bài tập lớn môn học mô phỏng hệ thống mạng truyền thông đề tài mô phỏng quá trình thu phát hệ thống thông tin vệ tinh vinasat

Chương 1 : Tổng Quan về hệ thống vệ tinh 1.1Giới thiệu tổng thể về hệ thống thông tin vệ tinhMuốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lên quỹ đạo và c

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Khoa Điện tử Viễn Thông

BÀI TẬP LỚN

Môn học: Mô phỏng hệ thống mạng truyền thông

Đề Tài: Mô phỏng quá trình thu phát

hệ thống thông tin vệ tinh VINASAT

Giảng viên HD: Bùi Quốc Chung

Nhóm bài tập:10

Tên Thành Viên Mã Sinh Viên

Nguyễn Thị Hằng

Phạm Tuấn Anh

Phạm Tiến Đạt

Hoàng Đức Chung

Nguyễn Trung Hiếu

Nguyễn Tùng Chi

MỤC LỤC

Chương 1 : Tổng Quan về hệ thống vệ tinh

1.1: Giới thiệu về hệ thống vệ tinh thông tin vệ tinh

1.2 : Đặc điểm của thông tin vệ tinh

1.3: Cấu hình tổng quát của một hệ thống thông tin vệ tinh

Chương 2 : Mô phỏng quá trình thu phát hệ thống vệ tinh vinasat1

2.1: Hệ thống phát

2.2: Hệ thống thu

2.3: Thông tin về vệ tinh viễn thông VINASAT-1

2.4:Các thông số kỹ thuật cơ bản của vệ tinh Vinasat

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Chương 1 : Tổng Quan về hệ thống vệ tinh

1.1Giới thiệu tổng thể về hệ thống thông tin vệ tinh

Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lên quỹ đạo và có khả năng thu sóng vô tuyến điện

Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thu động và không khuếch đại và biến đổi tàn số Hầu hết các

vệ tinh thông tin hiện nay là vệ tinh tích cực Vệ tinh sẽ thu tín hiệu

từ trạm mặt đất, SES: Satellite Earth Station là biến đổi, khuếch đại

và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác

Tín hiệu từ trạm mặt đất vệ tinh là đường lên (uplink) và tín hiệu từ trạm mặt từ vệ tinh về một trạm mặt đất khác đường xuống

(downlink) Thiết bị thông tin qua vệ tin bao gồm một số bộ phát

đáp sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một công suất

đủ lớn và phát về mặt đất

1.2 Đặc điểm của thông tin vệ tinh

được phóng vào vũ trụ ta gọi là vệ tinh thông tin Khi đó vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vô tuyến điện nhận được từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạm mặt đất khác

Ưu điểm, nhược điểm của thông tin liên lạc qua vệ tinh:

Ưu điểm:

Giá thành thông tin vệ tinh không phục thuộc vào cự ly giữa hai trạm Giá thành như nhau khi truyền ở cư ly 5000 km và 100 km Có khả năng thiết lập nhanh đường truyền giữa các điểm trên mặt đất với cự ly xa địa hình phức tạp nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh, đều này các truyền dẫn thông thường khó có thể thực hiện được

Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm nối điểm Một vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớp trên trái đất (vệ tinh địa tinh ở búp ở sóng toàn cầu có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt trái đất), như vậy một trạm mặt đất có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó Nếu có 3 vệ tinh địa tĩnh phóng lên ở ba vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu do đó các dịch vụ thông tin toàn cầu sẽ được thực hiện

Có khả năng băng rộng: Các bộ lặp trên vệ tinh thường là các thiết

bị băng tần rộng, có thể thực hiện nhiều dịch vụ băng rộng cũng như các dịch vụ khác Độ rộng băng tần của mỗi bộ lặp (repeater)

có thể lên đến hàng chục megahertz Một bộ lặp có thể được sử dụng cho hai trạm mặt đất trong vùng phủ sóng của vệ tinh Các hệ thống thông tin trên mặt đất thường giới hạn ở cư ly gần (ví dụ như

truyền hình nội hạt) hoặc cho các trung kế dung lượng nhỏ giữa các thị trường chính

Dung lượng thông tin lớn: Vì sử dụng ở tần số cao nên băng tần rộng, hơn nữa đã áp dụng các biện phát tiết kiệm tân số (FDMA, TDMA, CDMA,…) Đáp ứng được hầu hết các dịch vụ mà thực tế đề ra

