Autor: Matthias Gerber, E3a Dozent: Max Felser Modul: Embedded Control Datum: 21. Jan 2007

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1 Autor: Matthias Gerber, E3a Dozent: Max Felser Modul: Embedded Control Datum: 21. Jan 2007

2 Vorwort und Einführung Wer noch nichts mit Satellitenfernsehen zu tun hatte, wird vermutlich auch noch nie etwas vom Ausdruck DiSEqC gelesen oder gehört haben. Der grösste Teil der schweizer Bevölkerung ist an das Kabelnetz angeschossen und benötigt keine zusätzliche Satelliten-Empfangsanlage. Steht aber kein Kabelanschluss zur Verfügung, will man aus Kostengründen keinen Kabelanschluss (Kabelmiete) oder wünscht man sich mehr oder andere Sender, so bietet das Satelittenfernsehen eine gute Alternatve. In der Regel ist man in entsprechenden Fachgeschäften gut aufgehoben. Sobald man aber auf eigene Faust eine solche Anlage installieren oder ausbauen will (z.b. mehrere Receiver) ist es ratsam, sich im Vorfeld mit den Eigenheiten dieser Technik auseinander zu setzten. Im Gegensatz zum Kabelfernsehen ist das Signal eines Satellitenempfänger zu breitbandig um über ein einziges Koaxialkabel übertragen zu werden. Um das Einziehen unzählige Kabel zu umgehen können die meisten Empfänger (Sat.-Antenne) zwischen verschiedenen Bereichen schalten. Aktuell verteilen sich die Fernseh- (und Radio-) Programme pro Satellit auf 4 Bereiche (High/Low- Band und 2 Polarisationsebenen), die für sich alleine auf einer Zwischenfrequenz (meistens ZF genannt) über ein einziges 75 Ω Koaxialkabel übertragen werden können. Dies bedeutet aber wiederum, dass zwei Programme aus unterschiedlichen Bereichen nicht zur gleichen Zeit übertragen werden können. Will beispielsweise ein Besitzer eines Mehrfamilienhauses seinen Mietern Satellitenfernsehen anbieten und nicht für jede Wohnung eine eigene Satelliten-Antenne aufstellen, wird es etwas komplizierter. Viele Satelliten-Empfänger (genannt LNB) sind grundsätzlich fähig, die gesamte Bandbreite gleichzeitig zu empfangen und auf Zwischenfrequenzen über 4 Leitungen auszugeben. Bei z.b. 10 Wohnungen müssen dann aber diese 4 Leitungen, die je einen Bereich übertragen, einzeln oder mehrfach auf die 10 Wohnungsleitungen geschaltet werden können. Möchte man nun zusätzlich nicht nur einen sondern zwei oder mehr Satelliten empfangen, wie das meistens der Fall ist, kann man sich vorstellen, dass ein Kontrollsystem unumgänglich wird. Diese Dokumentation soll einen Überblick über das praktisch zu 99% für Satellitenanlagen verwendete Bus-Systems namens DiSEqC geben. Aufgrund des kleinen Umfangs kann hier nicht auf Details eingegangen werden. Es sei dazu auf die für jedermann zugänglichen Dokumentationen mit allen Spezifikationen auf der offiziellen Seite von Etuelsat verwiesen.

3 Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte Markt und Einsatzgebiete Markt Einsatzgebiete Anwendungsmodelle Empfang mehrerer Satelliten Gemeinschaftsempfang Technologie Einführung Verschiedene Versionen Das DiSEqC Signal Das DiSEqC Frame Installationstechnik Installation Das Kabel F-Stecker Anhang Das Startbyte Das Adressbyte Das Befehlsbyte Quellen Informations-Quellen: Bild-Quellen:... 9

