Americká televize byla v 50. letech ryze lokálním fenoménem. Čtyři hlavní sítě ovládaly éter, ale oblasti jejich pokrytí byly fyzicky omezené. Televizní signály jsou přenášeny v přímých liniích z antén vysílače do vašeho televizoru. Pokud jste žili v plochém údolí, měli jste štěstí. Kdybyste byli schovaní v odlehlých horách nebo hluboko za hřebenem? Měli jste statický šum. Nebo tam nebyl vůbec žádný signál. Televize se však rychle stala centrálním nervovým systémem americké kultury. Lidé v těchto slepých bodech neviděli pořady, o kterých všichni ostatní mluvili.
Roztok byl hrubý, ale účinný. V roce 1948 si obyvatelé odlehlých údolí Pennsylvánie postavili v kopcích antény a vedli kabely přímo do svých obývacích pokojů. Toto bylo dočasné řešení (hack) pro přetrvávající problém. Stejná základní architektura – shromažďování silného signálu na velké vzdálenosti a jeho přenos do domácností – se nakonec vyvinula do rozsáhlé infrastruktury, na kterou dnes spoléháme. Začátkem 90. let se tato technologie natolik rozšířila, že téměř polovina amerických domácností měla kabelovou televizi.
Dnes se definice „kabelového systému“ dramaticky změnila. Už se nedíváme jen na televizi. Dnešní americké kabelové sítě poskytují stovky kanálů přibližně 60 milionům domácností. Ještě důležitější je, že jsou páteří vysokorychlostního přístupu k internetu pro miliony lidí. Některé systémy dokonce přebírají telefonní funkce a poskytují nové metody doručování obsahu přímo na vaši obrazovku. Jedná se o komplexní síť hardwaru a softwaru, která dodává vše od vzdělávacího obsahu po speciální kanály přímo na váš konferenční stolek.
Posílení úzkého hrdla
Nejranější verze této sítě byly obrovské pozemní satelitní paraboly s velmi dlouhými měděnými kabely spojujícími centrální anténu s účastnickým zařízením. Ale měď není kouzelný drát. Když elektrický signál procházel kabelem, ztratil energii. K útlumu došlo rychle. Aby se obraz nezměnil v šedý šum, byli kabeloví operátoři nuceni umisťovat na linku v pravidelných intervalech zesilovače, aby zesílily signál.
To způsobilo vážné technické problémy, které sužovaly průmysl po celá desetiletí. Bill Wall, technický ředitel pro účastnické sítě u významného výrobce zařízení Scientific-Atlanta, zdůraznil závažnost problému.
„V kabelovém systému může signál projít 30 nebo 40 zesilovači, než se dostane do vašeho domova, přibližně jeden na každých 1000 stop,“ vysvětlil Wall.
Každý zesilovač přidal své vlastní zkreslení. Procházel hluk. Okraje obrazu byly rozmazané kvůli zkreslení. A pokud by selhal byť jen jeden zesilovač v tomto řetězci, byla by odpojena celá linka pro všechny účastníky, kteří ji v řetězci následují. Kabelová televize získala pověst nespolehlivé a vizuálně horší než bezdrátové televize. Byl to křehký systém, který držel pohromadě dostatek zesilovačů na malé město.
Průmysl pochopil, že tento stav věcí je neudržitelný. Kvalitní strop byl nízký a náklady na údržbu vysoké. Konec 70. let znamenal zlom. Inženýři nakonec vyvinuli lepší technologie k vyřešení problému zesilovačů a stabilizaci signálové cesty. Ještě důležitější je, že během stejného období byly vyvinuty nové techniky, aby se do stávající šířky pásma vešlo více programů. V důsledku toho byl položen základ pro další explozi růstu obsahu.
Více kanálů
Jakmile byla vytvořena signálová cesta, zaměření se přesunulo od čisté spolehlivosti k propustnosti. Staré analogové systémy byly omezeny fyzickou šířkou frekvenčního spektra dostupného pro přenos. Ale jak se zisk zlepšil a modulační techniky se zlepšily, kabeloví operátoři byli schopni zabalit více kanálů do stejného fyzického kabelu. Nebylo to jen o přidání několika místních kanálů; šlo o vytváření rozmanitosti. Diváci, kteří měli dříve na výběr ze tří možností, jich najednou měli desítky. Tato transformace z utilitární služby na centrum zábavy změnila způsob, jakým lidé konzumují média, a položila základy kultury na vyžádání, ve které dnes žijeme.
Přepínač VHF/UHF, na který jste zapomněli
Na počátku 50. let 20. století kabeloví operátoři zoufale hledali řešení. Chtěli použít mikrovlny k příjmu signálů ze vzdálených věží. za co? To umožnilo poskytovat televizi lidem žijícím daleko a neschopným sledovat běžné pozemní vysílání. Vyřešil také obtížný problém na severovýchodě USA spočívající v poskytování více verzí stejné síťové stanice zákazníkům. Poprvé kabely již jednoduše „nevlastnily“ signál. Nyní to znamenalo „výběr“.
Tyto změny donutily výrobce domácích spotřebičů přehodnotit svůj přístup k designu obývacího pokoje. Do nových televizorů přidali fyzický přepínač. Museli jste ručně přepínat mezi dvěma různými schématy ladění.
Jedno ze schémat odpovídalo frekvenčnímu přidělení Federální komunikační komise (FCC). Druhý odpovídal složitým a variabilním vzorům používaným v kabelážních systémech. Nebyly to jen drobné úpravy. Obě schémata zobrazovala rádiové spektrum odlišně.
V obou systémech jedna televizní stanice přijímala 6 megahertzů (MHz) šířky pásma. FCC původně rezervovalo 12 kanálů pro pásmo Very High Frequency (VHF). Tyto frekvence nebyly seskupeny. Byli rozděleni do dvou různých skupin, aby se zabránilo rušení stávajících bezdrátových služeb.
Když pak všichni chtěli televizi, FCC potřebovalo více prostoru. Objevili ultra-vysokofrekvenční (UHF) spektrum. Kanály 14 až 69 jsou komprimovány v rozsahu 470-812 MHz.
Kabeloví operátoři se nemuseli bát bezdrátového rušení. Mohli použít „střední“ frekvence – mezeru mezi VHF a UHF, kterou vysílatelé ignorovali. To umožnilo zahrnout kanály 14 až 22 do mixu. Kanály 1 až 6 byly umístěny na spodním konci rozsahu. Zbytek obsadil vyšší pozice.
Přepínač CATV/antenna na vašem TV tuneru funguje jako strážce brány. Říká přijímači, zda má přeskočit středofrekvenční mezeru nebo ladit přímo přes ni. Ignorování tohoto přepínače může mít za následek hluk, hluchá místa a frustraci.
Proč jsou na obrazovce „duchové“?
To je technický důvod, proč kabelové systémy nemohou jednoduše převysílat stejné VHF frekvence přes dráty používané předávacími stanicemi.
Kabelážní systémy jsou navrženy tak, aby ** stínily ** signál. Předpokládají, že koaxiální kabel blokuje vnější šum. Televizor je navržen tak, aby přijímal buď kabelový vstup, nebo signál z antény. Ale signály mohou unikat. Konektor je vadný. Obrazovka je poškozená.
Situace se stává zvláštní, pokud je vnější rušení na stejné frekvenci kanálu jako kabelový signál. v čem je problém? V rychlosti.
Rádiové vlny se šíří vzduchem téměř rychlostí světla. Signály přenášené po koaxiálním kabelu se pohybují přibližně dvoutřetinovou rychlostí světla.
V důsledku toho dochází k časové desynchronizaci. Signál živého vysílání a kabelový signál dorazí do TV tuneru během zlomku sekundy od sebe. Obraz se zobrazí dvojitě. Tento artefakt se nazývá “obrázek duchů”.
Kabeloví operátoři tento problém obcházejí změnou frekvencí. Toto je řešení fyzikálního problému, který stále sužuje některé tradiční instalace.
Satelity změnily pravidla hry
V roce 1972 podnikl systém kabelové televize ve Wilkes-Barre v Pensylvánii radikální krok. Spustili první placený kanál. Platíte za sledování filmu nebo boxerského zápasu. Jmenovalo se to Home Box Office nebo HBO.
Zůstalo místní několik let. A v roce 1975 se konečně zformovala architektura americké televize.
HBO začala doručovat signály na geosynchronní obíhající satelity. Satelit pak přenesl signál zpět do kabelových systémů na Floridě a v Mississippi. Už to nebyl místní trik. Byla to celostátní distribuce.
