Câble numérique

Le câble numérique est la distribution de la télévision par câble utilisant des données numériques et la compression vidéo . Cette technologie a été développée pour la première fois par General Instrument. En 2000, la plupart des câblodistributeurs proposaient des fonctionnalités numériques, remplaçant finalement leur ancien câble analogique au milieu des années 2010. À la fin des années 2000, la télévision par câble s'est convertie à la norme numérique HDTV , qui était incompatible avec les systèmes de câble analogique existants.

En plus de fournir des vidéos haute définition , les systèmes de câble numérique proposent davantage de services tels que la programmation à la carte , l'accès à Internet par câble et les services de téléphonie par câble . La plupart des signaux de câble numérique sont cryptés , ce qui réduit l'incidence du piratage de la télévision par câble qui se produisait dans les systèmes analogiques.

En 1990, General Instrument (acquis par Motorola et désormais détenu par ARRIS Group ) a démontré qu'il était possible d'utiliser la compression numérique pour diffuser une TVHD de haute qualité sur un canal de télévision standard de 6 MHz. En utilisant la même technologie, General Instrument (GI) a démontré la transmission numérique de plusieurs programmes de définition standard de haute qualité sur un canal câblé de 6 MHz.

Dans les années 1990, les câblodistributeurs ont commencé à investir massivement dans cette nouvelle technologie de télévision numérique multicanal pour accroître le nombre de chaînes et de services disponibles pour les abonnés. La concurrence accrue et le choix de programmes des services de diffusion directe par satellite tels que DirecTV , Dish Network et PrimeStar ont incité les câblodistributeurs à rechercher de nouvelles façons de proposer davantage de programmes. Les clients étaient de plus en plus intéressés par davantage de chaînes, des programmes à la carte , des services de musique numérique et des services Internet à haut débit. En 2000, la plupart des câblodistributeurs aux États-Unis proposaient une forme de télévision numérique par câble à leurs clients.

La technologie du câble numérique a permis aux fournisseurs de câble de compresser les chaînes vidéo afin qu'elles occupent moins de bande passante et d'offrir des capacités de communication bidirectionnelle . Cela a permis aux fournisseurs d'offrir plus de chaînes, des services de vidéo à la demande qui ne nécessitent pas de ligne téléphonique séparée , des services téléphoniques, des services Internet à haut débit et des services de télévision interactive. Le câble numérique met en œuvre la correction d'erreur pour garantir l'intégrité du signal reçu et utilise un système de distribution numérique sécurisé (c'est-à-dire un signal crypté sécurisé pour empêcher l'écoute clandestine et le vol de service).

La plupart des fournisseurs de câble numérique utilisent la norme QAM pour les services vidéo et les normes DOCSIS pour les services de données. Certains fournisseurs ont également commencé à déployer des services vidéo utilisant l'IPTV ou la vidéo commutée .

La technologie du câble numérique permet à de nombreuses chaînes de télévision d'occuper l'espace de fréquence qui serait normalement occupé par une seule chaîne de télévision par câble analogique. Le nombre de chaînes placées sur une seule fréquence analogique dépend de la compression utilisée. De nombreux fournisseurs de câble sont en mesure d'intégrer environ 10 chaînes numériques SD ou 2 chaînes numériques HD sur une seule fréquence de canal analogique. Certains fournisseurs sont en mesure de regrouper davantage de chaînes sur une seule fréquence avec une compression plus élevée, mais cela peut souvent entraîner une dégradation de la qualité vidéo de la chaîne.

L'ajout de cette fonctionnalité complique la notion de « canal » dans le câble numérique (ainsi que dans les diffusions numériques ATSC en direct ). Les noms officiels des deux numéros qui identifient désormais un canal sont le canal physique et le sous-canal.

Le canal physique est un numéro correspondant à une plage de fréquences spécifique de 6 MHz. Voir : Fréquences de télévision par câble en Amérique du Nord .

Le sous-canal est un canal logique de données au sein du canal physique. Techniquement, il peut y avoir jusqu'à 1024 sous-canaux dans un canal physique, bien qu'en pratique, seuls quelques-uns soient utilisés (car la bande passante doit être divisée entre tous les sous-canaux).

Les fournisseurs tentent de faciliter cette tâche aux consommateurs de deux manières. La première, via le protocole PSIP , consiste à diffuser les informations sur les programmes et les chaînes en même temps que la vidéo, ce qui permet au décodeur du consommateur (décodeur ou écran) d'identifier automatiquement les nombreuses chaînes et sous-chaînes.

La deuxième solution (également réalisée via PSIP) est celle où, dans un effort pour masquer entièrement les sous-canaux, de nombreuses sociétés de câblodistribution mappent les numéros de canaux virtuels aux canaux physiques et aux sous-canaux sous-jacents. Par exemple, une société de câblodistribution peut appeler le canal 5-1 « canal 732 » et le canal 5-2 « canal 733 ». Cela permet également à la société de câblodistribution de modifier la fréquence d'un canal sans modifier ce que le client voit comme un numéro de canal. Dans de tels arrangements, les numéros de canal physique/sous-canal sont appelés « canal QAM » et la désignation de canal alternative est appelée « canal mappé », « canal virtuel » ou simplement « canal ».

En théorie, un décodeur peut décoder les informations PSIP de chaque canal qu'il reçoit et utiliser ces informations pour établir la correspondance entre le canal QAM et le canal virtuel. Cependant, les câblodistributeurs ne transmettent pas toujours les informations PSIP de manière fiable. Les cartes CableCard reçoivent également la correspondance des canaux et peuvent la communiquer au décodeur.

La norme de transmission du signal sur les systèmes de télévision par câble numérique aux États-Unis est désormais fixée à la fois à 64-QAM et à 256-QAM ( modulation d'amplitude en quadrature ), qui est spécifiée dans la norme SCTE 07 et fait partie de la norme DVB (mais pas de l'ATSC ). Cette méthode transporte 38,47 Mbit/s en utilisant 256-QAM sur un canal de 6 MHz , qui peut transporter près de deux flux de transport ATSC complets de 19,39 Mbit/s. Chaque canal de 6 MHz est généralement utilisé pour transporter 7 à 12 chaînes SDTV numériques (256-QAM, flux MPEG2 MP/ML de 3 à 5 Mbit/s). Sur de nombreux boîtiers équipés de tuners QAM (notamment les boîtiers DVR ), des versions haute définition des chaînes locales et de certaines chaînes câblées sont disponibles.

Le câble numérique permet la diffusion de la télévision numérique à large bande (480p) et de la télévision haute définition (720p, 1080i et 1080p). En revanche, le câble analogique transmet des programmes uniquement au format 480i (la définition de télévision la plus basse utilisée aujourd'hui).

Les normes du Comité des systèmes de télévision avancés prévoient une transmission 16-VSB par câble à 38,4 Mbit/s, mais le codage n'a pas encore été largement accepté. Certains systèmes SMATV peuvent transporter des signaux 8-VSB et QAM, principalement dans des immeubles d'appartements et des installations similaires qui utilisent une combinaison d'antennes terrestres et de sources de distribution par câble (telles que HITS ou « Headend in the Sky », une unité de Comcast qui fournit des chaînes numériques par satellite à de petits systèmes de câble).

Les canaux câblés numériques sont généralement attribués au-dessus de 552 MHz, la fréquence supérieure du canal câblé 78. (Les canaux câblés au-dessus du canal 13 sont à des fréquences inférieures à celles des canaux de diffusion UHF portant le même numéro, comme on le voit sur les fréquences de la télévision par câble en Amérique du Nord .) Entre 552 et 750 MHz, il y a de la place pour 33 canaux de 6 MHz (231 à 396 canaux SDTV) ; jusqu'à 864 MHz, il y a de la place pour 52 canaux de 6 MHz (364 à 624 canaux SDTV).

Aux États-Unis, les systèmes de câble numérique avec une capacité de canal activée de 750 MHz ou plus doivent se conformer à un ensemble de normes SCTE et CEA et fournir des CableCARD aux clients qui en font la demande.