PL227094B1 - Sposób znakowania sygnałów uzywanych dowykrywania ipomiaru wycieków wsieciach telewizji kablowej oraz urzadzenie dowykrywania i/lub pomiaru wycieków znakowanych tym sposobem - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób znakowania używanych do wykrywania i pomiaru wycieków w sieciach telewizji kablowej, wykorzystujący dodatkowe sygnały nadawane w tych sieciach niosące informacje znakującą. Zgodnie z wynalazkiem, wąskopasmowy sygnał lub sygnały znakujące umieszcza się w nieużywanych częściach widma dowolnego, wykorzystywanego w sieci kanału telewizji kablowej, w szczególności w pasmach ochronnych (GB) kanałów analogowych lub cyfrowych, niosących na przykład usługi telewizji, radia lub transmisji danych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób znakowania sygnałów używanych do wykrywania i pomiaru wycieków w sieciach telewizji kablowej. Przedmiotem wynalazku jest też urządzenie do wykrywania i/lub pomiaru wycieków znakowanych tym sposobem.

Systemy telewizji kablowej, zwane dalej skrótowo CATV, są powszechnie wykorzystywane do transmisji i dystrybucji sygnałów telewizyjnych oraz danych ze stacji czołowej (miejsca, w którym sygnały są przygotowane do transmisji w instalacji kablowej) do użytkowników końcowych (abonentów) oraz do transmisji sygnałów danych (np. Internetu lub telefonii) od abonentów do stacji czołowej. Systemy dystrybucyjne z kablami koncentrycznymi typowo wykorzystują widmo od 5 MHz do 1 GHz do transmisji dwukierunkowych usług analogowych i cyfrowych. To widmo współdzieli przydziały częstotliwości z konwencjonalnymi nadawcami radiowo-telewizyjnymi i wieloma innymi naziemnymi systemami radiokomunikacyjnymi, włączając w to radiowe systemy trankingowe (TETRA lub P.25 wykorzystywane np. przez policję lub straż pożarną) i system łączności kontroli ruchu powietrznego.

Jednym z problemów, przed którym stoją operatorzy CATV, jest wyciek sygnałów. Wyciek sygnałów (czasem zwany egresem) oznacza transmisję sygnałów poprzez nieciągłości w sieci dystrybucyjnej z kablami koncentrycznymi. Sygnały uciekające z sieci CATV mogą w sposób niepożądany zakłócać naziemne systemy radiokomunikacyjne, powodując niebezpieczne sytuacje (np. w lotnictwie cywilnym, służbach ratunkowych) lub problemy z odbiorem sygnałów (np. zakłócenia kanałów TV naziemnej). Co więcej, każda nieciągłość promieniująca energię elektromagnetyczną z sieci CATV jest anteną odbiorczą, przez którą energia z nadajników naziemnych i innych źródeł częstotliwości radiowych (tzw. ingres) może wejść do sieci. Większość źródeł wycieku jest również źródłami ingresu. Ingres pogarsza jakość sygnałów propagujących się w sieci CATV, szczególnie od abonentów do stacji czołowej (usługi w kanale zwrotnym). Transmisje cyfrowe, typowe dla nowoczesnych usług CATV, są mniej podatne na ingres wchodzący do sieci niż transmisje analogowe. Jednak awaria transmisji cyfrowej jest bardzo uciążliwa dla użytkowników - abonent może cieszyć się programem bez żadnej oznaki problemu i nagle doznać całkowitej utraty usługi.

Są to główne przyczyny wykrywania i pomiaru wycieków w sieciach CATV.

Kontrola wycieków jest niezbędna dla operatorów sieci CATV.

Zgodnie z lokalnymi przepisami powinni oni wykrywać wszystkie źródła wycieków, określić położenie punktów wycieku, zmierzyć ich bezwzględną wielkość i naprawić źródła, które promieniują silniej niż określony limit wycieków.

Obecnie można znaleźć wiele urządzeń do wykrywania wycieków, które typowo składają się z anteny i odbiornika nastrojonego do częstotliwości (zwanej częstotliwością pomiarową) w paśmie sygnału CATV. Takie urządzenie ma obwód pomiaru siły sygnału (bezwzględnej wartości natężenia pola elektrycznego). Typowa metoda wykrywania źródła wycieku wymaga pomiaru siły sygnału na częstotliwości pomiarowej. Jeśli obwód pomiaru siły sygnału wykryje względnie dużą amplitudę sygnału w konkretnym miejscu, wyciek może być wskazany w tym miejscu lub w jego pobliżu. Technik może użyć detektora wycieku w celu dokładnego określenia źródła wycieku. Można wtedy podjąć działania korygujące, aby usunąć źródło wycieku z sieci.

