- Các phương pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh: Do thực hiện các phương pháp đa truy nhập nên cùng một lúc vệ tinh có thể liên lạc được với nhiều trạm.. Mỗi trạm mặt đất phát tần
Trang 11
1 CHƯƠNG 1: GIớI THIệU CHUNG Về THÔNG TIN VTĐ
1.1 Phân chia giải tần VTĐ
1.1.1 Tần số và chu kỳ của sóng điện từ
- Tần số (f): Tần số của song điện từ là số lần dao động của song trong 1 giây
Nó được tính bằng công thức:
f=
Trong đó C là vận tốc của sóng điện từ trong 1 giây
λ là bước sóng (bước sóng là độ dài của 1 lần dao động) Như vậy f tỉ lệ nghịch với , hay nói cách khác f càng lớn thì λ càng nhỏ và ngược lại
Đơn vị của f là Hert ký hiệu Hz, bội số của Hz là:
- Chu kỳ (T) của sóng điện từ là thời gian của sóng điện từ thực hiện được 1 dao động
VLF Sóng rất dài Very low frequency 3-30 KHz 100-10 Km
MF Sóng trung Medium frequency 300-3000 Khz 1000-100 m
VHF Sóng rất ngắn Very hight frequency 30-300MHz 10-1 m
UHF trên sóng ngắn Ultra hight frequency 300-3000 MHz 100-10 cm SHF Sóng cực ngắn Supper frequency 3-30 GHz 10-1 cm
Trang 22
EHF Ngoài sóng ngắn Extremely 30-300 GHz 10-1 mm
Tùy vào mục đích sử dụng và các ngành khác nhau mà ủy ban quản lý tần số quốc tế (ITU) phân chia từng dải khác nhau cho từng ngành.Việc sử dụng các kênh liên lạc VTĐ phải xin phép ủy ban này
1.1.3 Các tần số và các dải tần dùng trong Hàng hải
- Thiết bị máy điện Hàng hải và vô tuyến dẫn đường có tần số < 300 KHz
- Dải sóng trung MF
+ Hệ thống thông báo Hàng hải NAVTEX (518KHz)
+ Cặp tần số cấp cứu DSC: 2187.5 (DSC), 2182(Tel), 2174.5(Telex)
- Dải sóng ngắn HF
+ Các cặp tần số cấp cứu DSC
4M 4207.5 KHz (DSC) 4125.0 (Tel) 4177.5 (Telex) 6M 6312.5 KHz (DSC) 6215.0 (Tel) 6268.0 (Telex) 8M 8414.5 KHz (DSC) 8291.0 (Tel) 8376.5 (Telex) 12M 12577.5 KHz (DSC) 12290.0 (Tel) 12520.0 (Telex) 16M 16804.5 KHz (DSC) 16420.0 (Tel) 16695.0 (Telex)
- Dải sóng (MF, HF) còn được dùng cho trạm VTĐ phục vụ cho khai thác tàu
- Dải sóng VHF:
+ 121.5 MHz dùng EIPRB-121,5 (Cấp cứu khu vực)
+ (156-174) MHz dùng 56 kênh VHF
156.8 MHz – Kênh 16 156,.25 MHz – Kênh 70
+ Kênh 87B, 88A: Dùng cho hệ thống nhận dạng (AIS)
- Dải UHF: Tần số 406 MHz dùng cho phao EPIRB-406 trong hệ thống vệ tinh
COSPAS – SARSAT chiều từ (EPIRB→SAT)
Từ (1,4-1,6) GHz dùng cho GPS và INM từ (Ship ↔ SAT)
+ Dải SHF: Từ (4-6) GHz dùng cho INMARSAT chiếu (LES ↔ SAT)
Từ (9-9,5) GHz dùng cho RADAR và SART
Ngoài ra trong dải vi sóng (Microwave) người ta còn sử dụng các chữ cái để thể hiện
Trang 33
Xb 6,00-10,65 GHz Q 33,00-50,00 GHz
1.2 Đặc tính lan truyền của sóng điện từ
1.2.1 Sự hình thành và phân chia của tầng điện ly
Dựa theo tính chất vật lý khí quyển trái đất được chia thành các tầng như hình vẽ
ở độ cao:
- 3-5 Km: là các đám mây, mưa
- 10-30 Km: là vùng không khí có nhiệt độ và hơi nước khác nhau (gọi là tầng đối lưu) Tầng này được hình thành do sự ngưng tụ và bay hơi nước cũng như khí thải trên mặt
đất Tầng này có đặc tính hấp thụ mạnh sóng điện từ nên gọi là vùng tổn hao, đặc tính
là hấp thụ mạnh tần số thấp
- Tầng điện ly được hình thành do ánh sáng mặt trời và các tia vũ trụ chiếu vào bầu khí quyển làm các phần tử khí tách thành các ion dương Càng lên cao mật độ ion càng dày
- Tầng D: là tầng ion thấp nhất có độ dày (50-90) km, độ dày này thay đổi nhiều theo ngày, đêm, theo mùa, vùng địa lý
- Tầng E: Mật độ ion nhiều hơn tầng D và độ dày ít thay đổi hơn
- Tầng F1, F2 có mật độ ion rất lớn và tăng dần theo chiều cao, tầng này hầu như không thay đổi
1.2.2 Sự truyền lan của sóng điện từ
Khi nghiên cứu sự truyền lan của sóng điện từ trong không gian ta thấy
F2 + + + +
+ + + + +
Đối lưu
Bề mặt trái đất
Trang 44
- Với sóng ≥ UHF có khả năng xuyên qua tầng điện ly, bước sóng càng nhỏ đi qua tầng
điện ly càng dễ Người ta sử dụng dải sóng (1-10) GHz cho thông tin vệ tinh
- Dải VHF thì bị tổn hao nhiều do tầng điện ly do đi thẳng ít bị khúc xạ, do vậy VHF chỉ
sử dụng trong thông tin mặt đất truyền thẳng, nên cự ly thông tin ngắn
- Dải HF có đặc tính bị khúc xạ nhiều do tầng điện ly, được ứng dụng cho thông tin mặt
đất
- Dải MF có đặc tính bị tầng D hấp thụ rất mạnh, do vậy vào ban ngày sóng MF liên lạc chủ yếu bằng sóng đất
Quá trình truyền lan sóng điện từ được mô tả như hình vẽ
1.2.3 Những điều lưu ý khi sử dụng
- Khi liên lạc vào ban ngày bằng hình thức thông tin mặt đất thì nên sử dụng sóng HF thì liên lạc được xa, còn MF bị hấp thụ nhiều, nên cự ly liên lạc gần
- Vào ban đêm sử dụng MF, HF đều liên lạc được xa vì ban đêm tầng D mỏng nên MF
bị hấp thụ ít và liên lạc được bằng sóng trời
VD: Như tiếng nói, hình ảnh, tiếng nhạc, các dãy bít số
Bản thân tín hiệu không truyền đi xa được, muốn nó đi được đến nơi mình mong
muốn thì ta phải sử dụng sóng VTĐ để tải đi, sóng VTĐ này được gọi là sóng mang 1.3.1.2 Sóng mang VTĐ
Là những sóng điện từ được dùng để tải tín hiệu từ nơi này đến nơi khác trên trái đất Sóng mang có 3 thông số cơ bản:
+ Biên độ sóng mang (A: Amplitude)
+ Tần số sóng mang (f: Frequency)
+ Pha của sóng mang (P: Phase)
1.3.2 Điều chế tín hiệu (điều biến tín hiệu)
Tầng điện ly
Tia 1
Tia 2 Tia 3 Sóng đất
Sóng trời
Trạm phát
Khoảng cách nhảy Vùng nhảy Sóng trời
UHF
Trang 55
1.3.2.1 Định nghĩa: Điều chế là quá trình tín hiệu làm thay đổi thông số của sóng mang
- Giả sử ta có sóng mang dạng
- Và tín hiệu dạng hình sin
* Điều chế biên độ (AM)
- Khi tín hiệu làm thay đổi biên độ sóng mang gọi là điều chế biên độ (AM: Amplitude Modulation)
Trang 66
Trong thực tế có khi sử dụng những bộ điều chế làm thay đổi 2 thông số, những loại
điều chế này chỉ dùng vào mục đích đặc biệt Ngoài ra còn có các loại điều chế đặc biệt khác nh− điều chế xung trong Radar (FSK)
1.3.3 Phổ tín hiệu điều chế
* Phổ tín hiệu sóng mang: Một sóng cao tần có tần số fc, khi phân tích phổ tần số có dạng
gọi là dải thông của tín hiệu Có nghĩa là phải có độ rộng dải thông nh− vậy thì sóng cao tần mới truyền qua đ−ợc
Trang 77
Trong 3 số hạng trên ta chỉ xét:
Sử dụng biến đổi l−ợng giác ta có:
Dạng phổ của tín hiệu điều chế
Với tín hiệu âm thanh tần số (300-3400) Hz
Qua đồ thị thấy tín hiệu chỉ có ở 2 bên của sóng mang, trong khoảng giữa 2 biên không chứa thông tin Do vậy một phần năng l−ợng của máy phát không có ích
- Trên thực tế có nhiều loại máy phát khác nhau
+ Máy phát sóng mang toàn phần
+ Máy phát sóng mang suy giảm 1 phần
+ Máy phát sóng mang suy giảm toàn phần
+ Các loại máy phát đơn biên SSB hiệu suất cao
1.3.4 Các loại phát xạ
Các loại phát xạ đ−ợc phân loại và ký hiệu theo đặc tính cơ bản sau:
