 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
8 Die Set-Top-Box für digitales Fernsehen
Set-Top-Boxen, Kisten, die "obendrauf" gestellt werden, gab es in der Rundfunkgeschichte mehrfach. Früher nannte ma sie Vorsatzgerät, Kabeltuner, Satellitenreceiver oder Beistelldecoder, heute heissen sie Set-Top-Box, Network-PC, Digitalreceiver und IRD. Sie wurden immer dann gebraucht, wenn zusätzliche Hörfunk- oder Fernsehprogramme mit einer neuen Technik übertragen wurden, die von den gängigen Endgeräten beim Nutzer nicht verarbeitet werden konnten. Anfang der 50er Jahre war es der UKW-Rundfunk, Mitte der 80er Jahre das Kabel- und dann das Satellitenfernsehen, die zumindest in der Anfangsphase das Vorschalten eines Zusatzgerätes vor den eigentlichen Empfänger erforderten. Die Aufgaben, die diese Geräte bisher zu erfüllen hatten, waren recht einfach. Sie bestanden darin, die Programmsignale von einer Frequenzlage in die andere zu mischen und gegebenenfalls eine spezielle Übertragungsnorm in eine andere umzuwandeln oder verschlüsselte Programme wieder sichtbar zu machen. 8.1 AllgemeinesDie Aufgabe der Set-Top-Box (STB) ist es primär, die ankommenden MPEG2-DVB-codierten Signale (über Kabel, Satellit oder terrestrisch) derart aufzubereiten, dass sie von herkömmlichen Fernsehgeräten (und evtl. HIFI-Anlagen für Audiowiedergabe) verarbeitet und angezeigt werden können. Bild 8.1 zeigt die internen Verarbeitungsblöcke einer Set-Top-Box für den Satellitenempfang. Für den terrestrischen- und Kabelempfang sind zwei alternative Empfangsmodule angegeben.
Im Multimediazeitalter beschränkt sich das Aufgabengebiet der Set-Top-Box aber nicht nur auf eine Vorschaltbox für Fernsehgerät und HIFI-Anlage, sondern sie nimmt als Multimedia-Terminal eine zentrale Stellung in der Welt der neuen digitalen Medien ein. So soll sie auch mit Videorecordern, analogen Satellitenempfängern, CD-ROM Laufwerken, PCs, Druckern und über Modems mit der ganzen Onlinewelt kommunizieren. Es versteht sich von selbst, dass die Set-Top-Box dadurch zu einem äusserst komplexen High-Tech-Gerät wird, dessen Bedienung auch durch noch so benutzerfreundliche Bildschirmmenus dem ³normalen Verbraucher² einige Schwierigkeiten bereiten dürfte. 8.2 Schnittstellen
Die Zeiten, in denen sich die Schnittstellen der Beistellgeräte auf die üblichen Antennenein- und ausgänge für das HF-Signal sowie die Scartbuchsen für Fernsehgeräte beschränkten, gehören der Vergangenheit an. Die ersten Set-Top-Boxen für den Endverbraucher bieten Schnittstellen für verschiedene Geräte: Neben dem Netzkabel, der Antennen- oder Kabelanschlussbuchse und der SCART-Buchse für die Weiterleitung des Signals an den Fernseher stehen folgende zusätzliche Anschlüssse zur Verfügung: 8.3 Das Conditional Access ModulUnter Conditional Access (CA, dt. bedingter Zugriff) versteht man ein Verfahren, dass es den Programmanbietern ermöglicht, ein an eine grosse Anzahl Empfänger verteiltes Signal nur für diejenigen sicht- und hörbar zu machen, die zum Empfang berechtigt sind (in der Regel muss dafür eine Gebühr bezahlt werden, siehe Pay-TV). Im DVB Standard wurde ein Common Scrambling System entwickelt, das von allen CA-Anbietern verwendet wird. Die Spezifikation dieses Systems wird nicht veröffentlicht, um das Knacken der Codes durch Piraten zu erschweren. Das Konzept beruht auf einer Kaskadierung von zwei Verschlüsselungsverfahren auf der Senderseite. Das erste verwürfelt Datenblöcke von je 8 Bit, während das zweite die bereits verschlüsselten Daten nocheinmal bitweise verschachtelt. In der MPEG2-Struktur sind zwei Ebenen vorgesehen, in denen eine Verschlüsselung stattfinden kann: Die PES-Ebene und die TS-Ebene, wobei nur eine Ebene verwendet werden soll. Bild 8.2 zeigt die Vorgehensweise beim Verschlüsseln.