Wadą opisanej metody wykrywania wycieków jest jej niezdolność do odróżnienia sygnałów CATV promieniowanych przez badany system od innych sygnałów w tym samym paśmie częstotliwości. Na przykład wykryty sygnał może być promieniowany z nadajników naziemnych, innych źródeł częstotliwości radiowych lub sieci CATV umieszczonych w tym samym obszarze i należących do innych operatorów.

Znane są pewne sposoby odróżniania sygnałów wycieku CATV od innych sygnałów. Zgodnie z rozwiązaniami według opisów patentowych USA nr 4 237 486 i nr 4 072 899 wykorzystuje się w tym celu częstotliwość nieużywanego kanału CATV, która jest modulowana niepowtarzalnym sygnałem znakującym. Jeśli miernik wycieku wykrywa względnie duży wyciek, próbuje wyizolować charakterystyczny sygnał znakujący. Wymaganie użycia częstotliwości z sygnałem znakującym w nieużywanym kanale w sposób niepożądany zużywa cenną szerokość pasma sieci CATV i nie może być dziś zaakceptowane przez operatorów sieci CATV.

Z opisu patentowego USA nr 5 608 428 znany jest sposób, w którym sygnał znakujący o niskiej częstotliwości moduluje aktywną (wykorzystywaną) nośną obrazu. Sposób może czasami powodować niepożądane zniekształcenie sygnałów TV analogowej. Autor wynalazku twierdzi, że możliwe jest wykorzystanie tej metody dla sygnałów zmodulowanych cyfrowo (jak 64-QAM wykorzystywane

PL 227 094 B1 do cyfrowej transmisji telewizji i danych). Jednakże pomiar mocy sygnału zmodulowanego cyfrowo, wymagany do ustalenia bezwzględnej wielkości wycieku, jest bardziej skomplikowany niż pomiar mocy fali sinusoidalnej. Co więcej, szerokość pasma pomiaru dla wycieku powinna być bardzo mała (maksymalnie kilkadziesiąt kHz wokół częstotliwości pomiarowej - im mniej, tym lepiej), aby zredukować zakłócenia od innych kanałów CATV lub naziemnych źródeł promieniujących. Sygnał cyfrowy CATV ma szerokość pasma równą kilka MHz (8 MHz w Europie i 6 MHz w USA), jest więc bardziej podatny na sygnały zakłócające. Pomiar wielkości wycieku w tak szerokim paśmie może dać bardzo niedokładne wyniki. Sposób ten ponadto modyfikuje sygnały nadawane w sieci CATV.

W dokumencie patentowym US 6 018 358 opisano system detekcji wycieków wysokiej częstotliwości z sieci TV kablowej. Istotą tego wynalazku jest nakładanie modulacji na jeden z analogowych kanałów TV, będących częścią składową sumarycznego sygnału TV kablowej przesyłanego w sieci. Nałożona wąskopasmowa modulacja amplitudy modyfikuje tę część widma, która niesie informację użyteczną. Sygnał znakujący jest częścią składową szerokopasmowego sygnału wizji jednego z kanałów TV nadawanych w sieci TV kablowej. Taka modyfikacja sygnału użytecznego jednego z kanałów może w niektórych przypadkach powodować zakłócenia na ekranie odbiornika TV. Opisywany system znakowania nie może być wykorzystany w systemach TV kablowej transmitujących wyłącznie sygnały cyfrowe.

Z opisów patentowych USA nr 6 118 975, 6 307 593, 6 600 515 i 6 804 826 znane są cztery sposoby znakowania wycieku, które polegają na wprowadzeniu sygnału znakującego do sygnału telewizyjnego tylko w okresie czasu, w którym obecna jest informacja kontrolna (impulsy synchronizacji pionowej lub poziomej lub ciche linie). Główną wadą tych czterech sposobów jest fakt, że mogą one być użyte wyłącznie do znakowania kanałów telewizji analogowej. Modyfikują one również niektóre sygnały nadawane w sieci.

Z kolei z opisu patentowego US 6313874 B1 znana jest metoda odbioru sygnału wycieków, która nie jest oparta o przemianę częstotliwości. Opisana tam metoda zakłada wykorzystanie istniejącego w sieci przynajmniej jednego sygnału TV analogowej (jednego kanału TV) z modulacją amplitudy, niosącego informację.

Ponieważ opis rozwiązania w ogóle nie wspomina o jakimkolwiek znakowaniu sygnału przesyłanego w sieci, oznacza to, że w przypadku wystąpienia na tym samym obszarze dwóch lub więcej sieci TV kablowej wykorzystujących ten sam kanał TV (sytuacja często spotykana w dużych miastach) miernik odbierający sygnał wycieku nie będzie w stanie zidentyfikować jednoznacznie, z której sieci pochodzi ten wyciek i czy jest to w ogóle wyciek z sieci. Miernik może uznać za wyciek np. sygnał TV z nadajnika naziemnego. Opisywany sposób odbioru sygnału wycieków nie nadaje się do sieci nadających wyłącznie kanały cyfrowe ze względu na konieczność stosowania zmodulowanych analogowo nośnych wizji.

Ostatnio pojawił się nowy problem. Różne części sieci mogą należeć lub być obsługiwane przez różnych operatorów. Na przykład główna część dystrybucyjna sieci - od stacji czołowej do konkretnego budynku - należy do jednego operatora (O1), a okablowanie domowe wewnątrz budynku należy do właściciela budynku (O2). Źródło wycieku może być zlokalizowane w budynku. Mobilny patrol wycieków, zorganizowany przez O1, może wykryć to źródło i zgrubnie (w zakresie 100-200 m) określić jego położenie. Dokładne położenie musi być znalezione przez technika i wymaga czasu oraz zasobów ludzkich. Z powodów finansowych operator O1, który przeprowadził patrol mobilny, nie jest zainteresowany w znalezieniu dokładnego miejsca położenia źródeł wycieków nie należących do jego części sieci. Dotychczas znane sposoby znakowania, jak te opisane w patentach USA nr 4 237 486, 4 072 899, 5 608 428, 6 118 975, 6 307 593, 6 600 515 i 6 804 826, nie pozwalają na przestrzenne rozróżnienie części sieci CATV odpowiedzialnej za konkretne, wykryte źródło wycieku. Mogą one rozpoznać, czy źródło wycieku pochodzi z badanej sieci, lecz nie mogą określić konkretnej części sieci, w której umieszczone jest źródło wycieku.

Zgodnie z powyższym istnieje zapotrzebowanie na sposób znakowania wycieku, który nie wykorzystuje nieużywanych kanałów, nie modyfikuje sygnałów nadawanych w sieci CATV i może być użyty dla kanałów telewizji cyfrowej (DVB-C, DVB-T lub podobne systemy) oraz kanałów używanych do cyfrowej transmisji danych w systemach DOCSIS i EuroDOCSIS (lub podobnych). Sposób powinien również umożliwiać dokładny pomiar bezwzględnej wielkości wycieku i pozwalać na określenie części sieci kablowej (podsieć), w której leży wykryte źródło wycieku.

Sposób znakowania sygnałów używanych do detekcji i/lub pomiaru wycieków w sieciach telewizji kablowej, wykorzystujący dodatkowe sygnały nadawane w tych sieciach i niosące informację

PL 227 094 B1 znakującą, zgodnie z wynalazkiem polega na umieszczeniu wąskopasmowego sygnału lub sygnałów znakujących w nieużywanych częściach widma dowolnego kanału telewizji kablowej wykorzystywanego w sieci, w szczególności w pasmach ochronnych kanałów analogowych i/lub cyfrowych niosących na przykład usługi telewizji lub transmisji danych.

W każdym punkcie łączącym poszczególne podsieci kształtuje się charakterystykę częstotliwościową sygnałów nadawanych w konkretnej podsieci tak, aby stłumić amplitudę sygnałów znakujących w sposób charakterystyczny dla konkretnej podsieci i otrzymać podpis widmowy charakterystyczny dla każdego sygnału promieniowanego z tej konkretnej podsieci.

Stosuje się wąskopasmowy sygnał znakujący o szerokości pasma od kilku do kilkunastu kHz.

Urządzenie do wykrywania i/lub pomiaru wycieków z sieci telewizji kablowej znakowanych sposobem według wynalazku, wykorzystujące zasadę odbioru sygnałów z przemianą częstotliwości, jest zaopatrzone w filtr lub filtry wąskopasmowe do wyodrębniania sygnałów znakujących charakteryzujące się szerokością pasma od kilku do kilkunastu kHz. Wyjście filtra jest połączone z wejściem mikroprocesora, który jest połączony z przełącznikiem anten, wzmacniaczem przestrajanym generatorem, ekranem i klawiaturą oraz jest zaprogramowany tak, by mógł wykonywać funkcję próbkowania i kwantowania sygnału wejściowego, a następnie wykrycia składowych widma niosących informację znakującą.