- Ký tự thứ nhất: Loại điều chế
- Ký tự thứ hai: Tính chất của tín hiệu điều chế
- Ký tự thứ ba: Loại thông tin
* Ký tự thứ nhất
: Điện báo 2 biên
H: Thoại đơn biên sóng mang toàn phần
R: Thoại đơn biên sóng mang suy giảm
J: Thoại đơn biên loại bỏ sóng mang
Trang 8A- Điện báo Morse thu bằng tai
B- Điện báo thu tự động
* Nhiệm vụ của máy phát VTĐ là tạo ra sóng mang, điều chế với nguồn tín hiệu, khuyếch
đại đến công suất đủ lớn đ−a ra anten bức xạ vào không gian
* Sơ đồ khối của máy phát VTĐ
(Sơ đồ khối máy phát VTĐ)
- Khối tạo sóng mang: Tạo nên sóng điện từ có tần số theo ý muốn, sóng điện từ này có nhiệm vụ mang hay tải tín hiệu đi xa Có dạng
- Nguồn tín hiệu: Âm thanh, hình ảnh, các bít số chuyển thành tín hiệu điện
- Bộ điều chế: Nhiệm vụ là ghép tín hiệu vào sóng mang Thực chất là quá trình tín hiệu làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang
Có dạng AM: Amplifier Modulator
- Khối khuyếch đại công suất: Nâng công suất của sóng mang có gắn tín hiệu lên đủ lớn theo yêu cầu
- Anten phát: Bức xạ sóng điện từ vào không gian
* Các chỉ tiêu kỹ thuật của máy phát
Khuyếch
đại
ANT
Sóng VTĐ bức xạ (AM,FM,
Trang 99
- Công suất phát xạ
- Tần số phát
* Một số chế độ phát xạ thường dùng trong Hàng hải:
J3B: Thoại đơn biên loại bỏ sóng mang
H3B: Thoại đơn biên sóng mang toàn phần
F3B: Thoại điều tần
G3B: Thoại điều pha
F1B: Điện báo tự động (Radio Telex)
J2E: Điện báo di tần
G2B: Điều pha
1.4.2 Máy thu VTĐ (Rx) (Receiver)
* Nhiệm vụ: Nhận sóng VTĐ từ máy phát (Tx) truyền đến và tách lấy tín hiệu, khuyếch đại
đem sử dụng
* Sơ đồ khối của máy thu VTĐ:
(Sơ đồ khối máy thu VTĐ)
- Anten: Nhận sóng VTĐ từ máy phát, biến thành tín hiệu điện
- Mạch vào: Lựa chọn tần số cần thu ( )
- Khuyếch đại cao tần: Nâng tín hiệu đầu vào đủ lớn theo yêu cầu
- Dao động nội: Tạo sóng cao tần ( )
- Bộ trộn: Có nhiệm vụ trộn tín hiệu dao động nội với sóng mang để ra trung tần mà không làm méo tín hiệu: Do vậy mạch tạo dao động nội phải đồng bộ với mạch vào, để khi thay đổi tín hiệu dao động nội
- Tách tín hiệu (Tách sóng): Tách tín hiệu ra khỏi sóng mang (Thường được gọi là mạch tách sóng)
- Khuyếch đại tín hiệu: Nâng công suất tín hiệu sau tách sóng
- Nhận tín hiệu: Là thiết bị đầu cuối, biến tín hiệu điện thành loại phù hợp với yêu cầu của con người
Tách tín hiệu
Khuyếch
đại tín hiệu
Nhận tín hiệuAnten
Trang 101.5 Nguyên lý thông tin vệ tinh
1.5.1 Khái niệm chung về thông tin mặt đất và thông tin vệ tinh
Việc thông tin từ nơi này tới nơi khác trên trái đất theo 2 cách thức Thông tin mặt đất
và thông tin vệ tinh
* Thông tin mặt đất:
Là phương thức truyền trực tiếp giữa các trạm với nhau
Trong thông tin mặt đất có các phương thức truyền sóng chủ yếu:
- Truyền thẳng: Truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu, phương pháp này anten phát và thu phải nhìn thấy nhau nên cự ly liên lạc ngắn
- Truyền sóng đất (Nhiễu xạ): Là hình thức truyền sóng theo phương thức nhiễu xạ theo
bờ cong của các vật chắn trên quả đất Cự ly truyền sóng loại này phụ thuộc vào tần số, tần số càng thấp khoảng cách truyền càng xa Phương pháp này phù hợp với dải sóng <
MF
- Truyền sóng trời (Bằng phương pháp phản xạ từ tầng điện ly): Thực chất của phương pháp này là do sóng bị uốn cong xuống mặt đất khi gặp tầng điện ly Tầng điện ly hấp thụ mạch tần số thấp, chỉ có dải HF là phản xạ tốt từ tầng điện ly mà ít bị hấp thụ Cự
ly thông tin theo phương thức này lớn với dải sóng ≥ UHF xuyên qua được tầng điện
ly, được ứng dụng trong thông tin vệ tinh
1.5.2 Nguyên lý thông tin vệ tinh
Tx/Rx (Tranmister)
Môi trường
(Tranmister)
Trang 1111
1.5.2.1 Sơ đồ khối thông tin vệ tinh
Hệ thống thông tin vệ tinh gồm 3 khâu:
- Khâu các trạm mặt đất (Khâu điều khiển) Nhiệm vụ củ nó là trao đổi thông tin giữa MES và mặt đất thông qua (SAT) và điều khiển quỹ đạo bay của vệ tinh
- Khâu trung gian (SAT) Nhiệm vụ là trung chuyển thông tin giữa mặt đất và thiết bị di
động
- Khâu cuối (Là khâu sử dụng) Là thiết bị đầu cuối của hệ thống phục vụ cho hàng hải, hàng không và đường bộ
- Muốn truyền thông tin thì cả 3 khâu phải hoạt động đồng bộ và thông suốt
- Hệ thống liên lạc theo 2 chiều trên 4 tần số với mục đích: Việc thu phát
và giữa các khâu không gây nhiễu lẫn nhau
- Các phương pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh:
Do thực hiện các phương pháp đa truy nhập nên cùng một lúc vệ tinh có thể liên lạc
được với nhiều trạm Do vậy việc thông tin vệ tinh nhanh, ít tắc nghẽn
Ta xét một số phương pháp đa truy nhập
* Đa truy nhập theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Acces)
Mỗi trạm mặt đất phát tần số riêng, cùng một thời điểm vệ tinh có thể nhận tín hiệu các trạm mặt đất và phận biệt chúng bằng sự khác biệt tần số Để tăng thêm khả năng đa truy nhập, người ta sử dụng phát xen kẽ các tần số theo tình tự nhất định
* Đa truy nhập theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Acces)
Các trạm riêng biệt sẽ phát cùng tần số, nhưng trong khoảng thời gian khác nhau đã
được ấn định trước cho từng trạm,
Yêu cầu: phải điều chỉnh chính xác thời giancủa mỗi trạm Có như vậy, quá trình đã
được truy nhập TDMA mới đạt chất lượng cao, trên thực tế để đảm bảo yêu cầu này,
người ta thiết kế trạm chuẩn phân phát tín hiệu chuẩn
* Đa truy cập theo mã CDMA (Code Division Multiple Acces)
Trang 1212
Mỗi trạm mặt đất phát đi cùng tần số, cùng thời gian Nhưng sóng mang trước đó đã
được điều chế bằng mẫu bít đặc biệt quy đinh cho mỗi trạm mặt đất
Trong 3 phương pháp trên thì 2 phương pháp TDMA và FDMA hay được dùng
CDMA được ứng dụng trong kỹ thuật gọi chọn số
Nó có ưu điểm sau:
+ Không cần có sự phối hợp hoạt động như TDMA và FDMA giữa các đài phát trong hệ thống
+ Hệ thống cung cấp dịch vụ nhanh chóng, thuận tiện
+ Mã CDMA có tính bảo mật cao
+ Có tính chống nhiễu cao, khắc phục được các hiện tượng nhiễu đường truyền 1.5.2.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến thông tin vệ tinh
Trong thông tin vệ tinh, người ta đã sử dụng dải tần (1-10) GHz là dải sóng ít bị ảnh hưởng bởi khí quyển, tuy nhiên khi thời tiết thay đổi như mây, mưa, tuyết rơi hoặc vùng
có lượng Oxy thay đổi đã làm ảnh hưởng đến chất lượng thông tin vệ tinh
* ảnh hưởng của tầng khí quyển:
Các phần tử Oxy và nước trong khí quyển đã hấp thụ sóng truyền qua nó, theo kết quả nghiên cứu được công bố ảnh hưởng của Oxy trong vùng độ cao và hơi nước
Do vậy những hôm trời mưa tín hiệu vệ tinh thu được sẽ yếu
- ảnh hưởng của hiện tượng khúc xạ khí quyển:
