Цифровое кабельное телевидение

В 1990 году компания General Instrument (поглощённая Motorola^[1], ныне принадлежит ARRIS Group) продемонстрировала возможность использования цифрового сжатия для передачи HDTV высокого качества в стандартном 6 МГц телевизионном канале. Используя ту же технологию, General Instrument (GI) продемонстрировала цифровую передачу нескольких программ стандартного разрешения высокого качества в одном 6 МГц кабельном канале^[2].

В 1990-х годах кабельные операторы начали активно инвестировать в новую многоканальную цифровую телевизионную технологию, чтобы расширить количество каналов и услуг для абонентов. Рост конкуренции и увеличение выбора программ от сервисов спутниковое телевидение прямого вещания, таких как DirecTV, Dish Network и PrimeStar, побудили кабельных операторов искать новые способы предоставления большего количества программ. Абоненты всё чаще интересовались большим количеством каналов, платными программами по запросу, цифровыми музыкальными сервисами и высокоскоростным интернетом. К 2000 году большинство кабельных операторов в США предлагали своим клиентам различные формы цифрового кабельного телевидения.

Цифровая кабельная технология позволила операторам сжимать видеоканалы, чтобы они занимали меньше полосы пропускания, а также предоставлять возможности двусторонней связи. Это позволило предлагать больше каналов, услуги видео по запросу, не требующие отдельной телефонной линии, телефонные услуги, высокоскоростной интернет и интерактивное телевидение. В цифровом кабеле реализована коррекция ошибок для обеспечения целостности получаемого сигнала и используется защищённая система цифрового распространения (то есть защищённый зашифрованный сигнал для предотвращения прослушивания и кражи услуги).

Большинство операторов цифрового кабельного телевидения используют QAM для видеосервисов и стандарты DOCSIS для передачи данных. Некоторые операторы также начали внедрять видеосервисы с использованием IPTV или переключаемого видео.

Цифровая кабельная технология позволяет многим телеканалам занимать ту же частоту, которую обычно занимает один аналоговый кабельный канал. Количество каналов, размещаемых на одной аналоговой частоте, зависит от используемого сжатия. Многие кабельные операторы могут разместить около 10 цифровых SD-каналов или 2 цифровых HD-канала на одной аналоговой частоте. Некоторые операторы могут размещать больше каналов при более высоком сжатии, но это часто приводит к ухудшению качества видео^[3].

Добавление этой возможности усложняет понятие «канал» в цифровом кабеле (а также в эфирных цифровых трансляциях ATSC). Формально два числа, которые теперь идентифицируют канал, — это физический канал и подканал.

Физический канал — это номер, соответствующий определённому диапазону частот 6 МГц. См.: Частоты кабельного телевидения в Северной Америке.

Подканал — это логический канал данных внутри физического канала. Технически в одном физическом канале может быть до 1024 подканалов, но на практике используется лишь несколько (так как полоса пропускания делится между всеми подканалами).

Существует два способа упростить это для потребителей. Первый, реализуемый с помощью PSIP, заключается в том, что информация о программах и каналах передаётся вместе с видео, позволяя декодеру пользователя (приставке или дисплею) автоматически определять множество каналов и подканалов.

Второй способ (также реализуемый через PSIP) — это когда, чтобы полностью скрыть подканалы, многие кабельные компании сопоставляют виртуальные номера каналов с физическими и подканалами. Например, кабельная компания может назвать канал 5-1 «каналом 732», а канал 5-2 — «каналом 733». Это также позволяет кабельной компании изменять частоту канала без изменения номера канала, который видит абонент. В таких случаях физические/подканальные номера называют «QAM-каналом», а альтернативное обозначение — «отображаемый канал», «виртуальный канал» или просто «канал».

Теоретически приставка может декодировать информацию PSIP с каждого принимаемого канала и использовать её для построения соответствия между QAM-каналом и виртуальным каналом. Однако кабельные компании не всегда надёжно передают информацию PSIP. В качестве альтернативы, CableCard получает карту каналов и может передавать её приставке.

Стандарт передачи сигнала по системам цифрового кабельного телевидения в США сейчас закреплён как 64-QAM и 256-QAM (квадратурная амплитудная модуляция), что указано в SCTE 07 и является частью стандарта DVB (но не ATSC). Этот метод обеспечивает передачу 38,47 Мбит/с при использовании 256-QAM на 6-МГц канале, что позволяет передавать почти два полных ATSC-потока по 19,39 Мбит/с. Каждый 6-МГц канал обычно используется для передачи 7–12 цифровых SDTV-каналов (256-QAM, потоки MPEG2 MP/ML по 3–5 Мбит/с). На многих приставках с ами (особенно на DVR-приставках) доступны HD-версии местных каналов и некоторых кабельных каналов.

Цифровое кабельное телевидение позволяет транслировать EDTV (480p), а также HDTV (720p, 1080i и 1080p). Для сравнения, аналоговое кабельное телевидение передаёт программы только в формате 480i (самое низкое разрешение, используемое сегодня)^[4].

Стандарты Advanced Television Systems Committee предусматривают возможность передачи 16-VSB по кабелю на скорости 38,4 Мбит/с, но этот способ кодирования пока не получил широкого распространения. Некоторые системы SMATV могут передавать сигналы 8-VSB и QAM, в основном в многоквартирных домах и аналогичных объектах, где используется комбинация наземных антенн и кабельных источников (например, HITS или "Headend in the Sky", подразделение Comcast, доставляющее цифровые каналы по спутнику небольшим кабельным системам).

Обычно цифровые кабельные каналы размещаются выше 552 МГц, верхней частоты канала 78 кабельного телевидения. (Кабельные каналы выше 13-го располагаются на более низких частотах, чем UHF-каналы с тем же номером, см. Частоты кабельного телевидения в Северной Америке.) Между 552 и 750 МГц есть место для 33 6-МГц каналов (231–396 SDTV-каналов); при расширении до 864 МГц появляется место для 52 6-МГц каналов (364–624 SDTV-канала).

В США цифровые кабельные системы с активной ёмкостью каналов 750 МГц и выше обязаны соответствовать ряду стандартов SCTE и CEA. До 4 сентября 2020 года эти компании также были обязаны предоставлять CableCARD абонентам по их запросу^[5].