Mikroprocesor wykorzystuje algorytm szybkiej transformaty Fouriera (FFT) albo algorytm dyskretnej transformaty kosinusowej (DCT).

Innowacja rozwiązania według wynalazku polega na umieszczeniu sygnału znakującego w paśmie formalnie zajętym przez cyfrowy lub analogowy sygnał użyty do transmisji usług w sieci CATV. Na obu końcach pasma zajętego przez sygnał w konkretnym kanale CATV występuje zawsze pasmo ochronne. W tym paśmie nie jest nadawana żadna użyteczna energia (pochodząca z procesu modulacji). Głównym celem pasma ochronnego jest ochrona sąsiednich kanałów przed zakłóceniami powodowanymi przez ten konkretny kanał i uproszczenie obwodów filtrujących odbiornika. Jednakże, jeśli umieści się wąskopasmowy sygnał znakujący w paśmie ochronnym, nie wpłynie to na sygnał w tym konkretnym kanale i kanałach sąsiednich. Cyfrowe kanały telewizji/danych i kanały telewizji analogowej zajmują dość szerokie pasmo częstotliwości (6-8 MHz) i nie są zbyt podatne na zakłócenia powodowane przez sygnały wąskopasmowe. Sygnały w sąsiednich kanałach nie ucierpią z powodu sygnału znakującego także wskutek jego stłumienia w filtrach wejściowych odbiornika.

Zgodnie z wynalazkiem, jako sygnał znakujący może być wykorzystany dowolny sygnał wąskopasmowy z dowolnym typem modulacji analogowej lub cyfrowej. Na przykład sygnałem znakującym może być fala sinusoidalna, której amplituda jest modulowana. Częstotliwość modulacji jest mała, w zakresie od 1 do 50 Hz, aby zminimalizować pasmo zajmowane przez sygnał. Głębokość modulacji nie powinna przekraczać 30%, aby zminimalizować poziom wstęg bocznych. Wykorzystanie fali sinusoidalnej upraszcza pomiar bezwzględnej wartości wycieku przez miernik lub detektor wycieku. Wąskopasmowy sygnał znakujący (nie tylko sinusoidalny) w paśmie ochronnym może być wydobyty w mierniku lub detektorze wycieków za pomocą obliczenia widma sygnału przy użyciu np. szybkiej transformaty Fouriera (FFT) lub dyskretnej transformaty kosinusowej (DCT) lub też za pomocą bardzo wąskiego filtru pasmowo-przepustowego, który tłumi widmo konkretnego kanału, kanałów sąsiednich i sygnałów zakłócających nieleżących w paśmie sygnału znakującego. Znacząco poprawia to dokładność pomiarów wielkości wycieku. Co więcej, istnieje prosta zależność między poziomem mocy sygnału sinusoidalnego, a poziomem mocy sygnału zmodulowanego cyfrowo z równomiernym rozkładem gęstości widmowej mocy (typowy rozkład mocy dla modulacji cyfrowych wykorzystywanych w sieciach CATV). Ta zależność może być użyta w miernikach lub detektorach wycieków do znalezienia poziomu wycieku sygnałów cyfrowych równoważnego poziomowi wycieku sygnału sinusoidalnego. Standardy dotyczące wycieków (np. EN 50083-8 w Europie) definiują limity wycieków tylko dla sygnału sinusoidalnego. Powyżej opisany sygnał sinusoidalny z modulacją amplitudy jest jedną z możliwych postaci sygnału znakującego.

Sposób według wynalazku może być wykorzystany w sieciach CATV z transmisjami analogowymi i/lub cyfrowymi. Pasmo ochronne jest również obecne w kanałach TV analogowej (standardy PAL, SECAM lub NTSC). W sposobie według wynalazku sygnał znakujący nie będzie wpływał na jakość obrazu i dźwięku analogowych kanałów TV. Oczywiście, jeśli w sieci CATV istnieje wolny kanał, może on być również wykorzystany do umieszczenia sygnału znakującego.

Większa liczba sygnałów znakujących, które można wykorzystać w rozwiązaniu według wynalazku, pozwala na określenie podsieci, w której leży źródło wycieku. Minimalna liczba sygnałów

PL 227 094 B1 znakujących powinna w tym przypadku wynosić dwa (rozróżnienie części sieci należącej do głównego operatora i do innych operatorów). Częstotliwości sygnałów znakujących powinny być umieszczone w nieużywanych częściach widma sieci CATV (wolne kanały lub pasma ochronne kanałów CATV). W punkcie, w którym jedna część sieci (należąca do jednego operatora) kończy się i zaczyna się druga część (należąca do innego operatora), umieszcza się filtr lub dowolne bierne lub aktywne urządzenie (na przykład wzmacniacz z odpowiednią charakterystyką częstotliwościową), które jest w stanie obniżyć poziom sygnałów znakujących. Może to być wąski filtr pasmowo-zaporowy (notch), filtr pasmowo-przepustowy, filtr dolnoprzepustowy lub filtr górnoprzepustowy w zależności od układu widma i topologii sieci.

Filtr typu notch może zredukować amplitudę sygnału znakującego, który jest przypisany do konkretnej części sieci (podsieci). Detektor lub miernik wycieków może wykryć źródło wycieku zlokalizowane w tej podsieci. Amplitudy wszystkich sygnałów znakujących oprócz tego stłumionego w filtrze typu notch będą względnie wysokie i stworzą rodzaj sygnatury typowej dla wszystkich wycieków z podsieci. Obwód przetwarzania sygnałów w mierniku lub detektorze rozpozna sygnaturę wycieku i podsieć.

Podsieci CATV mogą wymagać tylko części całego widma stworzonego na stacji czołowej lub hubie sieci CATV i nadawanego w sieci głównej (magistralnej). Takie rozwiązanie jest dość powszechne w praktyce. Kształt widma jest formowany w punktach łączących podsieci z siecią magistralną. Filtry dolnoprzepustowe, pasmowo-przepustowe i górnoprzepustowe lub inne urządzenia (na przykład wzmacniacze) tłumią niepotrzebne części widma. Jeśli sygnały znakujące są przepuszczane wraz z pożądaną częścią widma lub tłumione z niepożądaną częścią widma, miernik lub detektor wycieków będzie w stanie rozpoznać specyficzny podpis wycieku składający się z sygnałów znakujących i określić podsieć z wykrytym źródłem wycieku. Wąskopasmowy sygnał znakujący może być wyodrębniony w mierniku lub detektorze wycieków za pomocą bardzo wąskiego filtru pasmowo-przepustowego, który tłumi wszystkie sygnały nie leżące w paśmie sygnału znakującego. Pomoże to zminimalizować prawdopodobieństwo zakłóceń przez sygnały wpadające w pasmo sygnału znakującego.

Sposób znakowania sygnałów używanych do wykrywania i/lub pomiaru wycieków w sieciach telewizji kablowej według wynalazku może być użyty w sieciach CATV, w których wszystkie kanały są zmodulowane cyfrowo lub z kanałami zarówno analogowymi, jak i cyfrowymi, nie wymaga wyznaczania niewykorzystywanego kanału do znakowania wycieków, szczególnie w sieciach CATV, gdzie wszystkie transmisje są cyfrowe, umożliwia dokładny i prosty pomiar wielkości wycieku, jest wystarczająco czuły, by wykryć wyciek wielkiej częstotliwości z badanej sieci kablowej oraz by zignorować wycieki lub zakłócenia wielkiej częstotliwości z innych źródeł, nie modyfikuje żadnych sygnałów nadawanych w sieci i umożliwia wykrycie części sieci, w której leży źródło wycieku.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej wyjaśniony na podstawie przykładów jego wykonania pokazanych na rysunku, którego poszczególne figury przedstawiają:

Fig. 1 - część typowego widma częstotliwości sygnału CATV z usługami cyfrowymi (trzy kolejne kanały) z uwidocznionym pasmem ochronnym GB i wąskopasmowym sygnałem znakującym TS;

Fig. 2 - schemat blokowy typowego systemu CATV, w którym zastosowano sposób znakowania sygnałów według wynalazku;

Fig. 3 - schemat blokowy przykładowej sieci CATV, w której zastosowano sposób znakowania sygnałów według wynalazku, składającej się z sieci magistralnej (podsieć A) i dwóch sieci dystrybucyjnych (podsieci B i C);

Fig. 4 - przykładowe widmo częstotliwości sieci CATV składającej się z trzech podsieci: A, B i C;

Fig. 5 - schemat blokowy przykładowej sieci CATV, w której zastosowano sposób znakowania sygnałów według wynalazku, składającej się z jednej sieci magistralnej i wielu podsieci (okablowanie domowe w domach abonentów);

Fig. 6 - schemat blokowy miernika i/lub detektora wycieków, przeznaczonego do wykrywania wycieków z sieci CATV sposobem znakowania sygnałów według wynalazku.