+ Sự uốn cong: Sóng vô tuyến truyền lan giữa trái đất và vệ tinh về lý thuyết là truyền thẳng Nhưng trong thực tế nó bị uốn cong do sự thay đổ chiều cao tầng khúc xạ, do vậy góc ngẩng anten trạm mặt đất thức tế lớn hơn tính toán lý thuyết
+ Sự suy hao phân kỳ và khuyếch tán: Chiều cao khúc xạ của tầng khí quyển biến thiên theo thời gian và hoạt động như một gương lõm cho các sóng vô tuyến xuyên qua chúng sẽ suy hao do phân kỳ, suy hao do phụ thuộc vào tần số Suy hao do sự hỗn loạn của tầng khí quyển gọi là suy hao khuyếch tán Sự suy hao khuyếch tán phụ thuộc vào tần số và tính định hướng của anten Thực nghiệm cho thấy sự suy hao này là nhỏ, tuy nhiên hiện tượng này phụ thuộc vào hiện tượng thời tiết, chính vì thế khi thiết kế đường truyền vệ tinh phải tính đến ảnh hưởng của chúng
- Fading do tầng khí quyển: Fading của tầng khí quyển đối với dải tần (4-6)GHz liên quan mật thiết với sự hội tụ và phân kỳ của sóng điện từ do tính không đồng nhất của tầng khí quyển gây ra và không phụ thộc vào tần số
Trang 1313
- ảnh hưởng của tầng ion: Tầng ion có độ cao (50-400) Km, sóng vô tuyến bị biến dạng
và suy giảm khi qua tầng này Do vậy trong thông tin vệ tinh phải tính đến ảnh hưởng của tầng ion đối với sóng truyền
- Hiện tượng Fading tầng ion: Sóng vô tuyến bị biến đổi không theo quy luật với tốc độ rất nhanh và biên độ, pha, phân cực và góc tới khi nó truyền lan qua tầng ion
Fading tầng ion có đặc tính sau:
+ Xảy ra đột ngột không có tin hiệu báo trước
+ Xảy ra trong thời gian rất ngắn với chu kỳ (2-15) giây
+ Khác với Fading tầng khí quyển, Fading tầng ion ảnh hưởng đến sóng vô tuyến
ở các dải tần khác nhau và phục thuộc vào vị trí địa lý, theo mùa, theo giờ Hiện tượng này xảy ra nhiều ở vùng xích đạo, bắc cực và nam cực, còn vĩ tuyến trung bình là ít xảy ra
* ảnh hưởng của mưa:
Sóng vệ tinh khi truyền qua vùng mưa bị hấp thụ và phân tán đi nhiều hướng khác nhau do hạt mưa có kích thước rất khác nhau Sự suy hao do mưa được tính theo chiều dài bị mưa của đường truyền và kích thước của hạt mưa
Độ cao ảnh hưởng của mưa được tính như sau:
Chiều cao của mưa phụ thuộc vào vĩ tuyến, tức là càng gần xích đạo, mưa xảy ra ở đọ cao càng gần trái đất
1.5.3 Điều khiển bám vệ tinh:
Vệ tinh thường ở xa trái đất nên để thu tín hiệu từ vệ tinh ta thường sử dụng anten Parabol, như vậy anten có tính định hướng Mặt khác vệ tinh, trái đất, thiết bị sử dụng trong hệ thống thông tin luôn chuyển động tương đối với nhau Do vậy để khâu sử dụng thu được tín hiệu tốt cần phải có bộ bám vệ tinh, để đảm bảo rằng anten luôn hướng về
vệ tinh với góc ngẩng hợp lý sao cho tín hiệu đưa về đủ lớn để máy thu làm việc tốt Hiện nay có 4 phương pháp điều khiển bám vệ tinh:
+ Bám kiểu xung đơn (Mono Pulse)
+ Bám theo kiểu bước (Step tracking)
+ Bám theo chương trình (Program tracking)
+ Bám theo kiểu thủ công (Manual tracking)
* Bám kiểu xung đơn: (Mono Pulse)
Hệ thống làm việc dựa vào khả năng giám sát các chế độ xung (TE10,TE20) của tín hiệu thu được từ 1 (Feedhom) chính và 4 (Feedhom) phụ đặt xung quanh trên anten Khi hướng anten đúng vệ tinh thì không có xung điều khiển, khi hướng anten lệch vệ tinh thì
hệ thống sinh ra (Pulse) điều khiển bộ bám quay anten trở về hướng vệ tinh Phương
Trang 1414
pháp này có độ chính xác cao, tuy nhiên nếu máy thu đổi hướng nhanh thì bộ phận điều khiển bám phải làm việc liên tục
* Bám theo kiểu bước: (Step tracking)
Cách này có ưu điểm là bộ bám anten không làm việc liên tục Nguyên lý làm việc của phương pháp này là dựa trên cơ sở giám sát tín hiệu dẫn đường (Beacon) từ vệ tinh phát xuống, máy thu so sánh với mức chuẩn nếu thấy không đạt sẽ từng bước điều khiển anten bám theo vệ tinh
Trong trường hợp tín hiệu dẫn đường bị đột ngột tụt giảm thì hệ thống bám sẽ được khởi động nhanh để tìm vệ tinh
* Điều khiển bám theo chương trình (Program tracking)
Nguyên lý của phương pháp này là dựa theo số liệu thiên văn của vị trí vệ tinh được trong điều khiển mặt đất cung cấp Máy thu sẽ xử lý số liệu này để đưa ra các tín hiệu
điều khiển anten cho thích hợp
Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của kiểu bám theobước, vì tín hiệu (Beacon) bị ảnh hưởng bởi hiện tượng Fading và sự không ổn định của đường truyền nên
độ chính xác không cao
* Điều khiển bám bằng thủ công (Manual)
Để khắc phục việc điều khiển bám tự động không sử dụng được (bộ bám anten bị hỏng) Ta thực hiện quay bằng tay anten về phía vệ tinh, muốn vậy ta phải tính toán
được phương vị và góc ngẩng của vệ tinh ta cần thu Việc tính toán góc ngẩng và phương
vị dựa theo 2 phương pháp tính toán và tra bảng (Phần này được giới thiệu sau)
1.5.3.1 Quỹ đạo của vệ tinh
- Vệ tinh bay trên các quỹ đạo Quỹ đạo cực (Polar Orbit)
- Các quỹ đạo này có dạng hình tròn hoặc Elip Trong thực tế để tăng thời gian quan sát
vệ tinh tại vùng nào đó trên trái đất, ta sử dụng quỹ đạo của vệ tinh là quỹ đạo Elip cao, tức là trái đất không nằm tâm của quỹ đạo Tại vị trí càng xa trái đất, thời gian quan sát vệ tinh trên trái đất càng lâu
1.5.3.2 Vùng phủ sóng của vệ tinh
- Vệ tinh khi được phóng lên quỹ đạo, vùng phủ sóng của nó đã được xác định sẵn
- Tùy vào độ cao, tùy vào độ lớn của góc ngẩng vệ tinh mà vùng phủ sóng của nó lớn hay bé và phủ sóng được những vùng nào trên trái đất
45°-90° Phủ sóng toàn cầu, α=0° phủ sóng 70 N,S
Trang 1515
Trong thực tế vùng phủ sóng của vệ tinh không phải nằm trong toàn bộ búp phát anten
mà có hình da báo, do vậy anten phát có dạng gồ ghề, nên việc phát thành các tia riêng
lẻ, mỗi tia được mã hóa khác nhau, tránh gây nhiễu cho nhau
1.5.3.3 Sự phát triển của các hệ thống vệ tinh
- Thông tin vệ tinh ngày càng phát triển do nhu cầu của thực tế và tính ưu việt của nó
- Các thế hệ vệ tinh không ngừng phát triển về kỹ thuật và hình dáng Hiện nay đang ở thế hệ vệ tinh thứ 4
- Rất nhiều nước có vệ tinh riêng, Việt Nam cũng đã có vệ tinh của mình ngày
19/04/2008 ở 132° E và là vệ tinh địa tĩnh
- Vệ tinh được phóng lên có nhiều độ cao khác nhau nên thời gian quan sát nó trên trái
đất cũng khác Độ cao càng thấp thì thời gian quan sát càng nhanh và ngược lại
- Hiện nay thông tin vệ tinh được ứng dụng trong nhiều trong lĩnh vực dân sự như điện thoại di động mạng vệ tinh, dự báo thời tiết, đo đạc bản đồ, thăm dò tài nguyên Loại
vệ tinh này bay thấp dưới 100Km để giảm công suất phát
Trang 1616
2 Chương 2: Hệ thống thông tin vệ tinh Hμng Hải INMARSAT 2.1 Các hệ thống vệ tinh dùng trong Hàng hải
2.1.1 Phân loại hệ thống vệ tinh
Theo chiều cao chia vệ tinh thành 3 loại:
- Vệ tinh quỹ đạo cao HEO (đặc trưng là vệ tinh địa tĩnh: GEO)
(GEO: Global Earch Orbit geostationary Satellite)
Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh đứng yên so với trái đất (Vtd=0)
+ Điều kiện để vệ tinh trở thành địa tĩnh
Với 2 điều kiện này chỉ có 1 vòng tròn duy nhất vệ tinh bay trên đó là đứng yên so với trái đất Chu kỳ của vệ tinh này là T=24 giờ, bằng đúng chu kỳ trái đất tự quay quanh trục của nó
- Vệ tinh quỹ đạo trung bình MEO (Medium Earch Orbit)
giờ
- Vệ tinh quỹ đạo thấp LEO (Low Earch Orbit)
giờ
Trên thực tế những vệ tinh có độ cao > 36.000 Km ít được dùng, các loại vệ tinh
MEO, LEO gọi chung là vệ tinh phi địa tĩnh
Vệ tinh quỹ đạo thấp LEO (gọi là vệ tinh chuyển động nhanh)
2.1.2 Ưu nhược điểm của vệ tinh địa tĩnh và phi đia tĩnh
* Vệ tinh địa tĩnh (GEO)
Là vệ tinh đứng yên so với trái đất
- Ưu: + Vùng phủ sóng rộng (Hệ INMARSAT – Cần 4 vệ tinh)
+ Không bị ảnh hưởng của hiệu ứng doppler
+ Điều khiển bám vệ tinh dễ thực hiện
- Nhược: + Không phủ sóng được ≥ 70° N,S
+ Thiết bị cồng kềnh, tiêu hao đường truyền lớn, trễ đường truyền lớn, hạn chế khả năng truy cập đầu vào
* Vệ tinh phi địa tĩnh
Là những hệ thống vệ tinh không đứng yên so với trái đất
- Ưu: + Phủ sóng toàn cầu
+ Gọn nhẹ vì bay thấp, phù hợp với cá nhân (Điện thoại vệ tinh)
+ Giá thiết bị và giá cước thấp
2.1.3 Các hệ thống thông tin dùng trong Hàng hải
Trang 1717
- Trong thông tin liên lạc Hàng hải
Sử dụng hệ thống INMARSAT, có 4 vệ tinh địa tĩnh
- Trong xác định vị trí tàu:
Sử dụng hệ thống GPS, có 24 vệ tinh bay trên 6 quỹ đạo với góc ngẩng 55° (h=20.200
Km, T 12 giờ)
- Trong hệ thống tìm kiếm cứu nạn toàn cầu GMDSS
Sử dụng hệ thống COSPAS – SARSAT, có 4 vệ tinh / 2 quỹ đạo vuông góc
(h=850 Km, h=1000 Km, , phút.)
2.2 Hệ thống vệ tinh INMARSAT
Hệ thống vệ tinh INMARSAT phục vụ cho thông tin Hàng hải
2.2.1 Sơ đồ khối hệ thống INMARSAT
Hệ thống INMARSAT cũng giống hệ thống vệ tinh khác gồm 3 khâu:
Khâu đầu: Các trạm điều khiển mặt đất
Khâu trung gian: Là các vệ tinh
Khâu cuối: Các trạm sử dụng đặt dưới tàu, máy bay, phương tiện đường bộ
Hệ thống liên lạc 2 chiều trên 2 băng L và C với 4 tần số tránh gây
nhiễu khâu sử dụng và điều khiển, giữa thu và phát
Hệ thống liên lạc với nhau qua 4 phương thức (Tel, Telex, Fac, Data)
2.2.2 Nguyên lý làm việc
Khi muốn thông tin từ tàu bờ, tàu tàu hoặc ngược lại, cũng như liên lạc trên mặt
đất từ nơi này đến nơi khác, ta sử dụng thiết bị phát tín hiệu lên vệ tinh Vệ tinh phát
LESn
PORAOR-W
SES
IOR
LES2 LES1(CES)(SETELLITE)
LESn
Trang 1818
chuyển tiếp xuống trạm mặt đất (LES) trạm mặt đất nối với địa chỉ cần liên lạc Như vậy việc thông tin từ nơi này tới nơi khác được nối mạng với nhau thông qua khâu trung gian là vệ tinh
Chức năng của từng khâu:
* Khâu các trạm bờ (khâu đầu) gọi chung là các trạm điều khiển mặt đất
- Trạm mặt đất trực tiếp liên lạc với vệ tinh thường được bố trí gần bờ biển LES, (CES: Coast Earch Station) nhiệm vụ là nhận và phát tín hiệu lên (SAT) để nối mạng bờ với tàu
Mỗi vùng biển có nhiều CES, mỗi CES được ký hiệu bằng mã nhân dạng (Shore
ID) (ID Coast)
- Trạm tọa độ mang (NCS: Network Coordination Station)
Nhiệm vụ là điều khiển mọi hoạt động của CES trong vùng biển nó quản lý Mỗi vùng biển chỉ có 1 trạm NCS, như vậy ta có 4 trạm NCS quản lý 4 vùng biển
Trạm điều khiển chung của cả hệ thống (OCC: Operation Control Center) đặt tại LonDon thủ đô nước Anh Trung tâm có 2 bộ phận là:
Bộ phận điều khiển quỹ đạo bay của vệ tinh (SCC: SATELLITE Control Center) đảm bảo vệ tinh bay đúng quỹ đạo, vị trí và luôn giữ cho anten luôn hướng về vị trí mong muốn và bộ phận điều khiển mạng thông tin (CCC: Communication Control Center)
* Khâu vệ tinh: (Khâu trung gian)
Hệ thống sử dụng 4 vệ tinh địa tĩnh, quản lý vùng biển
Vùng phủ sóng của hệ thống N,S Vị trí của các vệ tinh trên các vùng biển:
Mỗi vùng biển có 1 vệ tinh quản lý, tương ứng với các phương thức thông tin khác nhau ta có các mã khác nhau tương ứng với từng vệ tinh Bảng mã đó như sau
Như vậy khi tàu hoạt động ở vùng biển nào, nếu ta muốn liên lạc thì phải chọn đúng mã vệ tinh vùng ấy tương ứng với từng phương thức liên lạc
N
S
AOR – E 15°5 W
AOR-W 54°
IOR (64°5) E
POR (178) E
Trang 1919
VD: Muốn liên lạc với tàu vùng IOR qua phương thức Telex thì mã vệ tinh sẽ là (582)
Do vậy khi tàu chạy từ vùng biển này sang vùng khác ta phải đổi mã vệ tinh thì mới liên lạc được
Dưới đây là bản đồ phủ sóng của các vệ tinh
Trên thực tế có vùng tàu chạy thuộc vùng phủ sóng của 2 vệ tinh thì ta chọn mã vệ tinh nào cũng liên lạc được Tuy nhiên ta nên chọn vệ tinh nào có góc ngẩng cao hơn
* Khâu sử dụng: (Khâu cuối)
Là các trạm đặt dưới tàu (SES: Ship Earch Station,
Hiện nay có nhiều loại thiết bị đầu cuối đang được lắp đặt dưới tàu, mỗi loại này đều
có hình dáng và thông số kỹ thuật khác nhau như INMARSAT A, INMARSAT B/M, INMARSAT-C, INMARSAT D,E
Trang 20INM-C 2.3.2 Ph©n lo¹i theo ph−¬ng thøc th«ng tin
Trang 2121
2.3.3 Phân loại theo số nhận dạng (IMN: INMARSAT Mobile Number)
INM-A: 7 Digital 1X2 X3 X4 X5 X6 X7 (X1=1, X2 X3 X4=MID) INM-B: 9 Digital 3X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 (X1=3, X2 X3 X4=MID) INM-C: 9 Digital 4X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 (X1=4, X2 X3 X4=MID) INM-M: 9 Digital 6X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 (X1=6, X2 X3 X4=MID) (MID: Maritime Identification Digits) Nó chính là mã nước có tàu
2.3.4 Các tiêu chuẩn của các trạm đài tàu
2.3.4.1 Trạm đài tàu INMARSAT-A
INM-A là hệ thống INMARSAT đầu tiên đưa vào hoạt động năm 1982
Cung cấp các dịch vụ Tel, Telex, Fae, Email, Data (56-64 Kb/s)
Anten parabol đường kính (0,9-1,2) mét thích hợp với phương tiện vận tải lớn, các tầu dầu, tàu chở khách và tàu siêu lớn Tính đến 1998 khoảng 25.000 trạm Thế hệ INM-A mới gọn nhẹ hơn, dễ sử dụng, giá thành hạ có khả năng ghép nối được với nhiều thiết bị
đầu cuối khác
INM-A sử dụng kỹ thuật Analog
2.3.4.2 Trạm đài tàu INMARSAT-B
- INM-B đã sử dụng kỹ thuật số, kích thước gọn nhẹ hơn, anten cũng dạng parabol Cũng có đủ phương thức thông tin như INM-A nhưng tốc độ cao hơn và chất lượng thông tin tốt hơn do sử dụng công nghệ cao Đưa vào sử dụng 1993
2.3.4.3 Trạm đài tàu INMARSAT-C
- Được đưa vào sử dụng 1991, chỉ cung cấp dịch vụ: Telex, Email, Data Sử dụng anten vô hướng nên kích thước nhỏ, là thiết bị thuộc GMDSS theo quy định của IMO bắt buộc phải lắp đặt
INM-C đơn giản, giá rẻ, gọn nhẹ phù hợp với tàu thuyền nhỏ
Tốc độ thông tin 600 bit/s
- Ngoài ra: INM-C còn cung cấp dịch vụ gọi nhóm tăng cường EGC (Enhanced Group Call) dịch vụ này cho phép gửi thông tin tới nhóm tàu được chọn trước, hoặc nằm trong vùng địa lý xác định
- Chức năng báo động cấp cứu và điện khẩn với mức độ ưu tiên cao nhất tới các RCC 2.3.4.4 Trạm đài INM-M
Được đưa vào khai thác 1992 với mục đích hoàn thiện các dịch vụ hiện có với giá rẻ
và kích thước gọn nhẹ hơn
Đến 1997 đưa ra INM-Mini-M:
Có tính ưu việt như: Có khả năng chống sai số, cũng như sửa sai, có dịch vụ gọi nhóm,
có khả năng điều khiển công suất phát xạ
Tốc độ: Tel (4,8 Kb/s), Fae (92,4 Kb/s), Data (2,4 Kb/s)
2.3.4.5 Trạm INM-E:
Trang 222.4.1 ý nghĩa của việc xác định (Az, β)
- Az là phương vị của vệ tinh, β là góc nhìn vệ tinh
- Các loại INM-A,B,M đều có chế độ Tel và Fac, nó yêu cầu dải thông rộng và kỹ thuật truyền tin phức tạp hơn Vì vậy anten của nó có dạng parabol, để có tính định hướng cao và tín hiệu đầu vào máy thu lớn hơn
Do vậy INM-(A,B,M) cần phải có bộ phận quay anten bám theo vệ tinh khi tàu đổi hướng Để thực hiện chức năng bám vệ tinh có 2 phương pháp tự động và bằng tay Phương pháp bằng tay được thực hiện khi tự động hỏng
Muốn quay được anten người sử dụng phải biết được Az, β của vệ tinh
Az, β được tìm bằng tra bằng và bản đồ
- Với INM-C, E vì anten là vô hướng nên máy không có bộ bám anten
Hiện tại có 2 phương pháp xác định (Az, β)
2.4.2 Xác định (Az, β) bằng tính toàn và tra bảng
- Biết vị trí tàu (φ, λ)
- Xác định |Δλ| (giữa vệ tinh cần thu và tàu)
- Tra bảng dựa vào 2 thông số: Δλ và φT
Khi tra bảng ta dóng Δλ theo hàng ngang và φT theo hàng dọc
Giao của 2 đường này cho ta giá trị của Az và β
VD: như hình dưới ta có Δλ=20, φT=10 Tra bảng ta có thì giá trị Az =295 và β=60
Trang 2323
- Các bảng tra: Xem (phụ lục: 1)
+ Bảng C1: cho biết kinh độ của:
IOR: 64.5 E POR: 178° E + Bảng C2: Vị trí tàu ở Bắc bán cầu và phía Đông của vệ tinh (N, E) + Bảng C3: Vị trí tàu ở Bắc bán cầu và phía Tây của vệ tinh (N, W) + Bảng C4: Vị trí tàu ở Nam bán cầu và phía Đông của vệ tinh (S, E) + Bảng C5: Vị trí tàu ở Nam bán cầu và phía Tây của vệ tinh (S, W)
Trang 2424
Ta chọn vệ tinh: POR tra C1 là: 178°E
Xác định Δλ:
Δλ=(178-157)=21 → Lấy tròn 20°
Tra bảng C5 với Cho ta
Chú ý: - Cùng vị trí tàu nếu nằm trong vùng phủ sóng của 2 vệ tinh thì ta có thể chọn 2 vệ tinh khác nhau và sẽ cho kết quả Az, β sẽ khác
- Việc chọn vệ tinh sao cho góc ngẩng β là lớn nhất
2.4.3 Xác định Az, β bằng tra bản đồ Xem (phụ lục 2)
- Ta có 4 bảng tra tương ứng với các vùng biển của từng vệ tinh
- Khi có vị trí tàu, ta chọn bảng tra tương ứng và chấm vị trí tàu lên bảng tra
- Đối chiếu và nội suy để xác định Az, β
- Với cách xác định này sẽ nhanh và thuận tiện hơn, tuy nhiên độ chính xác không cao Phương pháp này được áp dụng nhiều hơn dưới tàu
- Thực hành làm 4 bài tập tương ứng với từng vùng biển,
2.5 Bảng mã dịch vụ và mã trạm bờ
2.5.1 Bảng mã dịch vụ quốc gia (Country Code)
Để phục vụ cho việc thông tin giữa các quốc gia được thống nhất và thuận tiện, tổ chức thông tin quốc tế đã quy định cho mỗi quốc gia tương ứng với từng phương thức thông tin một mã, được gọi là mã nước, hiện có 2 bảng mã nước dành cho (Tel, Fae) và (Telex, Data)
Xem (phục lục 3)
VD: Việt Nam: Country Code (Tel, Fac) là 84
(Telex) là 805
2.5.2 Bảng mã quốc tế (ISC 2: Digit Code Serviers)
Được gọi là bảng mã dịch vụ quốc tế 2 số
Mỗi loại dịch vụ đều có mã riêng, chúng ta muốn sử dụng dịch vụ gì thì đưa mã tương ứng
Ví dụ: 00 - Là mạng dịch vụ tự động
11 - Yêu cầu nhân viên quốc tế trợ giúp
13 - Yêu cầu nhân viên quốc gia trợ giúp
37 - Thông báo thời gian sau cuộc gọi
38 - Giúp đỡ y tế
39 - Giúp đỡ hàng hải
41 - Thông báo thời tiết
43 - Thông báo vị trí tàu
Trang 25Nhận được dòng mã lệnh này tổng đài quốc tế sẽ tự động chọn mã nối mạng:
84 Mã thoại Việt Nam
31 Mã vùng Hải Phòng
Số thuê bao 3735035 khoa ĐKTB Đại học Hàng hải
2.5.3 Bảng mã trạm bờ INM (Shore ID)
Mỗi trạm bờ của hệ thống INM khác nhau sẽ có mã khác nhau, khi muốn liên lạc từ tàu vào bờ ta phải tra (Phụ lục 4) để xác định mã trạm bờ cho phù hợp để nối mạng Khi nối mạng xong với trạm bờ ta mới tiếp tục nối mạng qua trạm bờ tới thuê bao cần liên lạc
Mỗi vùng biển có nhiều trạm bờ (CES) và 1 trạm tọa độ mạng (NCS) để điều hành mọi sự hoạt động của các trạm trong vùng biển nó quản lý
Có thể với 1 trạm bờ nhưng khi liên lạc với các loại INM khác nhau thì nó mang các mã khác nhau
VD: Trạm LES Hải Phòng - Việt Nam
- Với INM - (B, M) Nó có ID là 009
- Với INM- C Nó có ID là 330
Do vậy khi liên lạc người sử dụng cần lưu ý đến vấn đề này
2.5.4 Bảng mã vệ tinh (Mã vùng biển) AREA-Code
- Thông thường để cho tiện ta thay cho việc gọi mã vệ tinh ta gọi là mã vùng biển
- Mỗi vệ tinh quản lý 1 vùng biển, do vậy tàu hoạt động ở vùng biển nào phải nối mạng với vệ tinh ở vùng biển đó mới liên lạc được vào bờ Nếu ta chọn sai sẽ không thực hiện được cuộc gọi
- Mỗi vùng biển khi liên lạc ở các chế độ thông tin khác sẽ có mã khác nhau, bảng mã
đó như sau
2.5.5 Cách tra cứu trạm bờ và mã vùng biển
- Sách tra cứu tài liệu thông tin dưới tàu có hai loại (List, Volume)
2 loại này nội dung và số tập giống nhau
Trang 2626
Hiện tại có 7 tập, mỗi tập có nội dung sau:
+ (List, Volume) 1 Coast Radio Station
2.6 Quy trình thông tin liên lạc qua INMARSAT
2.6.1 Cài đặt thông số ban đầu:
- Với INM-C không phải thực hiện bước này vì nó sử dụng anten vô hướng
- Các loại INM (A, B, M) ta cần phải cài đặt thông số ban đầu để tàu liên lạc được với vệ tinh (hay nói cách khác là thu được tín hiệu từ vệ tinh)
Các thông số cài đặt ban đầu bao gồm:
+ Hướng mũi tàu
+ Thông số Azinut (xác định bằng tra bảng)
+ Góc ngẩng vệ tinh (xác định bằng tra bảng)
+ Vùng biển tàu đang hoạt động (I, P, A1, A2)
+ Thời gian (giờ thế giới)
+ Trạm bờ vùng biển tàu đang hoạt động
Nếu các thông số đưa vào phù hợp thì tàu sẽ nhận được tín hiệu từ vệ tinh bằng thông
số ở góc trên bên trái màn hình (REC-15): Thể hiện mức tín hiệu thu về đạt 15 đủ tiêu chuẩn để tiếp tục liên lạc
2.6.2 Quy trình liên lạc (Telex):
Có 3 trường hợp liên lạc giữa các trạm INM
+ Liên lạc tàu vào bờ (Ship To Shore)
+ Liên lạc từ bờ ra tàu (Shore To Ship)
+ Liên lạc từ tàu với tàu (Ship To Ship)
2.6.2.1 Liên lạc từ tàu vào bờ (Ship To Shore)
Bước 1: Soạn bức điện và ghi vào file No
Bước 2: Xác định các mã cần cho nối mạng
- Xác định mã trạm bờ cần liên lạc (Shore.ID)
- Mã Telex quốc gia có thuê bao cần liên lạc (Telex Code)
- Nối mạng với trạm bờ theo trình tự:
Trang 2727
Khi có tín hiệu trả lời của trạm bờ (thẻ hiện GA+) thì ta thực hiện tiếp việc nối mạng với thuê bao theo trình tự:
Bước 3: Nối mạng với thuê bao
Khi nhận được tín hiệu thông mạng với thuê bao cần gọi thì ta thực hiện bước tiếp
Bước 4: Lấy (file) vừa soạn thảo ấn
Cho gửi bức điện Sau khi gửi xong, máy thực hiện cắt nối mạng VD: Liên lạc từ tầu có INM-B ở vùng PORtới số Telex của Khoa ĐKTB trường Đại học Hàng Hải Việt Nam là 3735020
- Xác định các mã cho cuộc liên lạc Telex
+ Trạm bờ ở vùng biển POR (Chọn trạm bờ Singapore là 210)
+ Mã Telex Việt Nam là 805
+ Mã vùng Hải Phòng là 31
- Thiết lập cuộc gọi bằng gõ dòng lệnh:
→ 210 + ↵ Đến khi có trả lời của trạm bờ thì gõ tiếp
→ 00 805 31 3735020 + ↵
Chú ý: Trong bức điện soạn thảo cuối bức điện đánh 5 chấm ( ) để máy hiểu bức
điện đã kết thúc và ngắt mạng Nếu ta quên không đánh 5 chấm trước thì sau khi gửi bức
điện xong ta gõ 5 chấm để kết thúc phiên liên lạc
Nếu ta không soạn điện trước thì sau khi nối mạng với thuê bao xong ta soạn điện trên máy rồi gửi, cách này phải trả tiền cả thời gian soạn điện vì khi này máy đã được nối mạng với bờ
2.6.2.2 Liên lạc từ bờ ra tàu (Shore To Ship)
Trước đó chủ tàu phải đăng ký thue dịch vụ thông tin với trạm LES nào đó hoặc đại lý
được nó ủy quyền Để sau này tính cước với chủ tàu Việc thuê dịch vụ có thể theo quý, năm hoặc theo chuyến
Bước 1: Soạn bức điện gửi cho tàu và ghi vào (file No)
Bước 2: Xác định mã vùng biển tàu đang hoạt động
Bước 3: Thiết lập nối mạng với tàu tuần tự theo các mã
Bước 4: Lấy (file) vừa soạn và gửi cho tàu và kết thúc liên lạc
00 Country
Code
Ocean Code
INM Number
Telex Number
+ ↵
↵
Trang 2828
VD: Liên lạc bằng Telex cho tàu ở IOR có lắp đặt INM-C từ công ty VOSCO Việt Nam
- Xác định các mã cho cuộc liên lạc Telex:
+ Mã vùng biển IOR tương ứng với phương thức liên lạc Telex là: 582
+ Mã Telex Việt Nam là: 805
+ Số INM-C là 457456789 (4: loại INM-C, 574 là MID Việt Nam)
- Thiết lập cuộc gọi bằng gõ dòng lệnh:
→ 00 805 582 457456789 + ↵
2.6.2.3 Liên lạc Ship To Ship
- Có 2 trường hợp xảy ra: 2 tàu cùng 1 vùng biển và 2 tàu khác vùng biển
- Về cách liên lạc thì hoàn toàn giống nhau, nhưng về đường truyền thì 2 trường hợp khác nhau, do vậy cước cũng khác nhau
Trường hợp 2 tàu cùng vùng biển chỉ có cước không gian, 2 tàu khác vùng biển thì thêm cước bưu điện (cước đất liền)
Phương thức liên lạc tàu –> tàu có các bước sau:
Bước 1: Tàu gọi liên lạc với trạm bờ vùng tàu hoạt động
Bước 2: Sau khi tàu nhận được trả lời từ trạm bờ: GA+ ta đưa mã vùng biển và mã số nhận dạng tàu cần gọi để nối mạng
Bước 3: Sau khi nhận được trả lời của tàu cần gọi, ta lấy file đẫ soạn và gửi đi Chú ý: Sau khi thực hiện xong phiên liên lạc, nếu cần biết thời gian bao lâu để ghi vào nhật
ký, thì ta thực hiện: + ↵
2.6.3 Quy trình liên lạc thoại (Tel)
- Quy trình liên lạc (Tel) chỉ thực hiện với INM (A, B, M) còn INM – C không có chế độ này
- Các bước nối mạng B1, B2, B3 hoàn toàn giống (Telex) ta chỉ cần thay mã (Telex) bằng mã (Tel)
Khi thực hiện nối mạng xong, B4 thay cho việc chọn file để gửi thì ta liên lạc trực tiếp như sử dụng điện thoại
VD: Liên lạc (Tel) từ bờ tới tàu ở IOR có số ID: 4MID X5X6 X7 X8 X9
thông qua trạm LES Hải Phòng 00 84 872 4MID X5X6 X7 X8 X9 #↵
- số MID của các nước tra (Phụ lục 6)
2.6.4 Trực và phát cấp cứu qua INMARSAT
- INM có chế độ trực canh cấp cứu tự động, khi nhận được tín hiệu cấp cứu, hệ thống INM sẽ báo động bằng chuông, còi, đồng thời tự động in ra nội dung bức điện
- Ngoài ra khi tàu bị nạn ta có thể sử dụng INM như một kênh để phát cấp cứu Việc phát cấp cứu thực hiện rất đơn giản, ta chỉ cần mở nắp ấn vào nút màu đỏ Distress ,
37
Trang 2929 bức điện cấp cứu sẽ được phát cho tất cả các trạm Nếu có đủ thời gian, ta sẽ soạn bức
điện cấp cứu theo mẫu có sẵn trước khi phát
Trang 3030
3 Chương 3: Hệ thống tìm kiếm cứu nạn toμn cầu (GMDSS)
(Global Maritime Distress and Safely System) 3.1 Giới thiệu chung:
- Tuy có sự hỗ trợ tích cực của phương tiện và khoa học kỹ thuật nhưng trên phạm vi toàn cầu số vụ tai nạn đường biển ngày càng gia tăng do cả nguyên nhân chủ quan và khách quan, gây nên những thiệt hại không nhỏ về người và của, ảnh hưởng xấu đến môi trường biển
- Thời tiết ngày càng biến đổi khắc nghiệt, thiên tai, bão, lốc, sóng thần ngày càng mạnh
Do vậy cần có một tổ chức thống nhất trong hoạt động tìm kiếm cứu nạn toàn cầu Năm 1979 2 tổ chức IMO và ITU thống nhất xây dựng hệ thống GMDSS Sau đó vào những năm 1981, 1983, 1987, 1988 đã bổ sung và hoàn chỉnh điều lệ và quy chế hoạt
động
Hệ thống GMDSS từ khi hoạt động đã mang lại hiệu quả cao và thiết thực cho việc tìm kiếm cứu nạn toàn cầu
3.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của GMDSS
3.1.2.1 Hướng dẫn an toàn giao thông trên biển
- Phát các thông báo liên quan đến an toàn trên biển
- Đầu tư, nâng cấp trang thiết bị đảm bảo yêu cầu đặt ra
- Tổ chức học tập, hướng dẫn nâng cao nghiệp vụ chuyên môn
- Tổ chức kiểm tra, giám sát theo công ước quốc tế
3.1.2.2 Tổ chức tìm kiếm cứu nạn
- Tổ chức mạng lưới rộng khắp toàn cầu, hoạt động đồng bộ, thống nhất
- Mỗi khu vực, mỗi quốc gia đều có lực lượng chuyên trách chịu trách nhiệm về tìm kiếm cứu nạn, được tổ chức theo mạng lưới từ trung ương xuống địa phương
- Các đội tìm kiếm cứu nạn được trang bị đầy đủ, thường trực H24, có thể ứng cứu trong mọi hoàn cảnh
- Khi có sự cố trên biển hệ thống GMDSS phát thông báo cứu nạn trên diện rộng, đồng thời chỉ đạo kịp thời việc phối hợp tìm kiếm cứu nạn Đảm bảo hiệu quả tìm kiếm cứu nạn cao nhất
Trang 3131
3.1.2.3 Tính hiệu quả của hệ thống GMDSS
- Phát hiện cấp cứu nhanh chóng, chính xác 98%
- Thực hiện trên phạm vi toàn cầu thời gian H24
- Tổ chức cứu nạn kịp thời trong mọi hoàn cảnh
3.1.2.4 Tổ chức mạng lưới tìm kiếm cứu nạn ở Việt Nam
- Mạng lưới tổ chức tìm kiếm cứu nạn ở Việt Nam
Mạng lưới được tổ chức chặt chẽ từ trung ương đến địa phương có sự phối hợp của
nhiều bộ ngành Hiện nay Bộ Quốc phòng là cơ quan chính cùng phối hợp với Cục Hàng hải, hàng không, các bộ phận ở tỉnh thành
- Ngành hàng hải có bộ phận chuyên trách phục vụ tìm kiếm cứu nạn, trên là Cục hàng hải, dưới là 3 trung tâm cho 3 khu vực:
Trang 3232
- Với 2 hệ thống này đảm bảo phủ sóng toàn cầu
* Thông tin mặt đất bao gồm: Vùng A1: VHF, VHF-DSC
Vùng A2, A3, A3 có máy MF/HF-DSC sử dụng 6 cặp tần số (2,4,6,8,12,16) MHZ,
còn có hệ thống NAVTEX-518KHz, thiết bị phát vạch Radar: SART (9-9.5) GHz
* Thông tin vệ tinh:
+ Hệ thống INMARSAT-C phủ sóng ở vùng ≤ 70°N,S.
+ Hệ thống vệ tinh phục vụ xác định vị trí tàu bị nạn (COSPASS-SARSAT –406 )
- Hoạt động của hệ thống GMDSS:
Khi tàu bị sự cố, tùy cự ly và tính chất bị nạn mà ta sử dụng một số hay tất cả những
thiết bị phát cấp cứu trên tàu
Khi nhận đ−ợc tín hiệu cấp cứu:
+ Là tàu khác:
- Chuyển máy về kênh thông tin thích hợp lắng nghe
- Luôn sẵn sàng hỗ trợ việc tìm kiếm
- Phát thông báo cứu nạn nếu cần thiết + Trạm bờ:
- Phát trả lời tàu bị nạn
- Phát loan báo tàu bị nạn trên diện rộng
- Tổ chức, phối hợp tìm kiếm cứu nạn
- Chức năng của từng thiết bị:
+ VHF – DSC – tàu↔bờ(A1) và tàu với tàu khác
+ MP/HF - DSC – tàu↔bờ (A2, A3, A4), tàu với tàu khác
+ INMARSAT-C – tàu↔bờ (A3)
3.2.3 Quy định về lắp đặt thiết bị GMDSS theo vùng:
Trang 3333
3.3 Các loại bức điện cấp cứu
3.3.1 Mức độ ưu tiên của các loại bức điện
- Bức điện cấp cứu (Distress Message)
- Bức điện khẩn cấp (Urgency Message)
- Bức điện an toàn (Safety Message)
- Bức điện thường (Normal Message)
Trong trường hợp cụ thể, tùy theo tính chất của sự việc mà ta lựa chọn loại bức điện phát cho phù hợp Trên tàu khi muốn thực hiện phát cấp cứu phải được lệnh của thuyền trưởng Việc phát tín hiệu cấp cứu liên quan đến an toàn sinh mạng thuyền viên và tàu nên phải cân nhắc thận trọng
3.3.2 Tính chất của các loại điện cấp cứu:
1 Cháy, nổ : Fire/ Explosion
7 Mất chủ động và trôi dạt: Disable and adript
9 Bị cướp biển: Attack by pirates
3.3.3 Các loại bức điện thông tin tìm kiếm cứu nạn
- Gọi cho 1 tàu (Indivial)
- Gọi cho nhóm tàu
- Gọi theo vùng địa lý
- Gọi cho tất cả các tàu (All Ship)
- Gọi trễ (Distress Relay)
- Gọi trả lời (Ack nowledgement)
3.4 Thiết bị và kỹ thuật gọi chọn số DSC
3.4.1 Ưu điểm của thiết bị DSC
- Trên tàu lắp đặt 2 thiết bị: VHF-DSC, MF/HF-DSC phục vụ cho việc tìm kiếm cứu nạn
Trang 34- Giá trị của bit trong mã nhị phân:
+ 1 bit trong mã nhị phân có 2 giá trị (0 và 1)
+ Các bit có vị trí khác nhau trong dãy sẽ có một giá trị khác nhau (được gọi là trọng số)
VD: Ta có dãy mã 7 bit
X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 Nhóm bít
64 32 16 8 4 2 1 Trọng số các bít
Theo quy định X1 có giá trị nhỏ nhất (1) và X7 có giá trị lớn nhất (64)
+ Như vậy nếu ta mã hóa 1 ký tự bằng mã 7 bit thì nhóm mã 7 bít sẽ có 128 trạng thái khác nhau để lựa chọn:
Người ta lựa chọn các trạng thái ít sai gắn cho 26 chữ cái, 10 con số (kể cả số 0) và một số ký hiệu khác phục vụ cho truyền tin
- Kỹ thuật DSC sử dụng 10 bit
X10 X9 X8 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1
64 32 16 8 4 2 1 4 2 1 Trọng số của các bít
7 bit information 3 bit errow
Trang 3535
Trong kỹ thuật truyền tin DSC người ta thay số 0 bằng chữ B và số 1 bằng chữ Y và mã hóa theo nguyên tắc: Tổng số các số 1 trong phần thông tin = trọng số của các số 0 trong phần sửa lỗi
VD1: Ta có
Có 4 số 1 4
1 0 1 0 1 1 0 0 1 1
Y B Y B Y Y B B Y Y
Ta có 4 chữ số 1 trong phần thông tin do vậy bit 0 phải rơi vào X3 (Vì X3) có giá trị là
4 bằng với 4 chữ số 1 trong phần thông tin
VD2:
Có 3 số 1 2+1=3
B Y B Y Y B B Y B B
Ta có 3 chữ số 1 trong phần thông tin thì trong phần sửa lỗi X2 = 0, X1 = 0 mới
có giá trị là 3 bằng 3 chữ số 1 trong phần thông tin
Với 3 bit sửa lỗi ta chỉ có tối đa 8 trạng thái khác nhau, do vậy sẽ có một số trường hợp trùng trong phần sửa lỗi
Do vậy, mặc dù đã có 3 bit sửa lỗi nhưng cũng không khắc phục được triệt để sai số trên đường truyền Tuy nhiên, với cách này khả năng chống nhiễu rất cao
Quá trình trên được gọi là quá trình mã hóa có mã lỗi Để thông tin nhận được bằng thiết bị DSC phải có quá trình giải mã ở máy thu
3.4.3 Các phương thức thông tin sử dụng trong hàng hải
- Thông tin một chiều (FEC) là thông tin không sửa lỗi (Như máy NAVTEX) độ chính xác không cao
- Thông tin hai chiều (ARQ) là thông tin có sửa lỗi dùng cho các thiết bị DSC, phương thức này có độ chính xác cao hơn
3.4.4 Số nhận dạng các thiết bị DSC (MMSI: Maritime Mobile Service Indentity Code)
- Số nhận dạng thiết bị DSC (9 số):
X1X2X3X4X5X6X7X8X9 Trong đó, X1X2X3 Thể hiện mã nước (MID)
- Số nhận dạng cho nhóm tàu của quốc gia thì số đầu là số (0)
0574: Nhóm tàu Việt Nam
005741996: Trạm bờ Hải Phòng Việt Nam
005741999: Trạm bờ Đà Nẵng
Trang 36- Quy định về tần số trong thông tin DSC
Khi gọi cấp cứu trên tần số DSC nào thì dựa vào yêu cầu về phương thức thông tin tiếp theo mà ta chọn tần số cho phù hợp
VD: Nếu DSC 2187,5 KHz
yêu cầu thông tin tiếp theo (Tel) thì tần số là 2182 KHz
yêu cầu thông tin tiếp theo (Telex) thì tần số là 2174,5 KHz
- Trên thực tế khi phát DSC trên tần số nào đó, không cần phải chọn chính xác tần số mà chỉ cần đưa băng tần tương ứng là được
VD: Phát 2187,5 chỉ cần chọn 2M
Phát 4207,5 chọn 4M
Phát 8414,5 chọn 8M
- Máy MF/HF – DSC có 6 tấn số trực canh, ta chỉ cần phát 1 tần số hoặc phát quét tuần
tự cả 6, máy thu luôn sẵn sàng thu 1 trong 6 tần số trên Như vậy khả năng phát và nhận tín hiệu báo động của thiết bị MF/HF – DSC tăng gấp 6 lần máy thường
3.5 Hệ thống thông tin an toàn Hàng hải (MSI) (Maritime safety information)
3.5.1 Chức năng, nhiệm vụ, vùng phủ sóng
- Hệ thống MSI có chức năng đảm bảo an toàn Hàng hải
- Nhiệm vụ là cung cấp dịch vụ về an toàn Hàng hải như thông báo thời tiết, khí tượng thuỷ văn, luồng lạnh trên một số tần số nhất định cho tàu từ hệ thống các trạm bờ