Dịch vụ thông tin vệ tinh băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào trên thế giới để đưa đến việc tìm ra các thị trường mới cũng như mở rộng các thị trường dịch vụ hạ tầng các đường thông tin đã được sử dụng trên mặt đất Nhờ vệ tinh đã đẩy nhanh sự phát triển của các mạng truyền hình đặc biệt là truyền hình cáp, truyền hình trả tiền (pay TV), các nhóm ngôn ngữ và dân tộc (ethnic and language), các nhóm tôn giáo, thể thao và các tin tức về sum họp

Độ tin cậy và chất lượng thông tin cao: do tuyến thông tin chỉ có ba trạm (mặt đất – vệ tinh – mặt đất), trong đó vệ tinh đóng vai trò như trạm lặp, còn hai trạm đầu cuối trên mặt đất nên xác suất hư hỏng trên tuyến rất thấp

Tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế: hệ thống thông tin được thiết lập nhanh chóng trong điều kiện các trạm mặt đất cách xa nhau Đặc biệt hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn, thông tin xuyên lục địa

Nhược điểm:

Không hoàn toàn cố định

Khoảng cách truyền dẫn xa nên suy hao lớp, ảnh hưởng của tạp âm lớn

Giá thành lắp đặt hệ thông rất cao, nên chi phí phóng vệ tinh tốn kém mà vẫn tồn tại xác suất rủi ro

Thời gian sử dụng hạn chế khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp

1.3 Cấu hình tổng quát của một hệ thống thông tin vệ tinh.

Cấu hình tổng quát gồm: Vệ tinh địa tĩnh, trạm điều khiển, các trạm mặt đất

- Cấu trúc cơ bản của vệ tinh địa tĩnh

- Anten định hướng cho mặt đất, góc tỏa sóng của anten được chọn sao cho sóng bao trùm những vùng cần phủ trên mặt đất (cả nước hoặc cả vùng lục địa)

- Nguồn năng lượng cung cấp cho vệ tinh hoạt động chủ yếu là dùng pin mặt trời

Đầu tiên anten nhận tín hiệu của tuyến lên, kế đến bộ lọc sẽ bỏ đi dãy tần số không mong muốn, bộ khuếch đại nâng công suất tín hiệu lên và tín hiệu được dịch xuống dãy tần phù hợp với dãy tần của tuyến xuống Tiếp theo bộ khuếch đại, mạng lưới phân kênh tách các kênh riêng lẻ để xử lý như : cân bằng, khuếch đại, lọc… tất

cả các kênh sau đó được kết hợp lại và truyền xuống

Để thực hiện các chức năng trên, vệ tinh hoạt động như một trạm chuyển tiếp đơn giải Thay đổi tần số trên vệ tinh được thực hiện bằng các bộ đổi tần

- Trạm điều khiển vệ tinh.

Thiết bị ở trung tâm điều khiển được chia thành 2 phần:

- Thứ nhất là nhóm thiết bị ăng-ten: Bao gồm các thiết bị để thực hiện đưa các lệnh điều khiển và thu thập các tín hiệu từ vệ tinh Nhiệm vụ của anten là thu những tín hiệu liên quan đến dữ liệu về tình trạng hoạt động, từ hướng đi cho đến các thông số cảm biến bên trong do vệ tinh gửi về Sau khi dữ liệu được đưa vào phân tích,

xử lý, những lệnh điều khiển cần thiết cũng đi qua antenna này để phát lên vệ tinh

- Phần thứ hai là phần thiết bị trong nhà, chủ yếu là máy tính để xử

lý thông tin nhận được từ vệ tinh và đưa các lệnh xử lý cần thiết Nhiệm vụ xử lý những thông tin mà chiếc antenna gửi về do một hệ thống máy tính đảm nhiệm, gồm máy chủ, hệ thống máy trạm, thiết

bị bảo mật và phần mềm chuyên dụng đều được nhà thầu lắp đặt

và cung cấp tổng thể

- Các trạm mặt đất

Chương 2 : Mô phỏng quá trình thu phát hệ thống vệ tinh vinasat1

Hệ thống anten :

Hệ thống anten được đấu nối trực tiếp với bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA và bộ khuếch đại công suất lớn HPA bằng hệ thống ống dẫn sóng Để ngăn cách giữa tín hiệu công suất phát và tín hiệu thu

về không lẫn sang nhau (vì dùng chung antenna) người ta dùng bộ lọc thu phát siêu cao ( Diplexer )

