Артем Солодченко, Ростов-на-Дону

• Введение.
• О частоте сдвига в 850000 КГц

Введение.

На сегодняшний день (2002 г.) в северокавказском регионе сервис BizarNet наиболее оптимален в соотношении цена/качество. Несмотря на невысокую мощность сигнала (~ 40 dB), качество приема на 120 сантиметровую тарелку достаточно высокое. Однако, несмотря на неплохое качество работы, документация по настройке сервера на платформе Linux крайне скудна, а в некоторых частях неверна. Этим собственно и вызвано написание этой статьи.

Рисунок 1. Карта покрытия Sirius-2

EIRP dBW Диам. (m) 50 0,67 48 0,85 45 1,20 42 1,69 39 2,39 37 3,00

Для начала определимся:

1. Моя сеть подключена к выделенной линии при помощи OverVoice устройства SBNI 12 ISA производства GRANCH (в дальнейшем sbni0) имеющем реальный IP 213.24.24.98, его шлюз к провайдеру 213.24.24.97
2. У меня установлена DVB карта SkyStar1 (в дальнейшем dvb0)
3. Также в мою сеть подключен Ethernet NIC (в дальнейшем eth0)
4. Я использую ОС Linux RedHat 7.2 с ядром 2.4.7 (родным)
5. Используются драйвера SkyStar1 версии 0.8.1

Итак, как это работает:

Наш компьютер/маршрутизатор по VPN соединению обращается к спутниковому ISP. Провайдер, приняв наш запрос, обращается в сеть Internet к нужному узлу и передает нам на спутниковую антенну полученную информацию.

При настройке OC Linux я столкнулся с проблемой настройки DVB карты и VPN канала. Начнем по порядку. Настраиваем DVB карту (стоит отметить, что данный конфиг будет точно работать с SkyStar1).

Итак, пишем в /etc/dvbd.conf следующее:

Следует заметить, что вместо рекомендуемой провайдером частоты 11727000 вводим 12577000 (с частотой сдвига 850000)^*. После этого стартуем /usr/local/sbin/dvbd . В лог сообщениях должно присутствовать (в числе всего прочего) sync 127. Если так, то на уровне карты приём работает.

Следующий этап. Перебираем ядро. Включаем все, что касается PPP Tunel в разделе Networking options. Далее: make dep && make && make clean && make bzImage && make install (кстати, резервную копию ядра неплохо бы иметь ;-).

После компиляции ядра и перезагрузки компьютера устанавливаем следующие пакеты:

pptp-linux-1.1.0-1.i386.rpm
ppp-2.4.1-3mppe.i386.rpm

Искать здесь: www.rpmfind.net

После этого приводим в нормальное состояние файлы: /etc/ppp/options /etc/ppp/options.pptp и /etc/ppp/pap-secrets . Вот их содержимое:

Файл /etc/ppp/options

Файл /etc/ppp/options.pptp

Файл /etc/ppp/pap-secrets

Следует отметить, что "" означает пустой пароль.

После всего этого запускаем ppp-command и выполняем следующее:

Редактируем файл /usr/sbin/pptp Удаляем ключик -T из его первой строки - #!/usr/bin/perl -wT

После чего выполняем 

Чем делаем bizarnet тоннелем используемым по умолчанию.

После чего смотрим /etc/init.d/pptp start

Должен появиться туннель и новый интерфейс ppp0

После всего сделанного на этой машине должен появиться выход в Internet. Если эта машина шлюз, тогда нам нужно отредактировать файл rc.local для того, чтобы машина видела DNS до старта pptp.

Для примера, привожу свой файл rc.local:

На всякий случай перезапускаем компьютер и смотрим ifconfig. В нем должно фигурировать устройство ppp0. Если оно есть, поздравляю, все должно работать :-).

PS: здесь описано всё необходимое для работы с транспондером, однако есть ещё ряд аспектов связанных с описанной темой. В следующей статье я опишу настройку динамической маршрутизации, которая позволяет работать схеме со многими маршрутами по умолчанию.

Артем Солодченко

admin@fdsi.donpac.ru

ITx Group Ростов-на-Дону

^* Наши примечания:

О частоте сдвига в 850000 КГц.

Эта частота является разностной между частотами гетеродинов конвертора: 10600000 - 9750000 = 850000. В предлагаемых настройках DVB-карты (файл dvbd.conf) параметр ttkотвечающий за переключение гетеродинов равен 0, хотя должен быть равен 1, так-как частота транспондера BizarNet равна 11727 МГц, что выше чам общепринятая частота смены диапазонов конвертора - 11700 МГц . При ttk 1 тюнер DVB-приемника вырабатывает тоновый сигнал 22КГц информирующий конвертор о необходимости включить конвертор верхнего диапазона (10600 МГц). При этом не пришлось бы корректировать частоту транспондера.

Дальнейшее изучение проблемы выявило ряд интересных фактов. Но для начала немного теории.

Что за частоты 9750, 10600 и т.п.?