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5 Embedded Control Geschichte M.Gerber 1 Geschichte Gründung von Eutelsat: Anfangs der 80iger Jahre nahm die Nachfrage nach TV- und Radio- Übertragungsmöglichkeiten laufend zu. Neben dem Ausbau von Kabelnetzen und Datenübertragung per Richtfunk erkannte man auch das Potential von Kommunikationssatelliten. So wurde im Jahr 1982 eine Firma namens Eutelsat mit Sitz in Paris als übernationale Organisation durch eine Regierungsvereinbarung zwischen 26 europäischen Staaten als Vermarkter von ESA Kommunikationssatelliten gegründet (European Telecommunications Satellite Organization). OTS (Orbital Test Satellite) 1982 schoss man einen ersten Satelliten, genannt OTS, in seine Umlaufbahn. Mit einer ca. 3m grossen Parabol-Antenne konnte man damals in Europa dessen Signal mit einem sogenannten LNC (Low Noise Converter) empfangen. In einem Frequenzband von 10,95 bis 11,7 GHz (wird heute als Low-Band bezeichnet) liessen sich so einige wenige Fernsehprogramme anschauen. Serie I Nach den positiven und vielversprechenden Erfahrungen mit dem OTS entschloss man sich weitere, leistungsfähigere Kommunikationssatelliten in Betrieb zu nehmen. Es entstand die sogenannte Eutelsat I Serie. Diese wiederum wurde später durch eine weitere und leistungsfähigere Baureihe (II) ersetzt. Serie II Bereits in der Eutelsat I Serie konnte man durch eine motorisierte (drehbare) Satellitenantenne die Auswahl an Fernsehprogrammen wesentlich erhöhen. Dazu verwendete man anfangs 3-4 Steuerleitungen. Hinzu kamen weitere Leitungen zur Festlegung der Polarisationsebenen (vertikal oder horizontal) und später auch zur Wahl des Low- sowie des neu hinzugekommenen High- Bandes. Entstehung von DiSEqC Mit der Idee die Anzahl Leitungen zu vermindern kam das sogenannte Marconi-LNB auf den Markt, mit dem die Polarisationsebene mittels 14/18 Volt-Spannung im Koaxialkabel (DC auf dem Fernsehsignal - Kabel) angewählt werden konnten. Parallel zu den Drehanlagen setzte sich mit der Zeit auch eine schielende Lösung durch. Hier wurden einfach 2 Empfänger (LNB's) horizontal leicht versetzt auf dieselbe Antenne montiert, die je auf den jeweiligen Satelliten schielten (geht nur, wenn die Sat.-Positionen nah genug beieinander sind). Um zwischen Empfänger 1 und 2 zu schalten überlagerte man oft ein 20kHz Signal mit dem Empfangs-Signal. Andere Systeme verwendeten ebenfalls ein 20kHz Signal, allerdings um zwischen dem Low- und dem neuen High-Band zu wechseln. Einige Hersteller definierten eigene Kennfrequenz, die jeweils nur mit ihren eigenen Anlagen funktionierten. So entstanden viele zueinander unkompatible Geräte. Freier Industriestandard Die Firma Philips erkannte das Problem und unternahm als erstes Anstrengungen ein zukunftsorientiertes, flexibles und preisgünstiges System zu entwickeln, das im Bereich der Satelliten-Empfangsanlagen (für Fernsehübertragung) alle Steueraufgaben übernehmen konnte. Eutelsat verfeinerte schliessliche dieses System, genannt DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control) und spezifizierte es. Es steht jedem als lizenzfreier Industriestandard auf der Website von Eutelsat zur Verfügung. DiSEqC ist offiziell ein Warenzeichen von Eutelsat Seite 1 von 9

6 Embedded Control Markt und Einsatzgebiete M.Gerber 2 Markt und Einsatzgebiete 2.1 Markt Laut der Verfassung der Schweiz besteht eine Versorgungspflicht für einen Fernsehanschluss. In der Regel wird dies über ein Kabelnetz realisiert. Ist das jemandem zu teuer oder besteht diese Möglichkeit nicht, kann man fast alle Sender (mit wenigen Ausnahmen) über eine Satelliten-Anlage empfangen. DiSEqC ist heutzutage in praktisch allen aktiven Komponenten zwischen Antenne und Video- Signal vertreten. Da DiSEqC-Geräte grundsätzlich abwärtskompatibel sind, macht es keinen Sinn Produkte mit anderen Kontrollsystem anzubieten. Zumal dieses inzwischen ein Industriestandart ist und für jedermann frei zur Verfügung steht. Man kann also davon ausgehen, dass Millionen von Geräte allein in der Schweiz existieren, die DiSEqC unterstützen bzw. verwenden. 2.2 Einsatzgebiete Wie der Name Digital Satellite Equipment Control schon sagt beschränkt sich die Verwendung des DiSEqC-Standarts nur auf Satellitenempfangsanlagen. Andere Verwendungszwecke sind nicht vorgesehen. Als Datenübertragungsmedium dienen 75Ω Koaxialkabel, über die auch das empfangene Signal z.b. zum Satellitenreceiver geführt wird. Entsprechend sollte fast jedes moderne, aktive Bauteil das an diesem Kabel angeschlossen ist DiSEqC-tauglich sein. Im wesentlichen sind das folgende Komponenten: (1) Quad LNB (2) 8 zu 3 Multiswitch (3) Sat.-Receiver (4) Motorisierter Antennenhalter Seite 2 von 9

7 Embedded Control Markt und Einsatzgebiete M.Gerber (1) LNB: LNB steht für Low Noise Block Converter, das Herzstück jeder Sat.-Anlage. Er besteht aus einem Empfänger-Teil mit Polarizer und je nach Ausführung mit einem Zusätzlichen eingebauten Multiswitch. LNBs gibt es mit 1-8 Anschlüssen. (2) Switches: Die Switches schalten die Signale des LNB's von und auf verschiedene Kabel. Beispielsweise kann LNB 1 oder LNB 2 mit einem Switch auf einen Receiver geschalten werden, was zur Folge hat, dass der Receiver zwischen den Signalen von 2 Antennen (bzw 2 LNB's) wählen kann (2 zu 1 Switch). Oder es können z.b. alle vier Zwischenfrequenzen (horizontal, vertikal, high-, lowband) eines LNB's 8 verschiedenen Receivern zur Verfügung gestellt werden (oft 4 zu 8 Multiswitch genannt 5 zu 8 wenn noch ein zusätzliches terrestrisches Signal soll dazugeschaltet werden können) (3) Receiver: Für Sat.-Systeme existieren analoge wie digitale Receiver, wobei fast nur noch digitale verkauft werden. Auch schwindet ähnlich wie beim Kabelfernsehen das Angebot analoger Kanäle stetig zu Gunsten der digitalen. Die Receiver stellen im DiSEqC-System die Master dar, steuern also alle anderen Komponenten. (4) Mot. Antennenhalter: Zum grössten Teil wurden die motorsierten Antennenhalter durch sogenannte Multi-Feed Systeme ersetzt, da diese keine anfällige und teure Mechanik benötigen und ausserdem wesentlich schnellere Umschaltzeiten haben. Trotzdem gibt es sie noch und werden auch weiterhin vom DiSEqC- Standart speziell unterstützt. Auf 2 Satelliten schielen Multi-Feed-Anlage ( Schielendes System mit mehreren LNB's) Seite 3 von 9

8 Embedded Control Anwendungsmodelle M.Gerber 3 Anwendungsmodelle 3.1 Empfang mehrerer Satelliten Die absolut einfachste Installation eines mit DiSEqC betriebenen System ist das mit einem einzigen Universal LNB (hat nur einen Ausgang, auf den das LNB selbst die jeweils geforderte Polarisationsbene und Band schaltet), direkt verbunden mit einem Receiver. Für eine Erweiterung auf mehrere Satelliten ist lediglich ein DiSEqC-Switch zu verwenden. Sogar die erste Version des DiSEqC-Standarts (V1) unterstützt bis 4 verschiedene Satelliten. Heutige Receiver und Switches unterstützen in der Regel neuer Versionen. In der Regel erkennt der Receiver automatisch die zur Verfügung stehenden LNB's und Swichtes und es müssen keine spezifischen Einstellungen vorgenommen werden. Einfache Erweiterung auf 4 Satelliten 3.2 Gemeinschaftsempfang Wie schon in der Einführung angesprochen stellt sich auch sehr oft die Frage nach den Möglichkeiten eines Gemeinschaftsempfangs. Das Bild auf der rechten Seite zeigt eine verbreitete Art, wie dies einfach realisiert werden kann. Zu sehen sind 2 Multischalter (Switches) mit je 11 Eingängen, die auf je 10 Ausgänge geschaltet werden können. 3 der Eingänge sind hier für terrestrische Signale vorgesehen, die verbleibenden 8 können in Europa z.b. für den Empfang der Satelliten Hotbird und Astra benutzt werden. Alle Eingangssignale können an den Switches einfach durchgeschlauft werden. System für 20 Fernsehanschlüsse Seite 4 von 9

9 Embedded Control Technologie M.Gerber 4 Technologie 4.1 Einführung Um die Installation möglichst einfach und somit kostengünstig zu gestalten gibt es bei DiSEqC kein separates Kontrollsignal-Kabel. Die Steuerbefehle werden direkt über das Empfangs-Kabel vom Receiver her gesendet. Es handelt sich um ein Single-Master / Multi-Slave System. 4.2 Verschiedene Versionen Es existieren zur Zeit 6 verschiedene Versionen: Version 1.0: Schaltvorgänge für vier Satellitenpositionen (z.b.4 LNB's), zwei Bänder ( Low und High ) und die zwei Polarisationsebenen (horizontal, vertikal), also insgesamt 16 Schaltzustände (4x2x2) Version 1.1: Vier zusätzliche Optionen (64 mögliche Satellitenpositionen und insgesamt 256 Schaltzustände, die selten verfügbaren Receiver mit v1.1 unterstützen jedoch in der Regel nur 16 Satellitenpositionen) Version 1.2: Möglichkeit zur Steuerung von motorisierten Antennen (nicht abwärtskompatibel zu Version 1.0 und Version 1.1, jedoch unterstützen nahezu alle Receiver mit Version 1.2 in der Praxis Version 1.0) Version 2.0: Ermöglicht bidirektionale Kommunikation mit den Slave-Komponenten (enthält nicht wie weithin angenommen automatisch Version 1.1 und Version 1.2) Version 2.1: Stellt 4 weitere Switch-Adressen zur Verfügung. Version 3.0: Enthält zusätzliche Programmieroptionen (noch wenig verbreitet, jedoch könnte hier die Zukunft liegen, da sich damit problemlos Einkabel-Systeme umsetzen lassen) 4.3 Das DiSEqC Signal Die sogenannte ZF (Zwischenfrequenz) auf die das Empfangssignal vom LNB heruntergesetzt wird bewegt sich, jenachdem ob es sich um das obere oder untere Frequenzband handelt (low/high band), zwischen GHz beziehungsweise GHz. Im unteren Frequenzbereich ist also noch einiges an Platz. Das Steuersignal wurde nun auf 22kHz festgelegt. Das ist vom restlichen Band problemlos zu trennen, verfügt aber in Anbetracht der benöötigten Kapazitäten bereits genügend Spielraum. Zu sagen ist an dieser Stelle noch, dass den ganzen Signalen zusätzlich eine DC-Speisung überlagert ist, mit denen die DiSEqC-Komponenten (Slaves) sehr einfach gespiesen werden können. Somit ist es in der Regel nicht notwendig, dass die Komponenten (abgesehen vom Receiver) mit einer externen Versorgung gespiesen werden. Eine Ausnahme bilden grosse Multiswitches Seite 5 von 9

10 Embedded Control Technologie M.Gerber 4.4 Das DiSEqC Frame Serielle Übertragung mit 22kHz, ca. 0.5V Amplitude Die Daten werden wie bereits in Kapitel 4.1 beschrieben über ein Koaxialkabel gesendet und empfangen. Es ist ein kaskadierter (maximal 3 Stufen) oder ein paralleller Betrieb möglich. Da an DiSEqC-Version 2.0 eine bidirektionale Kommunikation möglich ist, wurde auch eine Kollisionserkennung eingebaut. Die DiSEqC-Frames können grob in zwei Typen eingeteilt werden. Einerseits in ein Befehlsframe, das vom Master versendet wird. Es enthält ein Startbyte zur Synchronisation, ein Adressbyte, ein Befehlsbyte und optional noch ein oder mehrere Datenbytes (beispielsweise muss zur Positionierung einer Sat.-Antenne die Position angegeben werden). Das Startbyte dient hauptsächlich zu Synchronisation und enthält auch die Information, ob es sich um ein Slave- oder Masterframe handelt. Falls bei der Übertragung ein Fehler aufgetreten ist, oder ein Befehl nicht ausgeführt werden konnte, steht das ebenfalls im Startbyte (siehe Anhang). Master - Frame Andererseits gibt es das Slave-Frame bei dem einfach das Adressbyte fehlt. Je nachdem, wonach der Master frägt, enthält das Datenbyte der Antwort ein..: Statusbyte Konfigurationsbyte Schaltzustandsbyte Slave-Frame Beiden Frames ist gemeinsam, dass zur Fehlererkennung zusätzlich jedes ihrer Bytes ein Paritätsbit (odd) besitzt. Im Anhang sind Auszüge zu Startbyte, Adressbyte und dem Befehlsbyte zusammengetragen um sich ein besseres Bild machen zu können Seite 6 von 9

11 Embedded Control Installationstechnik M.Gerber 5 Installationstechnik 5.1 Installation Die Installation einer mit DiSEqC arbeitenden Satellitenanlage ist äusserts einfach. Schliesslich sollen nicht nur Techniker sondern praktisch jedermann fähig sein, selbst eine Installation durchzuführen. 5.2 Das Kabel Wie bereits angesprochen werden normale und für grössere Strecken doppelt abgeschirmte 75Ω Koaxialkabel verwendet. Typischerweise mit Aussendurchmesser um die 6-7mm. Es gibt auch spezielle Ausführungen, z.b. Kabel, die gleich 4 Koaxialkabel beinhalten. Inzwischen sind sogar 9 in 1 -Kabel auf dem Markt erhältlich. Sat.-Kabel 4 in 1 Kabel 5.3 F-Stecker Das einzige was gemacht werden muss, um die verschiedenen Komponenten miteinander zu verkabeln ist das Anbringen der F-Stecker. Dazu muss das Kabel ähnlich wie auf dem Bild 5.1 links (zuviel Isolator) abisoliert und der Schirm nach hinten gewölbt werden. Hat der F-Stecker die korrekte Grösse kann er direkt von vorne über Aussenisolation und Schirm geschraubt werden. Rustikal, aber es ist einfach und hält den aufretenden Belastungen stand. Es muss kein spezielles Werkzeug verwendet werden, abgesehen von einem Teppichmesser (od. Japanmesser ) Handelsüblicher 7mm F-Stecker Rückseite eines Satelliten-Receivers Seite 7 von 9

12 Embedded Control Anhang M.Gerber 6 Anhang 6.1 Das Startbyte 6.2 Das Adressbyte 6.3 Das Befehlsbyte Seite 8 von 9

13 Embedded Control Quellen M.Gerber 7 Quellen 7.1 Informations-Quellen: Bild-Quellen: (Antenne unter Einführung) (Switch) (LNB) (Motorisierter Antennenhalter) (Receiver) (Multifeed) (Mehrere Satelliten auf einen Receiv.) (F-Stecker) (75 Ohm Sat-Kabel) (4 in 1 Kabel) (DiSEqC-Signal, Kaskad.) (F-Stecker) Seite 9 von 9