Kabeltelevisie, hoe zit dat eigenlijk? Alles over kabeltelevisie en veel nuttige tips.
Ontvangststation
Ontvangststation
Regionaal centrum (RC) Landelijk of regionaal net bestaande uit glasvezelkabels
ME
RC
Het Kabelnetwerk
HO
Lokaal centrum (LC)
Lokaal aanvoernet bestaande uit glasvezelkabels LC
Wijkcentrum (WC)
WC
CA B EV
WC
Wijknet bestaande uit coaxkabels
GV
EV
LC
WC
LE
Groepversterker (GV)
LC
lokaal verdeelnet bestaande uit glasvezelkabels
lokaal verdeelnet bestaande uit glasvezelkabels WC WC
EV
RC
GV
GV
EV
Eindversterkers (EV)
EV
EV
EV
Het moderne kabeltelevisienetwerk transporteert digitale en analoge televisiebeelden en radioprogramma’s. Maar ook telefoongesprekken en internetverkeer. Hoe is het netwerk opgebouwd en wat herkent u daarvan terug in het straatbeeld? In dit hoofdstuk gaan we dat beantwoorden.
AOP
AOP
EV
EV
Multitap
EV
Multitap Huisaansluitkabel coaxkabel
EV
Huisaansluitkabel coaxkabel
EV
Het Kabelnetwerk
Frequentie-indeling van het kabeltelevisieraster
De indeling van het beschikbare frequentiespectrum van de kabel verschilt per kabelexploitant, vaak ook nog per regio bij hetzelfde kabelbedrijf. Een algemene indeling is echter wel te geven. Voor het Nederlandse kabelnet geldt in het algemeen de volgende frequentie-indeling1. Retourband voor kabelmodems (upstream) FM-band (VHF II) “S” kanalen, middenband (kanaal S1 ligt daarmee in de FM-band) Band III “S” kanalen, bovenband M band UHF kanalen, band IV UHF kanalen, band V
ME
5 - 65 MHz 87,5 - 108 MHz 104 - 174 MHz 174 - 230 MHz 230 - 300 MHz 302 - 446 MHz 470 - 606 MHz 606 - 862 MHz
HO
De frequentieband 130 MHz tot 862 MHz is gereserveerd voor TV-ontvangst (analoog en digitaal) en wordt ook gebruikt door kabelmodems (downstream). De retourband (ook wel onderband genoemd) liep vroeger tot 30 MHz. Daarmee kon het frequentiebandje VHF I (47 - 68 MHz) nog gebruikt worden voor doorgifte van een aantal analoge TV-signalen. Dit stukje frequentieband is opgeofferd voor de uitbreiding van de retourband tot 65 MHz. In verband met de gevoeligheid voor storingen (met name in de lagere frequenties van de onderband tot ongeveer 10 MHz) en de toenemende behoefte aan hoge retoursnelheden wordt overwogen de retourband verder te verlengen ten koste van de FM-band en een stukje van de middenband. De nieuwe retourband wordt dan 5 MHz - 120 MHz, misschien zelfs 5 MHz - 230 MHz (een mogelijkheid die met de introductie van Docsis2 3.1 ontstaat, zie “Toekomstige aanpassingen” op pagina 12).
BL E
De FM-band bevindt zich tussen de retourband en de rest van de frequentieband. Een antenneaansluitdoos met TV- en radio-uitgang filtert de 20 MHz brede frequentieband voor de FM radio uit het binnenkomende totaalsignaal en laat de rest door op de TV-uitgang. Dit betekent dus dat zowel de TV-band als ook de retourband via de TV-uitgang loopt.
CA
Een stukje frequentieband achter de FM-band werd aanvankelijk vanaf begin jaren negentig gereserveerd voor digitale radio. Veel TV/R-aansluitdozen zijn indertijd daardoor vervangen door een type dat hierop aangepast was (zoals bv. de TWO-140 van het merk Tratec). Een aantal exploitanten heeft inderdaad digitale radio (onder de naam Digital Audio Broadcast, DAB) via de radio-uitgang aangeboden maar landelijk had het niet veel succes waardoor het frequentiegebiedje in veel kabelnetten jarenlang onbenut is gebleven. Het wordt nu weer gebruikt voor de doorgifte van een aantal digitale televisiekanalen (via de TV-uitgang), waardoor de TV/R-aansluitdozen weer vervangen moesten worden. Binnen de 130 MHz tot 862 MHz band bevinden zich alle analoge TV-kanalen (die in de loop van de tijd qua aantal afgenomen zijn ten gunste van het aantal digitale TV-kanalen), digitale TV-datastromen (ook wel DVB3 genoemd) en internet downstreams. De bandbreedte die elk type signaal inneemt, verschilt niet veel van elkaar. De capaciteit per signaal daarentegen wel. Voor de verschillende typen signalen wordt min of meer dezelfde bandbreedte gereserveerd, ca. 8 MHz. In de bandbreedte van 8 MHz past een analoog TV-signaal, ca. 8 digitale TV-zenders, tientallen radiokanalen of een combinatie van radiokanalen en digitale TV-zenders. Een enkele internetdownstream kan, afhankelijk van het type modulatie, tot ca. 50 Mbit/s leveren. Door bundeling van een aantal downstreams kan een nog 1
Ref.. Vefica Kabelvademecum, uitgave 2010.
2
Data Over Cable Service Interface Specification, de standaard die de data- en managementinterfaces specificeert.
3
Digital Video Broadcast. 7
Het Kabelnetwerk
ME
hogere snelheid worden geleverd (Euro Docsis 3.0). De rangschikking van de verschillende kanalen kunnen per regio verschillen. Het komt voor dat alle internetdownstreams en DVB transportstreams achter elkaar gegroepeerd zijn. De analoge kanalen volgen daarachter met hier en daar wat extra, later toegevoegde, digitale TV-streams ertussen. Ook kan de indeling geheel willekeurig zijn en ligt alles door elkaar. Vereenvoudigde weergave van Meestal is dit historisch zo gegroeid. AM- en FM bij modulatie van een Kabelexploitanten aarzelen vaak wijzigingen in het analoge zenderdraaggolf met een sinusvormig informatiesignaal pakket door te voeren omdat dit tot negatieve reacties van klanten (tekening: Kabeltips) kan leiden die hun analoge televisies opnieuw moeten instellen. In de loop van de tijd is een aantal analoge kanalen komen te vervallen en is de ruimte benut voor digitale streams.
Modulatievormen
CA B
LE
HO
Om informatie via de coaxkabel te transporten moet het signaal gemoduleerd4 worden. Hierdoor kan het oorspronkelijke signaal over een grotere afstand storingsvrij getransporteerd worden. De meest bekende methoden van modulatie zijn die van (1) variatie in grootte (amplitude), ook wel amplitudemodulatie (AM) genoemd, en (2) variatie in frequentie, ook wel frequentiemodulatie (FM) genoemd. Bij een analoog TV-signaal wordt de sterkte (amplitude) van de beelddraaggolf gemoduleerd (AM modulatie), terwijl de geluidsdraaggolf van datzelfde gecombineerde signaal FM-gemoduleerd wordt. Voor het transport van digitale signalen wordt gebruik gemaakt van een modulatievorm met de naam Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) of van Quadrature Amplitude Modulation (QAM). De laatste is een complexe modulatievorm waarbij zowel fasehoeken als ook gelijktijdig de amplitude gevarieerd wordt. Kabelmodems gebruiken beide modulatievormen. Het modem begint met een QAM vorm maar als de ontvangst aan de zijde van de centrale zeer slecht is wordt de QPSK methode gebruikt. Bij een modulatie van 16-QAM zijn er 16 verschillende manieren waarop het signaal gemoduleerd wordt. Afhankelijk van de kwaliteit van de verbinding (en dan met name de signaal-ruis-afstand, ook wel SNR genoemd) wordt dit aantal verhoogd. Zie hier het belang van zo gering mogelijke storing in de retourband. Hoe minder storing (“ruis”) hoe hoger de modulatievorm, hoe meer informatie erin verstuurd kan worden. Gangbare modulatievormen op de kabel zijn 64- en 256-QAM. Voor 256-QAM (of QAM256) gelden wel hogere netwerkeisen. Het is gebleken dat wanneer digitale TV in 256Voorbeeld van digitale overdracht via 16-QAM; links het zogenaamde constellatiediagram, rechts een weergave in het tijddomein, circa een QAM streams gemoduleerd is, de kans op miljoen maal vertraagd (tekening: Kabeltips) ‘blokjes in beeld’ groter is dan wanneer de lagere modulatievorm 64-QAM wordt gehanteerd. In de praktijk kan voor het verzenden naar de abonnee (downstream) een hogere modulatievorm worden gebruikt dan voor het verzenden vanaf de abonnee naar de centrale (upstream). Met de huidige stand van de techniek is 64-QAM voor het retourpad het maximum haalbare. Met verbeteringen aan de kwaliteit van het kabelnetwerk, het aanpassen van de netwerkstructuur en het vergroten van de retourband (ten koste van de FM frequentieband) kan de modulatievorm naar 256-QAM of zelfs tot 4096-QAM en kunnen daarmee veel hogere retoursnelheden gehaald worden. 4
Moduleren is het toevoegen van het informatiesignaal aan een zg. draaggolf. Hiervoor zijn diverse zg. modulatietechnieken beschik-
baar. 8
Het Kabelnetwerk Ontvangststation
Ontvangststation
Regionaal centrum (RC)
Landelijk of regionaal hoofdnet bestaande uit glasvezelkabels
ME
RC
RC
Lokaal centrum (LC) Lokaal aanvoernet bestaande uit glasvezelkabels
LC
Wijkcentrum (WC)
LC
LC
WC
Lokaal verdeelnet bestaande uit glasvezelkabels WC WC
Groepversterker (GV)
Wijknet bestaande uit coaxkabels
GV
AOP
EV
EV
Multitap Huisaansluitkabel coaxkabel
EV
EV
HO
Lokaal verdeelnet bestaande uit glasvezelkabels WC WC
EV
Wijkaftaknet
Het hoofdnet
Eindversterkers (EV)
GV
EV
EV
EV
EV
GV
EV
EV
BL E
Voor transport van signalen naar de abonnee thuis wordt van een netwerk met zowel glasvezel als coaxkabel gebruik gemaakt, het zogenaamde Hybride Fiber Coaxial (HFC) netwerk. Het netwerk is verglaasd tot aan de wijkkasten (wijkcentra). Een woonwijk kan in de betekenis van een kabelnetwerk uit meerdere wijken bestaan. Het netwerk van ontvangststation tot en met wijkcentrum wordt het hoofdnet genoemd. Het hoofdnet omvat het ontvangststation (of enkele aan elkaar gekoppelde ontvangststations) en meerdere tussenstations. Voor het tussenstation bestaan verschillende benamingen zoals (sub)regionaalcentrum, (sub)lokaalcentrum, of hub.
Het lokaalcentrum (LC)
CA
In het lokaalcentrum vindt verdeling van het binnenkomende optische signaal plaats, waarna de signalen via uitgaande glasvezelkabels naar wijkcentra verzonden worden. Ook worden in lokaalcentra de downstreams voor het internet ingekoppeld. Signalen die uit de wijken terugkomen (upstreams) worden in lokaalcentra weer uitgekoppeld. De uitgekoppelde signalen worden naar het CMTS5 (centrale voor de kabelmodems) geleid. De fysieke uitvoering van een dergelijk tussenstation is doorgaans te vergelijken met, en is soms ook gesitueerd naast, een elektriciteitshuisje. Het valt daarmee nauwelijks op in het straatbeeld.