Как известно, для радиосистем спутниковой связи в нисходящем направлении ( спутник - земля ) выделен диапазон частот от 10700 до 12750 Мгц, называемый Ku-диапазоном. Ширина диапазона, соответственно, Fку = 12750 - 10700 = 2050 Мгц. Электромагнитные колебания таких частот испытывают сильное затухание в кабельных линиях, поэтому в приемном устройстве (конверторе) происходит не только усиление колебаний, но и преобразование диапазона (понижение частоты). Для этого используется процесс называемый гетеродинированием. Суть его состоит в следующем: при перемножении принимаемой частоты и частоты опорного генератора, называемого гетеродином, возникают множество новых спектральных составляющих (гармоник) из которых нас интересую две составляющие, разностная и суммарная: Fгет * Fc = F (гет-с) + F (гет + с) (гармоники первого порядка). Суммарная гармоника F (гет+с) давится фильтрами. Разностная чаcтота F (гет-с), называемая промежуточной (ПЧ), выделяется полосовым фильтром, усиливается и поступает в кабель.

Отметим, что в случае приема C-диапазона, частоты которого лежат в диапазоне 3400 - 4200 МГц, частота гетеродина выше принимаемой и равна обычно 5150 МГц. При этом выражение приобретает вид Fгет * Fc = F (с - гет) + F (с - гет). Суть от этого не меняется - суммарная частота давится фильтрами, а разностная усиливается и подается на приемник.

Для сконвертированного спутникового сигнала выделен диапазон от 950 до 2150 МГц, называемый L-диапазоном. Ширина этого диапазона, соответственно, F_L = 2150 - 950 = 1200 Мгц. Как видно, эта полоса в два раза уже, чем полоса Ku-диапазона (2050 МГц). Отметим, что С-диапазон весь укладывается в отведенную полосу.

Важная особенность C-диапазона, не имеющеее прямого отношения к этой теме, но о которой надо знать. Как видим, в Ku-диапазоне принимаемые частоты (10700 - 12750 МГц) лежат значительно выше полосы преобразованного сигнала (950 - 2150 МГц). Напротив, в C-диапазоне принимаемые частоты (3400 - 4200 МГц) лежат совсем длизко к полосе преобразованного сигнала (950 - 2150 МГц). Как видим диапазон между верхней ПЧ - 2150 МГц и нижней рабочей 3400 МГц, значительно меньше октавы (удвоенного значения). Именно поэтомы конвертора C-диапазона склонны к возбуждению - паразитной генерации сигнала, возникающей из-за проникновения гармоник ПЧ на вход конвертора. И именно поэтому частота частота гетеродина конвертора C-диапазона выше принимаемой частоты.

Вернемся в Ku-диапазн. Чтобы обойти это ограничение, Ku-диапазон был разбит на два поддиапазона - верхний и нижний. Нижний - от 10700 до 11700 МГц, верхний - от 11700 до 12750 МГц. Соответственно, для каждого диапазона, в конверторе используется свой гетеродин, с частотам 9750 МГц для нижнего и 10600 МГц для верхнего поддиапазонов. При этом значения ПЧ лежат от 950 до 1950 МГц ( 950 = 10700 - 9750 и 1950 = 11700 - 9750) для нижнего, и от 1100 до 2150 МГц (1100 = 11700 - 10600 и 2150 = 12750 - 10600) для верхнего поддиапазонов. Соответственно ширина полосы составляет 1000 МГц для нижнего и 1050 МГц для верхнего поддиапазонов. Как видно эти полосы уже чем полоса L-диапазона (1200 МГц). В самом деле, верхняя граница нижнего поддиапазона равна 9750 + 2150 = 11900, а нижняя граница верхнего поддиапазона равна 10600 + 950 = 11550.

Таким образом, в полосе частот от 11550 до 11900 МГц, происходит наложение верхнего и нижнего поддиапазонов и прием сигнала возможен в них обоих. Этим объясняется то, что частота раздела (Switch), равная обычно 11700 МГц, выбрана условно и может быть изменена, исходя из качества приема сигнала, лежещего в области перекрытия. В самом деле, стабильность гетородинов соответствующих этой области частот, возможно узкополосные помехи в кабеле по ПЧ, могут потребовать принудительное изменение частоты раздела, с тем чтобы задействовать другой гетеродин и соответственно получить другую ПЧ.

Технически переключение гетеродинов в конверторе происходит очень просто. Тюнер DVB-приемника вместе с питающим напряжением (13 В или 18 В) может подавать на конвертор еще сигнал частотой 22КГц и амплитудой около 1В. Наличие такого сигнала сообщает конвертору о необходимости переключиться на верхний поддиапазон 11700 - 12750 МГц.

Однако это еще не все!

В тюнере происходит еще одно преобразование частоты (гетеродинирование). Различают два типа схем построения тюнеров: с преобразованием на вторую ПЧ, равную 497,5 МГц и с прямым пеобразованием на нудевую частоту (Zero-IF). К первому типу относится тюнеры Alps BSRv2-301a (SkyStar1 rev 1.3) и Samsung TBDU38122IA (SkyMedia 300). Ко второму типу относятся тюнеры применяемые в прочих известных мне DVB-картах, например Alps BSRu6-502 (SkyStar1 к 1.5) и Samsung TBDU18112IMT (SkyStar2 rev 2.3).

Зачем нужно второе преобразование частоты?

Любой приемник радиосигала, помимо чуствительности, характеризует еще и важнейший параметр избирательность. Он показывает, насколько приемник способен различить полезный сигнал и ослаблять действие помех. Мы ведем речь о частотной избирательности, характеризующей способность отличить близкорасположенные по частоте сигналы. Исторически, данный узел формируется на полосовых фильтрах. Казалось-бы, проще поместить полосовой фильтр на входе устройства. Однако, во первых в области высоких частот невозможно сформировать полосовой фильтр требуемой ширины полосы пропускания и (самое важное) с требуемой крутизной скатов характеристики в области поглощения (в идеале - "П"-образный фильтр), во вторых еще более трудно создать перестраиваемый фильтр с неизменяемой характеристикой пропускания (нам-же надо перестраивать частоту).

Именно поэтому и используют в приемниках преобразование частоты. Считая, что разностная частота (ПЧ) неизменна (именно на нее настроен полосовой селективный фильтр), меняя частоту гетеродина, мы перестраиваем приемник. Т.е. всегда соблюдается равенство Fгет - Fc = Fпч. Таким образом в составе тюнера DVB-приемника находится еще один (но не последний) генератор который (и именно его) тоже надо настраивать для приема желаемой частоты.

Теперь, немного терпения, пару фактов о Linux-драйверах версии 0.8.x и ниже.

В стандартной поставке, настройкой DVB-карты (настройка тюнера и демультиплексора) занимается программа dvbd.c. Ее настройки хранятся в файле dvbd.conf. За выдачу сигнала 22КГц отвечает параметр ttk. Если ttk 0, то сигнал 22КГц не формируется. Если ttk 1, то 22КГц подается в конвертор и тот соответственно переключается. Т.е. как мы видим понятия частоты раздела (11700МГц) здесь просто нет и пользователь сам волен выбрать в какой половине ему работать. Т.е. для частот 10700 - 11550 нужно выбирать нижнюю половину (ttk 0) , для частот 11900 - 12750 нужно выбирать верхнюю половину (ttk 1), а для частот 11550-11900 можно выбрать поддиапазон по желанию, исходя из качества и стабильности приема.

Как примечание: Софт под Windows не имеет настроек принудительного переключения поддиапазонов и сам принимает решение на основе заданной частоты раздела (Switch) 11700МГц. Если частота транспондера меньше, чем частота раздела, то выбирается нижний поддиапазон и 22 КГц не формируется. И наоборот, в другом случае.

Далее необходимо настроить гетеродин тюнера на прием желаемой частоты. Для этого сначала необходимо определить значение реально принимаемой ПЧ. Т.е. из частоты используемого в настоящий момент гетеродина конвертора необходимо вычесть частоту принимаемого транспондера. Как вы понимаете тюнер принимает только ПЧ. Информации о принимаемом поддиапазоне, а соответственно о частоте гетеродина конвертора этот сигнал не несет. Т.е. программа настройки должна полагаться на себя.

Так-вот, программа dvbd, корректно обрабатывая параметр ttk, и соответственно переключая гетеродин конвертора, при расчете результирующей ПЧ на входе тюнера всегдаполагают, что частота гетеродина конвертора равна 10600МГц!!! Таким образом, при настройке на сигнал в нижней половине диапазона, переключение гетеродина происходит, а значение опорной частоты используемое при рассчете, не меняется!!! Объяснить это можно только тем, что драйвера писались европейцами под EON, NetSystem, Astra-Net, а их частоты ( см таблицу) лежат в верхнем поддиапазоне. Налицо элементарная программистская халатность.Впервые с этим столкнулись, пожалуй, при переходе сервиса PlanetSky на спутник Telstar-12, где частота транспондера была 11120МГц (т.е. нижний поддиапазон).

Как бороться с этим эффектом?

1. Убедить автора DVBD в необходимости изменений. :)
2. Изменять частоту 10600 на 9750 в исходниках драйверов при необходимости.
3. Увеличить в настройках частоту транспондера на 850 МГц, разность между частотами гетеродинов 850 = 10600 - 9750
4. Использовать другие программы настройки DVB-карт, например DCCP
5. Использовать драйвера 0.9.x, где настройкой карты занимается программа dvbtune

Уф! С теорией покончено!

Как мы видим Артем Солодченко использует нижний поддиапазон (ttk 0) и что естественно, ему приходится добавлять 850МГц к заданной частоте транспондера. Справедливости ради, можно отметить, что частота BizarNet (11727МГц) находится в полосе, где прием возможен в обоих поддиапазонах (11550 - 11900 МГц). Вероятно установив ttk 1, и соответственно переключившись в верхний поддиапазон, можно было-бы обойтись без корректировки частоты транспондера. Но! Артем собщил что это предположение оказалось неверно. Вероятно загвоздка где-то еще.

Алексей Силяков, aka Globus

25 июня 2002г.

Комментарии? Поправки? Дополнения?  dvbnet@msk.gs.ru