Tyto rané satelity mohly obsluhovat až 24 kanálů, řekl Bill Wall ze Scientific-Atlanta. Infrastruktura potřebná pro příjem tohoto signálu je obrovská. Provozovatelé kabelové televize používají paraboly o průměru 10 metrů. *Každý kanál vyžaduje samostatnou parabolu.
Bylo to drahé. Bylo to těžkopádné. Ale povedlo se. Konečně byl vytvořen plán pro moderní kabelové doručování.
Války šířky pásma
Jak počet možností programování explodoval, šířka pásma se stala úzkým hrdlem. Dřívější kabelové systémy pracovaly na 200 MHz. To umožnilo 33 kanálů. To nestačilo uspokojit poptávku.
Technologie posouvaly hranice. Šířka pásma zvýšena na 300 MHz. Pak až 400 a nakonec až 500 MHz.
Frekvence systému nakonec dosáhla 550 MHz. Počet kanálů vyskočil na 91.
Dohodu dokončily dva velké technologické posuny. Optické vlákno nahradilo měděný drát pro přenos na dlouhé vzdálenosti. A/D převod vyčistí signál. Kvalita se zlepšila. Počet dostupných kanálů nadále rostl.
Po celá desetiletí jsme to považovali za samozřejmost. Dokud internet neučinil koncept „seznamu kanálů“ zastaralým. Vybavení se vyvíjelo. Není třeba přepínat mezi VHF/UHF. „Duchové“ zmizeli. Ale infrastruktura vybudovaná během tohoto zběsilého závodu o šířku pásma stále podporuje způsob, jakým dnes konzumujeme média.
Přechod na optické a digitální technologie
Infrastruktura, která napájí naše televizory, se změnila v roce 1976. Kabeloví operátoři začali používat kabel z optických vláken pro hlavní linky, čímž nahradili staré koaxiální dráty, které vedly od head-endu do oblasti. Koncová stanice je centrální rozbočovač, kde jsou přijímány signály, distribuovány mezi kanály a přenášeny do sítě. Koncem 70. let se optické vlákno stalo dostatečně vyspělou technologií, aby se stalo nákladově efektivním řešením pro přenos signálů na velké vzdálenosti.
Hlavní výhoda? Menší ztráta signálu. Koaxiální kabely se na vzdálenost zhoršují a vyžadují konstantní zesilovače k zesílení signálu. Dřívější systémy založené na vláknech snížily počet potřebných zesilovačů mezi hlavní stanicí a domem ze 40 na přibližně šest. Systémy postavené po roce 1988 šly ještě dále a často vyžadovaly pouze jeden nebo dva zesilovače pro většinu předplatitelů. Méně zesilovačů znamenalo méně bodů selhání a mnohem čistší signál.
Tento přechod také otevřel příležitosti pro přizpůsobení. Jediná optická linka by mohla sloužit stovkám domácností, což by poskytovatelům umožnilo zacílit zprávy nebo služby do konkrétních oblastí. V 90. letech se toto seskupení ukázalo jako ideální pro lokální sítě a přístup k internetu přes kabelové modemy.
Digitální komprese a kapacita
V roce 1989 společnost General Instruments prokázala, že analogové signály lze převést na digitální formát a vejdou se do standardního televizního kanálu 6 MHz. Pomocí komprese MPEG mohou moderní systémy kabelové televize (CATV) komprimovat až 10 video kanálů do šířky pásma jednoho analogového kanálu. S celkovou šířkou pásma systému 550 MHz to otevírá potenciál pro téměř 1 000 kanálů videa. Digitální technologie také přidává korekci chyb a udržuje obraz čistý.
Tento přechod k digitálu způsobil revoluci ve způsobu, jakým kabelové společnosti nakládají s placeným obsahem.
Šifrování vs. kódování
První scrambling systém, předvedený v roce 1971, fungoval tak, že během přenosu odstranil hodinový signál. Předplatitelský blok ji musel obnovit. Pozdější metody zavedly signál s mírně posunutou frekvencí ke zkreslení obrazu, který pak televize filtrovala. Výsledkem byl obvykle zubatý, zamotaný chaos.
Digitální systémy se nekódují. šifrují. Signál je zakódován tak, že bez správného klíče nemůže D/A převodník interpretovat bitový tok do TV tuneru. Pokud se pokusíte sledovat bez klíče, systém jednoduše zobrazí modrou obrazovku nebo reklamu. Je čistší, hůře se hackuje a zásadně se liší od starého analogového šumu.
