Спутниковое вещание

но особенно в США, стала интесивно продвигаться в жизнь. В 1980г.

цена приемников сигналов прямого спутникового вещания Direct-to-Home

(DTH) составляла 10000$. Для массового покупателя даже этой богатой

страны - стоимость неподъемная. Однако создатели и производители

этого оборудования, имея в виду системы коллективного приема,

понимали, что с расширением рынка и, следовательно, объемов

производства, а также за счет совершенствования компонентной базы,

цена упадет до уровня, приемлемого для рядового покупателя. И,

действительно, за пятилетку цена на спутниковые приемники упала в

3,5 раза и стала ниже 3000$. В США к 1990г. ежегодно рынок

поглощал до 400000 приемных систем. В настоящее время стоимость

спутниковых приемников даже в России может быть менее 200$ для

наиболее простых моделей. Стоимость приемников с системой

позиционирования антенны может составить 300...400$ и даже несколько

превысить 1000$. Стоимость зависит, в частности, от числа каналов,

на которые рассчитан приемник - она может меняться, например, для

моделей популярной в России EchoStar от 250 до 1500. Такие цены

уже по карману многим российским гражданам.

Системы DTH работают в диапазоне С в итервале частот

3,7...4,2 ГГц. Системы непосредственного спутникового вещания в

диапазоне Ku называют Direct Broadcat Satellite или в виде

аббревиатуры DBS. Истоки освоения этого диапазона также уходят в

1980г. И здесь прогресс шёл бурно. Стартовые цены приёмников были

слишком велики для индивидуальных потребителей, но по мере

расширения рынка падали. Теперь они доступны для массового

потребителя. В настоящее время только в США действует около 5 млн

приймников DBS. Один из международных операторов НТВ – корпорация

EchoStar – ведёт вещание по 110 каналам.

-9-

Наземные приёмные устройства для каналов НТВ к

настоящему времени – хорошо отработанная продукция, выпускаемая очень

многими фирмами. Приёмная система содержит три важные части: - это

антенна, приёмная головка и собственно прёмное устройство. Приёмная

антенна, как правило , - металлическое зеркало, имеющее форму

параболоида. Параболическое зеркало выбрано не случайно , его

естественная функция – собирать паралельные пучки электромагнитных

волн в одну точку, называемую фокусом параболоида. Именно в этой

точке размещена приёмная головка. Используются два типа

параболических антенн: прямого действия и офсетная.

Антенны прямого действия – это срез вершины параболы,

её ось проходит через центр зеркала, а фокус размещается на

расстоянии половины радиуса кривизны. Форма поверхности таких антенн

почти совпадает со сфероидальной , что делает проще её

изготовление. Приёмная головка размещается против центра зеркала и

частично затеняет его. Это один из недостатков такого зеркала. Ось

зеркала должна быть строго направлена на спутник, а ,следовательно ,

в вертикальном направлении повёрнута на угол места. Отсюда ещё

один недостаток: при установке на открытых площадках зеркало может

стать ёмкостью , где накапливаются осадки, к примеру снег.

Для офсетных антенн используются боковые участки

параболоида. Фокальная точка размещается у нижней кромки зеркала и

не затеняет его, что является определённым преимуществом. Другое

преимущество – вертикальная ориентация

Зеркала, благодаря чему оно не превращается во вместилище осадков и

пыли. Более сложная форма поверхности усложняет производство

офсетных антенн и точность соблюдения их форм. Более того,

накапливаемые в процессе эксплуатации деформации поверхности в этом

случае влияют значительно сильнее. Для приёма сигналов НТВ в

зонах, освещаемых соответствующимлучом спутника , достаточно антенн

диаметром зеркала 90 и 60 см. Возможный в будущем переход в

миллиметровый К диапазон позволит снизить диаметр приёмных антенн

до 10...20 см.

-10-

У отечественных абонентов непосредственного спутникового

вещания выбор не велик. Обычно им доступны один – два спутника,

поэтому можно ограничится простейшей антенной без устройств ручного

или автоматического позиционирования. На Западе , где насыщенность

спутниками высока , системы позиционирования являются важными

элементами антенн. Назначение этих систем очевидно: они должны

позволить автоматически или в ручном режиме перевести направление

оси антенны с одного спутника на другой. Для европейского , а тем

более американского зрителя , на выбор предлагаются десятки позиций.

Сделать такой выбор простой функцией , даже для неспециалиста, - вот

главное назначение систем позиционирования антенн. От степени

сложности и автоматизации этого процеса во многом зависит цена

всей системы приёма. Самые совершенные системы осуществляют

автоматическое переключение на новую позицию простым нажатием кнопки.

Система позиционирования-достаточно

сложное механическое устройство , в автоматическом варианте

управляемое микропроцессором.

Параболические антенны – естественное средство приёма

коротковолнового электромагнитного излучения. На первый взгляд, что

либо иное здесь неуместно. Однако инженерная мысль находит и тут

поле для поиска новых средств. Одно из них – плоские полосковые

приёмники. В сущности , это повторение идеи, уже реализованой в

радиоастрономии. Сигналы, поступающие с отдельных полосок, суммируются

с определённым для каждой полоски сдвигом фаз. Этим имитируется

параболическая форма зеркала. Более того, управляя фазовращателями,

можно (причём с помощью только электронных средств) менять направление

оси приёма. Высокая технологичность изготовления плоских полосковых

приёмников и их управляемость , осуществляемая без видимых перемещений-

достоинства, заслуживающие внимания. Однако сложная система

суммирования сигналов с отдельным фазовращателем на каждую цепь –

серьёзный недостаток, отражающийся на цене. Поэтому такие приёмные

антенны не нашли широкого распросранения.

Существует ещё одна идея. Вместо зеркала предлагается

-11-

диэлектрическая фокусирующая линза, выполненная в виде шара из

полистирола. Главное достоинство такого решения – в возможности

олновременного приёма с помощью одной антенны сигналов со многих

спутников. Собственно, на фокальную «орбиту» шаровой поверхности

фокусируются сигналы со всех спутников, находящихся в зоне

видимости антенны с конкретного места наблюдателя. Для приема

сигналов с этих спутников достаточно разместить приемные головки в

соответствующих позициях. Эти головки можно или коммутировать на

один приемный канал, или подсоединить к отдельным каналам. В США,

насколько нам известно, оригинальные антенны Конкура пользуются

большим успехом, чем на Родине. Впрочем у американцев проблема

выбора куда острее нашей. Конкретныет спутники непосредственного

вещания работают в разных диапазонах частот и с разными функциями

поляризации излучения. В системах НТВ применяются четыре функции.

Прежде всего - это линейная поляризация (горизонтальная - Н и

вертикальная - V). В этом случае вектор напряженности магнитного

поля излучения линеен,ориентирован вдоль соответсвующей линии и

сохраняет эту ориентацию во времени. Две другие функции-круговые. В

этом случае вектор напряженности магнитного поля вращается по

кругу. Если вращение осуществляется по часовой стрелке, говорят о

правоцыркулярной (RZ) волне, если против – о левоциркулярной (LZ)

волне.

Приемная головка имеет облучатель, который концентрирует

отраженное зеркалом электромагнитное излучение на чувствительном

элементе. Второй элемент головки определяет функцию поляризации. В

простейших случаях функция поляризации для приемника конструктивно

задана, но ,как правило, это электрически управляемый

элемент,способный подстраиваться под функцию поляризации спутника, с

которым приемная система работает.Самым ответственным элементом

приемной головки , безусловно, является конвертер. Он выполняет две

функции: предварительное усиление и понижение частот приемников. Это

частоты 700...2000 МГц и даже несколько выше. Известно,

что шумы приемников, в основном, определяются первым

-12-

каскадом усиления. Это известное из радиотехники правило полностью

применимо к спутниковым системам. Ситуация здесь осложняется

чрезвычайно низкими уровнями сигналов в точках приема. Далеко не

всякий транзистор можно использовать в конверторах – слишком много

шума. Для этих целей, в настоящее время, используются полевые

транзисторы Шоттки на арсениде галлия. Из-за высоких частот несущей

на выходе конвертора серьезные требования предъявляются и к

кабелю, подающему сигнал на приемное устройство. Для этого

используются специальные кабели, более дорогие, чем обычно

применяемые в телевидении.

