Система индивидуального спутникового приёма (TVRO)

Термин «BUD» (big ugly dish, «большая уродливая тарелка») — разговорное выражение для обозначения C-диапазонных спутниковых антенн, используемых в системах TVRO. Размер BUD варьируется от 1 до 4,87 метров, наиболее популярный крупный размер — 3 метра. Название связано с их восприятием как портящих внешний вид объектов.

Системы TVRO изначально появились на рынке в конце 1970-х годов. 18 октября 1979 года Федеральная комиссия по связи США (FCC) разрешила частным лицам устанавливать домашние спутниковые станции без федеральной лицензии^[1]. Диаметр антенн достигал почти 6,1 метра^[2]. Они управлялись дистанционно^[3], и могли принимать сигналы HBO только с одного из двух спутников.

Изначально антенны для приёма спутникового телевидения имели диаметр от 3,7 до 4,87 метров и были изготовлены из цельного стеклопластика с металлическим покрытием, позднее появились модели диаметром 1-3 метра из проволочной сетки и цельной стали или алюминия. Ранние антенны стоили более 5000 долларов, иногда до 10 000 долларов. Чем шире антенна, тем лучше качество приёма каналов. Программы, отправленные с наземных станций, ретранслировались с 18 спутников на геостационарной орбите на высоте 35888,371 километров над Землёй. Антенна должна была быть точно направлена на спутник, без препятствий для сигнала. Для приёма слабых сигналов требовались более крупные антенны.

Антенны работали, принимая маломощный C-диапазонный (3,7-4,2 ГГц) частотно-модулированный аналоговый сигнал непосредственно с исходного спутника-ретранслятора — того же сигнала, который принимали головные станции кабельного телевидения. Поскольку аналоговые каналы занимали весь транспондер спутника, а каждый спутник имел фиксированное число транспондеров, антенны обычно оснащались модифицированным полярным креплением и приводом для перемещения антенны по горизонту с целью приёма каналов с разных спутников. Переключение между горизонтальной и вертикальной поляризацией осуществлялось небольшим электрическим серводвигателем, который перемещал зонд внутри фидхорна по команде приёмника (так называемая «поляроторная» схема). Более дорогие приёмники делали это автоматически, переключая поляризацию и перемещая антенну при смене канала.

К весне 1984 года для внутренних коммуникаций в США использовалось 18 C-диапазонных спутников, принадлежащих пяти компаниям^[4].

Розничная цена спутниковых приёмников вскоре снизилась, некоторые антенны стоили уже 2000 долларов к середине 1984 года. Антенны, направленные на один спутник, были ещё дешевле. После покупки антенны пользователь мог принимать даже премиальные киноканалы, необработанные потоки новостей или телеканалы из других регионов. Жители районов без местных телестанций и без кабельного телевидения могли получать качественный приём без ежемесячных платежей. Возникали два вопроса: распространяется ли Закон о связи 1934 года на случаи «несанкционированного приёма» пользователями TVRO; и насколько законно провайдеру шифровать свои сигналы для предотвращения их приёма.

Закон о политике кабельных коммуникаций 1984 года прояснил эти вопросы, сделав легальными:^[5][6]

• Приём незашифрованных спутниковых сигналов потребителем
• Приём зашифрованных спутниковых сигналов потребителем при наличии разрешения на их легальное дешифрование

Это создало основу для широкого внедрения шифрования аналоговых спутниковых сигналов. Также был создан механизм (и подразумеваемое требование) предоставления подписных сервисов пользователям TVRO для легального дешифрования этих сигналов. HBO и Cinemax стали первыми сервисами, объявившими о намерении зашифровать свои спутниковые потоки в конце 1984 года. Другие также рассматривали такую возможность. Там, где кабельные провайдеры могли конкурировать с подписными сервисами TVRO, считалось, что это обеспечит достаточные стимулы для конкуренции.

HBO и Cinemax начали шифровать свои западные потоки с помощью VideoCipher II по 12 часов в сутки в начале 1985 года, затем сделали то же самое с восточными потоками к августу. Оба канала перешли на круглосуточное шифрование 15 января 1986 года, что в новостях того времени называли «S-днём». Это вызвало протесты владельцев больших антенн, у которых не было других вариантов приёма таких каналов. В соответствии с Законом о политике кабельных коммуникаций 1984 года, HBO разрешила владельцам антенн подписываться на их сервис напрямую, хотя и по цене (12,95 доллара в месяц), превышающей стоимость для кабельных абонентов. Это недовольство и спад продаж оборудования TVRO в начале 1986 года привели к атаке на транспондер HBO в апреле 1986 года на спутнике Galaxy 1. Продажи антенн снизились с 600 000 в 1985 году до 350 000 в 1986 году, но платные телеканалы стали рассматривать антенны как положительный фактор, поскольку некоторые люди никогда не получат кабельное телевидение, и отрасль начала восстанавливаться. В 1986 году другие каналы, перешедшие на круглосуточное шифрование: Showtime и The Movie Channel — 27 мая, CNN и CNN Headline News — 1 июля^[7]. Шифрование также привело к развитию pay-per-view^[6], что показали ранние примеры внедрения шифрования каналами Request Television и Viewer’s Choice.^[8] Каналы, зашифрованные с помощью VideoCipher и VideoCipher II, можно было взломать, и существовал чёрный рынок нелегальных дешифраторов.

К концу 1987 года 16 каналов использовали шифрование, ещё 7 планировали внедрить его в первой половине 1988 года. Появились пакеты с пониженными тарифами на группы каналов. В то время большинство аналоговых спутниковых транспондеров всё ещё не были зашифрованы^[8]. 1 ноября 1988 года NBC начала шифровать свой C-диапазонный сигнал, но оставила K_u-диапазонный сигнал открытым, чтобы филиалы не теряли зрителей, не видящих их рекламу. Большинство из двух миллионов пользователей спутниковых антенн в США по-прежнему использовали C-диапазон. ABC и CBS рассматривали возможность шифрования, хотя CBS не спешила из-за большого числа людей, не имеющих доступа к местным филиалам.

Рост числа антенн для приёма K_u-диапазонных сигналов в Северной Америке был ограничен катастрофой шаттла «Челленджер», поскольку до приостановки программы Space Shuttle планировался запуск 75 спутников. В эксплуатации находилось только семь K_u-диапазонных спутников.

Помимо шифрования, сервисы DBS, такие как PrimeStar, снижали популярность систем TVRO с начала 1990-х годов. Сигналы со спутников DBS (работающих в более современном K_u-диапазоне) имеют более высокую частоту и мощность (благодаря улучшениям в солнечных батареях и энергоэффективности современных спутников), поэтому требуют гораздо меньших антенн, чем C-диапазон, а цифровые сигналы требуют гораздо меньшей мощности сигнала на приёмнике, что снижает стоимость входа. Каждый спутник может нести до 32 транспондеров в K_u-диапазоне, но только 24 — в C-диапазоне, а несколько цифровых субканалов могут быть мультиплексированы (MCPC) или передаваться отдельно (SCPC) на одном транспондере. Общие достижения, такие как HEMT, в области снижения шума на микроволновых частотах также сыграли роль. Однако следствием более высокой частоты для DBS является затухание сигнала из-за дождя, когда сигнал теряется во время сильного ливня. Иммунитет C-диапазона к затуханию из-за дождя — одна из главных причин, по которой система до сих пор используется как предпочтительный способ распространения сигнала для телевизионных вещателей.

Системы TVRO были наиболее популярны в сельской местности, вне зоны вещания большинства местных телевизионных станций. Горная местность Западной Виргинии, например, затрудняет приём эфирных передач (особенно на более высоких UHF частотах). С конца 1970-х до начала 1990-х годов системы DBS были недоступны, а кабельные системы того времени предлагали лишь несколько каналов, что привело к буму продаж антенн в регионе, и появлению термина «государственный цветок Западной Виргинии». Термин был региональным, известным в основном жителям Западной Виргинии и окрестностей. Ещё одной причиной была большая величина антенн. Первые спутниковые системы состояли из «BUD» диаметром 3,7-4,9 метра. Они стали гораздо популярнее в середине 1980-х, когда размеры уменьшились до 1,8-3 метра, но всегда вызывали много недовольства (вплоть до местных зонинговых споров) из-за восприятия как портящих внешний вид объектов. В жилых районах с ограничительными соглашениями такие антенны обычно запрещены, за исключением случаев, когда такие ограничения незаконны^[9]. Поддержка систем прекратилась с введением сильного шифрования около 1994 года. Многие давно отключённые антенны до сих пор стоят на своих местах.

Термин TVRO используется на судах с 1980-х годов. Одним из первых поставщиков оборудования была компания SeaTel с первым поколением стабилизированных спутниковых антенн, выпущенным в 1985 году — системой TV-at-Sea 8885. До этого времени суда не могли принимать телевизионные сигналы со спутников из-за качки, делающей приём невозможным. Антенна SeaTel была стабилизирована с помощью электрических гироскопов, что позволило точно наводиться на спутник (до 2°) для приёма сигнала. Успешная реализация стабилизированных систем TVRO на судах сразу привела к развитию морских VSAT-систем. Второе поколение SeaTel TVRO появилось в 1994 году — антенна 2494, получавшая сигнал гироскопа от судна, а не от собственных гироскопов, что повысило точность и снизило обслуживание.

По состоянию на 2010 год SeaTel продолжает доминировать на рынке стабилизированных систем TVRO с долей 75 % по данным группы Comsys. Другие известные производители стабилизированных спутниковых антенн — Intellian, KNS, Orbit, EPAK и KVH.

Большинство аналоговых каналов, для приёма которых создавались BUD, уже отключены. Из-за большого числа существующих систем, их бесполезности и того, что многие считают их портящими внешний вид, бывшие в употреблении BUD можно купить очень дёшево. По состоянию на 2009 год насчитывалось 23 C-диапазонных спутника и 38 спутников K_u/K_a-диапазона^[10].

Существовало более 150 каналов для желающих принимать подписные каналы на C-диапазонной антенне с помощью оборудования Motorola 4DTV через двух поставщиков: Satellite Receivers Ltd (SRL) и Skyvision^[11]. Система подписки 4DTV была закрыта 16 августа 2016 года.

Сами антенны можно модифицировать для приёма открытых и DBS-сигналов. Стандартные LNB, установленные на типичных BUD, обычно требуют замены на более низкошумящие для приёма цифровых передач. При соответствующей замене LNB (при отсутствии деформации отражателя) BUD можно использовать для приёма открытых (FTA) и DBS-сигналов. Несколько компаний выпускают LNB, LNBF и адаптеры для больших антенн. Для приёма FTA-сигналов замена должна обеспечивать двойной приём C/K_u с линейной поляризацией, для DBS потребуется высокочастотный K_u LNBF с круговой поляризацией. Старые сетчатые антенны с отверстиями более 5 мм неэффективны на K_u-частотах, так как меньшие длины волн проходят сквозь них. Цельные стеклопластиковые антенны обычно содержат металлическую сетку с крупными отверстиями в качестве отражателя и обычно непригодны для чего-либо, кроме C-диапазона.

Крупные антенны имеют больший коэффициент усиления, что может быть преимуществом при приёме DBS-сигналов, например Dish Network и DirecTV, практически устраняя затухание из-за дождя. Восстановленные антенны с блок-апконвертерами могут использоваться и для передачи сигналов. BUD до сих пор можно встретить на антенных фермах, чтобы видео и backhaul-потоки можно было отправлять и принимать с телевизионной сетью, с которой станция аффилирована, без перебоев из-за непогоды. BUD также полезны для приёма слабых сигналов на краю зоны покрытия спутника — области, на которую направлен конкретный спутник. Поэтому BUD полезны, например, на Аляске или в некоторых районах Карибского бассейна.

Крупные параболические антенны, схожие с BUD, до сих пор выпускаются. Новые антенны отличаются конструкцией и материалами. Новые сетчатые антенны имеют гораздо меньшие отверстия, а цельные теперь изготавливаются из стали, а не из стеклопластика. Новые системы обычно оснащаются универсальным LNB с электронным переключением между горизонтальной и вертикальной поляризацией, что устраняет необходимость в ненадёжном поляроторе. В целом такие системы имеют гораздо меньший уровень шума, чем старые BUD, и лучше подходят для цифрового K_u-приёма. Цены на такие антенны резко снизились: если первые BUD стоили несколько тысяч долларов, то в 2014 году 2,4-метровая сетчатая антенна BUD продавалась на eBay или Amazon за 200 долларов^[12]. Типичные применения таких систем — приём открытых и подписных сервисов.