CATV의 종류 및 설계시공방법

CATV의 종류 및 설계시공방법

 

 

1. 개요

CATV(Community Antenna Television System)는 유선통신망으로서 지역 공동 수신 시스템이라 한다.(종합유선방송은 일반적으로 케이블텔레비젼, CATV, 유선텔레비젼방송 또는 다채널 자주유선방송 등으로 다양하게 불리워지고 있다)

TV전파가 약한 난 시청지역의 산간벽지에서 도회지와 같은 영상을 수신할 수 있도록 정상에 대형 안테나를 설치하고 케이블을 각 수신처까지 설치한 후 그것에 방송전파 신호를 싣는데서 비롯된 시스템으로,근래에는 종합 통신망으로 구상 발전되고 있다.

 

 

2. CATV의 종류

1) 제1세대 : 재송신용

난시청지역에서 선명한 화면을 수신할 목적으로 전파가 양호한 산의 정상 등에서 수신하여 분배망 선로를 통해 재송신하는 기능을 구비한 시스템.

 

2) 제2세대 : 자주 방송용

공중전송망이 아닌 동축케이블로 신호를 보내는 시스템으로 채널을 이용하여 자주방송의 TV신호를 송수신하는 시스템.

 

3) 제3세대 : 쌍 방향 CATV

정보통신망으로서의 CATV에 포함되며 재송신, 자주방송과 같이 시스템 중앙에 설치한 송신소의 HEAD-END에서 TV 분배망 기능과 함께 TV신호의 발생원인 각종 장치를 CATV 방송망의 필요지점에 설치하여 그 신호를 반대방향 전송로에 의하여 가입자에게 분배하도록 한 쌍방향 전송의 기능을 갖춘 시스템.

 

 

3. 기본 구성요소

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< Fig01. 구성도 >

 

1) 수신점장치(Head End)

재송신 채널을 양호한 조건으로 수신하여 다른 송출채널과 함께 레벨을 조정하여 다시 송출하는 장치.

< Fig02. 수신점 전단 기능구성도 >

 

< Fig03. HEAD-END 구성도 >

 

 

2) 중계 전송망(주간선, 간선 등)

수신점 장치로부터의 신호를 서비스 구역 내로 전송하기 위한 선로 및 중계기기.

 

3) 분기,분배선 및 가입자 댁내설비

가입자에게 신호를 효율적으로 분배하기 위한 분기,분배선로 및 TV수상기를 포함한 주택 내 설비.

 

 

4. 설계 및 시공

1) 설계시 검토사항

1-1) 시설자 측면 (시설조건)

· 목적 : 특정지역의 난시청개선, 도시의 난시청개선, 특정구역의 재송신, 자체프로의 제작 및 송신.

· 대상 : 가입자, 대상지역의 특징

· 서비스채널 : 수신국, UV별 채널 수 등

· 서비스 품질 : 최저~최고 성능의 수준.

· 소요예산규모

 

1-2) 입지조건의 측면

· 지형 : 평지, 산악, 지역면적 등

· 기후 : 기온, 적설 등

· 사회 : 세대수, 세대분포, 집단부락 분포, 공사상의 제약 등

· 전파 : 직접파 전계강도, 수신점의 전압강도 등

 

1-3) 시청자 측면

· 제공품질의 확보여부

· 경제성 : 설치비 및 운영비의 검토

· 취향에 적합한 프로 여부 : 전문성,다양성 검토

 

2) 시스템의 기본설계

시스템 설계순서는 아래에 의한다.

2-1) 시스템의 전기적 성능을 정한다.

· 수신안테나 출력레벨

전계강도를 간접적으로 규정하는 것으로 대개 VHF에서 60dB이상, UHF에서 62dB이상이어야 하고, 산간의 지역에서는 60dB를 확보하기가 어려우므로 조건이 나쁜 곳은 VHF에서 50dB 이상으로 한다.

· 가입자 단자레벨

포화 직접파 방해에서 최저 60dB 최고 85dB 이므로 직접파 방해의 우려가 있는 지역은 최저 70dB이상으로 잡는 것이 좋다.

· 기타

신호대 잡음의 비, 혼·변조비, 주파수 허용편차, 기타 방해 및 일그러짐, 가입자 단자간의 결합도 등 검토.

2-2) 시스템의 구성

· 세대밀도, 집단부락의 분포 등으로부터 간선 및 분기 증폭기의 배치를 정하고 소요성능과 단체기기의 성능에서 간선경로와 간선증폭기 수신점의 강도, 시스템의 크기를 정하고 기후와 공사상 제약에 의한 설치상의 변화 등을 검토한다.

· 시스템 구성의 기본분류는 밀집지역,광역지역, 밀집광역지역에 적합한 구성으로 분류된다.

· 간선은 1계통의 간선증폭기의 단계가 될 수 있는 한 적게 되는 경로를 선택한다. 이를 위해 간선을 도중에서 분기하는 경우도 있다.

· 최대段數는 소요성능과 기기의 규격에서 정해지고 일반NHK A 방식에서는 5대, 대규모시스템에서는 20대 이하로 할 것이 요망된다.

· 1개의 head end에서 분배되는 간선의 본선은 특히 한정되어 있지는 않으나1개당의 중계단계가 많은 경우는 수신점을 2개 이상으로 하여 시스템을 분할하여야 한다.

· 기본구성과 사용기기가 정해지면 수신점장치 및 간선계 분기분배선계의 구체적인서례,신호의 운행레벨,공사방법과 소요기재 등을 결정하여야 한다.

 

3) 수신점의 설계

3-1) 수신점의 선정

· 채널간의 레벨차가 적고 수신안테나 출력 전압이 VHF-60dB, UHF-62dB이상이 바람직하다.

산간 집단 부락에서는 최소한 VHF-50dB, FM-40dB이상이 확보될 수 있는 장소.

· 수신화질 및 음질은 Ghost,혼선,외래잡음 등에 의한 방해가 적고, 안정하게 수신할 수 있을 것.

· 수신안테나의 출력은 실용상 지장이 없는 범위에 있을 것.(fading에 의한 변동은 실용상 지장이 없는 범위일 것)

3-2) 방송채널의 선정

· 동일 송신점에서의 VHF채널을 수신하는 경우 그대로 채널을 송출하고 송신점이 다른 VHF채널을 수신하는 경우 수신채널이 겹치는 경우가 발생하므로 V-V 콘버터를 설치하며 인접배치가 되도록 채널을 변환하여 송출한다.

· 시스템 수신국에 송신소와 같은 강한 VHF 잠재전계가 있는 경우 직접중복에 의하여 가입자 단자에 유기되는 전압과 시스템의 출력신호 사이에 선간의 지연을 일으켜 GHOST가 발생한다.

이와 같은 경우 빈 채널이 있으면 수신점에서 채널을 변환하여 잠재전계와 다른 채널로 송출한다.

3-3) 수신점의 회로구성

· 수신안테나,수신증폭기,콘버터 등에 의한 회로구성은 수신전파의 강도, 안정도, 채널간 레벨차 등 전파의 조건과 채널 수, 접속된 시스템 규모 등에 의해 달라진다.

· 채널간 불균형이 10dB를 넘어 광대역 수신이 불가능한 경우에는 개별 수신하며 채널전용 수신 증폭기를 사용한다.

3-4) 수신점 각 부의 운행레벨(dB)

· 수신점 증폭기에서의 소요입력 레벨

· C/N : 신호전력과 잡음전력의 비(36dB 열 잡음에 의한 방해 평가가 허용되는 치수 )

· NF : 잡음지수(VHF에서 1대당 10dB정도)

· 1dB : 수신증폭기에 AGC(Auto Gain Control)가 있는 경우 억제가능 편차(주파수,레벨편차, 온도변화 보정)

· 시스템의 열 잡음과 안테나 출력전압 변동 등을 고려하여 수신증폭기 소요입력레벨은 60dB가 표준이다.

도시의 경우 수신 증폭기 소요 입력레벨은 외래 잡음의 영향을 막기 위해 20dB 높인 값인 80dB를 채택하는 것이 바람직하다.

 

4) 간선로의 설계

간선로에서는 간선증폭기를 종속접속해서 사용한다.

4-1) 간선로의 운행레벨

· 간선로의 운행레벨

· 간선증폭기를 m거리로 중복설치하는 경우

· Em = Ei +10 log10 m + Esi

· Ei : 입력레벨 dB

· 10 log10 m : 열 잡음 증가에 의한 C/N 저하의 보정 값)

· Esi : 각종 편차 변동의 dB보정계수(0.2%)

4-2) 간선로의 분포경로

간선 증폭기의 최적 위치는 가입자 분포에 대응하여야 한다.

(분기증폭기를 내장한 TYPE, 독립된 분기증폭기에 급전하기 위한 TYPE)

4-3) 간선증폭기의 SPAN

간선 증폭기는 다음 간선증폭기가 필요로 하는 소요 입력레벨만 확보, 즉 선로손실만 보상하면 된다.

분배증폭기는 분배 수에 따라서 영향을 받는다.

4-4) 취르트(Tilt)특성

동축케이블의 감쇄량은 주파수가 높으면 증가한다. CATV 전송대역에서는 그 감쇄량이 주파수의 평방근에 비례하는 주파수 특성을 나타내고 있다. 따라서 간선로에 있어서 증폭기 입출력에 대한 각 채널의 신호레벨은 주파수에 따라서 기울기를 조정할 필요가 있다. 보통 취르트는 flat output, full tilt, half tilt가 있다.

 

5) 분기,분배선로의 설계

5-1) 분배증폭기의 운행레벨

· 분기 증폭기의 일그러짐은 간선계 전체의 일그러짐과 같은 값으로 잡고 있기 때문에 간선 증폭기 보다는 운행 출력레벨을 높게 잡을 수 있다.

· 일반적으로 분기 증폭기의 운행 출력레벨은 간선 증폭기 보다 약 10dB높은 100dB정도가 된다.

· 입력레벨은 간선 증폭기와 같이 70dB가 적당하다.

5-2) 분배선로의 레벨계산

· 가입자 단자레벨은 60dB 이상이면 좋으나 방해파 및 잠재자계가 있는 경우에는 70~80dB 정도가 좋다.

· 가입자레벨dB = 분기증폭기 출력레벨 - 분기기 결합손실(1dB) - 케이블 손실 - TAP OFF 결합손실(10dB)

 

6) 시공

6-1) 케이블 포설 방법

· 케이블의 길이가 짧게 되도록 포설 경로를 정한다.

· 선로손실이 적은 경로 및 선로를 구성한다.

· 선로가 지나가는 토지의 확보, 이용될 수 있는 가설주, 지형,지질에 의한 공사의 난이도 등의 조건을 고려하여 포설경로를 결정한다.

< Fig04. 간선포설의 대표적인 예 >

 

6-2) 케이블 크기의 결정

가장 레벨이 낮다고 생각되는 가입자를 선정하여 허용케이블 손실을 구하고 해당되는 케이블을 선정한다.

6-3) 간선구성

면적의 대소 및 가입자의 밀집여부에 따라 간선구성의 방향이 정해져야 한다.

간선증폭기의 중계간격은 증폭기 이용정도와 케이블 손실로 정해지며 일반적으로 350~700m정도로 성능상 가능한 간격으로 설정하여야 한다.