Тема звукового вещания заслуживает отдельного разговора,

поскольку цифровое звуковое вещание заметно опередило

соответствующее телевизионное. Чисто технических проблем здесь

меньше, поэтому процесс зашёл дальше. Уже реализованы и действуют

системы как раздачи программ цифрового и ЧМ УКВ вещания по

спутниковым каналам, так и системы непосредственного вещания.

Цифровое звуковое вещание (Digital Audio Broadcasting или DAB) уже

действует. Более того, считается , что аналоговое звуковое вещание

обречено. Сдишком много преимуществ у цифровых систем. Например,

один из самых серьёзных и крупных европейских вещательных

операторов Deutsche Telecom AG – уже имеет достаточный опыт ведения

трансляций звуковых программ в цифровом представлении. Особенно

интересной в деятельности этой международной фирмы является система

сбора новостей по спутниковым каналам (Satellite News Gathering или

SNG). Эта крупнейшая германская корпорация не менее активна и в

спутниковом телевидении.

-13-

СПУТНИКИ С НИЗКО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ОРБИТАМИ

Первые космические системы связи СССР ориентировались

на спутники с низко расположенными орбитами. Затем в моду вошли

геостационарные спутники, которые на ряд лет закрыли проблемы

вещания и связи. Теперь ресурсы геостационарной орбиты, в общем ,

исчерпаны и приходится искать резервы в хорошо забытом старом.

Система «Гонец» стала инициатором возврата к низколетящим спутникам,

но на самой современной основе.

Фирма Моторола , например , много средств и фантазии

положила в проект системы «Иридиум». Эта система связи названа так

потому , что предполагала использовать число спутников , равное числу

электронов в оболочке одноименного редкоземельного элемента. Всего 77

спутников. Ещё в позапрошлом году это казалось большой

группировкой.

Есть две серьёзные тенденции, о которых стоит помнить,

глядя в будущее. Первая – это сдвиг несущей в сторону

миллиметровых волн, что обеспечивает очень широкие рабочие полосы

частот, сопоставимые с полосами волоконно – оптических систем. Другая

– в переходе к системам , где абонент на Земле не нуждается в

средствах направленного приёма сигналов. Обе эти тенденции и

реализованы в современных системах связи и передачи данных на

низколётах. Низколетящий спутник должен излучать на достаточно

высокой частоте чтобы передать максимально большой объём информации.

И ещё, что бы абонент мог принять сигнал на простейшую штыревую

антенну, используя приёмник малой массы и размеров.

В начале 90-х годов один из главных «програмистов»

мира Билл Гейтс и преуспевший в бизнесе беспроводной связи

КрейгМаккоу выдвинули идею глобальной телекоммуникационной инфраструктуры.

Они даже оформили её организационно в проекте Telede-sic. В этом

проекте наиболее обнажённо воплотились те тенденции , о которых

говорилось выше. Уже пошло гулять неофициальное определение Telede-

sic , как «небесного» Internet. С одной стороны

предусматриваются

-14-

широкие полосы работы спутниковых каналов, способные обеспечить

работу огромног числа телефонных каналов, большие потоки данных,

включая мультимедиа. С другой – предельно простое и недорогое

приёмное устройство. Для этого направление связи «верх – низ» должно

быть ориентировано вертикально, поскольку это наиболее эффективное

направление связи. Последнее означает, что над головой абонента в

любой момент должен висеть спутник. Поскольку речь идёт о

глобальной системе связи и передачи данных, то указанное условие

следует выполнять в любой точке Земли, включая полярные области. А

это означает, что понадобятся гигантские группировки спутников.

Так оно и есть. Изначально проект Telede-sic

предусматривал использование 840 низколётов. Стоимость реализации

проекта составила гигантскую сумму в 9 млрд. $. Однако стоимость

аналогичной наземной сети превысила бы эту в 100...1000 раз. А

это – ощутимая экономия. Тем не менее, компания Boeing похоже, уже

внесла коррективы, сократив группировку спутников до 288. Такие

компании, как Alcatel и Motorola не могли пройти мимо крупного

«связного пирога». Они выступили с альтернативными проектами, одно

из достоинств которых – ориентация на системы с меньшим числом

спутников, а существенный недостаток – отставание по времени

оформления проектов Bridge и Celestri соответственно.

По настоящий день системы связи и вещания остаются делом отдельных

государств. Однако приближается время , когда строить общий связной

дом придётся всем. Близкое будущее – это спутники непосредственного

телевизионного и радиовещания, включая цифровое, на геостационарной

орбите. Связь , в том числе оперативная , мобильная и передача данных,

будет, по всей видимости, вестись или через наземные кабельные

каналы или низколёты. Полосы частот , используемые для связи и

мультимедиа , будут сопоставимы с полосами волоконно-оптических

каналов. Это означает , в частности , определённую смычку вещания ,

компьютерных сетей и телефонно – телеграфной связи уже в близком

будущем.

-15-

ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ФИРМЫ PHILIPS

Развитие систем спутниковой связи привело к созданию

новыч принципов передачи телевизионного изображения. Промежуточным

этапом между аналоговым и цифровым телевидением стала система

передачи DMAC. В этой гибридной системе аналоговые компоненты

яркостного сигнала и сигнала цветности объединились с цифровым

пакетом, где передавались сигналы звука и цифровые. При этом

цветовые компоненты сжимались по времени с коэфициентом 3:1 , а

яркостные – 3:2. Промежуток между ними занимали цифровые пакеты

данных о звуковом сопровождении и дополнительной информации. При

передаче по спутниковым и кабельным линиям связи полоса частот

составила , как и в случае аналогового телевизионного ЧМ сигнала ,

27...36 МГц. Применение этого телевизионного стандарта привело к

значительному улучшению качества приёма изображения, поскольку

цветовая и яркостная компоненты видеосигнала были разнесены во

времени. Система была реализована в программе DIGIT-2000 компании

ITT. К настоящему времени она исчерпала свои возможности развития,

поскольку в ней используется принцип передачи аналогового

видеосигнала с присущими ему недостатками.

Полный телевизионный сигнал обладает определённой и

значительной избыточностью. Так , например , если в

среднестатистическом изображении исключить все «пустые» промежутки , то

полосу частот видеосигнала можно было бы снизить до 400 кГц

вместо 5МГц. Простое преобразование аналогового видеосигнала в

цифровой приводит к увеличению полосы частот в десятки раз , что

не совместимо с существующими линиями связи. Приблизится к решению

проблемы передачи полного цифрового видеосигнала по существующим

каналам связи смогла Moving Pictures Expert Group. Фирмой Philips

работы в этом направлении были начаты в 1992 году. В 1994 году

выроботан международный стандарт MPEG-2. Для телевидения высокой

чёткости предназначался стандарт MPEG-3 , в последствии объединённый с

MPEG-2 и прекративший своё самостоятельное существование.

Основной принцип цифровой компрессии сигнала

-16-

заключается в накоплении кадров изображения и последующей их

обработке. Транспортный поток данных стандарта MPEG-2 представляет

собой последовательность транспортных пакетов. В каждом пакете

передаётся видеоинформация, или звук, или цыфровые данные. Период

следования синхрослов сотавляет 0,1с.

Современная система цифрового сжатия фирмы Philips –

итог многолетней работы. Высокое качество оборудования ставит Philips

на первое место в Европе среди производителей систем MPEG-2/DVB.

Система обеспечивает сжатие потока данных , мультиплексирование ,

передачу и восстановление телевизионного и других сигналов. Система

фирмы Philips может использоватся в телевизионном вещании , кабельных

и спутниковых системах , а также в телекоммуникационных сетях.

Система предназначена для применения в самых различных вариантах: от

небольших кабельных станций , работающих без операторов , до больших

DTH (Direct To Home – прямо в дом) систем для телевизионного

вещания и передачи данных.

Особенно гибок мультиплексор TokenMux. Его внутренняя

шина закольцована. К ней можно по входу и выходу подключать

устройства , необходимые для конкретных применений , а также

дополнительные блоки при расширении системы. Блочная конструкция

TokenMux DVS3200-1 имеет 14 слотов и позволяет включать или

отключать те или иные входные или выходные блоки в зависимости от

требуемой конфигурации. Сменные блоки можна вставлять или вынимать

, не прерывая и не нарушая работу устройства. Модульное построение

позволяет гибко распорядится возможностями схемы и обеспечить

бесперебойную работу в самых разных условиях.

Система сжатия фирмы Philips предусматривает встроенное

или дистанционное управление. В TokenMux встроен System Integration

Unit (SIU – системный блок) , который обеспечивает синхронизацию всего

комплекса , последовательный доступ ко всем блокам и контролирует

рабочие параметры системы. SIU вводит также избыточные разряды ,

необходимые для последующего обнаружения ошибок.

И , наконец , фирма Philips предлагает

видеодекодер

-17-

модели DVS 3212/1, в котором применён специально разработанный для этих

целей процессор. Важной характеристикой данного устройства является

возможность плавной регулировки потока данных в интервале 1...15

Мбит/c. По мнению независимых экспертов декодер фирмы Philips

является лучшим на рынке в настоящее время.

EZcast 3150 / EZcast 3151 – это портативные MPEG – 2/DVB

системы сжатия. В настоящее время фирма Philips выпускает систему

DVB в компактном корпусе 3U 19”. Система

EZcast предлагает пользователю готовые решения , где применено всё

хорошо зарекомендовавшее себя в студийных комплексах фирмы Philips ,

которые уже установлены по всему миру. Обе модели – это портативные

системы сжатия для одного видео , двух звуковых и двух каналов

дополнительных данных. Вторая от первой отличается только наличием

DVB системы защиты от несанкционированого доступа CryptoWorks.

Параметры и функции EZcast:

- кодирование в стандарте MPEG – 2 идеально для

спортивных передач и каналов новостей;

- скорость передачи данных 1...15 Мбит/c.;

- подключение – быстрое и лёгкое;

- задержка кодирования – малая , зависит от параметров

кодирования;

- CryptoWorks – система условного доступа DVB для защиты

информации (3151);

- в составе системы один цифровой видеоканал , два цифровых

звуковых канала AES/EBU , два цифровых канала RS-232;

- мультиплексирование – с выходом транспортного потока данных

DVB/ASI;

- полная по DVB доступность к управлению и обмену материалами;

- строчная разрешающая способность: 720 , 704 , 528 , 480 или 352

пикселя;

- стандарты ТВ разложения 625/50 и 525/60;

- размер экрана 4:3 или 16:9;

- сжатие с рамкой и без рамки;

- совместимость с MPEG-2 .

-18-

Система EZcast фирмы Philips совместима с большинством

средств передачи и распространения. Нет ограничения её применения в

С- и Кu-диапазонах спутниковых линий связи , в кабельных – CATV

сетях вещания , в многоканальных системах распределения телевизионных

программ на частотах 2,5 – 2,7 ГГц , в местных системах на частотах

27,5 – 29,5 ГГц , в видеосистемах 40,5 – 42,5 ГГц и сетях Telecom ,

использующих стандарт G.703.

CryptoWorks – система защиты от несанкционированого

доступа. Эта система используется более 10 лет. В основу системы

положен принцип защиты банковскихсистем , спутниковой и кабельной

связи. У фирмы также 45-летний опыт использования подобных систем

в военных целях. Сейчас

CryptoWorks применяется в системах прямого вещания DTH. Система , к

примеру , обеспечивает контроль такой деликатной функции , как PPV

(Pay-Per-View) – платы за один просмотр.

Бытовой приёмник IRD INS 610 – это DVB прёмник с

декодером IRD (Integrated Receiver Decoder). Декодер приёмника

поддерживает все типы платного телевидения , такие , как NVOD (

телевидение по запросу ), PPV , IPPV с помощью смарт-карты CryptoWorks.

В качестве дополнительных возможностей для заказа IPPV декодер

имеет встроенный телефонный модем , который может использоватся также

для диагностики состояния оборудования. У приёмника удобный пульт

дистанционного управления , позволяющий также контролировать декодер

приёмника. Приёмник имеет выходы звукового сопровождения и видео.

Европейский вариант приёмника имеет два скарт – разъёма. Сигнал ,

подаваемый на телевизионный приёмник , может быть как композитным ,

так и компонентным. Разъём RS232 на задней панели приёмника

позволяет подключать персональный компьютер. Приёмник управляет

работой приёмной головки антенны , используя несущую 22 кГц , и

переключает функцию поляризации с помощью напряжения 14/20 В.

Параметры:

- вещательный стандарт MPEG – 2;

- скорость передачи видео – до 15 Мбит/с;

- формат видео 4:3 или 16:9;

-19-

- разрешающая способность 720х576 пикселей;

- частота несущей на выходе конвертора 950...2150 МГц;

- полоса пропускания по ЧМ 27/33/36 МГц;

- Ku диапазон 10,7...12,7 ГГц;

- шаг переключения диапазонов 22 кГц;

- переключение поляризации 14...18 В (200мА максимум);

- высоко- и низкочастотные выходы PAL ,NTSC(B/G/M/N);

- интерфейс смарт-карты ISO 7816;

- скоростной вывод данных (в некоторых моделях);

- размеры корпуса 380х320х71мм;

- питание 50/60 Гц , 110/240 В , 35 Вт.

Фирма Philips предлагает цифровой приёмник

прфессионального назначения IRD DVS 3821/3824 с системой условного

достгпа. Эта модель подходит как для одиночных цифровых каналов ,

так и для потока данных с несколькими каналами стандарта MPEG – 2.

В приёмнике используется считывающее устройство смарт-карты

CryptoWorks фирмы Philips.

Основные параметры:

частота несущей на выходе конвертора 950-2150 МГц;

два переключаемых высокочастотных входа;

возможность вращения фазы до 180 град.;

изменяемый коэфициент коррекции ошибок с шагом 2/3 , 5/6 , 7/8;

использование кодов Рида-Соломона;

декодер соответствует стандарту ISO/IEC 13818;

возможен приём сигнала MPEG – 1;

скорость передачи данных: видео – 2...15 Мбит/с,

звук – 32...384

кбит/с;

аналоговый видеовыход (PAL-B/D/G/I/M/N , NTSC-M);

паралельный вход и выход цифрового транспортного потока;

паралельный выход ITU- R656 (4:2:2);

встроенный генератор;

встроенная система телетекста и видеопрограммирования;

встроенный считыватель смарт-карты типа ISO 7816;

DVB дешифратор;

-20-

- система доступа CryptoWorks;

- управление с помощью 8-кнопочной панели;

- 2х20-знаковый жидкокристалический дисплей;

- дистанционное управление;

- размер корпуса 19” , высота 44 мм;

- питание 110/230 В +/- 15% , 48-62 Гц ,40 Вт.

Цифровые видеосистемы сжатия и распеделения фирмы

Philips обеспечивают сжатие , передачу и восстановление телевизионных

и других сигналов. В итоге удаётся передать по стандартному каналу

в 5 – 10 раз больше информации по сравнению с обычными

аналоговыми технологиями. Philips обеспечивает готовые решения для

различных средств передачи: С- и Ku-диапазонов спутниковых линий

связи , кабельных сетей вещания и многоканальных систем

распределения. Пользователями такой системы могут быть головные

каьельные станции , местные студии , телецентры и системы DTH. Формат

MPEG – 2 создан в 1993 г. как стандарт для применения в системах

цифрового телевидения. В настоящее время его поддерживают 150

различных ведущих компаний.

Представленное – далеко не полный перечень того , с чем

фирма готова идти на рынок цифровой техники. Но этого достаточно ,

чтобы судить о сделанном.

-21-

Страницы: 1, 2