CATV ( cable television,cable TV,community antenna television ) คือ การส่งสัญญาณภาพและเสียง ( Video และ Audio ) เพื่อให้มีการแพร่กระจายออกไปสู่ประชาชนจำนวนมากในลักษณะที่เรียกว่า narrowcasting ซึ่งต่างกับการส่งสัญญาณของสถานีโทรทัศน์ที่ส่งเป็นลักษณะ broadcasting คือ การแพร่กระจายของสถานีโทรทัศน์เป็นไปในลักษณะที่กว้างขวางกว่าเพราะผู้รับที่มีเครื่องรับทั่วไปสามารถรับได้ ส่วนการส่งสัญญาณภาพและเสียงของเคเบิลทีวีนั้นมีลักที่แคบกว่า เพราะจะส่งไปยังปลายทางที่เจาะจงเฉพาะผู้ที่เป็นสมาชิก ซึ่งจะต้องมีอุปกรณ์พิเศษที่ผู้ส่งติดตั้งไว้ให้ เพื่อรับคลื่นหรือสัญญาณเฉพาะเคเบิลทีวีเท่านั้น
ระบบ CATV เบื้องต้น ระบบ CATV ซึ่งย่อมาจาก Community Antenna Television System เป็นระบบสายอากาศร่วมเช่นเดียวกับระบบ MATV แต่มีส่วนที่แตกต่างกันคือ MATV นั้น เราหมายถึงการป้อนระบบในตัวอาคารเดียว ในขณะที่ระยะ CATV จะหมายถึงการป้อนในบริเวณที่กว้าง เช่น ป้อนเป็นหมู่บ้าน หรือเป็นเมือง เป็นต้น ดังนั้นโดยทั่วไประบบ CATV จึงมีขานดใหญ่กว่าระบบ MATV และอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ก็จะแข็งแรงทนทานกว่าที่ใช้ในระบบ MATV ในบทนี้จะกล่าวถึง โครงสร้างหลักการออกแบบ การคำนวณระดับสัญญาณ และตัวอย่างของระบบ CATV
โครงสร้างของระบบ CATV ระบบ CATV ซึ่งเป็นระบบส่งสัญญาณทีวีผ่านสายนำสัญญาณไปตามบ้านเป็นระบบส่งสัญญาณทีวี ที่ใช้กันมานานแล้วเช่นเดียวกัน โดยใช้ในการส่งในหมู่บ้าน หรือในเมืองที่มีพื้นที่ไม่มากนักปัจจุบันระบบนี้นอกจากจะใช้ในลักษณะดังกล่าวแล้ว ยังใช้ในการแก้ปัญหาการรับภาพไม่ได้ในตัวเมืองที่มีตึกสูง ๆ ด้วย ในบางประเทศ เช่น ประเทศญี่ปุ่นได้มีกฎหมายเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยบังคับให้ผู้ที่ทำการก่อสร้างตึกสูง ๆ ที่มีผลทำให้บ้านเรือนละแวกนั้นรับภาพโทรทัศน์ไม่ได้ ( รับไม่ได้เพราะสัญญษณอ่อนมาก หรือมีภาพซ้อน ) จะต้องติดตั้งระบบ CATV เพื่อป้อนสัญญาณทีวีให้กับบ้านเรือนที่ได้รับผลกระทบนั้น ดังนั้นผู้สร้างตึกจะต้องทำการสำรวจทั้งทางภาคทฤษฎีและภาคสนามในการกำหนดบริเวณที่จะต้องทำการป้อนระบบ CATV ให้ตามกฏหมาย
ตามลักษณะการใช้งานดังกล่าว จึงทำให้ระบบ CATV มีลักษณะแตกต่างกับระบบ MATV 2 ประการ คือ
* ความยาวของสายสัญญาณจาก HN ( ห้องส่ง,หรือห้องควบคุม ) จนถึงปลายทางจะมีความยาวมากกว่าในระบบ MATV กล่าว
คือ ในระบบ MATV ความยาวของสายจาก HN จนถึงเอาต์เลตทีวีปลายทางที่อยู่ไกลที่สุดมักจะอยู่ในหลัก 100 ม. ถึง 200 ม.
