Kỹ thuật thông tin vệ tinh

Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ Chơng Tổng quan kĩ thuật thông tin vệ tinh 1.Giíi thiƯu chung Th«ng tin v« tun (radio communication) b»ng vệ tinh đời nhằm mục đích cải thiện nhợc điểm mạng vô tuyến mặt đất, có dung lợng cao hơn, băng tần rộng hơn, đem lại cho khách hàng nhiều dịch vụ thuận tiện víi chi phÝ thÊp h¬n Trong chiÕn tranh thÕ giíi thứ để tạo loại vũ khí, khí tải ngày đại, nớc tham chiến buộc phải thúc đẩy việc nghiên cứu hai kĩ thuật tên lửa truyền dẫn viba Hai kĩ thuật lúc kĩ thuật riêng rẽ Về sau ngời ta tìm cách kết hợp hai kĩ thuật lại với đà đạt đợc nhiều thành công đáng kể, từ tạo điều kiện cho thông tin vệ tinh đời thông tin vệ tinh Hiện dịch vụ mà hệ thống Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ thông tin vệ tinh đem lại đà trở nên đa dạng u điểm so với mạng vô tuyến mặt đất hai mạng cáp phủ nhận Năm 1957, nớc Nga phóng thành công vệ tinh nhân tạo loài ngời vào quỹ đạo (vệ tinh SPUTNIK) Các năm sau thử nghiệm đà diễn liên tục nh quảng bá lời chúc giáng sinh tổng thống Eissenhower qua vệ tinh SCORE năm 1985, phóng thành công vệ tinh ECHO năm 1960, truyền tin qua vệ tinh COURIER năm 1960, vệ tinh dải rộng THELSTAR RELAY năm 1962 vệ tinh đĩa tĩnh SYNCOM năm 1963 Đến năm 1965 vệ tinh đĩa tĩnh thơng mại (INTELSAT 1) hay gọi Early Bird đợc đa lên quỹ đạo, đánh dấu thời điểm thức thông tin vệ tinh Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ phục vụ ngời dùng Cùng năm vệ tinh viễn thông nớc Nga nằm hệ MOLNYA đà đợc phóng Những hệ thống vệ tinh có khả cung cấp dung lợng thấp với giá thuê bao tơng đối cao, ví dụ vệ tinh INTELSAT có 480 kênh thoại với giá thuê bao 32500 $ kênh năm Giá thành cao thời điểm khả tên lửa đẩy thấp nên ngời ta đa đợc vệ tinh nặng có dung lợng lớn lên quỹ đạo Dần dần với tiến khoa học kĩ thuật, tên lửa đẩy lên mạnh Thêm nữa, ngời ta đạt đợc tiến việc chế tạo anten đa búp sóng (Multi beam) phù hợp với hình dáng cđa vïng phơc vơ cïng víi c¸c kÜ tht sư dụng lại tần số công nghệ bán dẫn đà cho phÐp c¸c vƯ tinh cã møc ph¸t tÝn hiƯu mạnh tiết kiệm dải tần Sự phát triển làm cho Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ phóng đợc vệ tinh nặng với dung lợng lớn giá thuê bao giảm (ví dụ vệ tinh ITELSAT 6) mang 80.000 kênh thoại với giá thuê bao có 380 $ kênh năm Hiện ngời ta đà khai thác đến hệ vệ tinh ITELSAT *Đặc điểm thông tin vệ tinh Nói tíi mét hƯ thèng th«ng tin vƯ tinh chóng ta phải kể đến ba u điểm bật mà mạng mặt đất không hiệu nó: - Khả quảng bá rộng lớn Có giải thông rộng Nhanh chóng dễ dàng đặt lại cấu hình cần thiết (ví dụ bổ sung trạm thay đổi thông số trạm cũ) Ta đà biết mạng thông tin vô tuyến mặt đất hai trạm muốn thông tin cho anten phải nhìn thấy Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ Đó gọi thông tin vô tuyến có tầm nhìn thẳng (Line Of Sight LOS) Tuy nhiên trái đất có hình dạng cầu khoảng cách hai trạm bị hạn chế để đảm bảo cho anten trông thấy Đối với khả quảng bá nh vậy, khu vực mặt đất không nhìn thấy anten đài phát thu đợc tín hiệu Trong trờng hợp bắt buộc phải truyền tin xa ngời ta, dùng phơng pháp nâng cao cột anten, truyền sóng phản xạ tầng điện ly xây dựng trạm chuyển tiếp Trên thực tế ngời ta thấy ba phơng pháp có nhiều nhợc điểm Việc nâng độ cao cột anten gặp nhiều khó khăn kinh phí kĩ thuật mà hiệu không đợc (ví dụ cột anten cao1km quảng bá 200km mặt đất) Nếu truyền sóng phản xạ tầng điện ly cần có công suất phát lớn bị ảnh h- Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ ởng mạnh môi trờng truyền dẫn nên chất lợng tuyến không cao Còn trạm chuyển tiếp hai trạm đầu cuối đợc cải thiện đợc chất lợng tuyến, nâng cao độ tin cậy, nhng chi phí lắp đặt trạm trung chuyển không thích hợp có nhu cầu mở thêm tuyến Tóm lại, để truyền tin xa ngời ta mong muốn xây dựng đợc trạm anten cao nhng lại phải phát ổn định vững chắc, đời vệ tinh để thoả mÃn nhu cầu Với vệ tinh ngêi ta ngêi ta cã thĨ trun sãng ®i xa dễ dàng thông tin toàn cầu hệ thống mạng khác Thông qua vệ tinh INTEL SAT, lần hai trạm đối diện hai bờ đại dơng đà thông tin đợc cho Do có khả rộng lớn vệ tinh phù hợp cho phơng thức truyền tin đa điểm đến Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ đa điểm (cho dịch vụ quảng bá) hay đa điểm đến điểm HUB (cho dịch vụ thu thập số liệu) Bên cạnh khả phủ sóng lớn, băng tần rộng hệ thống vệ tinh thích hợp với dịch vụ quảng bá nh truyền hình số có độ phân dải cao (High Difinition TV), phát số hay dịch vụ ISDN thông qua mạng mặt đất, trực tiếp đến thuê bao (Direct to Home DTH) thông qua mạng VSAT Cuối sử dụng phơng tiện truyền dẫn qua giao diện vô tuyến hệ thống thông tin vệ tinh lý tởng cho khả cấu hình lại cần Các công việc triĨn khai tr¹m míi, lo¹i bá tr¹m cị hay thay ®ỉi tun ®Ịu cã thĨ thùc hiƯn dƠ dµng, nhanh chãng víi chi phÝ thùc hiƯn tèi thiĨu Tuy nhiªn hệ thống thông tin vệ tinh có nhợc điểm là: Đồ án tốt nghiệp tinh - kỹ thuật thông tin vệ Không cố định Khoảng cách truyền dẫn xa nên xuy hao lớn, ảnh hởng tạp âm lớn - Giá thành lắp đặt hệ thống cao, chi phí cho trạm mặt đất tơng đối tốn - Tuổi thọ thấp hệ thống mặt đất, khó bảo dỡng, sửa chữa nâng cÊp Ngêi ta mn vƯ tinh cã vai trß nh cột anten cố định nhng thực tế vệ tinh chuyển động tơng mặt đất, dù vệ tinh địa tinh có dao động nhỏ Điều bắt buộc hệ thống phải có trạm điều khiển nằm giữ vệ tinh vị trí tối u cho thông tin Tuy nhiên kể có trạm điều khiển vệ tinh không hoàn toàn cố định nên trạm mặt đất nói chung cần hệ thống bám phức tạp điều làm giá Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ thành trạm tăng vọt Thêm nữa, vệ tinh bay quỹ đạo cách xa mặt đất việc truyền sóng trạm gặp phải suy hao lớn, bị ảnh hởng thời tiết, qua nhiều dạng môi trờng khác Để đảm bảo đợc chất lợng tuyến ngời ta phải sử dụng nhiều kĩ thuật bù chống lỗi phức tạp Nh ta đà nói trớc, chi phí để phóng vệ tinh cao nên nói chung vệ tinh có khả hạn chế Bù lại trạm mặt đất phải có khả làm việc tơng đối mạnh nên thiết bị phần lớn đắt tiền, chi phí cho anten lớn (ví dụ trạm mặt đất trang bị anten khoảng 30m giá thành khoảng 10 triệu $) Các vệ tinh bay không gian cách xa mặt đất, lợng chủ yếu dùng cho động phản lực điều khiển loại nhiên liệu lỏng rắn đợc vệ tinh mạng theo Đồ án tốt nghiệp tinh kỹ thuật thông tin vệ boong Lơng nhiên liệu dự trữ lớn khả tên lửa đẩy có giới hạn, đồng thời làm cho kích thớc vệ tinh tăng lên đáng kể phải tăng thể tích thùng chứa Nếu nh vệ tinh dùng hết loại nhiên liệu không điều khiển vệ tinh đợc tức không trì đợc ổn định tuyến, coi nh vệ tinh đà hỉng nh thÕ nãi chung ti thä cđa vƯ tinh thêng thấp thiết bị thông tin mặt đất khác Để làm cho vệ tinh hoạt động trở lại ngời ta cần thu hồi vệ tinh để sửa chữa tiếp thêm nhiên liệu, sau lại phóng lên quỹ đạo Việc khôi phục vệ tinh đà hết tuổi thọ tốn phức tạp nên thực tế ngời ta thờng dùng phơng pháp thay b»ng mét vƯ tinh hoµn toµn míi vµ vøt bá vƯ tinh cị ®i