Тег ‘спутниковое ТВ’

Про отопительные приборы

konvektor

Интересно, как прикрутить конвектор к спутниковой тарелке и зачем он там нужен?

Вопрос бы не возник, если бы устройство назвали правильно – конвертер.

Китайский Dreambox на Dealextreme и украино-корейские Openbox

Обсуждали по жабберу мой вчерашний пост про универсальный пульт. Возникли сомнения, нужен ли подобный девайс. Аргументация “против” примерно следующая:

Зачем нужны “раздельные” DVD-плеер, видеомагнитофон, спутниковый ресивер и телевизор, когда можно взять компьютер, пихнуть в него телевизионный и спутниковый тюнеры, а еще – подключить к Интернету и качать торренты? Такое универсальное устройство будет дешевле, чем отдельные “плееры” и телевизор, а возможностей у него – больше. Зато можно управлять одним пультом, и не надо никаких универсальных “монстров”.

В принципе, подобная точка зрения имеет право на существование. Более того, сравнительно недавно в среде компьютерных энтузиастов появился интерес к тихим и маломощным компьютерам, “заточенным” под мультимедийные задачи. От такого компьютера не требуются уникальные показатели в играх, энергопотребление в пару-тройку киловатт, установка многих десятков плат расширения и многотерабайтного RAID-массива. Требования – совершенно противоположные.

Во-первых, необходимо минимальное энергопотребление и низкий уровень шума – компьютер включен постоянно, он не должен “накручивать” счетчик и реветь, как истребитель на взлете.

Во-вторых, нужен сетевой порт – для работы с сетевыми хранилищами данных и другими компьютерами домашней сети.

Третье и самое главное требование – удобство просмотра фильмов. Из него вытекают наличие выхода на телевизор, желательно – HDMI, и возможность декодирования HD-кино. Крайне полезно наличие пульта ДУ. Необходим и удобный интерфейс, рассчитанный на управление с пульта, без мышки и клавиатуры.

Производители компьютерных аксессуаров прочувствовали тенденцию и выпустили в немалом количестве комплектующие для Media Center PC – персоналки, предназначенной для воспроизведения видео и музыки. В принципе, не имею ничего против тех, кто пытается заменить телевизор и DVD-плеер подобным устройством, но стоимость barebone-системы, способной более-менее нормально воспроизводить DVD и DivX, в разы превышает стоимость простого DVD-плеера.

Это происходит оттого, что архитектура IBM PC и процессоров x86 не приспособлена для мультимедийных задач. Дискретное преобразование Фурье – основную операцию при кодировании и декодировании видео – гораздо лучше выполнять не на “универсальном” x86-процессоре, а на специализированном. Это давно поняли производители микросхем для DVD-плееров, реализовавшие в чипах стоимостью 10-15 $ возможность декодирования всех основных видеоформатов. Согласитесь, что за такую цену невозможно собрать сколько-нибудь нормальную x86-систему (детали с помойки в расчет не берем). Процессор же в таких устройствах больше напоминает какую-нибудь Atmega – несколько десятков команд, сравнительно небольшая тактовая частота (десятки мегагерц) – ни о каких сверхвозможностях речь не идет.

В более “продвинутых” устройствах, к примеру, спутниковых ресиверах с Linux “на борту” (таких как Dreambox, IPbox, “навороченные” Openbox’ы – S7 и 7000/7200), применяются хоть и достаточно мощные (типа Power PC или, как в чипе STi710x, архитектуры SH4-202), но все же сравнительно “несерьезные” процессоры. Что такое тактовая частота 266 МГц в наш гигагерцовый век? Pentium II с такой частотой с трудом справлялся с отрисовыванием окошек Windows. Тем не менее, на этих устройствах прекрасно работает Linux и небольшой набор “сервисного” софта, а вся работа с видео возложена на дополнительные модули процессора.

ИМХО, гораздо продуктивнее прилагать усилия не к построению “мультимедиа-центров” на платформе PC, а портировать имеющийся софт на подобные платформы. Уже имеется достаточный опыт по написанию “спецпрошивок” на “умные” спутниковые ресиверы первого поколения, построенные на процессорах Power PC, например, простой и дешевый Dreambox 500. Он уже снят с производства, но китайские заводы продолжают выпускать его копии, хоть и помойного качества, но невероятно интересные для энтузиаста. Недавно они появились и на Dealextreme, по очень небольшой цене в 78$. Для сравнения, гораздо более простой Openbox F-500 стоит столько же, но процессор в нем на порядок слабее.

dmbox

Что же за “железо” спрятано в очень компактном (посмотрите на разъем SCART на задней стенке) корпусе? Это процессор Power PC с тактовой частотой 250 МГц, аппаратный декодер MPEG-2, 32 Мб оперативной и 8 Мб флеш-памяти – вполне достаточно для запуска Linux, прекрасный видеовыход – не всякая видеокарта “похвастается” возможностью подключения “компонента”, порты RS-232 и Ethernet для связи с внешним миром. ИМХО, гораздо интереснее всяких роутеров, традиционно превращающихся в “игрушки” линуксоманов. А главное – намного полезнее. Например, подключив к нему сетевой винчестер, можно научить его качать свежие DVD с torrents.ru и тут же показывать в отличном качестве – MPEG-2 везде один и тот же.

Более современные ресиверы (да и старшие модели первого поколения, вроде “семитысячных” Dreambox или Openbox), имеют возможность подключения внутреннего IDE-винчестера. Последнее поколение, оснащенное DVB-S2 тюнерами, умеет ко всему прочему декодировать и MPEG-4 в HD-качестве. Я вот уже раскатал губищи на Openbox S7. Сможет ли кто-то собрать из компьютерных комплектующих в свободной продаже подобное устройство, уложившись в стоимость 500 $? Я не говорю даже об удобстве использования всего этого.

Да, я не сомневаюсь в том, что украинские умельцы научат корейское железо сдувать торренты.

Какие бывают спутниковые антенны

В общем, пора приступить к написанию постов по конкретным элементам систем приема спутникового ТВ. Начну – с антенн.

Как я уже писал, уровень сигнала геостационарного спутника очень мал, поэтому для приема применяются узконаправленные антенны. Любая спутниковая антенна имеет в своем составе малошумящий деполяризатор-усилитель-конвертер (LNB – Low Noise Block). Фактически, сама “антенна” очень мала, а громадные “тарелки” – это всего лищь отражатели, фокусирующие сигнал в одной точке.

Самый простой и распространенный тип спутниковой антенны – это однозеркальная антенна с параболическим отражателем. Как известно, замечательное свойство параболы состоит в том, что параллельные ее оси лучи она фокусирует в одну точку. Если же изготовить металлический отражатель в форме параболы, то радиоволны от спутника, отразившись от него, сфокусируются в этой точке, в которой и размещается собственно приемная антенна, встроенная в LNB.

Выпускаются прямофокусные и оффсетные антенны. Прямофокусная антенна имеет осесимметричную форму, конвертер на ней располагается по центру. Принцип работы такой антенны наглядно можно показать на рисунке:

straight

Подобная конструкция довольно проста, прямофокусные антенны можно собирать из отдельных “лепестков”, что дает преимущество при изготовлении больших антенн.

lepestki

К сожалению, у прямофокусных тарелок имеются и недостатки. Во-первых, на рисунке “угол места” спутника (”высота” его над горизонтом) не очень большой. Если же спутник находится достаточно высоко (как чаще и бывает, например, в Москве угол места для Eutelsat W4 составляет 26 градусов), то “тарелка” смотрит высоко в небо и собирает внутри себя все осадки. Напомню, что СВЧ-сигнал через снег и воду не проходит. Во-вторых, у прямофокусной тарелки крепление конвертера находится довольно высоко, и для его обслуживания приходится куда-нибудь залезать.

Второй вариант – офсетные (то есть “смещенные”) тарелки, где “срез” делается не перпендикулярно оси параболы, а под некоторым углом. Выглядит это так:

offset

Такая антенна отражает лучи не перпендикулярно своей плоскости, а “вниз”. Конвертер у нее находится не напротив центра антенны, а выносится в точку фокуса на “штанге”, прикрепленной к нижней части отражателя. В отличие от крепления конвертера на прямофокусной антенне, эта штанга с конвертером не “затеняют” полезную площадь отражателя, поэтому антенны небольших размеров (до метра в диаметре) преимущественно деляют офсетными.

antennas

Кстати, для жильцов дома напротив офсетная тарелка кажется направленной в их сторону, что пугает всевозможных параноидальных старушек. Они начинают писать письма во все инстанции с обвинениями владельца антенны в собственных болячках – “он нас облучает”. Не надо ставить очень большие антенны прямо перед чьими-то окнами.

Довольно важный показатель для параболической антенны – фокусное расстояние. В большинстве простых случаев оно не имеет значения, но при сборке систем для C-диапазона или установке мультифидов знание его будет очень полезно. Подробнее о влиянии фокусного расстояни речь пойдет в следующих записях, посвященных сложным приемным системам.

Отдельно следует упомянуть сетчатые или перфорированные антенны. Если “сетки”, особенно прямофокусные, довольно распространены и неплохо себя зарекомендовали в C-диапазоне, то для Ku-диапазона они не очень хороши. Из-за эффектов волновой оптики на отражение радиосигнала не влияют мелкие отверстия в рефлекторе, по размерам сравнимые с длиной волны. Для C-диапазона вполне допустимо изготовление антенн из мелкоячеистой сетки. Такие антенны получаются дешевле “сплошных” и выдерживают большую ветровую нагрузку, а это при диаметре полтора-два метра уже критично.

setka

В Ku-диапазоне такие антенны уже не очень хороши. Впрочем, и здесь есть возможность снизить ветровую нагрузку. Питерская фирма Lans выпускает небольшие (60, 90 и 120 см) перфорированные антенны для Ku-диапазона. Они делаются не из сетки, а из металлического листа с небольшими (2-3 мм) отверстиями. Стоимость, правда, возрастает за счет использования перфорированного стального листа, но не критично. У меня стоят две такие антенны (60 и 90 см), я не жалуюсь.

lans60

Кроме однозеркальных параболических антенн, существуют и другие варианты антенн с отражателем. Я упомяну про антенны Кассегрена, Грегори и тороидальные антенны. Схемы Кассегрена и Грегори – это антенны с двумя рефлекторами. У Кассегрена первый рефлектор имеет параболическую форму, второй – гиперболическую, у Грегори оба рефлектора – параболы. Полезное свойств таких антенн – низкая кроссполяризация, то есть они эффективно предотвращают “смешивание” сигналов разных поляризаций. В большинстве случаев это неважно, но такие антенны используются некоторыми энтузиастами спутникового ТВ. Подробнее о них можно прочитать на форуме Альяно. На фотографии – антенна Грегори, сделанная на базе обычной офсетной “параболы”.

gregorian

Отдельно стоит упомянуть про “тороидальные” антенны. Этот тип двухзеркальных антенн появился сравнительно недавно, но сразу получил большое распространение. Замечательное свойство тороидальной антенны состоит в том, что она нормально фокуирует всю “дугу Кларка”, а не один-единственный спутник, на который она направлена. Такая антенна позволяет одновременно принимать спутники с разбросом орбитальных позиций в 50 градусов. Согласитесь, звучит заманчиво. К сожалению, сейчас выпускаются только тороидалки, эквивалентные по параметрам 90 см антенне, а это не очень много для приема интересных “европейских” спутников. В Москве на 90 см можно принимать 9E, 13E, 36E и 80E – две “обычные” тарелки (одна с мультифидом 9+13+36) обойдутся дешевле.

toroidal

В сытой и богатой Европе, над которой висит множество мощных спутников, иногда применяют диэлектрические антенны, в которых фокусировка осуществляется “линзой” из диэлектрика. Знающий физику поймет, не знающий – поверит на слово. Отражатель в таких антеннах – плоский, а LNB крепятся на специальном держателе.

dielectric

Кроме того, недавно появились плоские антенны. В них нет LNB, а антенна состоит из множества одинаковых приемных “модулей”, работающих по принципу фазированной решетки. Контролер антенны может переключать эти модули в соответствии с заданным направлением и поляризацией сигнала.

flat

Стоимость даже небольшой такой антенны довольно высока – представьте, сколько в ней напихано малошумящих СВЧ-транзисторов.