Rozkład energii E w funkcji częstotliwości f, typowy dla modulacji cyfrowych używanych w sieciach CATV, jest pokazany na rysunku Fig. 1. Energia sygnału użytecznego SE jest równo rozłożona prawie w całej szerokości pasma kanału CATV (na fig. 1 przedstawiono trzy kolejne kanały KN-1, KN, KN+1). Pasmo ochronne GB nie zawiera żadnej energii użytecznej dla transmisji usług. Sygnał znakujący TS jest wprowadzony do tej części widma poprzez jego zsumowanie ze wszystkimi sygnałami na stacji czołowej.

PL 227 094 B1

Typowy system CATV, pokazany na rysunku Fig. 2, składa się z dwóch części. Stacja czołowa 1 jest miejscem, w którym złożony sygnał CATV jest przygotowywany do transmisji do abonentów w sieci dystrybucyjnej 2. Źródła usług SS₁ - SS_n (TV, radio, wideo, dane itp.) są podane na gniazda wejściowe odpowiednich modulatorów kanałowych (M₁ - M_n), które zawierają generatory częstotliwości nośnej. Modulatory M modulują sygnały usług w kanałach do umieszczenia w sieci CATV. Wyjścia modulatorów kanałowych M są następnie podłączone do sumatora głównego MC. Sumator łączy wszystkie zmodulowane sygnały kanałowe w jeden złożony sygnał CS. Znacznik T wytwarza modulowaną częstotliwość nośną TF. Wyjście znacznika T jest również podłączone do sumatora głównego MC.

Złożony sygnał CS jest nadawany w sieci dystrybucyjnej 2. Jeśli występuje źródło wycieku LS, złożony sygnał CS jest wypromieniowany ze struktury sieci. Miernik lub detektor wycieku LM1 odbiera sygnał na częstotliwości TF. Miernik LM1 mierzy wielkość wycieku i sprawdza, czy informacja znakująca jest obecna na częstotliwości TF. Miernik LM1 rozpozna wykryty sygnał, jako wyciek z badanej sieci.

Jeżeli występuje źródło zakłócające IS promieniujące sygnał o dokładnie takiej samej częstotliwości TF, jak częstotliwość wytwarzana w znaczniku T, miernik wycieku LM2 może odebrać sygnał zakłócający. Jednak ten sygnał zakłócający nie zawiera informacji znakującej, tak więc odbierany sygnał nie będzie rozpoznany jako wyciek z badanej sieci.

Na rysunku Fig. 3 pokazano przykład sieci CATV, która składa się ze stacji czołowej i trzech podsieci (PA, PB i PC). Podsieć PA jest połączona z podsiecią PB poprzez bardzo wąski filtr pasm owo-zaporowy FB, a z podsiecią PC poprzez podobny filtr pasmowo-zaporowy FC posiadający inną częstotliwość środkową. Na stacji czołowej wyjście znacznika T jest podłączone do głównego sumatora C razem z sygnałami usług SS1 - SSn. Znacznik T wytwarza trzy wąskopasmowe, modulowane sygnały znakujące A, B i C, pokazane na rysunku Fig. 4. Złożony sygnał jest nadawany w sieci. Miernik lub detektor wycieków może być przemieszczany wzdłuż wszystkich odgałęzień sieci. Załóżmy trzy źródła wycieków: pierwsze LS1 - znajduje się w podsieci PA, drugie LS2 - znajduje się w podsieci PB, a trzecie LS3 - w podsieci PC. Miernik wycieków LM może odbierać sygnał promieniowany przez źródło wycieku LS1. Widmo sygnału będzie zawierać trzy sygnały znakujące o równej amplitudzie, jak pokazano na rysunku Fig. 4a, lub ze stosunkiem amplitud A : B : C dokładnie takim samym, jak stosunek wytwarzany w znaczniku T (miernik LM powinien znać ten stosunek i może nauczyć się go w czasie procedury kalibracji miernika na stacji czołowej lub w podsieci PA). Jest to widmowa sygnatura sygnałów promieniowanych z podsieci PA. Wąski filtr pasmowo-zaporowy F2 zmniejsza amplitudę sygnału znakującego B, podczas gdy filtr F3 tłumi amplitudę sygnału znakującego C. Jeśli miernik LM odbierze sygnał ze źródła LS2, zobaczy sygnaturę sygnału pokazaną na rysunku Fig. 4b. W ten sposób obwód przetwarzania sygnałów miernika LM może rozpoznać wyciek jako promieniowany z podsieci PB. Podobnie jeśli miernik LM odbierze sygnaturę sygnału ze źródła LS3 pokazaną na rysunku Fig. 4c, rozpozna ją jako pochodzący z podsieci PC. Informacja znakująca niesiona przez sygnały znakujące umożliwia rozpoznanie sygnałów pochodzących z badanej sieci. Jeśli miernik LM nie rozpozna informacji znakującej (zakłócenie na częstotliwości sygnałów znakujących), odbierany sygnał będzie ignorowany i wyciek nie będzie wykryty.

