Спутниковое ТВ

В настоящее время всё большую популярность набирает спутниковое теле- и радиовещание, в связи с этим хотелось бы заглянуть в историю этого вида СМИ. В начале своего существования спутниковое вещание звука велось посредством поднесущей частоты с частотной модуляцией, что объяснялось необходимостью передачи звука, дополнявшего телевизионные передачи.

Тот же принцип передачи звука используется и в обычном эфирном телевидении, однако по прошествии некоторого времени было установлено, что ширина полосы частот, которая предназначена для передачи спутникового сигнала, настолько широка, что предоставляет возможности для размещения одновременно нескольких поднесущих частот.

Именно это открытие предоставило возможность передачи на одной частоте не только звукового сопровождения телевизионных каналов, но и нескольких эфирных сигналов радиостанций.

Примерно в то же время был введен в эксплуатацию принципиально новый способ передачи радиопрограмм – трансляция в FM-диапазоне – позволивший многократно увеличить качество звука радиопередач, в связи с чем стал практически неиспользуемым проводной способ радиовещания.

Однако для того, чтобы максимально качественно и своевременно передать звук, был необходим способ передачи радиосигнала, удовлетворявший всем необходимым запросам рынка.

Идеальным решением стало использование технологии передачи данных с помощью спутника, который был способен использовать для трансляции сигнала диапазон частот до 15 кГц.

Постепенно этот вид радиовещания стал вытеснять всех конкурентов, на спутниковое вещание перешли даже музыкальные радиостанции, которые до последнего использовали уже устаревшие возможности проводного способа радиовещания.

Одной из самых первых и популярных музыкальных радиостанций, полностью перешедшей на спутниковое вещание стала Satellite Music Network, которая, что интересно, входит в состав всемирно известной ABC Radio.

Но даже с развитием телевидения радио не теряло своей актуальности и популярности, что привело к тому, что на некоторых спутниках все полосы частот, даже те, что используются для видео, занимались поднесущими звука.

В то же время начинают появляться компании, предоставлявшие услуги FM/FM-вещания (именно так назывался новый вид трансляции радиопередач), первой из которых стала United Video / SpaceCom Systems. Теперь затронем принцип работы FM/FM-вещания.

Сначала сигналы от всех станций, пользующихся данной услугой, доставляются на одну трансляционную станцию, причём этот ранний этап радиопередачи происходит с использованием наземных коммуникаций, после чего единая несущая передаётся на спутник.

На спутнике происходит трансляция сигнала на приёмники, которые, ко всему прочему, очень удобны в использовании и довольно дешёвы. Существенным преимуществом для радиостанций, использующих FM/FM метод передачи информации, является очень низкая стоимость оплаты канала, так как вся необходимая сумма аренды делится поровну между всеми радиокомпаниями.

Спустя ещё несколько лет национальный департамент радиовещания США (NRP) внедрил новую возможность работы спутниковых радиосетей. Новый метод получил название Analog SCPC (SCPC FM), а его аббревиатура расшифровывалась следующим образом – один канал на несущей (Single Channel per Carrier), что подразумевало дивергенцию каналов по частоте. Что позволяла сделать эта технология?

С использованием этого вида радиовещания стала возможной передача всех радиосигналов от любых радиостанций через один транспондер спутника.

NRP предоставила возможность любой радиостанции США участвовать в радиовещании по всей стране и стать участником единой многоканальной сети вещания.

Каждая транслирующая станция создает сигнал в довольно узкой полосе частот, затем все сигналы комбинируются в антенно-фидерном тракте спутника, что даёт возможность использования различными станциями одного транспондера.

Как и формат FM, формат SCPC FM использует диапазон частот до 15 кГц, однако в случае необходимости передачи стереосигнала следует организовывать передачу на двух отдельных несущих.

На первых порах, этот способ вещания не был очень распространен по причине того, что ресиверы сигнала должны были иметь высокий показатель отношения несущая/шум, что привело к тому, что спутники должны были работать в C-диапазоне, наиболее стабильном при передаче звуковых сигналов.

Следующей была изобретена технология Digital SCPC (DATS), которая, как ясно из названия, предоставляла возможность цифровой передачи радиосигналов. Первопроходцем в этой области стала компания Scientific Atlanta, а разработки в этой области были профинансированы рядом наиболее крупных радиокомпаний Соединённых Штатов.

Принципиальным нововведением в этой технологии стало использование аналого-цифрового преобразования звукового сигнала, для чего применялся метод импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation).

Для трансляции сигнала на сам спутник использовался уже знакомый нам SCPC способ передачи звука, ещё одним необходимым условием является наличие канала с пропускной способностью 1,544 Мбит/сек, для чего использовался канал Т1.

Также интересным ноу-хау стало использование двухпозиционной фазовой манипуляции (Binary Phase Shift Keying, BPSK), особенностью работы которой является изменение фазы несущей при трансляции бита со значением «1» (180 градусов), при значении «0» фаза не меняет направления, что позволяло идеально для того времени передавать поток цифровых данных, несущих звук.

Чтобы устранить недостатки ретрансляции сигналов спутниками, по-прежнему работавшими в C-диапазоне, были предприняты успешные попытки по снижению минимального значения соотношения сигнал/шум, при котором ресиверы стабильно и качественно принимали радиосигнал.

Это стало возможным благодаря широкому внедрению различных цифровых технологий, в частности поиска и ликвидации ошибок, а также внедрения в сам поток команд, позволявших контролировать ресиверы.

Интересным фактом является то, что для трансляции многоканальных радиосигналов необходима единая транслирующая станция, что подразумевало, как и на заре спутникового вещания, необходимость использования все тех же наземных коммуникаций, которые доставляли все сигналы на одну станцию для последующей передачи данных на спутник.

Приятным фактом для науки в то время было то, что, в отличие от сегодняшних дней, маленькие компании могли совершать невероятные открытия, подобные тому, которое совершила одна крошечная компания из Калифорнии, которая, благодаря своему изобретению, стала всемирно известной Titan Linkabit.

Именно в недрах этой компании появилась на свет технология спутниковой передачи информации с применением фазовой манипуляции (Phase Shift Keying), сейчас известная под формулировкой станция с очень маленькой антенной (Very Small Aperture Terminal).

Благодаря этой технологии стал возможен переход спутников на ретрансляцию в Ku-диапазоне, был дан громадный толчок к развитию и распространению вещательных сетей, в особенности спутниковых систем VSAT.

Можно привести лишь незначительный факт: первая партия оборудования, выпущенная инженерами компании во главе с Эндрю Витерби, насчитывала 150 экземпляров.

По прошествии одного десятилетия количество функционирующих терминалов увеличилось в 1000(!) раз, а патент на технологию VSAT позволил стать компании одной из крупнейших в своей сфере, а также получить громадную прибыль, ведь сейчас эта технология используется повсеместно, причем терминалы для TDM/TDMA сетей производятся уже во многих странах мира.

В то же время компания National Supervisory Network Ltd начинает проводить испытания, целью которых было установить, насколько успешно можно осуществлять передачу цифровых звуковых сигналов по низкоскоростным каналам.

Чтобы искусственно уменьшить скорость потока данных была использована технология адаптивной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM), а сам сигнал передавался с помощью модуляции BPSK.

Однако положительные результаты были получены только при трансляции и записи данных при низкой скорости, а вот чтение происходило с более высокой скоростью.

А вот достичь действительно высокого качества звука, сопоставимого с качеством звука на компакт-диске, при трансляции в реальном времени не удалось, что можно легко объяснить применением именно той технологии сжатия и именно теми условиями, которые тогда предоставлялись VSAT-каналами.

Пока одни ученые ломали головы над решением проблем передач звука через VSAT, другие, ранее работавшие в компании Linkabit, уволившись из нее основали новую компанию, офис которой базировался в Сан-Диего.

Наверняка, некоторые уже догадываются, что речь идет о компании ComStream, которая уже через несколько лет после появления на рынке спутниковых услуг станет самым известным разработчиком спутниковых модемов, одновременно являясь и производителем своих разработок.

Инженеры именно этой фирмы успешно внедрили оборудование, которое безрезультатно пытались создать работники NSN, позволяющее вести ретрансляцию звука высокого качества в Ku-диапазоне, что стало возможным благодаря применению технологии apt-X, технологии, созданной с учётом исследований в области восприятия звуковых сигналов человеком.

Это позволило снизить скорость, необходимую для передачи высококачественного звука, в четыре раза по сравнению с технологией DATS, а это сделало технологию apt-X доминирующей на рынке в то время.

Первыми корпорациями, перешедшими на новую технологию вещания, стали Gannett Broadcasting и ABC Radio Networks, что позволило этим компаниям максимально увеличить свою аудиторию, благодаря тому, что теперь передающие станции этих радиокорпораций размещались практически повсеместно.

В начале 90-х годов технология apt-X стала устаревшей, что случилось по причине перехода вещательных компаний на передачу звука, полученного с помощью применения MPEG-способа конверсии.

Разумеется, основным нововведением стало использование меньшей скорости потока, которая в данном случае составила 128 Кбит/с и при этом качество звука являлось довольно высоким и сравнимым с качеством звука, преобразованного при помощи технологии apt-X.

Изменился и способ передачи данных, с тех пор применялась четырехпозиционная фазовая манипуляция (Quadrature Phase Shift Keying), которая позволяла легко корректировать дефекты передачи и использовать куда меньший диапазон частот.

Впервые цифровая радиосеть, работавшая в MPEG, была представлена общественности в 1993 году, причём разработкой и установкой необходимого оборудования занималась компания NSN, в то время уже входившая в корпорацию ComStream.

Наиболее выдающиеся результаты в спутниковых трансляциях показывало совмещение технологий звуковой обработки MPEG и передачи информации VSAT, что привело к ещё более бурному развитию этой отрасли вещания.

Трансляция с QSPK-модуляцией позволила использовать лишь 200 кГц полосы транспондера, что сделало возможным снизить требования к мощности, потребляемой ретранслятором, и получать диапазон звуковых частот до 20 кГц.