Напоследук упомяну о том, что в той же сытой и благополучной Европе для приема спутников можно применять и “обычные” направленные антенны (вариации на тему Яги, радиолюбители поймут). В таких антеннах LNB “встроен” в антенну – как усилитель в популярные “польские” антенны для эфирного ТВ.

Несмотря на обилие “экзотических” антенн, “любительские” системы приема спутникового ТВ обычно построены на базе однозеркальных параболических антенн. Поэтому дальше речь пойдет именно про них.

В России и на Украине доступно огромное количество спутниковых антенн разных производителей: польские Globo, Mabo, датские Triax, харьковские “Вариант”, ульяновские “Супрал”, петербургские Lans, немецкие Golden Interstar, и многочисленные китайские поделки на тему “2 метра из фольги”. Выбор богат, но сильно зависит от региона, поэтому ограничусь общими рекомендациями.

Большие антенны (более 120 см в диаметре) применяются в основном в C-диапазоне, для них важно знание фокусного расстояния для правильного выбора облучателя на конвертер. Эти антенны часто бывают прямофокусными. В C-диапазоне допустимо применение недорогих антенн из мелкоячеистой сетки.

Антенны диаметра 120 см и ниже чаще бывают офсетными и применяются для Ku-диапазона. Перфорированные антенны малых диаметров не распространены, но смотрятся необычно.

Основные размеры антенн – 40, 60, 90, 120, 150 и 180 см. Антенны больших диаметров применяются редко. Чем меньше диаметр антенны, тем проще ее настраивать – шире диаграмма направленности (легче “попасть” в спутник) и проще вращать антенну.

“Сплошные” металлические антенны делаются из стали или алюминия. Стальные антенны прочнее и выдерживают более сильный ветер. К сожалению, они довольно тяжелые и дорогие, а также подвержены коррозии при отсутствии обслуживания. Алюминиевые антенны не ржавеют, но менее прочны – особенно грешат этим китайцы, делающие антенны чуть ли не из фольги. При сильном ветре дешевую 120 см прямофокусную тарелку буквально “сворачивает в трубочку”.

Иногда “в хозяйстве” оказываются антенны от всевозможной военной или связной техники. При наличии прямых рук такие антенны идеально подходят для приема спутникового ТВ, а стоимость трехметровой “сетки” от списанной тропосферной станции может составить две бутылки водки.

zelen

В следующих частях – рассказ о выборе LNB, объяснение загадочного слова “мультифид” и описание элементов “фидерной системы” – что стоит между антенной и ресивером. Затем – краткий обзор современных ресиверов и первый “практический” пост – о настройке простейшей системы “одна антенна – один спутник – один ресивер”.

Спутниковое ТВ: что смотреть

Наверное, перед разговором о спутниковом оборудовании стоит определиться, какие каналы хочется смотреть. К сожалению, обычно информация о спутниковом ТВ исчерпывается рекламными проспектами вещателей, в которых умалчивают о том, что немалую часть пакета можно смотреть бесплатно. Поэтому список каналов и спутников придется составлять самому.

Самый простой способ соотнести желаемый состав каналов с “реальным” – это внимательный просмотр списка на каком-нибудь сайте с базой данных по спутникам и частотам. Я лично пользуюсь LyngSat. Это внушительная база данных, содержащая довольно полную информацию по транспондерам, пакетам и каналам каждого спутника.

Самый главный плюс такой базы – наличие списков каналов по странам, а также алфавитного списка каналов. Например, если хочется узнать, на каких спутниках есть бесплатные российские каналы – к вашим услугам список “Free TV Russia“. Согласитесь, что список очень неплохой, даже если ограничиться несколькими “популярными” спутниками.

Конечно, практически невозможно за разумные деньги построить такую систему, в которой будет возможен прием всех перечисленных каналов. Но можно ограничиться несколькими спутниками. Например, как я уже говорил, очень распространен “набор” из спутников ABS 1 (75E), Экспресс-АМ2 (80E) и Ямал 201 (90E).

Получившийся бесплатный “пакет” из Первого, ТВ3, НТВ, Спорта, ДТВ, СТС, ТНТ, Вестей, РБК, Мира, Первого игрового, 2×2, A-one и еще нескольких каналов – очень неплох в сравнении с двумя-тремя каналами с эфирного ретранслятора.

К другим распространенным вариантам относятся Экспресс-АМ22 (53E), Intelsat 904 (60E) и уже знакомый нам ABS 1 (75E) – на европейской части России, и “европейский” набор из Amos (4W), Sirius (5E), Hotbird (13E), иногда – с добавлением Astra 1 (19E) – это более характерно для Украины и Прибалтики (с пакетом Viasat). В последнее время на европейской части России стали ставить Hotbird (13 E) вместе с Eurobird 9 (9E) – из-за недорогих HD-каналов на последнем, и обилия музыкальных, спортивных и порнушных каналов на первом. Учитывая, что практически все эти импровизированные пакеты – намного дешевле стандартного российского НТВ+, а по качеству некоторых видов контента не уступают ему, можно задуматься и об их установке. Замечу, что последний вариант – Amos-Sirius-Hotbird-Astra – отличная находка для тех, кто хочет смотреть европейские каналы.

Еще одна опция LyngSat – выбор каналов из алфавитного списка. Например, если в списке принимаемых каналов обязательно должен быть CNN, то достаточно открыть страничку “LyngSat Adress“, найти в списке “CNN International Europe” и убедиться, например, что на Astra 1M он есть в “открытом” виде, а на Hotbird имеется две “кодированные” копии (правда, одна из них доступна для просмотра – но об этом будет отдельный разговор).

Думаю, сейчас надо раскрыть смысл некоторых встречающихся на LyngSat понятий. Начнем с таблицы-списка каналов. Первая графа – частота и транспондер, как я уже говорил, совершенно необходимая для приема информация. Для каждого транспондера указан список его каналов, символьная скорость и FEC. Для каналов в списке указываются номера SID и PID для видео и аудиодорожек (которых может быть несколько). Кроме того, для транспондеров указывается тип модуляции (DVB или DVB-S2), а для каналов – информация о видеопотоке (MPEG-2 или MPEG-4), а также наличие “кодирования”, как в прсторечии называют системы условного доступа.

Если на канале кодирования нет, то канал называется “открытым” и его можно смотреть, не прилагая к этому особых усилий. “Кодированные” же каналы обычно принадлежат какому-нибудь пакету, и для “раскодирования” нужны специальные средства – чаще всего “карточка условного доступа”, но иногда – и специальный очень дорогой профессиональный ресивер, как в случае с кодировками PoverVu или Rosscrypt. Системы условного доступа – отдельная очень большая тема, к которой я обязательно вернусь, когда речь пойдет о выборе ресивера.

Очень важная графа в таблице – “луч” (beam), обычно содержащая гиперссылку на карту покрытия, вроде такой:

astra1m_wide

Теплые цвета соответствуют высокому уровню сигнала, холодные – низкому. За пределами закрашенной зоны прием практически невозможен. Цифры на карте соответствуют EIRP – эффективной мощности сигнала, справа от карты находится табличка для пересчета EIRP в необходимый размер отражателя параболической антенны. Этот параметр будет важен при выборе “тарелки”.

Конечно, реальные размеры антенны лучше выбирать несколько больше, чем рекомендует LyngSat, а еще лучше – проконсультироваться, например, на местных форумах, о том, какие “тарелки” ставят.

В следующий раз – ждите не очень большой пост с фотографиями, посвященный различным типам спутниковых антенн.

Спутники, орбиты и диапазоны

Продолжу серию постов о спутниковом ТВ. Сегодня – пост о “теоретических основах” спутникового телевещания.

Начну, как водится, издалека. Точнее, с удаленной от Земли на 35 786 км геостационарной орбиты.

Как можно показать математически, существуют орбиты, находящийся на которых спутник Земли будет вращаться с той же угловой скоростью, что и наша планета. Для наблюдателя на Земле такой спутник будет постоянно “висеть” над одним и тем же меридианом, поднимаясь и опускаясь над горизонтом. Их орбиты называются геосинхронными. Если же плоскость орбиты спутника совпадает с плоскостью вращения Земли, то спутник будет казаться неподвижным. Орбита, на которой находятся такие спутники, называется геостационарной.

Впервые система спутниковой связи была описана в статье Артура Кларка (между прочим, известного писателя-фантаста) в 1948 году. Кларк предлагал разместить на геостационарной орбите три спутника, которые могли бы ретранслировать данные друг другу. Такая система обеспечивала бы круглосуточную глобальную связь, действующую везде, кроме приполярных районов.

Между прочим, в статье довольно реалистично описаны те проблемы, которые возникают и сейчас при использовании геостационарных спутников.

Рисунок из статьи Артура Кларка

Рисунок из статьи Артура Кларка

Конечно, современные системы спутниковой связи, такие как Iridium, устроены гораздо более сложно. Но именно геостационарные спутники сейчас применяются для телевещания и прочих систем стационарной спутниковой связи.

Основной недостаток геостационарных спутников – высота орбиты. Проходя многие тысячи километров, сигнал очень сильно ослабляется. Поэтому для его приема необходимы узконаправленные антенны довольно внушительных размеров. Раз уж речь зашла про антенны, надо упомянуть о выделенных для канала “спутник-земля” диапазонах.

Сейчас основные диапазоны, используемые для ретрансляции телепрограмм со спутников – это диапазоны C (Це) и Ku (K-upper, Ку). Первый из них охватывает частоты от 3650 до 4200 МГц, второй – от 10700 МГц до 12750 МГц. Естественно, сигнал такой частоты затруднительно передавать по кабелю, поэтому непосредственно на приемной антенне устанавливается малошумящий конвертер (LNB – Low Noise Block), предназначенный для понижения частоты до “спутниковой промежуточной частоты” – от 950 до 2150 МГц. Об устройстве приемных антенн я напишу отдельный пост.

Как предсказывал Кларк, на геостационарных спутниках тоже применяются направленные антенны, что позволяет более эффективно использовать мощность установленных на спутнике передатчиков. Зона покрытия такой антенны называется лучом (beam). На большинстве спутников установлена одна или две антенны, иногда направленные в совершенно разные стороны.

Российский и африканский лучи спутника Eutelsat W4

Российский и африканский лучи спутника Eutelsat W4

Красная линия на карте – область геометрической видимости спутника, ограниченная проведенной к Земле касательной из точки, где тот находится. Как видно из карты, спутниковое телевидение недоступно разве что полярникам в Антарктиде и эскимосам в Гренландии, во всех остальных точках Земли есть возможность увидеть хотя бы один спутник.

Для того, чтобы указать геостационарный спутник, надо знать его орбитальную позицию – долготу меридиана, над которым тот находится. Например, Eutelsat W4, “висящий” над Восточной Африкой, обычно называют 36E – “36 градусов восточной долготы”, а то и просто – “тридцатишестиградусник”. Сейчас эксплуатируется несколько десятков геостационарных спутников, посмотреть на их зоны покрытия можно на сайте SatBeams.com.

Конечно, в реальной жизни не бывает ничего идеального, и реальные “геостационарные” спутники немного колеблются вокруг своего теоретически предсказанного положения. Дифференциальные уравнения, описывающие движение спутника на орбите, имеют особую точку типа центра – во как загнул! На самом деле это означает, что спутник будет двигаться в окрестности своей позиции по траектории, напоминающей эллипс. Это явление называется либрация.

Обычно спутник за сутки может отклониться от своей орбитальной позиции где-то на полградуса, но многие спутники “удерживаются” в своей позиции гораздо более точно. Колебания спутника обычно незаметны при использовании антенн с небольшими размерами – центральный лепесток их диаграммы направленности имеет “ширину” около 1-2 градусов, но в профессиональных системах с диаметром рефлектора в 3-5 метров приходится дополнять антенну автоматической следящей системой, которая подстраивает антену вслед за колебаниями спутника.

Явление либрации используется при эксплуатации орбитальных группировок – нескольких спутников в одной орбитальной позиции. Параметры либрации спутников согласовываются так, что они двигаются вокруг одной точки по одной траектории, не сталкиваясь друг с другом. Для наземной приемной станции все эти спутники выглядят, как один. Конечно, организация такой “карусели” – довольно сложное мероприятие, приходится постоянно корректировать движение спутников. Обычно спутники, работавшие в составе таких группировок, по мере расхода топлива выводятся в другие орбитальные позиции. На данный момент фирма Eutelsat – крупнейший европейский спутниковый оператор – может обслуживать группировки до пяти космических аппаратов.

Для спутникового телевещания сейчас используются стандарты DVB-S и DVB-S2. Они предусматривают использование цифровых видов модуляции (различные варианты PSK – Phase Shift Keying, передача со сдвигом фазы) с коррекцией ошибок. Ширина полосы сигнала при использовании их для телевещания составляет около 20-30 МГц, а частотный ресурс ограничен. Во-первых, на соседних спутниках не должно вестись вещания на близких частотах, во-вторых, даже в довольно внушительных на первый взгляд С и Ku диапазонах места на самом деле оказывается совсем немного. Положение спасает использование поляризованного сигнала. Обычно применяется “линейная” поляризация (два перпендикулярных направления – “вертикальная” и “горизонтальная”), в России чаще используется “круговая”, когда плоскость поляризации сигнала вращается вправо или влево. LNB позволяют выбирать поляризацию принимаемого сигнала.

Для того, чтобы “настроиться” на сигнал со спутника и декодировать его, необходимо знать частоту и поляризацию транспондера (проще говоря, установленного на спутнике передатчика), символьную скорость (Symbol Rate) – количество передаваемых в секунду символов, варьируется от 3000 до 40000 мегасимволов в секунду, обычно бывает около 27000 Мс/с и FEC – вариант алгоритма коррекции ошибок, указывается в виде дробного числа, например, 5/6 означает, что из 6 битов 5 – биты данных и 1 – проверочный. Декодеры обычно автоматически определяют вид модуляции, и выдают на выходе поток битов – то, что передается по радиоканалу.

В стандартах DVB-S и DVB-S2 предусмотрено мультиплексирование нескольких каналов на одном транспондере. Канал определяется своим номером SID (Service ID), который присутствует во всех пакетах с данными, относящимися к этому каналу. Также могут передаваться аудиодорожки к каналам и “транспортные потоки” – обычно содержащие служебную информацию для каких-либо целей. DVB определяет лишь содержимое аудио- и видеопотока – это тривиальные MPEG-2 и MPEG-4 для видео и MP-3 или AC3 для аудио. Транспортные же потоки могут содержать что угодно – вплоть до данных, используемых “спутниковым интернетом”.

В следующих частях – рассказ о реально используемом для приема оборудовании.

Спутниковое телевидение – это просто!

Для затравки – первая из обещанных записей про спутниковое ТВ.

Удивительно, но в Рунете невероятно мало доступной информации про системы спутникового телевидения. Иногда встречается копипаста про спутники связи “Молния”, иногда- перепечатки статей с конструкциями аналоговых ресиверов из журнала “Радио” конца 80-х годов. Никто не собирал на одной общедоступной веб-странице “систематическую” информацию о современных спутниковых системах. Естественно, есть специализированные форумы – но преимущественно “закрытые”, требующие регистрации, да и получить нужную информацию там не так просто. Многие темы предпочитают замалчивать (например, о возможностях просмотра зарубежных пакетов спутниковых каналов, или такую “скользкую” тему, как кардшаринг). Недавно, правда, вышла книга А. А. Данилина “Спутниковое телевидение”, но многие важные темы там не освещены, а ее большая часть дублирует инструкции к ресиверам.

danilin

В общем, я думаю, что некоторый “ликбез” по теме спутникового ТВ был бы довольно полезен.

Начну, естественно, с “рекламной” части. Для начала надо развеять укоренившееся у многих заблуждение, что спутниковое телевидение – это дорого, сложно и недоступно “простым смертным”. Естественно, это не так. Во многом это заблуждение укоренилось “благодаря” фирме НТВ+, бывшей до недавнего времени монополистом на рынке платного цифрового телевидения в России, и устанавливавшей невероятно высокие для большинства населения цены. Не знаю, как вас, а меня абонентская плата порядка 1000 рублей совсем не радует.

Но… Я думаю, многих удивит информация о том, что самый дешевый комплект для спутникового ТВ обойдется всего лишь в 100-120$, при этом можно будет смотреть на большей части России 10-15 федеральных каналов безо всякой абонентской платы. Конечно, для москвичей или жителей других больших городов 10-15 каналов – это просто смешно, но где-нибудь за Уралом (где наиболее распространены такие комплекты китайского производства) – это уже большой плюс в сравнении с парой каналов с местного эфирного ретранслятора. На европейской части России очень популярен пакет “Триколор-ТВ”. За сумму порядка 6000 рублей можно смотреть 15 федеральных каналов без абонентской платы и небольшой “платный пакет” за довольно скромную сумму.

Наверное, надо учиться у жителей арабоязычных стран. Например, в Тунисе или Египте даже самые бедные кварталы буквально “утыканы” спутниковыми тарелками. Местные жители смотрят арабские каналы, принадлежащие богатым саудовским шейхам – которые настолько богаты, что зачастую вещают из “благотворительных” побуждений.

Урбанистический пейзаж в Марокко, можете сами посчитать количество спутниковых антенн

Урбанистический пейзаж в Марокко, можете сами посчитать количество спутниковых антенн

Наконец, многим интересны каналы на иностранных языках. В Москве можно довольно легко настроится на спутники с польскими, немецкими, французскими и итальянскими каналами. Тематика – самая разнообразная, от “стандартного набора” в виде Discovery и Animal Planet до “тематических” каналов с фильмами. Кроме того, можно смотреть очень много музыкальных или спортивных каналов, где знание языка не так важно. Да, кстати, всякие BBC, CNN, Al Jazeera и Euronews зачастую не требуют абонентской платы за просмотр. Это только НТВшники додумались брать за них деньги, включив в свой пакет.

Другой миф, распространяемый прежде всего установщиками спутниковых антенн – невероятная сложность “настройки на спутник”, необходимость использования дорогих и сложных приборов. Да, для быстрой и “массовой” настройки антенн нередко применяются устройства стоимостью до 500 долларов. Но в подавляющем большинстве случаев их использование – “понты” установщика, для довольно точной настройки можно использовать ваш же ресивер.

Фактически, если у вас есть выходящий на юг балкон – то “тарелку” можно повесить своими силами, особо себя не утруждая. Более того, установив комплект для спутникового ТВ самостоятельно, можно затем не тратиться на вызовы установщика по разным “мелочам”. Кстати, судя по прайсам фирм, устанавливающих антенны, основной гешефт они получают именно с последующего обслуживания установленных систем.

Установить самостоятельно, например, комплект для “Триколор-ТВ” можно за один-два часа – в это время я включаю подготовку крепления для антенны, ее сборку, установку, настройку (для начинающего – самый сложный момент, к сожалению, объяснить нюансы этого процесса на словах нельзя, надо “прочувствовать” все самому) и время на поиск каналов на ресивере. Установщики берут за это порядка 2-3 тысяч рублей, а самые ушлые – “разводят” клиента на установку с использованием альпинистского снаряжения, что обойдется чуть ли не дороже стоимости оборудования. Согласитесь, гораздо лучше сделать все самому

В следующих записях – рассказ о составных частях “комплекта спутникового ТВ” – антеннах, конвертерах, ресиверах и вспомогательном оборудовании, и “теоретические основы” – страшный текст, чуть менее чем полностью состоящий из технических терминов вроде “геостационарная орбита” и “частота гетеродина”.

Поддержим хороших парней из Запорожья

Заходим по ссылке:

http://cableman.ru/Vote

и голосуем за ресивер №8.

Голосование идет до 2 февраля.

Про спутниковых пиратов

В процессе написания подробного поста про историю “курских пиратов” (роман в трех частях с предисловием и моралью :) ), получилась еще и техническая статейка про пиратский просмотр спутникового телевидения. В общем, всем любителям халявы рекомендую ознакомиться. Вся информация ниже – исключительно в ознакомительных целях, не приводятся никакие конкретные инструкции. В общем, использовать ее в разрушительных целях у вас не получится :)

Для начала – “структурная схема” современного цифрового спутникового ресивера – чтобы дальше были понятны некоторые технические тонкости.

Небольшие пояснения. Тюнер ресивера, управляемый процессором, демодулирует сигнал спутника, и переводит его в цифровой “поток” – пакеты данных с идентификатором SID – Service ID. Часть пакетов, содержащих аудио- и видеоданные, направляются в MPEG-декодер, который преобразует их из цифрового формата (как несложно догадаться, MPEG-2 или MPEG-4) в аналоговый (или понятный телевизору цифровой – какой-нибудь HDMI). Остальные пакеты могут быть обработаны процессором. Зачем нужны остальные устройства и многочисленные стрелки – поясню ниже. Во всяком случае, FTA – Free To Air, или “бесплатные” каналы, описанная выше схема позволяет смотреть.

Как известно почти всем, подавляющее большинство спутниковых телеканалов – платные. С другой стороны, сигнал со спутника не различает, какой абонент заплатил, а какой – нет. Поэтому необходимы методы защиты от несанкционированного просмотра, а то хорош был бы тот оператор, платный пакет которого доступен для просмотра всем желающим – купил тарелку, ресивер и смотри, сколько влезет.

Не буду рассказывать о методах защиты аналогового телесигнала, скажу лишь только, что все эти “защиты” вскрывались довольно легко – например, впаиванием в ресивер дополнительного диода, или, несколько позже, когда стали использовать схему кодирования с перемешиванием строк изображения, при помощи несложной программы для компьютера с картой видеозахвата. Современные способы защиты цифрового телесигнала намного более интересны.

Первый метод заключается в использовании в ресивере так называемого CAM – Common Access Module – модуля условного доступа, включаемого между тюнером и остальной частью ресивера. Этот модуль содержит в себе достаточно мощный процессор, способный обрабатывать поток видеоданных в режиме “реального времени”. Если CAM-модуль применяется для защиты от несанкционированного просмотра, то он просто заменяет все зашифрованные данные на расшифрованные. MPEG-декодеру остается лишь декодировать “голый” поток без всякой защиты. Кроме того, CAM-модуль способен “на лету” обновлять свою программу и вообще получать из потока любые дополнительные данные для своей работы.

Кстати, CAM-модули могут применяться не только для защиты от нелегального просмотра платных каналов, но и для других целей. Например, модуль Neotion MP4 способен преобразовывать поток MPEG-4 в MPEG-2, делая возможным просмотр каналов в HD (High Definition) на большинстве “обычных” ресиверов, понимающих только MPEG-2.

Впрочем, у использования CAM есть недостатки. Самый существенный – высокая себестоимость CAM-модулей, сравнимая, а то и превосходящая стоимость ресивера. Поэтому применяют другие методы, основанные на взаимодействии процессора ресивера со смарт-картой. Стандарт цифрового телевещания DVB (Digital Video Broadcasting), а точнее, его “спутниковая” версия DVB-S уже содержат в себе базовые возможности для разграничения доступа. Декодирование аудио- и видеосигнала платных каналов невозможно без дополнительного 48-битного ключа. Когда MPEG-декодер получает на вход аудио- и видеопоток вместе с правильным ключом, то на экране появляется картинка.

Понятно, что 48 бит сегодня – это ничтожно малая длина ключа. При доступных любому сопливому хакеру вычислительных мощностях, “вскрыть” такой ключ можно за несколько суток. Поэтому такая “защита” применяется лишь тогда, когда надо для галочки “закрыть канал от несанкционированного просмотра” – например, во время спортивных трансляций. В реальных системах платного телевидения данный ключ меняется очень часто – с интервалом в 20-30 секунд.

Происходит это так: дополнительный поток данных со спутника, содержащий разнообразную “техническую” информацию, обрабатывается процессором ресивера, где из него выделяется информация, которую надо передать карте. Затем полученные данные (они называются СW – Coded Word) отправляются карте для декодирования, процессор карты их обрабатывает и возвращает DW – Decoded Word – готовый ключ для MPEG-декодера. Длина CW – намного больше, чем 48 бит. Более того, карте направляются не только CW, но и дополнительные данные, например, указание конкретной карте активироваться, деактивироваться, обновить “операционные ключи”, используемые для получения DW из CW – все зависит от фантазии разработчиков системы условного доступа. При этом себестоимость смарт-карт на порядок ниже, чем у CAM-модулей. Более того, зачастую CAM-модуль сам использует смарт-карты, заменяя процессор ресивера при “общении” с картой и дешифровании видеопотока. Например, это применяется, когда картоприемник ресивера не способен работать с каким-то из типов смарт-карт.

Перейдем теперь к “пиратским” методам просмотра. Все они основаны на имитации работы смарт-карты, находящейся в картоприемнике ресивера. Для имитации работы официальной карты могут использоваться простые карточки, состоящие из микроконтроллера и флеш-памяти со специальными прошивками (они называются Gold Card, Silver Card, Fun Card и доступны для самостоятельного изготовления любому, кто умеет держать в руках паяльник). Несколько лет назад пиратский просмотр всеми любимого российского пакета со спутника Eutelsat W4 осуществлялся именно таким образом.

Сейчас параметры процессоров, используемых в спутниковых ресиверах, таковы, что процессор может взять на себя часть функций карты условного доступа или “пиратской” карты. Если это реализовано в софте ресивера, то говорят, что ресивер может эмулировать какую-либо кодировку. Естественно, что если процессор ресивера будет “подсовывать” MPEG-декодеру ключи, полученные им не от смарт-карты, а еще откуда-то, то MPEG-декодер разницы “не заметит” – главное, чтобы ключи были правильными.

К сожалению, возможности эмуляции сейчас резко ограничены. Далеко не все варианты карт удается “вскрыть” полностью. Обычно удается узнать лишь метод получения DW из CW при помощи хранящихся в карте “операционных ключей” длиной в 128 бит. Эти ключи меняются редко – обычно раз в месяц или раз в неделю, но во время “знаковых” событий, типа Чемпионаты Европы по футболу, вещатели могут заменять ключи и чаще – вплоть до ежедневного обновления. Впрочем, для части кодировок известны и алгоритмы, по которым ключи могут обновляться – это называется “автоапдейт”.

Больших успехов в плане “вскрытия” кодировок сейчас нет – “звезды” хакерской сцены прошлых лет отошли от дел, а нынешние карты защищены гораздо лучше. Самый перспективный на сегодня способ несанкционированного доступа – это так называемый кардшаринг, когда одна карта используется одновременно несколькими ресиверами. Десятисекундное “окно”, отведенное в стандарте DVB для обмена между ресивером и картой при смене ключа, выделено с большим запасом – карта “отвечает” за доли секунды. Поэтому одна карта способна обслужить запросы не одного, а нескольких пользователей – вплоть до пары десятков.

Здесь все происходит несколько иначе. Все тот же ресивер, получив DW, отправляет его не в свой картоприемник, а, например, через COM-порт на подключенный к интернету компьютер, тот, в свою очередь, обращается к серверу с установленной картой, которая возвращает CW и все передается по той же цепочке в обратном порядке. На все это уходит около 300-400 миллисекунд. Некоторые ресиверы снабжены обычным сетевым интерфейсом, и им не нужен компьютер в качестве посредника. Зато ресиверы с COM-портом обычно поддерживают “домашний кардшаринг”, когда на другом конце кабеля находится не компьютер, а другой ресивер, в котором установлена карта. В любом случае, тем или иным образом имитируется наличие карты в картоприемнике ресивера.

Естественно, вещатели пытаются бороться и с эмуляцией, и с кардшарингом. Если для защиты от эмуляции достаточно использовать современные системы условного доступа, еще не “вскрытые” хакерами, то кардшаринг техническими методами победить невозможно. Остается либо смириться с этим, как с кражами в супермаркете, либо бороться юридическими способами.

К сожалению для вещателей, абонента кардшаринга привлечь к ответственности затруднительно. Сложно “дотянуться” и до владельцев серверов – например, если сервер установлен где-нибудь в Германии, российскому оператору будет сложно найти и повесить на рее проклятого пирата. С другой стороны, они своим существованием жизнь оператору не портят – абоненты кардшаринга достаточно малочисленны, ибо настройка всего этого удовольствия требует наличия межушного нервного узла, в просторечии называемого головным мозгом, да и “упущенной выгоды” здесь нет – все равно они платить не будут. Закрытие серверов – дело бесполезное, на каждый закрытый сервер пираты ответят парой новых.

Пираты XXI века

Пока мировое сообщество пытается гонять офигевших от безделья сомалийских негров – в Курской области взяли за задницу страшных “телевизионных пиратов”: http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2008/10/06/321577.

Панковский мультифид

Подвожу итоги опроса населения по поводу загадочного устройства, собранного из DIN-рейки, двух держателей для сортирных труб, а также совершенно случайно найденных в закромах винтов и гаек. Как водится, [info]vanchez на правах особо посвященного рассказал, для чего нужно устройство, но из-за обилия сантехнических выражений я его ответ публиковать не буду, а вместо этого расскажу про загадочное слово “мультифид”.

Как известно многим, замечательное свойство параболического зеркала состоит в том, что оно собирает лучи, параллельные оси параболы, в одной точке – фокусе параболы. Именно на этом принципе основана работа наиболее распространенного типа антенн для приема геостационарных спутников – параболических. Отражатель в форме параболы “собирает” сигнал спутника, находящегося на оси параболы, в фокусе, где установлена собственно приемная антенна, вместе с конвертером и усилителем.

У любого человека со склонностью к безумным экспериментам возникает вопрос: а что будет, если лучи не параллельны оси параболы, а слегка отклонены от нее? Несложный расчет показывает, что тогда они будут проходить не через одну точку, а образовывать довольно сложную фигуру. На рисунке синие лучи – это отражение сигнала, параллельного оси параболы, красные – отражение слегка отклоненного сигнала.

Для “инженерных” целей можно считать, что и отклоненный от оси параболы сигнал будет сфокусирован в какой-то точке. При небольшом отклонении лучей это допущение вполне разумно. Поэтому можно дополнить обычную приемную систему “отражатель+конвертер” дополнительными конвертерами, установленными в тех точках, где фокусируется сигнал близких (и не очень) к оси параболы спутников. Такая система называется “мультифид”.

Перейдем от теории к практике. К сожалению, на европейской территории России мультифиды не очень распространены, в оличие от Европы, Украины и безграничных просторов Сибири. Довольно редко можно увидеть спутниковую антенну с двумя или тремя “головками”-конвертерами. Но собрать такое устройство любой киберпанк может сам. Для этого, как я уже писал, понадобится всего лишь рейка с прорезями (”по науке” она называется DIN-рейка и предназначена для крепления элекротехнического оборудования), и держатели для конвертеров. В качестве последних можно использовать пластиковые держатели для труб диаметром 40 мм – так как диаметр “шеи” конвертера составляет около 40 мм, они подходят идеально. Все обойдется примерно в 40-50 рублей. При стоимости мультифида “заводского изготовления” в 200-300 рублей – разницу лучше пропить.

К сожелению, вчера я не смог съездить на Митино и купить дополнительный конвертер, поэтому для проверки работы мультифида использовал вместо конвертера в фокусе просто свернутую из куска пластика трубку. Антенна “нацелена” на спутник Hotbird, “висящий” в позиции 13 градусов в. д., конвертер в мультифиде принимает спутник Eurobird 9 (кстати, это бывший Hotbird-2, “перегнанный” в другую позицию) в позиции 9 градусов в. д.

Установка мультифида довольно проста – перемещением дополнительного конвертера вдоль рейки и ее поворотом приводим конвертер в ту точку, где фокусируется сигнал интересующего нас спутника, затем, поворачивая конвертер вокруг своей оси, добиваемся устойчивого приема. Конвертер должен “смотреть” в центр параболы.

Программы расчета мультифида показывают, что в Москве для тарелки Lans-90, нацеленной на Hotbird, дополнительный конвертер для Eurobird 9 должен располагаться правее и выше, а расстояние между их центрами должно составлять примерно 50 мм, если смотреть на всю эту конструкцию сзади.


Горизонт завален! :)

После таких теоретических расчетов оказалось достаточно собрать мультифид в соответствии с расчетными данными, включить ресивер и убедиться, что спутник прекрасно принимается с замечательным уровнем сигнала. Даже не пришлось ничего подстраивать. Впрочем, такое бывает редко.

По той же технологии можно собрать мультифид на несколько спутников (я такой делать не стал, потому что кроме вышеуказанных спутников, на эту антенну ничего принять нельзя, закрывают здания – но в Москве вполне реален мультифид такого типа: Eutelsat W4 слева внизу, Hotbird посередине, Eurobird 9 справа вверху, все это – на 90 см тарелке). Так как “дуга Кларка” (между прочим, она названа в честь того самого Артура Кларка, который более известен как писатель-фантаст) – воображаемая линия, на которой находятся геостационарные спутники – проецируется параболой не на прямую, а на линию более сложной конфигурации, то, чтобы правильно разместить конвертеры, придется подкладывать под держатели какие-нибудь прокладки.

Кстати, поделюсь своим ноу-хау по части сборки мультифида из разнообразного барахла. Мне попались держатели из “дубовой” пластмассы, надевая их на конвертер, его легко повредить. Решение проблемы – очень простое, достаточно нагреть держатели в горячей воде, а потом надеть их на конвертеры.