Voorbeeld van een lokaalcentrum (LC), behorend tot het hoofdnet van het kabelnet (foto: Kabeltips) 5
De toepassing van glasvezel voor de signaalaanvoer heeft grote voordelen t.o.v. de toepassing van een coaxkabel.
Cable Modem Termination System of kortweg CMTS is de algemene naam voor de centrale (headend-)controller in een kabelmo-
dem netwerk op basis van de DOCSIS of Euro-DOCSIS standaard. 9
Het wijknet
ME
Het Kabelnetwerk Het grootste voordeel van glasvezel is de geringe signaaldemping zodat de afstand die door het signaal kan worden afgelegd zeer lang is alvorens te moeten worden versterkt. Een ander groot voordeel, de grote capaciteit van glasvezelkabel (waardoor veel signalen resp. signalen met een grote bandbreedte getransporteerd kunnen worden), is een noodzaak in het hogere netvlak omdat daar veel signalen samenkomen.
Signalen worden vanuit het lokaalcentrum via glasvezels doorgezonden naar de wijkcentra. In het wijkcentrum (ook wel node genoemd) wordt het optische signaal omgezet in een elektrisch signaal om het geschikt te maken voor transport via coaxkabels.
Vanuit het wijkcentrum worden tot ongeveer acht versterkers van signaal voorzien. Dit zijn de zogenaamde groepversterkers. Elke groepversterker op zijn beurt voedt weer een aantal (gemiddeld ca. zes) andere versterkers, de zogenaamde eindversterkers. Het netwerk van groep- en eindversterkers wordt het wijknet genoemd.
HO
Wijkcentrum (foto: Kabeltips)
Het wijkcentrum, knooppunt van een wijknet
Het wijknet bestaat in principe uit een sternetwerk6. De maximale afstand tussen wijkcentrum en groepversterker, die met de coaxkabel van het type coax-3 (C3) kan worden overbrugd, is ca. 400 meter.
LE
Bij langere lengtes is het signaal dermate verzwakt dat opnieuw moet worden versterkt. Bij langere trajecten (bijvoorbeeld lintbebouwing) worden versterkers achter elkaar geschakeld (gecascadeerd). Het verschil tussen groep- en eindversterkers is niet erg groot. Een van de grootste verschillen is het al dan niet van spanning en stroom kunnen voorzien van achterliggende versterkers.
CA B
• Een groepversterker kan de aangesloten eindversterker via de coaxkabel van spanning en stroom voorzien (televoeding). De mogelijkheid voor de televoeding ontbreekt in de eindversterker. • Een groepversterker heeft vrijwel altijd twee uitgangen, een eindversterker heeft vaak maar één. • Groepversterkers moeten in principe een lager ruisgetal hebben (dit is de hoeveelheid ruis die een versterker zelf produceert) omdat er meerdere achterliggende versterkers mee worden gevoed. Zeker bij een cascade is het ruisgetal van de groepversterker belangrijk. Door toename van de kwaliteit van de versterkers zijn de technische verschillen tussen groepen eindversterkers verkleind en worden groep- als eindversterkers hetzelfde doen gebruikt. Alleen voor de langere cascades wordt dan nog een apart type versterker gebruikt met betere eigenschappen. Bepalend voor de signaalkwaliteit bij de abonnees is de correcte afregeling van de versterkers. De versterkers worden allemaal zowel voor boven- als onderbandsignaal op elkaar ingeregeld volgens een vastgelegd concept. Door veroudering en bij netaanpassingen kunnen signalen bij abonnees verslechteren en dienen versterkers opnieuw te worden afgeregeld.