Bei diesem Vorgang ist darauf zu achten, dass die jeweiligen Header (mit dem Sync Byte) nicht verschlüsselt werden, da sonst die Daten im Empfänger weder entschlüsselt noch decodiert werden können. Ausserdem befinden sich noch andere Informationen (Kontrollbits) im Header:
Tabelle 9 Verschlüsselungsbits Zur Entschlüsselung der Daten auf der Empfängerseite müssen die beiden Control Words bekannt sein. Diese werden auf der Senderseite separat verschlüsselt und in Entitlement Control Messages (ECM) umgewandelt. Zur Übertragung aller im Empfänger benötigten Daten für die Entschlüsselung wurde im DVB-SI Standard die Conditional Access Table spezifiziert. Darin werden neben den ECM auch die Entitlement Management Messages (EMM) übertragen, die speziell für eine Box adressierte Daten enthalten (z.B. die Freischaltung eines PayPerView Films eines Zuschauers). Alle Set-Top-Boxen vergleichen nun einfach den Schlüssel in der EMM mit dem Schlüssel auf der eingesteckten Smart Card. Wenn beide übereinstimen, werden aus den ECM die beiden Control Words generiert und die Entschlüsselung kann erfolgen. Stimmen die Schlüssel nicht überein, kann die Box die Daten nicht auswerten. und teilt dies dem Benutzer über ein Bildschirmmenu mit. 8.4 BedienungDie Bedienung der Set-Top-Box geschieht fast ausschliesslich über die Fernbedienung. Am Gerät selbst befinden sich nur noch wenige Tasten für die wichtigsten Funktionen wie Off-Standby und Kanalwahl auf und ab. Die einfachste Version einer Fernbedienung ist die klassische Version in länglicher Form, wie sie von TV und Videogeräten bekannt ist. Solch eine Steuerung beherrscht allerdings nur die Funktionen für Fernsehen. Sollen zusätzliche Funktionen wie Homebanking oder Homeshopping ausgeführt werden, kommt der Benutzer um ein Infrarotkeyboard nicht herum.In beiden Fällen dient das Fernsehgerät auch als Anzeige für die verschiedenen und teilweise sehr umfangreichen Bildschirmmenus, die dem Benutzer die Bedienung erleichtern sollen. 8.5 Die Set-Top-Box und Pay-TVDa ein wichtiger Anteil des digitales Fernsehens Pay-TV sein wird, also Fernsehen für das man bezahlen muss, besitzen die IRDs einen oder zwei Schlitze an der Gehäusefront, in die sich sogenannte Smart-Cards einführen lassen. Smart-Cards sind nichts anderes als Plastikkarten im Scheckkartenformat mit integriertem Mikrochip (vergleichbar einer Telefonkarte), auf dem verschiedene Daten gespeichert sind oder auch programmiert werden können. Solche Karten haben verschiedene Aufgaben. In der einfachsten Version sind sie nur Zugangsberechtigung, wobei der Zuschauer einen Betrag bezahlen muss und dann für eine bestimmte Zeitdauer (ein Monat, ein Jahr oder unbegrenzt) dazu berechtigt ist, ein Programm oder Programmpaket zu empfangen (Pay-TV, PayPerChannel oder Begrenzung des Zuschauerkreises wegen Lizenzrechten). Es ist auch möglich, dass die Karte mit einem bestimmten Betrag geladen wird und dann pro gesehener Zeit- oder Programmeinheit ein fester Betrag von der Karte abgebucht wird (PayPerView). Die zweite Aufgabe der Smart-Card besteht darin, für die Decodierung eines verschlüsselten Programmteils Informationen zu liefern. Gleichzeitig dient sie auch zur Identifikation der Set-Top-Box. Somit ist es möglich, durch die Seriennummer der Karte jede Box einzeln zu adressieren und Daten speziell nur für sie empfangbar zu machen (bezahlt ein Kunde z.B. seine Pay-TV Rechnungen nicht, kann sein Zugang über die im Fernsehsignal enthaltenen Zusatzdaten gesperrt werden, ohne dass dies Einfluss auf die anderen Zuschauer hat). 8.6 Praktische Erfahrungen mit Set-Top-Boxen
Während der Durchführung unserer Semesterarbeit standen uns zwei Set-Top-Boxen verschiedener Hersteller zur Verfügung. Zum einen war dies ein Prototyp eines kommerziellen Geräts von Philips und zum anderen die erste in Deutschland im Handel erhältliche Set-Top-Box DVB 9500S von Nokia (d-box). Da sich das Gerät von Philips noch in der Entwicklung befand, standen uns noch nicht alle Funktionen zur Verfügung. So waren beispielsweise der serielle und der parallele Port softwaremässig noch nicht unterstützt und das Bildschirmmenu beschränkte sich auf die manuelle Eingabe der Sender und einige Einstellungen für das Menu selbst wie Farbzuordnungen, Benutzerrechte etc. Weiter hatte das Gerät nur 20 Speicherplatze und noch keinen automatischen Sendersuchlauf. Ausserdem mussten wir ohne Gebrauchsanweisung auskommen. 8.6.1 Philips DVB-Receiver (Prototyp)Das Gerät, das uns als neueres der beiden einzigen Demogeräte in der Schweiz von der Firma SERLOG zur Verfügung gestellt wurde, war (wie bereits erwähnt) ein Prototyp und noch nicht voll funktionsfähig. 8.6.1.1 Erste Inbetriebnahme und BedienungDer Anschluss beschränkte sich für unsere Zwecke auf das Netzkabel, das Antennenkabel zur Satelliten-Antenne und das SCART-Kabel zum Fernsehgerät.Es war nach dem Einstecken und einer kurzen Initialisierungsphase (< 5s) möglich, bei Kenntnis der Downlinkfrequenz eines Digitalpaketes, diese einzugeben, worauf der Empfänger über ein Menu mitteilte, ob und wieviele Sender sich im Paket befinden. Auf Wunsch wurden die Sender diese Paketes entpackt und gespeichert. Nach der Programmierung, die für ein Paket ungefähr zehn Sekunden beanspruchte, konnten die einzelnen Sender mit der Fernbedienung ausgewählt werden und erschienen nach einer Umschaltzeit von etwa zwei Sekunden auf dem Bildschirm. Die zum Gerät gehörige Fernbedienung hat eine längliche rechteckige Form und besitzt 42 Tasten, die in 3 Spalten angeordnet und zum Teil recht eng und klein sind. Anfangs war bei der Bedienung die langsamere Reaktionszeit des Empfängers auf Tastendrücke der Fernbedienung im Vergleich zu analogen Receivern oder Fernsehgeräten hinderlich. Die Zeiten hielten sich allerdings in akzeptablen Grenzen und waren im Vergleich zur d-box kleiner, was nach einer kurzen Eingewöhnungsphase zu keinerlei Fehlbedienungen mehr führte. Ansonsten lässt sich zur Handhabung nicht viel sagen, da andere Funktionen nicht vorhanden waren. Die Bedienung scheint uns jedoch recht einfach. Sie ist angelehnt an bekannte Bedienerführungen über Bildschirmmenus von analogen Satellitenempfängern.Der grosse Vorteil dieses Gerätes liegt darin, dass neue Digitalpakete relativ schnell den bisher gespeicherten Sendern hinzugefügt werden können, ohne dass dazu ein neuer Suchlauf gestartet werden muss. 8.6.1.2 Benutzerführung und EigenschaftenDie Benutzerführung geschieht über ein Bildschirmmenu und ist noch sehr eingeschränkt. Ausser dem Empfang von digitalen Programmpaketen werden keine weiteren Möglichkeiten im Bereich Multimedia unterstützt. Die Box stürzt von Zeit zu Zeit noch ab, wobei allerdings keine gespeicherten Daten verlorengehen und ein Reset durch Aus- und Einstecken des Netzsteckers nur fünf Sekunden beansprucht. Die Software des Receivers unterstützt in der Prototypenversion weder Videotext noch VPS und keine PAL-Plus Kennung in Zeile 23. 8.6.1.3 Schnittstellen