2.1 Hệ thống thu tín hiệu:

Tín hiệu SHF thu từ antenna được khuếch đại lên nhờ LNA, sau đó qua bộ chia cao tần rồi vào bộ biến đổi xuống (Down Converter) để đổi từ tần số RF xuống trung tần IF, kế đến qua bộ giải điều chế để thu lại tín hiệu băng tần cơ bản ( Base Band ) Tín hiệu sẽ được xử lý như giải nén, sửa lỗi ( Redundancy ), giải nhấn (Deemphasis), triệt tiếng dội (Echo-Cancellation) sau đó các tín hiệu thoại hay truyền hình được phân kênh để có thể truy xuất dễ dàng theo các tần số sóng mang chuẩn

Thu các sóng mang trên đường xuống của vệ tinh ở tần số chọn trước, xử lý tín hiệu này trong trạm để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó cung cấp cho các mạng mặt đất hoặc trực tiếp tới các thiết bị đầu cuối của người sử dụng

2.2: Hệ thống phát tín hiệu :

Tín hiệu băng tần cơ bản được dồn kênh (Mux), sau đó qua bộ xử lý tín hiệu, điều chế, tổng hợp tần số, đổi tần cho từng kênh riêng lẻ sau đó qua bộ khuếch đại công suất lớn truyền qua Diplexer,

Feeder và bức xạ ra antenna.Ngoài ra còn có hệ thống bám vệ tinh (Tracking), hệ thống giám sát, cấp nguồn

Các thiết bị điện tử trong trạm đều bắt buộc làm việc trong môi trường thích hợp

2.3 Thông tin về vệ tinh viễn thông VINASAT-1

- Chủ đầu tư: Tập đoàn bưu chính viễn thông Viêt Nam (VNPT) Nhà cung cấp vệ tinh, dịch vụ phóng, và thiết bị trạm điều khiển:

Lockheed Martin Coprporation (USA)

- Nhà tư vấn và giám sát xây dựng, lắp đặt vệ tinh VINASAT-1:

TELESAT

- Công ty vận tải hàng không vũ trụ ArianeSpace phóng vệ tinh

- Trạm điều khiển vệ tinh chính đặt ở Hà Tây và trạm dự phòng đặt

ở Bình Dương

- VINASAT-1 được phóng vào lúc 5h17 ngày 19/4/2008 tại bãi

phóng Kourouquốc gia Trung Mỹ French-Guiana

2.4 Các thông số kỹ thuật cơ bản của vệ tinh Vinasat

- Kiểu vệ tinh: Vệ tinh địa tĩnh

Vị trí quỹ đạo: quỹ đạo địa tĩnh 132º Đông, cách trái đất 35768 km

- Tuổi thọ vệ tinh tối thiểu 15 năm (có thể lên đến 20 năm)

- Vệ tinh cao 4m, trọng lượng phóng khoảng 2600 kg

Tên lửu đẩy: Arian – 5 của Pháp

- Dung lượng truyền dẫn tương đương 10000 kênh

thoại/Internet/truyền số liệu hoặc khoảng 120 kênh truyền hình

Số máy phát đáp: 20 (08 máy phát đáp cho băng C, 12 máy phát đáp băngKu)

+ Băng tần C: Số bộ phát đáp: 8 bộ (36 Mhz/bộ)

Uplink: tần số phát Tx 6425-6725 Mhz

Downlink : tần số thu Rx 3400-3700 Mhz

Vùng phủ sóng: VN, Đông Nam Á, Trung Quốc, Triều Tiên, Ấn Độ, Nhật Bản, Australia

+ Băng tần Ku: Số bộ phát đáp: 12 bộ (36 Mhz/bộ) Uplink: tần số phát Tx 13750-14500 Mhz

Downlink : tần số thu Rx 10950-11700 Mhz

VN, Lào, Campuchia, Thái Lan, một phần Myanma

Kết luận

Ngày nay thông tin đang phát triển trên toàn thế giới, việc mô

phỏng quá trinh thu phát hệ thống vệ tinh vinasat giúp em tiếp cận

rõ ràng về mạng thông tin vệ tinh, biết được cấu trúc tổng thể và đường lên đường xuống các dạng quỹ đạo , chức năng và các thông

số kĩ thuật của bộ đáp trên vệ tinh

Trong cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật thì Việt nam là nước đang phát triển một cách không ngừng.Các tiến bộ khoa học kĩ thuật ngày càng được ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống