Как мы вдвоем пытались сделать систему спутникового ТВ — в рейсовых автобусах

Эта история началась, когда «деревья ещё были маленькими, рожь колосилась, а я ходил пешком под стол». Хотя нет, вру, это было гораздо позднее, а конкретно, эта история приключилась в начале 2010-х годов.

Сидели мы как-то с товарищем, сидели, думали и понимали, что душа требует некоего стартапа. Перепробовали массу всего, и тут резко, как Эврика, вспыхнула лампочка в голове: надо что-то придумать такое, что привязано к размерам нашей страны!

Быстро мысли начали развиваться в этом направлении, и продолжили логическую цепочку: так как наша страна достаточно большая, процесс перемещения по ней занимает существенное время. Люди, вынужденные перемещаться, испытывают скуку и пытаются «убить» свободное время тем или иным способом. Кто-то применяет разнообразные «телепорты» (отрицательно сказывающиеся на печени), кто-то разгадывает кроссворды или читает книжки. Но всё это довольно скучное времяпрепровождение, и времени в пути остаётся ещё довольно много.

И мы подумали вот о чём: кроме самолёта и поезда, большое количество людей пользуется обычными рейсовыми автобусами! Несмотря на то что в данный момент, такой способ перемещения кажется слегка устаревшим и странноватым, он пользуется достаточной популярностью у широких слоёв населения.

Мы начали анализировать, а ли много народу перемещаются таким способом? И выяснили, что только из Москвы ежедневно стартует более 60 автобусов в разных направлениях! (примечание: на момент 2011 года, пользуясь услугами маленьких частных транспортных компаний).

Мысль начала лихорадочно работать далее: а чем можно было бы занять такую массу народа, едущих достаточно долго, запертых в тесном пространстве автобусов? Телевидение!

Кстати сказать, эта мысль не является такой уж уникальной, старшее поколение, наверное, вспомнит экскурсионные автобусы, на южных курортах, снабжённые в обязательном порядке телевизором. Автор этой статьи ещё застал это время, объехав с экскурсиями ряд курортов Кавказа, в детстве, в районе 1985-1987 годов.

И мы начали дальше думать в этом направлении. ОК, телевидение. А каким образом можно было бы обеспечить стабильную передачу сигнала, в движущемся автобусе? Поставить обычную антенну? Вряд ли это сыграет существенную роль, так как даже при стационарном её расположении, сигнал зачастую оставляет желать лучшего. Кроме того, в те времена ещё не было цифрового вещания, и сигнал телевидения было налоговым. Развлекать людей с помощью картинки, которая постоянно прерывается помехами — так себе затея…

Начали копать в сторону интернета. Может быть, можно будет передавать сигнал телевидения через интернет? К сожалению, в то время широкополосный доступ был очень слабо развит, и только одна компания, название которой оканчивается на… С, предлагала такой тариф. И то, он был довольно ограниченным, включал в себя порядка 15 ГБ переданных данных. Кроме того, не было никакой уверенности в том, что качество интернета будет стабильным на всём протяжении пути следования автобусов. Однако, эту возможность мы отметили для себя и решили её проверить при случае (что и было проделано далее).

В ходе мозгового штурма мы пришли к пониманию, что нужен спутниковый сигнал. Никто из нас никогда до этого не имел отношения к спутниковому приёму, и даже не знал, каким образом можно установить спутниковую тарелку на движущийся транспорт. Изначально это казалось достаточно странной затеей, потому что было совершенно непонятно, каким образом можно поместить на автобус большую спутниковую тарелку, которая будет испытывать существенное сопротивление воздуха, во время движения…

Тем не менее, после анализа ситуации, удалось найти информацию, что большинство движущихся транспортных средств, испытывающих потребность в спутниковом сигнале (в частности, морские суда), — используют спутниковые тарелки с активным слежением за спутником. Выглядят они обычно примерно как-то так:


Источник картинки: www.amateur-radio-wiki.net

Такого рода тарелки позволяют судам постоянно быть настроенными на спутник, даже несмотря на постоянную качку. Такого рода системы используется обычно не только для телевидения, но и для осуществления радиосвязи. Попутно стоит отметить, что, несмотря на кажущиеся более сложные условия работы, связанные с волнением моря, ситуация облегчается тем, что вокруг судна простираются открытые морские просторы, которые не мешают сигналу (как здания в городе, например).

