Телевидение по витой паре

Кроме компьютерных данных по симметричной информационной проводке можно успешно передавать широкополосные телевизионные сигналы.

В информационных сетях некоторых предприятий и организаций возникает иногда потребность передавать телевизионные сигналы. К их числу относятся издательства, рекламные агентства, дизайн-бюро, модельные агентства, больницы и т. п. При этом в перечисленных организациях часто не оказывается коаксиальной проводки, используемой обычно для таких целей, а быстро проложить ее в отремонтированном и оборудованном помещении не представляется возможным. Тогда и появляется необходимость передать телевизионные сигналы по существующей симметричной проводке, основанной на витых парах.

Распределение телевизионных сигналов в различных диапазонах частот имеет свои особенности. Традиционные системы кабельного телевидения работают в полосе ниже 450 МГц, в то время как полоса до 862 МГц используется в широкополосных сетях для новых услуг (Internet, видео по заказу, управление городским хозяйством и т. п.). Симметричная проводка Категорий 6 и 7 хорошо работает в полосе до 550—600 МГц, а разрабатываемая сейчас Категория 8 будет обеспечивать передачу во всей полосе до 862 МГц и выше.

Основные сведения о симметричных кабелях Категорий 7 и 8 приведены, в частности, в предыдущей статье автора (см. Д. Гальперович «Мультимедийные кабельные системы» в майском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2003 г.). Ниже рассмотрены наиболее пригодные для передачи телевизионного сигнала кабели Категории 6 известных производителей.

КАБЕЛИ КАТЕГОРИИ 6

Разработка стандарта на кабельные системы Категории 6 началась в сентябре 1997 г., а окончательный вариант был принят в июне 2002 г. За эти пять лет все основные производители кабельной продукции для локальных сетей выпустили на рынок кабели и компоненты Категории 6. Только благодаря современному кабельному оборудованию и высококвалифицированному персоналу, удалось преодолеть трудности исследовательского и технологического характера и создать изделия, отвечающие высоким требованиям этой категории.

Неэкранированные кабели с параметрами Категории 6 стали доступны в 1999-2000 гг. Что касается экранированных решений, то эти работы идут до сих пор, и производителями предлагаются все новые конструкции кабелей. В самое последнее время появились изделия, значительно превышающие требования Категории 6 и относимые производителями к «улучшенной» (enhanced) Категории 6. Следует отметить, что то же самое происходило с кабелями Категории 5: в 1995 г. был принят стандарт TIA/EIA-568-A, а после этого, в 1996-1997 гг., разработаны кабельные изделия Категории 5e (теперь они включены в стандарт на Категорию 5).

Параметры кабелей Категории 6 улучшены относительно Категории 5e. Рабочая полоса частот увеличена со 100 до 250 МГц. С учетом передачи сигналов телевидения, ряд производителей указывают диапазон рабочих частот кабелей Категории 6 до 550—600 МГц. Затухание уменьшилось примерно на 10% (на частоте 100 МГц — с 22 дБ на 100 м до 19,8 дБ на 100 м), но параметры влияния выросли радикально, в несколько раз. Произошло это прежде всего из-за того, что практически во всех изделиях применяется крестообразный разделитель витых пар (см. Таблицы 1 и 2). Во многих кабелях использованы проводники увеличенных диаметров (0,55—0,58 мм), что также способствовало улучшению параметров, хотя и привело к ухудшению весогабаритных характеристик.

Таблица 1. Конструкции неэкранированных кабелей Категории 6.

Таблица 2. Конструкции экранированных кабелей Категории 6.

Экранированные конструкции (см. Таблицу 2) могут иметь самую разную структуру экранов: обмотка всего сердечника одиночной фольгой (FTP), сдвоенной фольгой (F2TP); обмотка фольгой и наложение оплетки проволокой поверх нее (S-FTP) и, наконец, индивидуальное экранирование фольгой пар, иногда с дополнительным общим экраном пучка (S-STP). Такое разнообразие экранов вызвано тем, что компании-производители долгое время и с большим трудом создавали экранированные кабели Категории 6. Последний тип экрана (S-STP) типичен скорее для Категорий 7 и 8, он позволяет создать изделия, характеристики которых далеко выходят за пределы требований Категории 6.

Тот факт, что конструкция кабеля Категории 6 еще не устоялась, подтверждается разнообразием разделителей (сепараторов) витых пар. Хорошо известные элементы кабеля выглядят у разных производителей примерно одинаково, но исполнение разделителей у них совершенно различно (см. Таблицу 1). Последние различаются материалами, их цветом, жесткостью, толщиной крестовины. Что касается защитных оболочек, то этот элемент конструкции также очень хорошо проработан — производители предлагают оболочки из поливинилхлорида (PVC), слабодымного галогенонесодержащего компаунда (LSZH); в США также выпускаются оболочки из фторопласта. Диаметры неэкранированных кабелей находятся в пределах 5,5—6,5 мм, экранированных — 6,5—8,0 мм. В маркировке экранированных кабелей по-прежнему наблюдается разнобой, поскольку обозначение экранов также еще не устоялось. Все изложенное выше свидетельствует о том, что совершенствование кабелей Категории 6 продолжается.

НЕЭКРАНИРОВАННАЯ ПРОВОДКА КАТЕГОРИИ 6

Принцип передачи телевизионных сигналов по горизонтальной проводке из витых пар показан на Рисунке 1. Вертикальная проводка остается коаксиальной, а переход к симметричной кабельной системе осуществляется следующим путем. На коаксиальной вертикали смонтированы разветвители, обычно используемые для этажной разводки. От них идут шнуры (джамперы) к симметричной проводке, предназначенной для поддержки компьютерной сети. Наибольшее распространение в нашей стране получила неэкранированная проводка, поэтому ей уделим внимание в первую очередь.

Рисунок 1. Передача телевизионных сигналов по СКС SYSTIMAX.

Для неэкранированных систем симметричной проводки компания Avaya предлагает следующее решение (см. Рисунок 1). Коаксиальный шнур соединяет коаксиальный разветвитель сети ТВ и распределительную панель 385DP в отсеке связи. К этой панели подводится нужное количество горизонтальных линий четырехпарной проводки компьютерной сети. Через кроссовое оборудование телевизионный сигнал от панели 385DP поступает по кабелю марки 1071 или 1081 в розетку RJ-45 любой марки из состава СКС SYSTIMAX. Розетка, в свою очередь, с помощью адаптера 384A соединяется с телевизионным приемником. Параметры кабеля 1081 Категории 6 в полосе частот, необходимой для передачи телевизионных сигналов, приведены в Таблице 3.

Таблица 3. Основные параметры кабеля 1081 Avaya GigaSPEED.

Адаптер 384A состоит из симметричного кабеля и балуна, оснащенного разъемом типа F; другой конец кабеля армирован разъемом RJ-45. Характеристики панели 385DP и адаптера 384A таковы, что обеспечивают передачу телевизионных сигналов в полосе частот до 550 МГц. Сигналы с большой частотой необходимо конвертировать в пределы указанной полосы. Распространение получила также схема без панели 385DP, когда с обеих сторон применяют адаптеры 384A для непосредственного подключения.

В последнее время наметилась потребность передать по локальной сети базовый телевизионный сигнал, занимающий полосу до 6-6,5 МГц. Для этих целей ведущие компании (AMP Netconnect, Avaya, Panduit, Siemon) разработали розеточные модули, позволяющие состыковать сигнал видео с локальной сетью. В частности, Avaya выпускает два новых модуля: S-Video Outlet и RCA Outlet.

Модуль S-Video, или Super VHS (SVHS), обеспечивает стыковку оборудования с неэкранированными витыми парами и позволяет передавать аналоговые видеосигналы всех систем (NTSC/PAL/SECAM) по витым парам локальной сети. При этом требования к стандартной проводке полностью сохраняются. Основные параметры модуля следующие: импеданс на входе 75 Ом, импеданс на выходе 100 Ом, затухание линии длиной 30 м на частотах ниже 5,5 МГц — до 1,5 дБ; переходное затухание на частоте 5,5 МГц — 60 дБ. Оконцеватель модуля выполнен в виде блока контактов со сдвигом изоляции (контакты IDC). В него можно заделывать неэкранированные кабели Категорий 5, 5е и 6 с проводниками AWG24 (диаметром 0,51 мм).

ЭКРАНИРОВАННАЯ ПРОВОДКА КАТЕГОРИИ 7

Компания AMP Netconnect предлагает следующее решение для экранированных проводок. В систему AMP Communication Outlet Plus входит телевизионная вставка TV Insert для видео- и ТВ-приложений. Она дает возможность передавать по витым парам сигналы от видеокамер, видеомагнитофонов, а также цифровые теле- и радиосигналы в частотной полосе до 862 МГц. Использованный во вставке разъем типа F является стандартным для кабельного и спутникового ТВ и обеспечивает хорошие характеристики передачи на частотах до 2 ГГц. Его волновое сопротивление 75 Ом согласуется со 100 Ом витой пары при помощи балуна (согласующего устройства), находящегося во вставке.

Для распределения телевизионных сигналов по симметричной кабельной системе обычно используется нижняя часть полосы частот. Экономические соображения приводят к тому, что большинство сигналов, передаваемых по широкополосным кабельным сетям, в настоящее время расположено ниже 450 МГц. Желательно, чтобы телевизионный тракт имел затухание не более 20—30 дБ. В случае построения горизонтальной линии на основе кабеля AMP PiMF 600 МГц (Категория 7) длина линий не должна превышать следующих значений: 50 м — на частотах до 450 МГц, 40 м — при 450—600 МГц, 25 м — при 600—862 МГц. При использовании кабеля PiMF 1200 МГц длина линии удваивается.

Совершенно новый соединитель разработала компания Nexans. Он обладает необходимой для передачи телевизионного сигнала широкополосностью и содержит как бы два соединителя в одном. Гнездовая часть соединителя, под маркой GG45, имеет 12 контактов вместо восьми, и они переключаются в зависимости от режима работы. В полосе до 250 МГц (Категория 6) GG45 функционирует как обычный RJ-45, а при более высоких частотах схема соединения изменяется с помощью встроенного микропереключателя. В обеих полосах в тракте остается по восемь контактов, но во втором варианте четыре контакта из «первого этажа» выключаются, а четыре контакта из «второго этажа» подключаются, что и обеспечивает требуемый режим.

Соединитель GG45, подобно вставке AMP TV Insert, позволяет подсоединить только одну линию (одну коаксиальную пару). К сожалению, для модуля GG45 остается пока неясным способ подключения коаксиальной линии — имеющиеся на эту тему публикации не указывают непосредственного пути для выполнения названной процедуры.

Несколько другого подхода к передаче сигналов ТВ придерживается компания Siemon. Ею предложен новый соединитель под маркой TERA, дизайн которого радикально отличается от традиционного RJ-45. Контакты гнезда TERA расположены на двух уровнях — верхнем и нижнем. Если смотреть на гнездо спереди, то два левых верхних контакта предназначены для телевидения. По правым верхним и нижним парам контактов будет работать компьютерная сеть, а оставшуюся левую нижнюю пару контактов рекомендовано отдать под голосовую связь (телефон). Правда, пока остается неясным, как же подключить коаксиальный тракт к этому симметричному гнезду — соответствующее устройство (балун) в доступной документации на соединитель TERA отсутствует.

Первоначально соединитель марки TERA предназначался для кабельных систем Категории 7 (до 600 МГц). В последнее время, в связи с разработкой Категории 8, появились сведения о принятии его в качестве основного для подобных кабельных систем. Следовательно, его широкополосность простирается до 1-1,2 ГГц, так как, согласно разрабатываемым стандартам, Категория 8 имеет именно такую рабочую полосу.

Принципиальная разница между соединителями GG45 и TERA заключается в следующем. Гнездовая часть GG45 (код по стандарту IEC 60603-7-7) обратно совместима с RJ-45, но содержит восемь основных и четыре дополнительных контакта, переключение которых производится микропереключателем. Ответная же часть GG45 (код по стандарту IEC 61076-3-110) имеет восемь контактных пластин, расположенных «в два этажа» (в двух плоскостях), и с разъемом RJ-45 несовместима. Гнездовая часть TERA (код по стандарту IEC 61076-3-104) также имеет восемь контактных пластин, расположенных «в два этажа», и несовместима с RJ-45. Контакты в этом соединителе размещены таким образом, что к гнездовой части возможно подсоединение ответных частей с одной, двумя и четырьмя парами контактов. Соответственно, созданные соединительные шнуры имеют одну, две или четыре пары проводов для подобных подключений.

КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КАТЕГОРИИ 8

С появлением проводки новой Категории 8, в настоящее время проходящей процесс стандартизации, передавать телевизионный сигнал станет значительно проще. По такой кабельной системе, поскольку она изначально рассчитана на диапазон частот до 1200 МГц, телевещание организуется естественным образом: одна из пар выделяется непосредственно для передачи телевизионных сигналов. При этом схема тракта пока не до конца ясна, но основные компоненты — кабели и соединители для построения соответствующей линии, с рабочей полосой до 1200 МГц, в самое последнее время уже появились. Устройства же для перехода от коаксиального тракта к симметричному предстоит еще разработать, причем характеристики должны быть таковы, чтобы они отвечали стандартам на передачу телевизионных сигналов. Нам остается лишь описать разработанные недавно кабели и соединители, которые уже в ближайшее время позволят создать полноценные тракты для передачи телевизионного сигнала по экранированным витым парам, в том числе — для цифрового телевизионного вещания.