Плюс к этому можно было получать и аддитивный поток цифровых данных, хотя скорость передачи этого потока была не очень высока, также стало ещё более высоким качество звука. Все возможности и выгоды данного способа передачи можно перечислять долго, однако достаточно упомянуть лишь один факт.

Он сразу позволить понять, насколько революционны были нововведения: даже при массе преимуществ перед предшественниками, стоимость оплаты за пользованием спутниковым эфиром, позволявшим вести трансляции на территории США, составляла всего полторы тысячи долларов в месяц, что в двадцать раз меньше, чем передача звука по технологии FM/FM.

Условия, предъявляемые к передающим установкам, были также весьма непритязательны, принципы согласования выделенных частот и каналов стали ещё более упрощенными.
Прошло ещё несколько лет, а уже несколько сотен цифровых радиосетей окутали своим вещанием многие страны мира, причём самым распространенным форматом трансляции радиопередач являлся MPEG VSAT, что ещё более упрочило лидирующие позиции ComStream на данном рынке услуг.

Новая технология дала дорогу в жизнь многим радиостанциям, которые ранее были не в состоянии позволить вещание по причине высокой стоимости услуг спутниковых компаний. Именно приведенные выше факторы обусловили настоящий бум в сфере предоставления услуг радиовещания.

Спустя два года одна из самых крупных и влиятельных радиокомпаний - National Public Radio – осуществляют переход на платформу вещания MPEG SCPC, правда, используя всё тот же C-диапазон для вещания своих программ.

К тому же многие вещательные корпорации начинают понимать все выгоды использования MPEG SCPC способа вещания и начинают постепенно отказываться от форматов предыдущего поколения.

Также начинает находить применение технология дивергенции каналов по времени, при которой несколько изменялся принцип работы ретрансляторов. Этот способ более известен как MCPC (Multi - Channel per Carrier) – что в переводе означает много каналов на несущей.

Некоторые производители спутникового оборудования сразу осуществили переход на QSPK-модуляцию звука в MPEG-формате, также компанией Scientific Atlanta при поддержке ABC Radio был внедрен способ цифрового сжатия SEDAT, который, исходя из пресс-релизов, повышал стабильность вещания и делал ещё более привлекательной аренду спутниковых каналов.

В середине 90-х претерпел изменения сам смысл аббревиатуры SCPC, потому что теперь в одном цифровом потоке звука стала содержаться информация двух каналов, а не одного, как это было ранее.

Помимо этих данных, поток содержал в себе ещё и команды контроля над различными процессами ресиверов и передатчиков, как внешними, так и внутренними. Однако, несмотря на многочисленные изменения в самом процессе передачи данных, измененный способ трансляции по-прежнему носил уже знакомое всем имя SCPC.

Большинство частных вещательных компаний предпочитают пользоваться MCPC-форматом трансляций. Здесь следует дать небольшое пояснение.

Дело в том, что для частных компаний одним из решающих аргументов при выборе формата вещания является финансовая составляющая, поэтому нетрудно догадаться, что способ MCPC, с его возможностью одновременной трансляции более ста радиостанций при помощи одного транспондера, является наиболее привлекательным, а следственно и популярным среди многочисленных радиопрограмм.

И по сей день достаточно высокой популярностью обладает способ передачи данных Narrowband MCPC. Не будем вдаваться в тонкости описания этого метода, достаточно сказать, что по всем параметрам этот формат является своеобразной усредненной версией SCPC и MCPC, практически во всем превосходя показатели первого формата вещания, но также стабильно уступая результатам второго способа передачи данных.

Ещё раз просмотрев вышеописанную информацию, можно сделать несколько выводов. Очевиден тот факт, что каждая радиостанция должна выбрать ту технологию вещания, которая будет максимально выгодной в финансовом плане, поэтому вполне понятно то, что небольшой компании нет смысла использовать оборудование, использующее MCPC формат, достаточно обратить внимание на тот же SCPC способ передачи информации.

Но если аудитория вашей радиостанции достаточно многичисленна, то есть смысл задуматься и об аренде полного транспондера, что, естественно, очень дорого, однако выгодно по причине низкой стоимости индивидуальных ресиверов.

Пару слов можно сказать и об уже почти «мертвых» форматах вещания, которые практически полностью покинули рынок спутниковых услуг из-за того, что вчистую уступили своим куда более современным конкурентам. К этим способам трансляции можно отнести как и классический аналоговый способ передачи радиопрограмм, так и появившийся позднее способ Analog SCPC.

Сейчас можно с уверенностью заявить, что в развитых странах мира практически все радиокомпании перешли на цифровое вещание, правда единственным серьёзным прорывом в этой области явилось появление спутников DBS-типа, однако это ещё не панацея.

Если прислушаться к прогнозам специалистов, то на данный момент на территории Европы наибольшее распространение получают форматы вещания SCPC и Narrowband MCPC, что легко объясняется транснациональным форматом работы европейских спутников.