Der Receiver von Philips stellt verschiedene Anschlüsse zur Verfügung. Zwei Scartbuchsen erlauben den Anschluss eines Videorecorders und eines Fernsehers. Ausserdem gibt es einen Parallelport sowie eine serielle RS232 Schnittstelle. Der ZF-Eingang wird im ausgeschalteten Zustand zu einer F-Buchse durchgeschleift, an der ein analoger Receiver betrieben werden kann. Für den Anschluss an die HIFI-Anlage sind zwei Cynchbuchsen vorgesehen. Ausserdem ist eine Westernbuchse für die Verbindung zum Telefonnetz vorhanden. Da uns keine Unterlagen vorlagen und die Schnittstellen bis auf die beiden Scartbuchsen noch nicht unterstützt wurden, können wir über die genauen Anschlussmöglichkeiten noch keine Aussagen machen. Beim verkaufsfertigen Gerät werden jedoch wahrscheinlich ähnliche Anschlussmöglichkeiten wie bei der d-box (siehe Kapitel 8.5.2.4) zu finden sein. 8.6.2 Nokia DVB 9500SDie Set-Top-Box von Nokia (d-box) konnten wir erst in der Mitte der siebten Semesterwoche in Betrieb nehmen, da über sechs Wochen lang unerwartete Schwierigkeiten mit dem Softwareupgrade auftraten. (Die genauen Umstände dieser Probleme sind in Anhang B nachzulesen). 8.6.2.1 Erste Inbetriebnahme und BedienungVor der ersten Inbetriebnahme muss die mitgelieferte Smart Card in den Kartenleser gesteckt werden, sowie Antennenkabel, Scartkabel und Stromversorgung angeschlossen werden. Der Startvorgang, bei dem auch die aktuelle Softwareversion am Display erscheint, dauert mit 10 Sekunden relativ lange. Danach muss zuerst ein Zugangscode (Werkeinstellung 0000) eingegeben werden und mindestens einmal das Menu Grundeinstellungen durchlaufen werden. Wenn die Satellitenantenne bereits optimal ausgerichtet ist, müssen nur noch die beiden LNB-Oszillatorfrequenzen überprüft und gegebenfalls korrigiert werden (Bild 8.4), bevor ein automatischer Sendersuchlauf und Softwareupgrade durchgeführt werden kann.
Der Suchlauf kann zwischen 5 und 10 Minuten dauern, das Softwareupgrade zwischen 10 Minuten und 48 Stunden. Der Vorgang des Upgrades ist sehr störungsanfällig und erfordert einen hohen Empfangspegel. Wenn dieser nicht stark genug ist und beim Upgrade Fehler auftreten, kann es passieren, dass sich die Box in einer Endlosschleife "aufhängt", weil das alte Betriebssystem gelöscht wurde und das neue unvollständig ist. In diesem Fall bleibt dem Benutzer nichts anderes übrig, als die STB zum Reparaturservice zu senden (was bei uns der Fall war). 8.6.2.2 Benutzerführung und Eigenschaften
Wenn die d-box einmal installiert ist und die gewünschten Sender gespeichert sind, ist die weitere Bedienung sehr einfach, wenn man nur die Programme über Astra (DF1 und freie Programme) sehen möchte.
Vorallem ist es aber nicht möglich, auf die Schnelle ein neues Digitalpaket herunterzuladen,, sondern man muss wieder 10 Minuten für den Suchlauf in Kauf nehmen, auch wenn z.B. keine anderen Pakete auf dem Satelliten vorhanden sind. Es kann auch vorkommen, dass sie das gesuchte Programm selbst im manuellen Suchlauf gar nicht findet, obwohl es vorhanden ist (z.B. Pakete auf Kopernikus). Weiterhin wurden durch die d-box einige unverschlüsselte Programme nicht freigeschaltet, die jedoch mit dem Philips Empfänger empfangbar waren.
8.6.2.3 Schnittstellen
Die d-box verfügt über zahlreiche Anschlussmöglichkeiten für weitere Geräte:
8.6.2.4 Das Radio - 99 - Radio - MenuDie d-box bietet ein "geheimes" Menu, indem sich viele Systemparameter verändern lassen. Von offizieller Seite erfährt man nicht, wie man dieses Menu aufruft. Es gibt jedoch verschiedene Internetseiten, auf denen Informationen darüber veröffentlicht werden. Einige einstellbare Parameter sind:
|