Не так давно компания TELDOR выпустила кабель, полностью соответствующий требованиям Категории 8 — TERA DOR 1200 МГц, с проводниками 0,64 мм (см. Таблицу 4). Телевизионный сигнал передается только по одной паре (из четырех экранированных пар), поэтому главным требованием к подобным кабелям становится уменьшение затухания. Так как по этому кабелю предусматривается передача и других сигналов, «переходное затухание на ближнем конце» (NEXT loss) по-прежнему остается актуальным параметром, но к нему в высокочастотной области предъявляются значительно меньшие требования, чем в низкочастотной. Объясняется это тем, что компьютерные сигналы в настоящее время в области высоких частот не передаются — современные компьютерные сети работают в полосе до 100 МГц и лишь осваивают диапазон до 250 МГц. Из Таблицы 4 видно, что затухание на частоте 1200 МГц является довольно большим, но все же самым низким из известных для кабелей Категории 8. Вместе с тем, затухание и NEXT loss на этой частоте практически сравнялись, так что в компьютерных сетях на верхних частотах кабель TERA DOR было бы невозможно использовать. Что касается экранирования пар кабеля, то достигнутый результат не очень высокий: на коаксиальных кабелях с аналогичными экранами (фольга + оплетка) достигается экранное затухание 80 дБ и выше.

Таблица 4. Основные параметры кабеля Teldor TERA DOR 1200.

Остальные параметры кабеля TERA DOR 1200 МГц не имеют прямого отношения к передаче телевизионных сигналов, но необходимы для обеспечения приемлемого качества компьютерных сетей. Поэтому мы лишь констатируем их соответствие требованиям к кабелям Категории 8, разработанным подкомитетом ISO/IEC JTC1 SC25 и находящимся в стадии стандартизации. Однако следует помнить, что высокие характеристики всего тракта передачи удается сохранить только в случае, если кабель заделывают в соответствующие соединители.

Для оконцевания кабелей Категории 8 компания AMP Netconnect предлагает краевой разъем (оконцеватель) MARK II, он предназначен для использования в соединительной системе AMP Communications Outlet Plus (ACO Plus). Полностью экранированная четырехкамерная конструкция соответствует структуре кабеля PiMF и как бы «проносит» ее через соединитель, благодаря чему достигаются высокие характеристики во всей цепочке «оконцеватель — кабель — оконцеватель». В соответствии с техническими требованиями такая линия готова к применению в новых классах компьютерной проводки, приходящих на смену предыдущим поколениям кабельных систем. Обратная совместимость с существующими голосовыми и компьютерными приложениями сохраняется, так как в системе ACO Plus имеется необходимый набор адаптерных вставок. Время заделки соединителя MARK II уменьшено благодаря применению новой конструкции контакта со сдвигом изоляции (контакта IDC). Характеристика переходного затухания между контактами (NEXT loss) для разъема MARK II демонстрирует значительный успех компании: минимальные значения NEXT соединителя до 1200 МГц остаются выше 60 дБ во всем диапазоне. Другие параметры краевого разъема MARK II соответствуют требованиям Категории 8.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

В заключение попробуем собрать гипотетическую линию для передачи телевидения в офисе или квартире с полосой пропускания 1200 МГц. Для этого наиболее пригодны описанные выше компоненты: кабель TERA DOR компании Teldor и соединитель MARK II компании AMP Netconnect. Другие производители также упоминают о возможности собрать из их компонентов подобный тракт, но необходимых данных не публикуют. Технические же параметры кабелей и соединителей, которые мы намерены использовать для создания рекордно широкополосного тракта, описаны достаточно подробно.

Итак, берем кабель TERA DOR и оконцеватель MARK II. Собранная линия состоит из кабеля и двух оконцевателей, в которые заделывают кабель, но это еще не все. Для тракта передачи телевизионных сигналов с оконцевателями MARK II необходимо использовать коаксиальную вставку TV Insert, входящую в систему AMP ACO Plus. В окончательном виде линия состоит из двух вставок TV Insert, двух оконцевателей MARK II и кабеля TERA DOR. Следует помнить, что для подключения такой линии к тракту передачи широкополосного телевизионного сигнала следует применять только стандартизованные коаксиальные шнуры (джамперы).

Давид Гальперович — старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности, кандидат технических наук. С ним можно связаться по тел. 583-5472.