เป็นส่วนใหญ่ แต่ในระบบ CATV นั้น ความยาวนี้อาจจะเป็นหลายร้อยเมตรหรืออยู่ในหลักของกิโลเมตร เป็นต้น
* การเดินสายและการติดตั้งอุปกรณ์ส่วนใหญ่จะต้องอยู่ภายนอกอาคาร
ข้อแตกต่าง 2 ประกาณดังกล่าวนี้ ทำให้ระบบ CATV ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มมากขึ้น และอุปกรณ์ที่ใช้ก็ต้องแข็งแรงทนทานกว่าที่ใช้ในระบบ MATV อุปกรณ์ที่เพิ่มมากขึ้นนั้น ส่วนใหญ่คือ เครื่องขยายสัยญาณแบบต่าง ๆ ที่จะต้องเพิ่มเข้าไปในระบบเพื่อขยายสัญญาณที่ลดต่ำลงให้สูงขึ้นนั้นการลดต่ำลงของระบบสัญญาณนั้น เฉพ่าส่วนที่ลดต่ำลงเนื่องจากความยาวของสายนำสัญญาณที่จะมีไม่น้อย ยกตัวอย่างเช่น ถ้าสายจาก HN ถึงปลายทางยาว 500 ม. และใช้สายที่มีการสูญเสีย 8 dB/100 ม. ที่ความถี่ช่องสูงสุดที่ใช้งาน ก็หมายความว่า เฉพาะการสูญเสียในสายจะเป็น 40 dB เมื่อรวมกับการสูญเสียในอุปกรณ์อื่น ๆ ก็จะมีค่าสูงขึ้น ซึ่งอาจจะสูงถึง 60 -70 dB หรืออาจจะมากกว่าทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนหลังคาเรือนที่ต้องทำการป้อนและเนื่องจากสัญญษณเอาต์พุตจากเครื่องขยายใน HN ประมาณ 115 - 120 dB จึงทำให้ระดับสัยญาณที่ปลายทางต่ำเกินไป ผลก็คือ ต้องติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณระหว่างทาง
หลักการออกแบบระบบ CATV จุดมุ่งหมายหลักในการออกแบบ CATV คือ การออกแบบต้องมุ่งเน้นให้สัญญาณทางด้านปลายทางให้มีคุณภาพดีที่สุดและมีราคาต่ำไม่ส่งสัญญาณรบกวนออกไป เนื่องจากราคาของการทำระบบมีราคาสูงเราควรต้องศึกษาก่อนการออกแบบเพื่อลดต้นทุนให้น้อยและมีประสิทธิภาพมากด้วย ซึ่งก่อนอื่นจะต้องรู้ว่าพื้นที่ที่จะให้บริการมีขนาดเท่าใด และคาดหมายกลุ่มสมาชิกที่จะใช้บริการเพิ่มในอนาคต ( ซึ่งปกติจะคาดการณ์ล่วงหน้า 5 ปี ) โดยมีข้อมูลที่ใช้ในการออกแบบจัดวางระบบ CATV ดังนี้
* บริเวณที่ต้องการจะมาเป็นสมาชิกควรเป็นบริเวณที่ยังรับสัญญษณโทรทัศน์ได้ไม่ดี
* การกระจายตัวขอชุมชนจะเปลี่ยนไปอย่างไร ในอีก 5 ปีข้างหน้า
* อัตราความหนาแน่นของจำนวนบ้านพักอาศัยในบริเวณที่สายพาดผ่านไป เพื่อใช้ในการกำหนดการกระจายสัญญาณให้เพียงพอ
* กำหนดจำนวนช่องสัญญาณที่ส่งในระยะแรกและที่จะขยายในอนาคตว่าเป็นอย่างไร ไม่ควรสร้างระบบที่เล็กหรือใหญ๋เกินความจำเป็น
* ตรวจสอบอุณหภูมิของอากาศว่าเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในแต่ละฤดู เพื่อชดเชยค่าลดทอนที่เพิ่มขึ้น
ขั้นตอนในการออกแบบระบบ CATV สามารถจำแนกได้ดังนี้
ขั้นตอนที่ 1