6
Een netwerk waarbij elke huisaansluiting van signaal voorzien wordt met een kabel die direct op het “sterpunt” aangesloten is. 10
Het Kabelnetwerk
Het wijkaftaknet
ME
Na de eindversterker wordt het signaal gesplitst zodat er voor elke woning een eigen aansluitpunt beschikbaar is. Dit netwerkdeel wordt het wijkaftaknet genoemd. Het splitsen gebeurt met multitaps en die zitten vrijwel altijd in dezelfde (straat)kast waar ook de eindversterker in gemonteerd is. Soms komt het voor dat verdeler (multitap) en eindversterker in twee aparte (straat)kasten zitten. De eindversterker voedt gemiddeld circa twintig woningen, afhankelijk van de soort bebouwing. Elke woning is met een huisaansluitkabel op een eigen uitgang van de multitap aangesloten. Voor de van oudsher standaard huisaansluitkabel coax-12 (C12) geldt een maximum lengte van ongeveer honderd meter. Moeten er langere afstanden worden overbrugd dan wordt overgestapt op een dikkere kabel, de coax-6 (C6). Dit is een coaxkabel met een lagere demping.
Voorbeeld wijknet
HO
De nieuwe standaard huisaansluitkabel is coax-9 (C9). Door de lagere demping is het mogelijk om langere afstanden te overbruggen dan met C12. C6 wordt steeds minder gebruikt als huisaansluitkabel. Dit vanwege de noodzaak de kabel aan beide zijden te voorzien van een overgangskoppeling om de kabel aan te sluiten op een coax-12 kabel en door de kwetsbaarheid van de kabel (doorbuigen). Alleen als de huisaansluitkabel langer dan ca. 150 meter is, maar niet langer dan ca. 200 meter, wordt de coax-6 kabel nog gebruikt. Bij nog langere lengtes kan hetzelfde type kabel worden gebruikt dat ook gebruikt wordt om de meeste versterkers met elkaar te verbinden, de nog dikkere coax-3 (C3).
BL E
Links de luchtfoto van een stukje wijk, rechts de schematische voorstelling (de systeemtekening) waarin de versterkers en huisaansluitingen getekend zijn.
Schematische voorstelling van het wijkdeel (tekening: Kabeltips)
CA
Luchtfoto van een wijkdeel (foto: Kabeltips)
Systeemtekening van een deel van de bebouwing. Op de systeemtekening van het wijknet staat een aantal typerende elementen. Zo is daar de (meestal) centrale ligging van de groepversterker (hier genaamd 01-03), met daaromheen een aantal eindversterkers. Een eindversterker voedt één of meer blokken woningen. Kabels kunnen onder de weg door ingegraven worden zodat het mogelijk is dat een eindversterker zowel een blok woningen aan de ene kant van de straat als aan de overzijde van de straat voedt. Ook typerend is een blok woningen dat gedeeltelijk door de ene eindversterker en gedeeltelijk door de andere eindversterker gevoed wordt. In de systeemtekening voedt eindversterker 01-01 de ene helft van het blok dat ligt tegenover de locatie van groepversterker 03-01. Eindversterker 01-05 voedt de andere helft van dit blok. Hierdoor hoeven naast elkaar wonende abonnees, in het geval van een storing aan een eindversterker, daar niet beiden last van te hebben. 11
ME
Het Kabelnetwerk Eenzelfde vergelijking doet zich voor als de storing zich op het niveau van de groepversterker afspeelt en er sprake is van een scheidingsgrens van twee groepen. Het ene blok woningen zit op de groep(versterker) 03-01, het eerste naastliggende blok op groep(versterker) 03-02. Dezelfde redenering geldt voor een storing die zich op het niveau van de wijk voordoet. Het feit dat buren (al dan niet naaste buren) niet dezelfde storing ervaren, wil dus niet direct zeggen dat er daarom sprake moet zijn van een individuele storing.
HO
Blijft de bestaande coaxkabel voldoen? Vanaf het begin van de aanleg van de kabel is voor de huisaansluitkabel gekozen voor het type coaxkabel coax-12. Deze kabel is heel lang als de standaard toegepast. Vanaf ca. 2005 is deze standaard losgelaten en wordt gebruik gemaakt van een type kabel coax-9. De coax-9 heeft dezelfde maatvoering als de coax-12 maar biedt betere eigenschappen voor de kabeldemping. Langere afstanden kunnen hierdoor worden overbrugd. Extra aansluitingen kunnen per straatkast gemaakt worden zonder dat er op een dikkere type kabel zoals de coax-6 hoeft te worden overgegaan als de afstand tot aan de straatkast een bepaalde lengte overschrijdt. De huisaansluitkabel is waterdicht en heeft een buitenisolatielaag van polyethyleen. Hierdoor kan de kabel voor zeer lange tijd in de grond blijven liggen.