- Hệ thống phủ sóng toàn cầu nhờ vào việc bố trí mạng lưới các trạm bờ ở tất cả các vùng biển trên nhiều dải tần số:
+ Dải sóng MF có hệ thống thông tin NAVTEX, hoạt động trên tần số
518KHz(Tần số NAVITEX Hàng hải quốc tế), sử dụng kỹ thuật truyền chữ băng hẹp (NBDP: Narrow-band Direct-printing) tầm hoạt động (250 - 400) hải lý
Trang 3737
Hoạt động theo phương thức thu - phát 1 chiều Trạm bờ phát các bức điện (13 loại) trạm tàu thu và in tự động kèm theo có báo động bằng chuông và còi + Dải sóng ngắn HF, nhằm phủ sóng phần > 70(N,S) do hệ INM – không sử dụng
được trên vĩ độ này
+ Dịch vụ gọi nhóm tăng cường EGC nhằm mở rộng khả năng dịch vụ của của hệ thống INM - C hệ thống này cung cấp 2 loại dịch vụ: Safety NET, Fleet NET EGC - Safety NET: Cung cấp thông tin về an toàn Hàng Hải miễn phí
EGC - Fleet NET: Cung cấp các dịch vụ đặc biệt: thương mại, du lịch…Dịch vụ này
sử dụng phải trả phí
3.5.2 Kỹ thuật truyền chữ trực tiếp băng hẹp (NBDP) trong (MSI)
Một ký tự được mã hoá bằng 7 bít hoặc 10 bít và sử dụng kỹ thuật truyền chữ băng hẹp dưới 2 phương thức: FEC, ARQ
- Phương thức FEC: (Forwarded Errow Correction)
Là hình thức thông tin 1 chiều có sửa lỗi, áp dụng trong hệ thống thông báo hàng hải NAVTEX Trạm phát đặt trên bờ phát 1 ký tự 2 lần, máy thu nhận tín hiệu so sánh thấy giống cho in, còn khác thay ký tự sai bằng (*), nếu đường truyền xấu thì bức điện xuất hiện nhiều dấu (*), phương thức này nhanh nhưng độ chính xác không cao
- Phương thức ARQ (Automatic Reception/ Transmition Requestion)
Đây là phương thức tự động thu - phát 2 chiều có sửa lỗi Thiết bị này có thể sử dụng trong điều kiện thời tiết xấu Nó còn được gọi là phương pháp thu - phát đồng bộ
Nguyên lý của phương thức này là:
- Trạm phát ISS (Information Sending Station) phát 1 block 3 ký tự - trong 210ms (mỗi
ký tự 70ms), sau đó chuyển sang chế độ thu: 240ms
- Trạm thu IRS (Informatin Receiving Station)
Nhận nếu thấy đúng thì in, nếu sai thì phát trở lại yêu cầu máy phát phát lại, thời gian phát 3 ký tự cũng là 210ms Do vậy mất 450ms mới truyền được 3 ký tự Do vậy nếu
đường truyền xấu gây sai thì máy phải lặp lại nhiều lần → mất nhiều thời gian, khi nào
đúng mới chuyển sang block khác
ưu điểm của phương pháp này độ chính xác cao, song tốc độ chậm, nhất là khi đường truyền xấu
3.6 Hệ thống NAVTEX
3.6.1 Giới thiệu hệ thống NAVTEX
- Hệ thống NAVTEX xây dựng nhằm cung cấp các dịch vụ liên quan đến an toàn cho tàu
Trang 38- Nguời ta chia biển thành 16 vùng
- Mỗi vùng biển bố trí nhiều trạm bờ, mỗi trạm bờ được ký hiệu bằng 1 chữ cái từ (3-4) trạm thành nhóm Số trạm nhiều nhất trong vùng không quá 24
- Mỗi trạm thường phát 4 giờ một lần vào (10-15) phút đầu, 2 trạm liền nhau thông thường phát cách nhau 1 giờ, tuy nhiên có những vùng 2 trạm phát cách nhau chỉ 30 phút
- Hai trạm liền nhau không được ký hiệu tên trùng nhau
- Việt Nam: Trạm Hải Phòng (N) 42095 KHz
Đà Nẵng (P) 518 KHz
TP Hồ Chí Minh (X) 518 KHz 3.6.3 Các loại bức điện NAVTEX
- Máy thu NAVTEX dưới tàu có thể tự động thu được 13 loại bức điện liên quan đến an toàn hàng hải từ các trạm bờ Mỗi bức điện cũng được ký hiệu bằng chữ cái
A - Thông báo hàng hải
B - Thông báo thời tiết
C - Thông báo băng trôi
D - Thông tin về tìm kiếm cứu nạn
Trong đó 4 bức điện: A, B, D, L là bức điện ưu tiên khi thu
(Tức là khi đang thu bức điện thường có bức điện ưu tiên, máy sẽ dừng đê thu bức
điện ưu tiên)
Khi thu máy tự động in và lưu giữ trong bộ nhớ trong vòng 72 giờ và máy có thể lưu trữ được 128 bức điện
Trang 3939
Ngày … Giờ phát……
+ Phần nội dung: Tuỳ thuộc nội dung từng loại bức điện
Khi có ký tự lỗi trong quá trình thu máy sẽ đánh dấu (*) Khi bức điện thu được có nhiều dấu (*) thì độ tin cậy không cao
+ Phần kết thúc:
- Kết thúc bức điện thường có các dấu hiệu:
Bốn chữ (NNNN): Cho biết bức điện đã kết thúc
Cont: Cho biết bức điện còn phát tiếp vào lần sau
%: Phần trăm sai số: Tính bằng tổng dấu */Tổng số ký tự thu
Nếu <4% bức điện tin cậy và máy nhớ trong bộ nhớ
Nếu >4% bức điện tham khảo và máy không nhớ
Ví dụ: (Đưa ví dụ về bức điện NAVTEX)
3.6.5 Khai thác máy thu NAVTEX
- Máy thu NAVTEX theo quy định của IMO phải đảm bảo hoạt động H24
- Khi có bức điện gửi đến máy sẽ báo động và tự động in bức điện thu được, người sử dụng phải đến tắt báo động và xem nội dung điện, nếu cần phải báo cáo với thuyền trưởng
- Trên thực tế không nhất thiết phải thu tất cả các loại bức điện và những trạm không cần thiết cho hành trình do vậy, mục đích của việc này để đỡ tốn giấy, hại kim ghi… Ta sử dụng tính năng loại trừ cửa máy để loại trừ các trạm và bức điện không cần thu
- Vì máy thu NAVTEX sử dụng tần số 518 KHz (dải MF) nên khoảng cách thu vào ban ngày gần hơn ban đêm Vì thế có những vùng tàu chạy ngày rất ít nhận được điện
- Bộ phận kim in máy rất dễ hỏng, do vậy trong quá trình máy đang in không được xé giấy, vì làm như vậy dễ ảnh hưởng đến phần cơ khí của kim dẫn đến chữ việc in không
rõ hoặc thiếu kích thước thậm chí có thể gây hỏng
- Anten NAVTEX là anten tích cực (Act), tuy nhiên nếu anten này bị hỏng hoặc mất có thể thay bằng anten cần hoặc dây sóng trung (MF)
- Khi sử dụng cần lưu ý tới việc bảo quản giấy in cho khô ráo và tránh nơi có nhiệt độ cao vì là loại giấy cảm nhiệt Khi thay giấy cần lưu ý cho đúng mặt giấy, khi mua cần
đúng chủng loại