Arquitectura típica

Centros de transmissão

Os centros de transmissão são responsáveis pela emissão do conteúdo para os satélites. Estes centros podem receber o conteúdo de duas formas:

• Por sinal (por uma rede cabeada, nomeadamente fibra óptica, ou por satélite).
• Pré-gravado.

Se o conteúdo é recebido por sinal, o centro de transmissão tem as funções de monitorização, ajuste, re-sincronização, processamento e transporte do sinal. Caso o conteúdo esteja pré-gravado, o centro é responsável pelo controlo de qualidade, clonagem e playback.

Para além da transmissão do conteúdo, esta entidade também é responsável por inserir data streams para proporcionar Electronic Program Guides aos clientes. Estas EPG normalmente têm os títulos dos programas, e os horários, sinopses, linguagens alternativas, etc.. destes.

O sinal digital é transportado pelo centro de transmissão via fibra óptica a débitos de até 270Mb/s, e reduzido a débitos de 1-10Mb/s pelo equipamento de processamento de sinal, responsável pela compressão do áudio e do vídeo. [1]

A maior parte destes sistemas utiliza o standard de compressão MPEG-2, mais sobre as normas mais relevantes no ponto 4. Este processamento do sinal fez possível a transmissão de televisão por satélite, reduzindo dramaticamente o investimento em satélites por exemplo, e aumentando o número de canais possíveis.

Uma vez tratado o conteúdo, o centro de transmissão é responsável por emiti-lo para os satélites de televisão, por um canal denominado uplink. Para esta emissão usam antenas parabólicas de entre nove a doze metros de diâmetro, pois a precisão e a força do sinal dependem do diâmetro da antena. De forma a transmitir os sinais pelo uplink, o sinal deve ser transmitido dentro de um intervalo de frequências concreto, para poder ser recebido pelos transponders RF dos satélites sintonizados para estas frequências. [2]

Satélites transmissores

Estes satélites estão normalmente numa órbita geoestacionária ou de Molniya[2]. Cada sinal recebido de um uplink é recebido por um RF transponder do repetidor dos satélites sintonizado para essa frequência. Este repetidor tem um conversor de frequências.

Bandas de operação de um satélite BSS

Para cada polarização existe um receptor front end que converte e amplifica o sinal recebido para a frequência de transmissão (ver Tabela 2) e o envia para os vários RF transponders. Estes transponders têm um transmissor Travelling Wave Tube (TWT) de 240W [6]. Os elementos funcionais primários do repetidor são mostrados na ilustração 2. O canal entre os transponders e as estações de recepção terrestres é denominado downlink.

A área coberta pelos satélites na Terra tem o nome de footprint, e esta pode ser moldada de forma a limitar a recepção do sinal. O uso de spotbeams permite moldar o footprint do satélite mas também permite ao satélite dar serviços diferentes em áreas de cobertura diferentes. [3]

Recepção no utilizador

A recepção no utilizador é feita com:

• Uma antena parabólica para receber o sinal wireless.
• Uma Set Top Box, para tratar o sinal recebido.

Antena parabólica

O diâmetro da antena é proporcional à energia utilizada na transmissão do sinal de rádio, razão pela qual bandas diferentes utilizam antenas de tamanho diferente (ver tabela 1).

Ao apontar a antena para o satélite, recebem-se vários feixes ao longo da parabólica que são concentrados no feed horn. Este componente tem a função de recolher e concentrar o sinal, para além de atenuar sinais indesejados, como transmissões de canais adjacentes. Uma vez recolhido o sinal, este concentra-o para o Low Noise Block (LNB).

O LNB serve para converter os sinais recebidos na banda de frequências relativamente alta em sinais similares numa frequência intermediaria (IF, ver tabela 3) muito inferior. Esta conversão é feita com a combinação do sinal recebido e uma frequência produzida por um oscilador local no LNB, que vai gerar dois sinais; um é a soma das frequências e o outro é a diferença. O sinal de soma de frequências é filtrado e o sinal de diferença de frequências é amplificado e transportado para o receptor. [4]

Frequência intermediária IF

Esta frequência inferior permite que o sinal seja transportado por um cabo com uma atenuação muito inferior, para além do custo reduzido no material electrónico utilizado.

Equipamento do utilizador

Set Top Box

A recepção do sinal de televisão via satélite culmina num dispositivo chamado Set Top Box (receiver na ilustração 3). Cabe a este receptor fazer a desmodulação do sinal electrónico, a desmultiplexagem do tipo de informação contida no sinal (áudio, vídeo e controlo), a decifra dos conteúdos caso seja necessário, a descompressão do conteúdo e a adaptação dos sinais à representação no formato de televisão local. O funcionamento da STB rege-se pela norma utilizada pelo fornecedor.

Arquitectura genérica de uma Set Top Box

A STB escolhe a informação relevante ao sintonizar o canal que é desejado no Tuner. Depois, dependendo da norma utilizada (mais sobre as normas mais relevantes no ponto 4), o sinal recebido é desmodulado de forma a obter uma Transport Stream (TS) que contem o áudio, vídeo e outras informações que têm alguma relação com o programa de televisão escolhido.

O demultiplexer selecciona e decifra o áudio e vídeo para o programa sintonizado, usando as chaves de cifra fornecidas pela Conditional Access Sub System (CASS). Este conteúdo é entregue ao decoder que terá a função de descodificar a informação para o programa em concreto. Para além do conteúdo, a TS também transporta dois tipos de mensagens:

• EMM – Entertainment Management Service, que transporta uma lista dos serviços e canais que o utilizador pode consumir.
• ECM – Entitlement Control Message, que transporta uma control word que é utilizada pelo descrambler da STB para tornar o conteúdo inteligível.

O algoritmo de scrambling é standard, no entanto os algoritmos de cifra EMM/ECM não o são. Estes algoritmos estão presentes num módulo plug-in, e é possível utilizar vários de fabricantes diferentes para conseguir decifrar conteúdo de fornecedores diferentes.[5]

Uma vez descodificado o conteúdo, este está pronto para ser visualizado. A STB tem também a função de transformar o sinal digital em analógico (PAL,SECAM, NTSC), ou de o preparar para ser transportado por uma interface em concreto (HDMI, S-VIDEO).

[1] - SMPTE 259M Television-10-Bit 4:2:2 Component and 4fsc Composite Digital Signals—Serial Digital Interface (1997)

[2] - http://electronics.howstuffworks.com/satellite-tv2.htm

[3] - http://www.fcc.gov/cgb/../how_sats_work.html

[4] - http://en.wikipedia.org/wiki/Low-noise_block_converter

[5] - Digital Set Top Box – Open Architecture / Interoperability Issues