Na rysunku Fig. 5 przedstawiono topologię sieci CATV, która obecnie jest dość powszechna w wielu krajach. Składa się ona z dwóch części. Pierwsza część jest główną siecią dystrybucyjną DN należącą do jednego operatora. Drugą część stanowią okablowania domowe HW w domach abonentów. Okablowania domowe HW są podłączone do sieci dystrybucyjnej DN poprzez punkty połączeniowe CP. Znacznik na stacji czołowej H wytwarza dwie częstotliwości znakujące - jedną nieco poniżej pasma FM (np. 80 MHz), a drugą w III paśmie TV (np. 115 MHz). Oba sygnały znakujące powinny być zmodulowane informacją znakującą. Jednakże jeden z nich (ten, który będzie stłumiony w okablowaniu domowym - w naszym przypadku jest to sygnał 80 MHz) nie musi być modulowany, jeśli nie występują silne źródła zakłóceń (np. nadajniki naziemne w pobliżu 80 MHz). Punkty połączeń CP powinny zawierać bierne lub aktywne urządzenie zmniejszające amplitudę sygnału na pierwszej częstotliwości (np. w naszym przypadku filtr górnoprzepustowy o częstotliwości odcięcia 88 MHz). Filtr powinien stłumić amplitudę sygnału o pierwszej częstotliwości przynajmniej o 6-10 dB. Miernik lub detektor wycieków LM powinien być skalibrowany na stacji czołowej H lub w sieci dystrybucyjnej DN, aby poznać stosunek amplitud sygnałów znakujących na pierwszej i drugiej częstotliwości. Jeśli miernik LM odbierze sygnał wypromieniowany ze źródła wycieku LS1, rozpozna on, że amplituda sygnału znakującego 80 MHz jest zmniejszona, zatem stosunek amplitud sygnałów znakujących różni się od stosunku

PL 227 094 B1 zmierzonego na stacji czołowej. W konsekwencji miernik LM rozpozna wyciek jako pochodzący z drugiej części sieci (nie należącej do DN). Podobnie jeśli miernik LM odbierze sygnał wyciekający z LS2, rozpozna go jako pochodzący z części DN sieci kablowej.

Na rysunku Fig. 6 został przedstawiony schemat blokowy miernika i/lub detektora wycieków, który wykorzystuje sposób znakowania sygnałów według wynalazku. Urządzenie przeznaczone do pomiaru i/lub detekcji wycieków sposobem według wynalazku cechuje się dużą czułością, zakresem dynamicznym i zdolnością do detekcji sygnału lub sygnałów znakujących, umieszczonych w wąskim paśmie ochronnym GB. Na wejściu urządzenia znajduje się układ przełączający anteny AS. Miernik i/lub detektor posiada wbudowaną antenę wewnętrzną oraz możliwość podłączenia zewnętrznych anten pomiarowych (np. trzymanych w ręku lub znajdujących się na dachu samochodu). Sygnał z anteny jest wzmacniany w niskoszumnym wzmacniaczu wejściowym LNA. Aby zmniejszyć poziom szumów wytwarzanych wewnątrz miernika/detektora i powiększyć w ten sposób zakres dynamiczny urządzenia, nie zainstalowano tłumika wejściowego, jak ma to miejsce w typowych rozwiązaniach mierników. Wzmocniony sygnał zasila wejście mieszacza MX. Drugie wejście mieszacza jest zasilane sygnałem przestrajanego generatora lokalnego LO. Mieszacz MX powoduje przesunięcie sygnału wejściowego na osi częstotliwości o wartość wynikającą z częstotliwości sygnału generatora lokalnego LO. Sygnał na wyjściu mieszacza ma częstotliwość leżącą w paśmie wąskopasmowego (szerokość pasma wynosi kilka - kilkanaście kHz) filtru F. Filtr F tłumi wszystkie sygnały leżące poza pasmem ochronnym GB, pochodzące z badanej sieci CATV lub źródeł naziemnych, które mogą zakłócać odbierany sygnał lub sygnały znakujące. Parametry filtru F (szerokość pasma, stromość charakterystyki) w dużej mierze decydują o prawidłowym wykryciu i pomiarze sygnału wycieku. Sygnał z wyjścia filtru F jest podawany na wejście mikroprocesora MIC. Mikroprocesor MIC pełni funkcje kontrolne (steruje przełącznikiem anten AS, wzmacniaczem LNA, przestrajanym generatorem LO oraz ekranem S i klawiaturą K), a ponadto wykonuje funkcje cyfrowego przetwarzania sygnałów. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w mikroprocesorze MIC obejmuje próbkowanie i kwantowanie sygnału wejściowego, a następnie wykrycie składowych widma niosących informację znakującą. Wykrycie składowych widma niosących informację znakującą (wprowadzoną w procesie wąskopasmowej modulacji sygnału znakującego w znaczniku T) odbywa się poprzez użycie algorytmu szybkiej transformaty Fouriera (FFT). Dzięki temu osiąga się bardzo dużą czułość wykrywania sygnału znakującego. Mikroprocesor MIC określa także amplitudy odbieranego sygnału wycieku. Informacja o amplitudzie wycieku i wykryciu sygnału znakującego (identyfikacja sieci lub podsieci) jest wyświetlana na ekranie przyrządu. Zastosowanie mikroprocesora umożliwia także korygowanie błędów systematycznych. Wielkość poprawek, jakie należy dodać do wyniku pomiaru, jest zapisywana w pamięci mikroprocesora w czasie okresowej procedury kalibracji miernika/detektora.

W alternatywnym przykładzie wykonania miernika i/lub detektora wycieków według wynalazku inaczej zaprogramowano mikroprocesor MIC urządzenia, wskutek czego do wykrywania składowych widma niosących informację znakującą użyto dyskretnej transformaty kosinusowej (DCT). Uzyskano również bardzo dużą czułość wykrywania sygnału znakującego.

Claims (6)

1. Sposób znakowania sygnałów używanych do wykrywania i pomiaru wycieków w sieciach telewizji kablowej, w którym modyfikuje się sygnał nadawany w sieciach kablowych przez dodanie sygnału lub sygnałów znakujących, znamienny tym, że wąskopasmowy sygnał znakujący lub wąskopasmowe sygnały znakujące umieszcza się w nieużywanych częściach widma dowolnego kanału telewizji kablowej wykorzystywanego w sieci, w szczególności w pasmach ochronnych (GB) kanałów analogowych lub cyfrowych, niosących na przykład usługi telewizji, radia lub transmisji danych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdym punkcie łączącym poszczególne podsieci kształtuje się charakterystykę częstotliwościową sygnałów nadawanych w konkretnej podsieci tak, aby stłumić amplitudę sygnałów znakujących w sposób charakterystyczny dla konkretnej podsieci i otrzymać podpis widmowy charakterystyczny dla każdego sygnału promieniowanego z tej konkretnej podsieci.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się wąskopasmowy sygnał znakujący o szerokości pasma od kilku do kilkunastu kHz.

PL 227 094 B1

4. Urządzenie do wykrywania i/lub pomiaru wycieków z sieci telewizji kablowej znakowanych sposobem według zastrz. 1, wykorzystujące zasadę odbioru sygnałów z przemianą częstotliwości, zaopatrzone w filtr lub filtry wąskopasmowe do wyodrębniania sygnałów znakujących, znamienne tym, że każdy jego wąskopasmowy filtr (F) charakteryzuje się szerokością pasma od kilku do kilkunastu kHz, a jego wyjście jest połączone z wejściem mikroprocesora (MIC), który jest połączony z przełącznikiem anten (AS), wzmacniaczem (LNA) przystrajanym generatorem (LO), ekranem (S) i klawiaturą (K) oraz jest zaprogramowany tak, by mógł wykonywać funkcję próbkowania i kwantowania sygnału wejściowego, a następnie wykrycia składowych widma niosących informację znakującą.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jego mikroprocesor (MIC) wykorzystuje algorytm szybkiej transformaty Fouriera (FFT).

6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jego mikroprocesor (MIC) wykorzystuje algorytm dyskretnej transformaty kosinusowej (DCT).