Planung und Topologien von TV-Signalverteilungsnetzen (MATV/SMATV)

Einzelantennenanlagen für Einzelwohnungen

Dient zur Versorgung einer einzelnen Wohneinheit. Das Signal muss stark genug sein, um über ein Verteilnetz einen Empfänger zu speisen, der nicht weiter als 50 m entfernt ist. Diese Anlage ist auf das Mischen, Trennen und die Impedanzanpassung der empfangenen Signale sowie bei Bedarf auf die Verstärkung beschränkt. Treten Doppelbilder auf, muss das empfangene Signal auf einen nicht benachbarten Kanal umgesetzt werden. Die Pegel der empfangenen Signale müssen nicht zwingend identisch sein, aber nahe beieinander liegen. Der Pegelunterschied zwischen den verschiedenen Kanälen am Benutzeranschluss sollte 12 dB nicht überschreiten.

Internes Abzweiger-Netzwerk (Taps)

Dies ist das bevorzugte System in einer Anlage. Es entlastet den Benutzer (BAT) von Interferenzen und internen Netzwerkproblemen. Es werden Abzweiger mit unterschiedlicher Dämpfung verwendet. Die Dämpfung sollte geringer sein, je weiter das Endgerät entfernt ist.

Interne Durchgangsdosen-Netzwerke

Wird nur in Einzelanlagen verwendet. In Gemeinschaftsanlagen würden Störungen zwischen den Nutzern auftreten. Um Verluste auszugleichen, werden Durchgangsdosen mit unterschiedlicher Dämpfung verwendet. Die Dosen werden mit einem Radio-TV-Separator (Weiche) ausgeglichen. Die Entkopplung zwischen zwei benachbarten Anschlüssen ist wichtig.

Die Durchgangsdose mit Radio-TV-Separator trennt Rundfunk- und Fernsehsignale und verteilt sie auf zwei Anschlüsse. Es gibt zwei Arten:

• Zwischen- oder Seriendosen: Werden in das interne Netzwerk eingefügt.
• Enddosen: Werden als letzter Anschluss im internen Netzwerk und beim Benutzer verwendet. Sie beenden die Leitung.

Es kann auch ein gemeinsames Verteilnetz verwendet werden. Die Signalverteilung erfolgt über Abzweiger. Mit vorhandenen Verteilerkästen wird das Signal für jede Etage bereitgestellt.

Kollektivanlagen (Mehrfamilienhäuser)

Wird installiert, wenn sich mehr als eine Wohnung in einem Gebäude befindet. Eine zentrale Anlage muss:

• Für jeden Benutzer eine interne Schaltung bereitstellen, die ein Signal von guter Qualität liefert.
• Vermeiden, dass Störungen von einem Empfänger auf einen anderen übertragen werden.

Diese Anlagen werden durch die RICT-Vorschriften (Regulierung der gemeinsamen Telekommunikationsinfrastrukturen) geregelt.

Komponenten und Struktur des Verteilnetzes

Verteilnetz (Delivery Network)

Der Teil, der die Kopfstation mit dem Verzweigungsnetz verbindet. Er verbindet den Ausgang der Kopfstation mit dem Eingang der nachgeschalteten Elemente.

Verzweigungsnetz (Red Dispersion)

Dies ist der Teil, der das Verteilnetz mit dem PAÜ (Hausanschlusspunkt) verbindet.

PAÜ (Point d'Accès Utilisateur / Zugangspunkt für den Benutzer)

Das Netzwerkelement, an dem das Benutzernetz (Wohnung) beginnt.

Benutzernetz (Wohnung)

Das Verteilnetz innerhalb der Wohnung des Benutzers.

Benutzeranschlussdosen

Ermöglichen die Verbindung zwischen dem Verteilnetz und den Endgeräten.

Signalempfangsgeräte

Dies sind die Geräte und Komponenten, die Signale demodulieren, dekodieren und verarbeiten.

Topologien von Signalverteilungsnetzen

Arten von Struktur-Signalverteilungsnetzen:

• Verteilerkästen in Kette (Durchgangsdosen in Serie)
• Stern-Topologie (Star-Cast)
• Baum- oder Zweig-Topologie
• Kombinierte Baum-Zweig-/Stern-Topologie
• Multischalter-/Multithreading-Topologie

Verteilerkästen in Kette (Durchgangsdosen)

Gilt nur in Einzelanlagen. Sollte nicht in Gebäuden mit mehreren Wohnungen verwendet werden. Die Anschlüsse sind in Reihe geschaltet und voneinander abhängig. Jegliche Fehlfunktion oder Manipulation kann den Empfang der anderen Nutzer beeinträchtigen.

Stern-Topologie (Star-Cast)

Verwendet Verteiler (Splitter), um das Signal aufzuteilen. Vorteil: Gut ausbalanciert, wenn die Kabellänge (L) nicht sehr groß ist. Nachteil: Hoher Kabelverbrauch. Empfohlen für eine kleine Anzahl von Anschlüssen (< 16). Variante: Stern-Topologie an der Kopfstation verwenden, Durchgangsdosen in Räumen, die mehr als einen Anschluss benötigen.

