada dB incrementado nos níveis das portadoras em um amplificador, a relação Portadora x Distorções de segunda ordem piora em 1 dB. Para que isso aconteça, os produtos de segunda ordem têm de piorar em 2 dB, ou seja, eles aumentam suas intensidades em 2dB para manterem a diferença Portadora - Produtos de segunda ordem em 1dB.
C/2t = C/2(1) – 15 . Log(n)
Onde:
C/2t = Relação C/ Segunda Ordem após n amplificadores.
C/2(1) = Relação C/ Segunda Ordem após 1 amplificador
n = Número de amplificadores semelhantes em cascata.
A medida que mais canais são adicionados, são criados mais batimentos de segunda ordem.
4.3.4.3 Distorções de Terceira Ordem
Quando 3 portadoras (A, B e C) são aplicadas na entrada de um amplificador, a saída não somente conterá os produtos de segunda ordem, mas também os produtos de terceira ordem, os terceiros harmônicos (3A, 3B e 3C), os segundos harmônicos de cada portadora mais ou menos cada uma delas (2AB, 2AC, 2BA, 2BC, 2CA e 2CB) e finalmente, as 3 portadoras (A, B e C).
A distorção de terceira ordem, também, se soma em um base 20.Log, portanto, para cada dB acrescido nos níveis das portadoras em um amplificador, a relação Portadora x Distorção de Terceira Ordem (C/3a Ordem) irá piorar em 2 dB.
Para calcular esta relação em um ponto do sistema, onde existem amplificadores semelhantes operando com mesmos níveis de sinal, deve-se subtrair 20 vezes o logaritmo do número de amplificadores em cascata até este ponto da relação (C/3a Ordem de um amplificador).
A fórmula para calcular a soma dos diferentes valores dos produtos de terceira ordem é a mesma utilizada para a modulação cruzada.
4.3.4.4 Distorções Compostas de Segunda Ordem (CSO)
O CSO é a composição de batimentos de segunda ordem acima e abaixo da portadora. Acima da portadora são mais significativos, pois estão na região ativa do vídeo.
A relação portadora - CSO medida com portadoras não moduladas deve ser de, no mínimo 53 dB.
4.3.4.5 Distorções Compostas de Terceira Ordem (CTB)
A cada canal adicionado em um sistema de cabo, este irá interagir com os demais produzindo cada vez mais sinais de segunda e terceira ordem.
Exceto para os canais 5 e 6 na faixa de VHF, as portadoras dos demais canais são espaçadas de 6 MHz, portanto, em um sistema que opera com 35 canais podemos ter por volta de 10000 raias criadas por estes canais. O canal 11, por exemplo, sofre, mas de 350 destes produtos e como conseqüência uma forte interferência em sua imagem.
Para medir a relação C/CTB em um sistema, deve-se, antes, retirar a modulação das portadoras de vídeo e áudio. Agora, com um analisador de spectrum, ajusta-se a BW do equipamento para 30 kHz e o filtro de vídeo para 30Hz, os produtos de terceira ordem compostos devem ficar em um nível menor que 57 dB em relação as portadoras de vídeo, isto para não causar interferências nos canais.
Se os produtos de CTB forem muito altos, linhas na diagonal aparecerão movendo-se de um lado para outro na tela do televisor. Além deste efeito, se produtos caírem sobre a parte do canal onde estão as informações de cores, o resultado será o aparecimento de pequenas faixas diagonais de cores diferentes, como um arco-íris.
Como as distorções de segunda e de terceira ordens, a distorção composta de terceira ordem também segue uma razão logarítmica 20 Log portanto, para cada dB de aumento no nível de um amplificador o produto C/CTB irá piorar de 2dB.
Para se conhecer o comportamento da relação C/CTB em um sistema com amplificadores em cascata operando com portadoras de mesmo nível, subtraia 20 vezes o logaritmo do número de amplificadores em cascata, da relação C/CTB de um amplificador.
C/CTB = C/CTB(1) - 20 . Log(n) Onde:
C/CTB = Relação Portadora x CTB total.
C/CTB(1) = Relação Portadora x CTB de um amplificador.
n = Número de amplificadores semelhantes em cascata.
A relação portadora - CTB medida com portadoras não moduladas deve ser de, no mínimo 53 dB.
4.3.4.6 Modulação HUM
É a distorção causada pela freqüência da rede (60 Hz) e suas harmônicas na portadora de vídeo. Podemos identificá-la pela barra ou barras horizontais na tela. AS variação pico a pico do nível da portadora de vídeo causada por distúrbios de baixa freqüência (zumbido ou transientes respectivos) gerados no sistema, ou por resposta de baixa freqüência inadequada segundo a norma, não deverá exceder 3% (= 30dB) do nível da portadora de vídeo, Recomenda-se utilizar 1%(=40dB).
5. Considerações Finais 5.1 Codificação
• Tipos de Sistemas de Codificação
• Ponto Endereçável
• Serviços Extras
o Home Bank o Home Shopping o Etc.
5.2 Proteção de Sistemas • Para Raios
• Malha Aterrada
• SPARK GAP
5.3 Comunicação de Dados em Redes Faixa Larga
• 500 usuários
• 1 Headend Controller -10 Mbps
• 50% ativos em horário de pico
• 30% simultâneos
• 10 Mbps / 500 x 0,5 x 0,3 = 133 Kbps (pior caso)