De verglazing van het kabeltelevisienetwerk
Verglazing heeft “top down” plaatsgevonden. Tot aan het wijknet zijn de coaxkabels vervangen door glasvezels. Een volgende stap zal de vervanging van coaxkabels door glasvezelkabel zijn tussen wijkcentrum en groepversterkers.
LE
De belangrijkste motivatie om een huisaansluiting met een glasvezelkabel aan te sluiten (Fiber to the Home) is de toekomstige behoefte aan hoge datasnelheden Het verglazen van het hele kabelnetwerk inclusief de huisaansluitingen vergt een investering die tot nu toe onvoldoende rendabel is omdat met nieuwe technieken de capaciteit van de coaxkabel voldoende kan worden uitgebreid. Door op coaxkabels nieuwe modulatietechnieken toe te passen kan de beschikbare bandbreedte enorm worden uitgebreid wat tot toenemende datasnelheden leidt. Vervanging van bestaande huisaansluitkabels door glasvezelkabels zal de komende jaren dan ook niet noodzakelijk zijn
CA B
Nu loopt het retoursignaal nog tot ca. 65 MHz, maar als de frequentieband vergroot wordt door de FM-band daarvoor te gebruiken, ontstaan nieuwe mogelijkheden voor nog grotere upstream datasnelheden. Aanleg van glasvezel tot aan de woning (fiber to the home - FttH) wordt wel uitgevoerd door concurrenten van de kabelexploitanten. Als die glasvezelkabel er eenmaal ligt, en er zou behoefte zijn aan datasnelheden die niet meer via de coaxkabel getransporteerd kunnen worden, dan zouden kabelexploitanten ruimte op de glasvezel kunnen huren i.p.v. zelf nieuwe huisaansluitkabels aan te leggen. Toekomstige aanpassingen De kabelexploitant past zijn netwerk continue op nieuwe werkelijkheden en mogelijkheden aan. De vraag naar snelle internetverbindingen zal blijven stijgen. Als standaard voor dataverbindingen wordt Docsis gebruikt. Deze standaard wordt beheerd door het Amerikaanse bedrijf CableLabs Nu nog is de retourband gedefinieerd als een frequentieband van 5 MHz tot 65 MHz. Met de introductie van Docsis 3.1 en hoger kan de retourband verder opgerekt worden naar een band van 5 MHz tot 120 MHz, zelfs tot 230 MHz of 400 MHz. 12
Het Kabelnetwerk De kabeltelevisieband eindigt nu bij 862 MHz. Deze eindfrequentie zal vervangen worden door 1006 MHz en er wordt nagedacht om die verder te verhogen naar 1200 MHz. Als daardoor de digitale televisiekanalen naar een hogere frequentie verplaatst worden, ontstaat ruimte om de retourband te vergroten.
ME
Het vergroten van de kabeltelevisieband zal grote consequenties hebben voor de materialen in het binnenhuisnetwerk. Coaxkabels dempen n.l. meer naarmate de frequentie hoger is. Er moeten nieuwe versterkers komen. TV/R-aansluitdozen en verdelers zullen de hogere frequenties zonder extra demping moeten kunnen doorlaten.
CA
BL E
HO
De eisen voor Kabel Keur certificering (zie ook “Kabel Keur” op pagina 34) zullen dan ook naar verwachting in de komende jaren verder worden verzwaard om de consument te helpen bij het kiezen van de juister materialen voor zijn binnenhuisnetwerk.
> Terug naar “Inhoud” > Terug naar “Het Kabelnetwerk” 13