Baum-Zweig-Topologie

Eine der am häufigsten verwendeten Strukturen in großen Kollektiv- oder Einzelanlagen. Verwendet eine Kombination aus Abzweigern und Durchgangsdosen. Abzweiger stellen die Verbindung zwischen den Etagen und den Verteil- und Verzweigungsnetzen her, ähnlich wie Verteilerkästen im Haus. Vorteil: Optimiert den Einsatz von Koaxialkabel. Gut ausgewogen durch die abgestimmte Verwendung von Abzweigern und Durchgangsdosen. Ideal für eine große Anzahl von Anschlüssen.

Kombinierte Baum-Zweig-/Stern-Topologie

Empfohlen für mittlere und große Installationen. Dies ist eine Verteil- und Verzweigungsstruktur. Abzweiger dienen als gemeinsame Elemente für jede Etage. Das Wohnungsnetzwerk ist sternförmig (> 6 Anschlüsse). Vorteil: Entzerrung der Sternverteilung. Angemessener Kabelverbrauch. Die Aufteilung der Verteilung und Verzweigung erfolgt durch Abzweiger.

Multischalter-/Multithreading-Topologie

Dient zur transparenten Verteilung von Satellitensignalen. Das wesentliche Element ist der schaltbare Abzweiger (Multischalter-Kette). Die Struktur wird oft als erweiterte Baum-Zweig-Topologie bezeichnet (erweiterte Bandbreite: 47 bis 2150 MHz). Es gibt viele Möglichkeiten, wie der schaltbare Abzweiger eingesetzt werden kann.

Designkriterien für Verteilnetze

Die Designkriterien sind:

• Das Verteilnetz muss ausgewogen sein.
• Es muss das Frequenzband aller zu verteilenden Dienste unterstützen.
• Es wird ein Netzwerk mit erweiterter Bandbreite bis zum ZF-Band (Zwischenfrequenz) empfohlen.
• Die Geräte müssen eine Rückflussdämpfung von mindestens 6 dB im Satellitenband aufweisen.

Diese Berechnungen müssen für alle Anschlüsse und in jedem Frequenzband durchgeführt werden. Die Art der Benutzeranschlussdose hängt von den ausgewählten Diensten ab, die verteilt werden sollen.

Empfehlungen zur Topologie

• Stern-Topologie für Einfamilienhäuser mit weniger als 16 Anschlüssen.
• Baum-Zweig-/Stern-Struktur für Mehrfamilienhäuser mit weniger als 6 Anschlüssen pro Wohnung.

Die Verteilung in kollektiven Baum-Zweig-Netzen ist komplexer als die vorherigen. Bei der Netzgestaltung sollte ein Anschluss für jeden Raum des Hauses vorgesehen werden, obwohl die RICT-Vorschriften nur einen Anschluss pro zwei Zimmer vorschreiben.

Auswahl der Netzwerkelemente

• Entscheidung für eine Netzwerkstruktur entsprechend der Installation.
• Auswahl einer geeigneten Menge von Elementen.
• Beachten Sie die Empfehlungen der Hersteller.
• Führen Sie eine erste Schätzung der Verluste zwischen dem Netzeingang und dem Benutzeranschluss durch.

Dazu müssen die Dämpfungsverluste aller verschiedenen Elemente addiert und subtrahiert werden. Berechnen Sie die Pegel am besten und am schlechtesten versorgten Anschluss und stellen Sie die maximalen Unterschiede zwischen den Pegeln der verschiedenen Bänder an den verschiedenen Anschlüssen ein.

Verteilsysteme für terrestrisches Fernsehen

MATV- und SMATV-Anlagen

MATV (Master Antenna Television): Anlagen, die mehrere Anschlüsse über eine einzige Signalquelle (d. h. eine einzige Antennenanlage) versorgen. Dieser Begriff wird oft mit Gemeinschaftsanlagen in Verbindung gebracht, obwohl auch Einzelanlagen mit mehreren Anschlüssen diesem Prinzip folgen.

SMATV (Satellite Master Antenna Television): Ist lediglich eine Erweiterung der MATV-Anlage, bei der satellitengestützte Dienste integriert sind.

Klassifikation von MATV- und SMATV-Anlagen

Nach Art der Installation:

• Einzelanlagen
• Kollektivanlagen

Nach Signalkonfiguration:

• Signale mit Entzerrung (EQ): Können zusammen verarbeitet werden. Es genügt, die Schwankungen in den Bändern und/oder Unterbändern auszugleichen.
• Signale ohne Entzerrung: Erfordern eine Entzerrung pro Kanal. Benötigen Schmalbandverstärkung mit unabhängiger Pegelanpassung pro Kanal oder Kanalgruppe.

Verteilsysteme für Satelliten-TV

Es gibt drei Hauptstrategien: Einzelanlagen, Gemeinschaftsanlagen und die drei Grundtypen von DVB-definierten Logistikzentren.

Drei Typen von Einzelanlagen:

• Unabhängig von der bestehenden Installation.
• Abhängig von der bestehenden Anlage (Erweiterung).
• Neuinstallation.

Installation unabhängig von der bestehenden Anlage

Das LNB versorgt eine Anlage, die die bestehende Installation unberücksichtigt lässt. Dieses Gerät kann vier Polaritäten einer Orbitalposition über ein einziges Kabel liefern. Es kann auch ein Twin-Konverter verwendet werden.

Erweiterung der bestehenden Installation

Bei der Mischung der bestehenden konventionellen Installation mit der neuen Anlage treten Inkompatibilitäten auf. Das Problem besteht aus drei Punkten:

• Die neue Anlage erfordert eine erweiterte Bandbreite bis 2150 MHz. Dies zwingt zum Austausch der Kabel und der Verteilungselemente.
• Passive Elemente sind erforderlich, um die Stromversorgung der Konverter geräuscharm zu gewährleisten.
• Der Universal-Konverter ist ein Gerät, das als Empfänger konfiguriert ist.

Neuinstallation (Sternverteilung)

Verteilung über umschaltbare Multischalter: Hierbei handelt es sich um eine Sternverteilung. Die Zentrale besteht aus einem schaltbaren Multischalter. Dieser hat so viele Eingänge, wie Bänder ausgewählt wurden, und bietet so viele Ausgangsbuchsen, wie die Benutzer benötigen. Es werden Konverter mit 4 Ausgängen benötigt. Die Einschränkung liegt in der Flexibilität. Es sollte eine Steckdose in jedem Zimmer installiert werden.

Kollektivanlagen (Gruppenanlagen)

Es gibt drei Arten der Verteilung:

• Verteilung auf Zwischenfrequenz (ZF).
• Verteilung im ersten Frequenzband S (begrenzte Kapazität, heute kaum noch verwendet).
• Verteilung mittels Transmodulation.

Frequenzverteilung in der ersten Zwischenfrequenz (ZF)

Dient zur Verteilung der Satellitensignale in ihrer ursprünglichen QPSK-Modulation. UKW-Signale werden nicht berücksichtigt, da sie praktisch nicht mehr existieren. Wir betrachten drei verschiedene Konfigurationen:

Verteilung einer einzigen Polarität

Die Kopfstation ist sehr einfach, da sie nur einen Verstärker enthält, der die Netzdämpfung kompensiert. Das Netz muss eine Bandbreite zwischen 47 und 2150 MHz aufweisen. Nachteil: Es kann nicht entschieden werden, welche Kanäle verteilt werden sollen. Es kann nur ein Band und eine Polarität von einer einzigen Orbitalposition (analog oder digital) ausgewählt werden.

Verteilung von zwei Polaritäten

Die spanische RICT-Verordnung erfordert mindestens zwei Polaritäten. Es wird ein doppeltes Baum-Netzwerk zur Verteilung in die Wohnungen verwendet. Dies wird für alle Installationen empfohlen. Möglichkeiten: ZF-Verarbeitung, Verteilung von Softwarepaketen in ihrer ursprünglichen Modulation, gezielte Zusammenstellung eines Bandes oder individueller Satellitenempfang.

Verteilung verschiedener Polaritäten (Multithreading)

Die Kopfstation besteht aus einer Stromquelle und der notwendigen Verstärkung zum Ausgleich der Netzverluste. Es werden so viele Leitungen benötigt, wie Bänder verteilt werden sollen. Ziel ist es, dem Benutzer alle möglichen Kanäle von einer oder mehreren Satellitenplattformen zur Verfügung zu stellen. Dies erfordert die Verteilung der Bänder über mehrere Kabel. Es werden mindestens vier Kabel und eine Orbitalposition für die terrestrische Übertragung benötigt. Es werden Abzweiger mit Polaritätsumschaltung verwendet, sodass jeder Benutzer die gewünschte Polarität auswählen kann. Einschränkung: Inflexibilität. Einmal installiert, können keine Anschlüsse hinzugefügt werden, ohne die gesamte Anlage zu überprüfen.

Selektive ZF-Verteilung durch Verarbeitung

Diese Verteilung wird für die Verteilung von Satelliten-TV (analog und digital) empfohlen. Sie ermöglicht maximale Leistung bei einer bestimmten Bandbreite (47 bis 2150 MHz). Das Band 950–2150 MHz ist für Satellitenkanäle reserviert, das Band 47–862 MHz für terrestrische Kanäle. Mit dem ZF-Prozessor können Kanäle ausgewählt und konvertiert werden. Dies ermöglicht die Verteilung der Kanäle in einer einzigen Polarität, wobei jeder Kanal von jeder Orbitalposition überlagert werden kann. Diese Verteilung wird für kleine und mittlere Anlagen empfohlen.

Anlage mit ZF-Prozessor pro Kanal

Hierbei wird ein ZF-Prozessor pro Kanal verwendet, um jeden gewünschten Satellitenkanal auszuwählen. Dies ist ein kostspieliges und komplexes Kopfstationssystem.

Installation mit zwei Polaritäten und Prozessoren

Installation, bei der eine Polarität verteilt wird und über einige Prozessoren andere Kanäle hinzugefügt werden. Es werden zwei Polaritäten verwendet.