Устроена такого рода тарелка обычно следующим образом: небольшой, О-образный рефлектор, положенный набок, может вращаться по вертикали, и отклоняться по горизонтали. Скорость движения достаточно высокая (среднее время настройки на сигнал, с нуля, после включения питания, не превышает 3-6 секунд). Сверху вся эта конструкция закрыта радиопрозрачным кожухом, который облегчает обтекание всей конструкции воздухом при движении, а также защищает от атмосферных воздействий.

К сожалению, как удалось выяснить, подобного рода тарелки стоят достаточно недёшево, так как являются достаточно узкоспециализированным оборудованием.

Мы начали думать, неужели всё так глухо, и приобрести по сходной цене подобного рода оборудование не удастся? Пытались найти с рук в России, но это оказалась очень глухая затея.
С этим сложно было смириться, и мы начали искать такие тарелки на Amazon и eBay. И как ни странно, нашли! А дело оказалось в следующем: оказывается, в Америке подобные тарелки достаточно широко распространены. Обрадованные, мы заказали одну такую тарелку с eBay, а пока она едет к нам, стали думать над остальной частью (приехала кстати достаточно быстро, доставка из Америки в Россию заняла порядка месяца, несмотря на достаточно немаленький размер тарелки, что-то около 60 см в диаметре и 40 см высоту, если правильно помню).

Кстати, наверняка многих возникнет вопрос, а совместима ли она с нашими стандартами телевидения? Да, она совместима, если брать тарелку стандарта PAL/SECAM:


Вид тарелки, когда она только приехала («unboxing» так сказать)

И немного «унутренностей»:






Тут стоит сделать небольшое отступление, в процессе поиска тарелок мы нашли один абсолютно удивительно образец, который представляет собой плоскую спутниковую «тарелку», которая в виде плоской пластины укладывается на крышу транспортного средства. Несмотря на такую компоновку, она отлично принимает сигнал. Она привлекает своим «сверхнизким профилем», если можно так сказать. Это спутниковая тарелка с технологией АФАР, то есть тарелка с активной фазированной антенной решеткой. Так сказать, «военные технологии на службе общества». Однако, из-за её цены, этот вариант нам не подошёл:


Источник картинок: www.crutchfield.com

Источник картинки: www.marine.com

Однако вернёмся к нашему повествованию. Продолжая размышлять над аппаратной частью, пока едет тарелка, мы пришли к выводу, что надо использовать стандартные комплекты спутникового телевидения. То есть, взять ресивер от комплекта спутникового телевидения, после чего его подключить к самонаводящейся тарелке. И подобный комплект был закуплен.

Размышляя над дальнейшей конфигурацией системы, мы пришли к тому, что она должна представлять собой следующее:

• спутниковая тарелка с самонаведением, установленная на крышу автобуса;
• сигнал, идущий от тарелки, делится с помощью делителей на необходимое количество ресиверов (так как каждый ресивер, в каждый момент времени – может быть настроен только на прием 1 канала);
• от 5 до 10 ресиверов, каждый из которых настроен на определённый канал;
• перед каждым зрителем устанавливается небольшой телевизор, вмонтированный в спинку кресла, сидящего впереди пассажира;
• просмотр передачи осуществляется с помощью переключения каналов, нажатием кнопок на корпусе телевизора;
• прослушивание звука осуществляется с помощью дешёвых китайских наушников – вкладышей (стоимостью до 100 рублей), которые выдаются с помощью специального диспенсера наушников, расположенного неподалёку от водителя, и срабатывающего после отправки SMS с кодом, на номер диспенсера ( да, да, в те годы смартфоны ещё только начинали своё распространение, и другие способы оплаты товара решили пока не применять). Наушники отдаются пассажиру навсегда, фактически продаются. Почему так: рассматривали и вариант наушников, прикрепленных с помощью мощного троса к креслу. Однако, изготовив ряд прототипов, решили отказаться от такого способа, так как наушники всё-таки являются средством личного пользования и гигиена здесь не на последнем месте. Многим может быть просто неприятно, надевать наушники, которые до тебя надевал непонятно кто. Кроме того, во весь рост, встаёт вопрос и вандализма: наверняка наушники будут разломаны за весьма короткое время.

Наверняка, после прочтения этого списка у читателя возникнет ряд вопросов, которые я постараюсь предвосхитить. При любом проектировании подобной общедоступной системы в полный рост встают вопросы вандализма и защиты от него. Как можно было увидеть выше, для защиты наушников мы использовали просто их продажу каждому конкретному зрителю. Для защиты же мониторов от вандализма, планировалась их установка заподлицо в каждое сиденье, а экран монитора был защищён оргстеклом толщиной в 1 см. Был изготовлен целый ряд прототипов, для установки на один автобус. Вся квартира была завалена ящиками с телевизорами, ресиверами, вырезанными лазером из оргстекла бронированными стёклами и т.п… В общем, воцарился бардак в хорошем смысле этого слова :-)

Говоря далее, об аппаратной архитектуре и логике работы системы, она в нашем понимании она должна была выглядеть следующим образом:

Электропитание всех мониторов по умолчанию централизованно выключено. Пользователь, желающий начать просмотр передач, отправляет SMS сообщение, в котором содержится номер автобуса, номер его места в автобусе, а также время, на которое он хочет включить монитор.

Номер, куда отправлять SMS-сообщение, написан на каждом сидении, над монитором.
Этот номер является номером симки, которая вставлена в блок GPRS-шилд для Arduino. Сам шилд, вместе с Arduino установлен неподалёку от водителя.

Arduino, получив SMS-сообщение, перенаправляет эти данные + номер абонента на найденный нами шлюз в интернете, который позволяет принимать оплату посредством sms.

Шлюз отправляет абоненту, который желает начать просмотр телевидения эсэмэску, А где испрашивается его согласие на снятие средств. Абонент отправляет цифру «1» в ответном SMS-сообщении. После чего, с него снимаются средства, и шлюз отправляет SMS-ку об удачной оплате, на номер GPRS-шилда Arduino. Получив сообщение об удачной оплате, Arduino включает электропитание у указанного монитора. После чего абонент может начать просмотр, в течение оплаченного периода времени.

SMS шлюз за свои услуги берёт плату, которая является не особо большой и не сильно влияет на рентабельность. Примерно, таким образом, была построена система приёма оплаты от клиентов. Плюс такой системы заключается в том, что нет необходимости в инкассации каких-либо средств, аккумулирующихся у водителя (попутно исключается возможность воровства средств — водителем или возникновения дебиторской задолженности, — если с некой периодичностью запрашивать заработанные средства у компании-перевозчика).


Логика работы системы приема платежей, с помощью SMS

Кроме того, на Arduino возложена ещё задача первоначальной настройки ресиверов на нужный канал. Совершенно случайно, в процессе сборки прототипов было выявлено, что спутниковые ресиверы при первичном включении в сеть, не восстанавливают настройку на последний просматриваемый клиентом канал. В связи с чем была собрана система, которая объединяла в себе Arduino, relay shield (специальная плата расширения с большим количеством реле на ней), спутниковые ресиверы, пульты управления от них.


Relay shield для Arduino

Пульты дистанционного управления были разобраны, к контактам кнопок припаяны проводки, которые затем подсоединены к ряду реле. При появлении первичного питания на Arduino, микроконтроллер в определённом порядке, с определёнными паузами нажимал на кнопки ИК-пультов дистанционного управления ресиверов, таким образом, что каждый ресивер был в итоге настроен на нужный канал. Выглядело это всё ужасно колхозно (фото не сохранилось, к сожалению), но тем не менее работало! :-)


Аппаратная архитектура системы (для 1 автобуса)

Читая эти строки, мне сейчас самому становится смешно, насколько это всё было просто! Но для меня даже такое было сложно на тот момент…

После того как были готовы первые прототипы, мы договорились о встрече с топ-менеджментом одной из таких небольших компаний, провели встречу, и они согласились с нами сотрудничать!

Теперь, когда вся предварительная работа была проведена, требовалось собственно провести «проверку системы боем» — а работает ли она вообще в реальной жизни?

Для этого я на работе взял отпуск, у товарища отпуск уже был плановый. Мы установили на легковой автомобиль приятеля спутниковую антенну, уже пришедшую на тот момент с Америки, несколько ресиверов, я взял в руки монитор и занял место рядом с водителем.

Мы решили прокатиться по пути следования одного из рейсовых автобусов, а конкретно от Москвы до Ростова-на-Дону. На работе я естественно сказал, что «беру отпуск, чтобы передохнуть». Знали бы мои коллеги, какими странными делами я буду заниматься в отпуске! Никогда бы не догадались! :-))) И мы, как поётся в песне, «и поехали помчались утром ранним»…

Да себя поставили задачу максимум: проверить работу HD-каналов телевидения на протяжении всего пути следования автобуса.

В ходе проверки было выявлено следующее: несмотря на свои достаточно немаленькие размеры, спутниковая тарелка постоянно теряет сигнал. Это связано с тем (дальнейшая информация может быть несколько неточной), что в тех странах, в которых эти спутниковые тарелки широко распространены,- Европе и США, спутник находится практически над головой и достаточно даже небольшой тарелки для обеспечения устойчивого сигнала. Из России же спутник видится практически над горизонтом:


Карта покрытия спутника EUTELSAT 36B (источник картинки: www.eutelsat.com)

Что приводит к тому, что даже малейшие складки земной поверхности, лесные массивы, высокие здания в городах прерывают сигнал. Справедливости ради стоит отметить, что этот прием достаточно быстро восстанавливается, при появлении (спасибо скоростной тарелке). Однако всё равно это очень сильно нервирует, когда ты смотришь фильм и он резко прерывается.

Проехав по всему пути следования от Москвы до Ростова-на-Дону и далее до Чёрного моря, мимо Сочи и обратно в Москву, можно сказать следующее: HD сигнал постоянно прерывался, и стабильная картинка была только на равнинах. Но всё равно это было достаточно занятное зрелище, когда ты в сумерках едешь по России, вокруг тебя окружают летние южные равнины до горизонта, солнце садится, закат, а ты смотришь фильмы, новости (О_о) на ходу и переключаешь каналы в режиме HD. Очень странные и необычные ощущения!

Что касается стабильности мобильной связи, как мы и планировали, мы протестировали её на всём протяжении пути и вердикт следующий: скорость интернет-соединения периодически падала аж до GPRS или пропадала вовсе (не забываем, на дворе – начало 2010-х годов). Не знаю как сейчас обстоит ситуация, но на тот момент, даже федеральные трассы не были покрыты полностью высокоскоростным интернетом.

Кстати, тогда же была выявлена интересная зависимость,- некоторые каналы обладали сигналом гораздо более большой мощности по сравнению с другими. То есть, сигнал некоторых каналов «держался как пришитый» в течение продолжительного периода времени, тогда как для других каналов было достаточно небольших складок местности, чтобы прервать сигнал.

Я могу, конечно, ошибаться, но как мне удалось тогда выяснить, всё дело в транспондерах на спутниках (количестве приемопередатчиков, арендованных спутниковой компанией). То есть, видимо, некоторые каналы обладают большим количеством арендованных приемопередатчиков на спутнике, что позволяет им передавать сигнал большей силы и «разрешающей способности» — если можно так выразиться. То есть некоторые каналы передают в качестве HD, другие в обычном качестве. Но в данном вопросе я не являюсь специалистом, поэтому эта информация может быть несколько неточной или неправильной.

Этот проведённый масштабный эксперимент, который сам по себе явился достаточно интересным жизненным опытом, можно обобщить в виде ряда выводов:

• неудобное расположение спутника над горизонтом, весьма затрудняет приём спутникового сигнала при движении транспортного средства (при попытках осуществления приема сигнала на территории России);
• широко распространённые спутниковые тарелки с самонаведением, изготовленные, в основном, для стран, где сигнал достаточно мощный – представляют собой тарелки небольшого размера, явно недостаточного, для приема сигнала в России (если пытаться принимать во время движения);
• имеет смысл провести эксперимент с самостоятельным изготовлением спутниковой тарелки большого диаметра, так как подобные тарелки, во-первых, отсутствуют в продаже; во-вторых, даже если сможете их найти, цена будет весьма заоблачной. Такая тарелка может быть изготовлена в форм-факторе стандартной О-образной тарелки самонаведения, закрытой радиопрозрачным кожухом. Только диаметр должен быть достаточно большим. На мой взгляд, имело бы смысл поэкспериментировать с изготовлением больших тарелок, диаметром не менее полутора метров. Подобные устройства могут быть легко изготовлены даже с применением обычных ардуин, человеком «с прямыми руками» и начальным знанием электроники и программирования. Главное, чтобы такая тарелка умещалась на крыше стандартного рейсового автобуса;
• на тот момент, несмотря на то что мы знали, что такое MVP (минимальный работоспособный продукт), мы «слишком разошлись» и не протестировали сначала технологии, до того как начинать масштабную постройку массы прототипов. Следовало бы начать именно с поездки по России, а потом переходить уже к изготовлению и проработке отдельных элементов;
• несмотря на то что вопрос лицензионных прав на вещание не был проработан должным образом, этот вопрос, как мне кажется, особой проблемы не представляет и по поводу него всегда можно договориться с правообладателями (все будут рады расширить свою аудиторию);
• вещание записанных фильмов с сервера в автобусе даже не рассматривалось, так как это неинтересно и по поводу этого будет договориться ещё сложнее (не факт, но нам тогда так казалось);
• эта проблема со скукой людей в процессе перемещения по необъятным просторам нашей страны никуда не делась. Возможно, она только несколько облегчилась с распространением широкополосного интернета. Однако у меня есть серьёзные сомнения в том, что такой интернет — доступен на всём протяжении пути.

Выше было сказано про изготовление самодельной тарелки. Так вот кожух для неё неплохо делать методом вакуумного термоформования. Вкратце: лист пластика нагревается до размягчения, затем в него вдавливается форма, с одновременной откачкой воздуха из-под неё (бывает ещё с предварительной накачкой, а потом откачкой — но это уже частности):



P.S. что же касается диспенсера наушников — то он планировался в виде некоего «магазина» с цилиндрическими контейнерами, заполненными наушниками. То есть, некий аналог оружейного магазина для патронов. Однако, ввиду того, что он только планировался и так не был закончен — большего добавить о нём нечего.

В качестве заключения: После этого теста, стало понятно, что установка изготовленных прототипов на реальные автобусы не имеет смысла, так как невозможно будет обеспечить их сигналом, соответствующего качества, так как это потребует дальнейших усилий в области НИОКР. Да и честно говоря, мы уже просто устали на тот момент. И проект был благополучно завершён, компоненты распроданы, а идея заброшена (возможно, неоправданно, — не исключаю) :-)