จัดทำแผนที่เขตบริการเป็นการกำหนดพื้นที่ให้บริการบนแผนที่ ของเขตเมืองหรือเขตเทศบาลซึ่งปกติจะสามารถหาได้จากหน่วยงานที่ให้บริการด้านสาธารณูปโภค เช่นการไฟฟ้า,การประปา และองค์การโทรศัพท์ แผนที่ที่ทำขึ้นจะต้องประกอบด้วยข้อมูลดังนี้
* กลุ่มของบ้านพักอาศัย โรงแรม ร้านค้า
* แนวถนน ตรอก ซอย แม่น้ำ ลำคลอง สะพาน
* ตำแหน่งและระยะห่างของเสาไฟฟ้า
ขั้นตอนที่ 2
กำหนดตำแหน่ง Head - end ซึ่งเป็นที่ตั้งสถานีส่ง ให้อยู่ในบริเวณกลางกลุ่มผู้ใช้บริการเพื่อเป็นการประหยัดอุปกรณ์ หรือบริเวณที่สามารถรับสัญญาณทีวีท้องถิ่นได้ดี แต่ควรห่างจากสนามบินและสถานีวิทยุท้องถิ่น พราะอาจเกิดปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนระบบมากกว่าปกติ
ขั้นตอนที่ 3
กำหนดความถี่สูงสุดที่จะใช้ส่ง ซึ่งจะเป็นการกำหนดจำนวนช่องที่ส่งด้วย โดยทั่วไปความถี่ขาลง ( forward signal ) สูงสุดที่ใช้กันทั่วไป คือ
* ความถี่สูงสุด 300 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 35 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 330 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 40 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 400 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 52 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 450 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 60 ช่อง
ในการกำหนดความถี่สูงสุดที่ใช้ส่งนั้น จะต้องวางแผนสำหรับอนาคตของระบบด้วย เพราะระยะห่าง ของภาคขยายสัญญาณจะขึ้นอยู่กับความถี่สูงสุดของสัญญาณที่ส่ง เนื่องจากการลดทอนของสายนำสัญญาณที่ความถี่สูงจะมากกว่าที่ความถี่ต่ำ
อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบ CATV
( มีต่อครับยังไม่จบ )
ระบบ CATV เบื้องต้น ระบบ CATV ซึ่งย่อมาจาก Community Antenna Television System เป็นระบบสายอากาศร่วมเช่นเดียวกับระบบ MATV แต่มีส่วนที่แตกต่างกันคือ MATV นั้น เราหมายถึงการป้อนระบบในตัวอาคารเดียว ในขณะที่ระยะ CATV จะหมายถึงการป้อนในบริเวณที่กว้าง เช่น ป้อนเป็นหมู่บ้าน หรือเป็นเมือง เป็นต้น ดังนั้นโดยทั่วไประบบ CATV จึงมีขานดใหญ่กว่าระบบ MATV และอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ก็จะแข็งแรงทนทานกว่าที่ใช้ในระบบ MATV ในบทนี้จะกล่าวถึง โครงสร้างหลักการออกแบบ การคำนวณระดับสัญญาณ และตัวอย่างของระบบ CATV
โครงสร้างของระบบ CATV ระบบ CATV ซึ่งเป็นระบบส่งสัญญาณทีวีผ่านสายนำสัญญาณไปตามบ้านเป็นระบบส่งสัญญาณทีวี ที่ใช้กันมานานแล้วเช่นเดียวกัน โดยใช้ในการส่งในหมู่บ้าน หรือในเมืองที่มีพื้นที่ไม่มากนักปัจจุบันระบบนี้นอกจากจะใช้ในลักษณะดังกล่าวแล้ว ยังใช้ในการแก้ปัญหาการรับภาพไม่ได้ในตัวเมืองที่มีตึกสูง ๆ ด้วย ในบางประเทศ เช่น ประเทศญี่ปุ่นได้มีกฎหมายเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยบังคับให้ผู้ที่ทำการก่อสร้างตึกสูง ๆ ที่มีผลทำให้บ้านเรือนละแวกนั้นรับภาพโทรทัศน์ไม่ได้ ( รับไม่ได้เพราะสัญญษณอ่อนมาก หรือมีภาพซ้อน ) จะต้องติดตั้งระบบ CATV เพื่อป้อนสัญญาณทีวีให้กับบ้านเรือนที่ได้รับผลกระทบนั้น ดังนั้นผู้สร้างตึกจะต้องทำการสำรวจทั้งทางภาคทฤษฎีและภาคสนามในการกำหนดบริเวณที่จะต้องทำการป้อนระบบ CATV ให้ตามกฏหมาย
ตามลักษณะการใช้งานดังกล่าว จึงทำให้ระบบ CATV มีลักษณะแตกต่างกับระบบ MATV 2 ประการ คือ
* ความยาวของสายสัญญาณจาก HN ( ห้องส่ง,หรือห้องควบคุม ) จนถึงปลายทางจะมีความยาวมากกว่าในระบบ MATV กล่าว
คือ ในระบบ MATV ความยาวของสายจาก HN จนถึงเอาต์เลตทีวีปลายทางที่อยู่ไกลที่สุดมักจะอยู่ในหลัก 100 ม. ถึง 200 ม.
เป็นส่วนใหญ่ แต่ในระบบ CATV นั้น ความยาวนี้อาจจะเป็นหลายร้อยเมตรหรืออยู่ในหลักของกิโลเมตร เป็นต้น
* การเดินสายและการติดตั้งอุปกรณ์ส่วนใหญ่จะต้องอยู่ภายนอกอาคาร
ข้อแตกต่าง 2 ประกาณดังกล่าวนี้ ทำให้ระบบ CATV ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มมากขึ้น และอุปกรณ์ที่ใช้ก็ต้องแข็งแรงทนทานกว่าที่ใช้ในระบบ MATV อุปกรณ์ที่เพิ่มมากขึ้นนั้น ส่วนใหญ่คือ เครื่องขยายสัยญาณแบบต่าง ๆ ที่จะต้องเพิ่มเข้าไปในระบบเพื่อขยายสัญญาณที่ลดต่ำลงให้สูงขึ้นนั้นการลดต่ำลงของระบบสัญญาณนั้น เฉพ่าส่วนที่ลดต่ำลงเนื่องจากความยาวของสายนำสัญญาณที่จะมีไม่น้อย ยกตัวอย่างเช่น ถ้าสายจาก HN ถึงปลายทางยาว 500 ม. และใช้สายที่มีการสูญเสีย 8 dB/100 ม. ที่ความถี่ช่องสูงสุดที่ใช้งาน ก็หมายความว่า เฉพาะการสูญเสียในสายจะเป็น 40 dB เมื่อรวมกับการสูญเสียในอุปกรณ์อื่น ๆ ก็จะมีค่าสูงขึ้น ซึ่งอาจจะสูงถึง 60 -70 dB หรืออาจจะมากกว่าทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนหลังคาเรือนที่ต้องทำการป้อนและเนื่องจากสัญญษณเอาต์พุตจากเครื่องขยายใน HN ประมาณ 115 - 120 dB จึงทำให้ระดับสัยญาณที่ปลายทางต่ำเกินไป ผลก็คือ ต้องติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณระหว่างทาง
หลักการออกแบบระบบ CATV จุดมุ่งหมายหลักในการออกแบบ CATV คือ การออกแบบต้องมุ่งเน้นให้สัญญาณทางด้านปลายทางให้มีคุณภาพดีที่สุดและมีราคาต่ำไม่ส่งสัญญาณรบกวนออกไป เนื่องจากราคาของการทำระบบมีราคาสูงเราควรต้องศึกษาก่อนการออกแบบเพื่อลดต้นทุนให้น้อยและมีประสิทธิภาพมากด้วย ซึ่งก่อนอื่นจะต้องรู้ว่าพื้นที่ที่จะให้บริการมีขนาดเท่าใด และคาดหมายกลุ่มสมาชิกที่จะใช้บริการเพิ่มในอนาคต ( ซึ่งปกติจะคาดการณ์ล่วงหน้า 5 ปี ) โดยมีข้อมูลที่ใช้ในการออกแบบจัดวางระบบ CATV ดังนี้
* บริเวณที่ต้องการจะมาเป็นสมาชิกควรเป็นบริเวณที่ยังรับสัญญษณโทรทัศน์ได้ไม่ดี
* การกระจายตัวขอชุมชนจะเปลี่ยนไปอย่างไร ในอีก 5 ปีข้างหน้า
* อัตราความหนาแน่นของจำนวนบ้านพักอาศัยในบริเวณที่สายพาดผ่านไป เพื่อใช้ในการกำหนดการกระจายสัญญาณให้เพียงพอ
* กำหนดจำนวนช่องสัญญาณที่ส่งในระยะแรกและที่จะขยายในอนาคตว่าเป็นอย่างไร ไม่ควรสร้างระบบที่เล็กหรือใหญ๋เกินความจำเป็น
* ตรวจสอบอุณหภูมิของอากาศว่าเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในแต่ละฤดู เพื่อชดเชยค่าลดทอนที่เพิ่มขึ้น
ขั้นตอนในการออกแบบระบบ CATV สามารถจำแนกได้ดังนี้
ขั้นตอนที่ 1
จัดทำแผนที่เขตบริการเป็นการกำหนดพื้นที่ให้บริการบนแผนที่ ของเขตเมืองหรือเขตเทศบาลซึ่งปกติจะสามารถหาได้จากหน่วยงานที่ให้บริการด้านสาธารณูปโภค เช่นการไฟฟ้า,การประปา และองค์การโทรศัพท์ แผนที่ที่ทำขึ้นจะต้องประกอบด้วยข้อมูลดังนี้
* กลุ่มของบ้านพักอาศัย โรงแรม ร้านค้า
* แนวถนน ตรอก ซอย แม่น้ำ ลำคลอง สะพาน
* ตำแหน่งและระยะห่างของเสาไฟฟ้า
ขั้นตอนที่ 2
กำหนดตำแหน่ง Head - end ซึ่งเป็นที่ตั้งสถานีส่ง ให้อยู่ในบริเวณกลางกลุ่มผู้ใช้บริการเพื่อเป็นการประหยัดอุปกรณ์ หรือบริเวณที่สามารถรับสัญญาณทีวีท้องถิ่นได้ดี แต่ควรห่างจากสนามบินและสถานีวิทยุท้องถิ่น พราะอาจเกิดปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนระบบมากกว่าปกติ
ขั้นตอนที่ 3
กำหนดความถี่สูงสุดที่จะใช้ส่ง ซึ่งจะเป็นการกำหนดจำนวนช่องที่ส่งด้วย โดยทั่วไปความถี่ขาลง ( forward signal ) สูงสุดที่ใช้กันทั่วไป คือ
* ความถี่สูงสุด 300 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 35 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 330 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 40 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 400 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 52 ช่อง
* ความถี่สูงสุด 450 MHz ใช้ส่งสัญญาณได้ 60 ช่อง
ในการกำหนดความถี่สูงสุดที่ใช้ส่งนั้น จะต้องวางแผนสำหรับอนาคตของระบบด้วย เพราะระยะห่าง ของภาคขยายสัญญาณจะขึ้นอยู่กับความถี่สูงสุดของสัญญาณที่ส่ง เนื่องจากการลดทอนของสายนำสัญญาณที่ความถี่สูงจะมากกว่าที่ความถี่ต่ำ
อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบ CATV
( มีต่อครับยังไม่จบ )