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
|