Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Мультимедиа
Рубрику ведет О. Андронова, editor@ ci.ru
(по материалам Интернет)
Каждый раз с приближением лета активизируется реклама фирм, предлагающих беспроводные пути доступа в Интернет. И все под лозунгом совмещения работы с комфортом загородного бытия. Оставим аспекты так называемого "домашнего" офиса и результативности работы в нем, и сосредоточимся на технической стороне дела. "КИ" уже писала о возможности применения спутниковых каналов связи для организации доступа в Интернет и о фирме, которая пыталась "раскрутить" эту технологию в Санкт-Петербурге. Из иностранных асимметричных систем доступа к Интернет с широкополосным спутниковым приемным каналом стоит назвать наиболее известную систему DirecPC производства американской компании Hughes Network Systems.
В настоящее время правительство нашей страны приняло решение о возрождении группировки орбитальных спутников в целях расширения деятельности системы ГЛОНАСС (см. "КИ" N 7-9, 11/2006). Прошла также информация о том, что общее число российских спутников различного назначения на околоземной орбите будет доведено в ближайшие 5 лет до 100 штук. Может, какие-нибудь из них смогут обеспечивать и широкополосный доступ в Интернет?
Первый советский спутник связи "Молния" был выведен на орбиту в апреле 1965 г. Спутник имел высокоэллиптическую орбиту с апогеем 40 тыс. км, перигеем 500 км, наклоненную по отношению к экваториальной плоскости на угол около 64 град. Основным назначением спутников этой серии было осуществление телевизионных передач и дальней телефонной и телеграфной связи. 23 апреля 1965 г. телевизионный сигнал был передан из Москвы во Владивосток. В течение последующих двух лет в СССР была создана первая в мире спутниковая телевизионная распределительная сеть, которая к 1967 г. насчитывала 20 наземных станций.
С 1993 года передача телевизионного сигнала последовательно переходит на стандарт Digital Video Broadcast (DVB), который обеспечивает высокое качество изображения и разнообразные услуги. Кроме того, использование стандарта DVB позволяет организовать так называемую DTH (Direct To Home) - доставку большого количества цифровых каналов непосредственно на терминал получателя. Таким образом, асимметричный доступ в Интернет можно интегрировать в спутниковые DVB-системы, что обеспечивает высокоскоростной (до 45 Мб/сек) прием данных из Интернет. Для этого необходим комплект вполне доступного бытового оборудования, состоящий из небольшой спутниковой антенны и конвертора (LNB - Low Noise Block), соединенных высокочастотным кабелем на ПЧ с приемным адаптером в виде PCI-карты или Set Top Box (STB).
Современные спутники имеют геостационарную орбиту. Это означает, что угловая скорость движения спутника равна скорости вращения Земли по величине и направлению. Поэтому относительно любой точки на Земле спутник "висит" неподвижно на высоте примерно 36 тыс. км. Благодаря постоянному положению спутника, для приема сигнала с него не надо перестраивать антенну. В течение всей своей жизни спутник будет находиться в одном и том же направлении от пользователя.
Число мест на геостационарной орбите, где могут разместиться спутники телевизионного вещания, ограничено. Сегодня их порядка 400. В каждой точке могут висеть более 10 спутников. Чтобы они не мешали друг другу помехами, их частоты вещания, зоны обслуживания и рабочие каналы выбираются в определенных диапазонах. Спутники регулярно выводятся на орбиту и уводятся с нее. Это связано не только с истечением срока службы спутников, который колеблется от 5 до 7 лет, но и с моральным старением оборудования, а также с поломками.
Основная характеристика принятия передач со спутника, которая определяет зону покрытия, называется лучом, или диаграммой направленности. У разных тpанспондеpов спутника диаграммы могут быть разные. Транспондер - это направленный передатчик спутника. Передачи со спутника осуществляются в различных диапазонах.
C-диапазон. Сантиметровый диапазон (4 ГГц) используется на старых спутниках и в нашем отечественном вещании. Имеет очень широкие лучи. С точки зрения простого потребителя, на нем пока можно смотреть некодиpованное телевидение.
Ku-диапазон - диапазон 10,700-12,750 ГГц. Он в настоящее время используется для прямого спутникового вещания. В этом диапазоне смотрят передачи около 95 % зрителей.
Кроме геостационарных спутников, могут использоваться еще и так называемые низколетящие спутники. Разница между ними в том, что при применении низколетящих спутников связь организуется по принципу цепочки. Над землей летают сотни спутников, сообщающихся между собой. При приеме данных с низколетящих спутников не обязательно иметь огромную параболическую антенну. Хватит и такой, что используется в сотовых телефонах, так как спутники излучают сигналы на очень высокой частоте. Преимущества использования низколетящих спутников состоят в том, что в космос можно запустить их множество. Они не будут мешать друг другу и равномерно распределят между собой всю полосу каналов. Эти спутники висят низко, покрывают малую площадь большой мощностью передатчиков, а значит, с них можно принимать сигнал на маленькую антенну. Однако работа с низколетящими спутниками обходится дороже, и пока что предпочтение отдается геостационарным.
На каждом спутнике работают десятки передатчиков мощностью сотни ватт. Так как спутник покрывает сигналом достаточно большую площадь (пятно диаметром 2000-3000 км), то уровень сигнала в разных точках приема различен и невысок, и измеряется в пиковаттах (10-12 Вт).
Диапазоны частот спутникового телевизионного вещания
Цифровое спутниковое телевидение к настоящему времени полностью вытеснило аналоговое. Еще в начале девяностых годов прошлого века был принят стандарт компрессии изображения MPEG-2. Появилась возможность по спутниковым каналам связи передавать видеосигнал со скоростью 1,5-15 Мб/c, в зависимости от качества изображения. Для просмотра фильма на домашнем оборудовании хватит и 6-9 Мб/с. В 1993 году 200 организаций из 30 стран мира пришли к единому стандарту цифрового вещания видеосигнала - DVB (Digital Video Broadcasting). Проект DVB относился не только к спутниковому вещанию, но и к передаче по кабельным каналам и по эфиру. Проект DVB основывался на применении стандарта MPEG-2 для передачи видеоизображения с многоканальным звуковым сопровождением. DVB позволял также передавать любую другую информацию в цифровом виде.
В большинстве бытовых систем обратный канал строится с использованием существующей наземной инфраструктуры, и запросы пользователей отправляются стандартным модемом по обычному коммутируемому соединению с локальным ISP, обеспечивая, таким образом, экономичный двунаправленный доступ с требуемой полосой. В ряде случаев, например HNS IP Advantage (DirecPC Enterprise Edition), в качестве обратного канала используется дешевый низкоскоростной обратный канал, имеющийся в уже работающих корпоративных спутниковых сетях. Все эти системы обеспечивают низкую стоимость и широкую полосу доступа к Интернет для любой точки в пределах зоны покрытия спутника, используемого DVB-системой.
Первоначальная цель научно-исследовательской работы, в ходе которой был создан протокол TCP, используемый большинством Интернет-приложений, состояла в том, чтобы связать пилотную спутниковую сеть (SATNET) с наземным Интернет-сегментом (ARPANET). Хотя нет никаких практических ограничений производительности TCP (максимальная теоретическая производительность - 1,5 Гб/с - быстрее, чем любое спутниковое соединение), существует ряд важных проблем, которые непосредственно не затрагивают эффективность, но о которых пользователи должны иметь правильные представления. Это основные отличия спутниковой связи от наземных каналов, оказывающие воздействие на производительность TCP:
- Ошибки в спутниковом соединении;
- Временные задержки спутникового соединения;
- Ширина полосы частот и асимметрия соединений;
- Доступ к каналам и взаимодействия в сети.
Как правило, в системах DTH данные занимают только часть полосы канала MCPC DVB и передаются в отдельном транспортном потоке MPEG-2 вместе с другими потоками видео- и радиоканалов. В SCPC-системах данные являются единственным транспортным потоком, однако содержат и всю служебную информацию DVB-пакета. Помимо систем DVB, используются и другие варианты упаковки данных, как, например, в DirecPC. Передача данных может быть одно- или двунаправленной (в качестве обратного используется канал управления), и может быть unicast (точка-точка), multicast (точка-многоточка) или broadcast (все адаптеры получают выделенный PID).
В отличие от чисто телевизионной системы DVB, для предоставления доступа в Интернет по технологии Direct to Home (DTH) в систему встраивается IP/DVB-шлюз (gateway, encapsulator), осуществляющий упаковку данных в формат транспортного потока DVB. Ряд таких устройств приведен в таблице 1.
таблица 1
Несколько лет назад DVB-адаптеры для приема данных выпускались, как правило, теми же фирмами, что создавали и сами IP/DVB-шлюзы. Однако в настоящий момент стандартизация способов передачи данных в DVB-системах позволяет выпускать адаптеры на готовых чипсетах все большему числу производителей.
Для стандартизации этих устройств DVB спецификации предполагают, что данные могут передаваться одним из пяти способов:
- Data Piping - дискретные порции данных доставляются по назначению посредством транспортных пакетов. Синхронизация между пакетами данных и другими PES-пакетами отсутствует.
- Data Streaming - данные принимают форму непрерывного потока, который может быть как асинхронным (без временных меток, как пакеты данных в Интернет), синхронным (привязанным к постоянной тактовой частоте передачи для эмуляции синхронного канала связи) и синхронизированным (связанным временными метками с внутренними часами декодера и, таким образом, с другими пакетами PES, как при отображении видеозаписей. Данные несет непосредственно PES).
- Multi-Protocol Encapsulation (MPE) - технология основана на DSM-CC и предназначена для эмуляции локальной сети при обмене пакетами данных.
- Data Carousels - схема сборки в буфере наборов данных, которые многократно прокручиваются в периодических передачах. Наборы данных могут иметь любой формат или тип. Одним из примеров является передача данных Electronic Programme Guides (EPGs). Данные передаются, используя DSM-CC-секции фиксированного размера.
Object Carousels - карусели, "прокручивающие" данные. Первоначально схема была предназначена для услуг вещания (broadcast services). Наборы данных определены спецификацией DVB Network Independent Protocol и могут использоваться, к примеру, для загрузки данных в DVB-декодеры.
Для передачи данных в Интернет рекомендуется применять схему MPE. Обратная совместимость с нестандартными схемами передачи данных, использующими piping/streaming-механизмы, достигается присвоением зарегистрированного Service Information (SI) кода каждому формату данных. Каждый SI-код, который распознается приемником/декодером, обрабатывается, обеспечивая поддержку нестандартного кодирования соответствующими аппаратными средствами.
Команды и управление цифровыми носителями (Digital Storage Media Command and Control, DSM-CC) - это набор средств для разработки каналов управления потоками MPEG-1 и MPEG-2. Например, управления видеоприемом, как в обычном видеомагнитофоне: ускоренный показ, перемотка, пауза и т. п. Он также может использоваться для транспорта данных. Он определен в серии стандартов, в частности, MPEG-2 ISO/IEC 13818-6 (часть 6 стандарта MPEG-2: расширения для DSM-CC) и использует модель "клиент/сервер", связанные через опорную сеть.
DSM-CC может работать в сочетании с такими Интернет-протоколами как RSVP, RTSP, RTP и SCP.
DSM-CC-загрузка разработана для устройств, имеющих ограниченный объем оперативной памяти. Она работает по гетерогенным соединениям и применима к ряду сетевых моделей, одной из которых является широковещательная модель без обратного канала. DSM-CC-загрузка использует следующие механизмы:
- Изменяемый размер окна;
- Отсутствие ACK для использования в вещательном (broadcast) режиме;
- Вписанность в транспортный поток MPEG-2 для аппаратного мультиплексирования.
При DSM-CC МРЕ (Multi Protocol Encapsulation) каждый кадр данных инкапсулируется в Ethernet-подобную секцию. Каждому пользователю (т. е. DVB/MPEG-2-приемнику) присвоен MAC-адрес (например, из базы пользователей) в соответствии с IP-адресом оборудования на удаленной точке. Уникальные MAC-адреса используются для идентификации оборудования пользователя.
DVB-S-стандарты обеспечивают передачу данных от передающего спутникового операционного центра на абонентские приемники, а также возможность интеграции передачи данных и цифрового телевидения. Однонаправленная передача данных (с использованием UDP) требует только наличия приемника, но для обеспечения двунаправленной связи (как требуется для работы по протоколу TCP), дополнительно необходим обратный канал (return channel/path), иногда называемый каналом взаимодействия (interaction channel). Полная система состоит из процессора пакетов данных на операционном центре (обычно форматирующем IP-пакеты, используя MPE) и приемника клиента. Клиент посылает серверу запросы на передачу данных (а затем подтверждения об их получении в течение сеанса) через наземную сеть, в то время как сервер передает данные клиенту по более высокоскоростным спутниковым каналам.
Несмотря на то, что спутниковая система способна обеспечить широкополосную однонаправленную передачу данных пользователю, обратная связь обычно обеспечивается по низкоскоростным наземным линиям. Это приводит к сетевому соединению с различной пропускной способностью в направлении к серверу и от него. Большинство пользователей в действительности больше получают информации, чем передают, поэтому такая асимметрия оправдана. Однако высокая степень асимметрии пропускной способности прямого и обратного каналов потенциально становится критической для эффективности.
Общая пропускная способность TCP/IP-соединения ограничена временем возвращения - RTT (round trip time) и размером TCP-окна при передаче данных. Высокая производительность DVB-систем основана на возможности IP-шлюза устанавливать предельные размеры TCP-окна - 65535 байт. Использование абонентскими приемниками современных реализаций TCP-стеков ОС позволяет IP/DVB-шлюзам поддерживать спецификацию RFC-1323, позволяющую запрашивать увеличение размера окна для повышения пропускной способности.
DST (Digitall Satellite Tuner) нужен для приема сигнала со спутника и его расшифровки. Для работы со спутниковым доступом в Интернет подойдет не каждая DVB-карта, способная показывать спутниковое ТВ. И даже если в спецификации DVB-тюнера написано, что он работает с потоками данных, это вовсе не означает, что с его помощью можно получить высокоскоростной доступ к Интернет. Дело в том, что при работе в Сети через любого из спутниковых провайдеров, DVB-карта работает как сетевая плата и как приемник сигнала со спутника одновременно. Значит, она должна удовлетворять нескольким требованиям:
- Как и все сетевые карты, иметь свой уникальный MAC-адрес;
- Устанавливаться как DVB-тюнер и как сетевая карта;
- Иметь специальное ПО для спутникового доступа в Интернет.
Иногда провайдеры пишут свое ПО для работы в Интернет. Эти программы совместимы с определенными спутниковыми картами и едва ли станут работать с другими. В этом случае надо покупать именно ту плату, которую рекомендует провайдер. Зачастую соединение с провайдером создается за счет VPN (Virtual Private Network) и не требует установки каких-либо дополнительных программ провайдера.
Рубрики || Работа
|| Услуги || Поиск
|| Архив || Дни
рождения
О "КИ" || График
выхода || Карта сайта || Подписка
Рассылка анонсов газеты по электронной почте
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г.
Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru