BÀI TOÁN TÍNH TOÁN SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN GIỮA TRẠM LES hải PHÒNG với vệ TINH IOR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG -o0o - BÀI TẬP LỚN MÔN: HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN MSV LỚP NHÓM :TH.S NGUYỄN NGỌC SƠN :HOÀNG THỊ HUẾ : 42122 : ĐTV52-ĐH2 :N01 HẢI PHÒNG, NĂM 2015 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .2 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Khái quát hệ thống thông tin vệ tinh .3 1.1.1 Cấu trúc tuyến thông tin vệ tinh .3 1.1.2 Các dạng quỹ đạo vệ tinh .4 1.1.3 Đặc điểm hệ thống thông tin vệ tinh .4 1.1.4 Các băng tần thường sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuyến thông tin vệ tinh CHƯƠNG II: BÀI TOÁN TÍNH TOÁN SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN GIỮA TRẠM LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR … …………………………………… .9 2.1 Khảo sát đặc điểm khí hậu Việt Nam ảnh hưởng đến suy hao tuyến TTVT 2.1.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam 2.1.2 Đặc điểm khí hậu khu vưc Hải phòng 2.2 Cơ sở lựa chọn vị trí đặt trạm LES Hải Phòng 10 2.3 Bài toán tính suy hao đường truyền 11 2.3.1 Các điều kiện đầu 11 2.3.2 Tính toán .12 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LƯU ĐỐ CUỘC GỌI TỪ MES TỚI LES ………….18 3.1 Thủ tục thực gọi thông thường từ MES tới LES….………………….18 3.2 Thủ tục thực gọi cấp cứu………………………………………………22 KẾT LUẬN.………………………………………………………………………………24 Đườn g xuống Vệ tinh Đường lên CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH Cấu trúc tuyến thông tin vệ tinh Hình 1.1 – Sơ đồ tuyến thông tin vệ tinh - Cấu hình tổng quát hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm : + Một vệ tinh địa tĩnh (trên quỹ đạo) + Các trạm mặt đất: máy thu máy phát, trạm truy cập đến vệ tinh nhận thông tin từ vệ tinh + Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh gọi đường lên(tần số khoảng 6GHz 14GHz), đường vệ tinh đến trạm thu mặt đất gọi đường xuống(tần số khoảng 4GHz 11GHz) Muốn thiết lập tuyến thông tin vệ tinh trước hết phải phóng vệ tinh lên quỹ đạo vệ tinh phải có khả thu phát sóng vô tuyến điện Vệ tinh vệ tinh thụ động, phản xạ sóng vô tuyến cách thụ động mà không khuếch đại biến đổi tần số Hầu hết vệ tinh vệ tinh tích cực Vệ tinh thu tín hiệu từ trạm mặt đất, biến đổi, khuếch đại phát lại đến nhiều trạm mặt đất khác Hình 1.1 tuyến thông tin vệ tinh hai trạm mặt đất.Tín hiệu từ trạm mặt đất đến vệ tinh gọi đường lên (uplink) tín hiệu từ vệ tinh đến trạm mặt đất gọi đường xuống (downlink) Thiết bị thông tin vệ tinh bao gồm số phát đáp (Transponder) khuếch đại tín hiệu băng tần lên công suất đủ lớn phát trở mặt đất Theo nguyên lý, hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm khâu: Khâu vệ tinh; Khâu mặt đất (trạm điều khiển); Khâu thiết bị đầu cuối Các dạng quỹ đạo vệ tinh Có dạng quỹ đạo vệ tinh quỹ đạo elip quỹ đạo tròn - - Quỹ đạo elip có dạng quỹ đạo elip cao (HEO) hay gọi quỹ đạo Molniya, độ nghiêng mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo 65 o, cận điểm 1000 km viễn điểm 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo 11h58’ Quỹ đạo tròn có loại: + Quỹ đạo thấp (LEO): độ cao từ 500 km đến 10.000 km; + Quỹ đạo trung bình (MEO): độ cao từ 10.000 km đến 20.000 km; + Quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ: độ cao 35.768 km, chu kỳ bay vệ tinh chu kỳ tự quay trái đất 23h56’04s Trong quỹ đạo tròn lại chia ra: + Quỹ đạo cực tròn: mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích đạo nghĩa vòng bay vệ tinh qua hai cực trái đất; + Quỹ đạo tròn nghiêng: mặt phẳng quỹ đạo nghiêng góc so với mặt phẳng xích đạo; + Quỹ đạo xích đạo tròn: mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo Trong quỹ đạo xích đạo tròn vệ tinh bay chiều với chiều quay trái đất có chu kỳ chu kỳ quay trái đất quỹ đạo vệ tinh gọi quỹ đạo địa tĩnh (GEO) Quỹ đạo cực tròn Quỹ đạo elip nghiêng Quỹ đạo xích đạo tròn Hình 1.2 – Ba dạng quỹ đạo vệ tinh Trong dạng quỹ đạo vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh vệ tinh lý tưởng cho mục đích thông tin vệ tinh đứng yên ta quan sát từ vị trí cố định mặt đất, nghĩa thông tin đảm bảo liên tục ổn định 24 trạm nằm vùng phủ sóng vệ tinh mà không cần chuyển đổi sang vệ tinh khác Bởi mà hầu hết hệ thống thông thông tin vệ tinh cố định sử dụng vệ tinh địa tĩnh Đặc điểm hệ thống thông tin vệ tinh Thông tin vệ tinh hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ tinh nhân tạo để chuyển tiếp tín hiệu trạm mặt đất Vì trạm chuyển tiếp vệ tinh có độ cao lớn nên thông tin vệ tinh có ưu điểm so với hệ thống viễn thông khác là: +Có khả đa truy nhập +Vùng phủ sóng rộng +Ổn định cao,chất lượng khả thông băng rộng +Có thể ứng dụng tốt cho thông tin di động +Hiệu kinh tế cao cho thông tin đường dài,xuyên lục địa -Sóng vô tuyến điện phát từ vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh bao phủ 1/3 toàn bề mặt trái đất.Bởi trạm mặt đất thuộc vùng liên lạc với trạm mặt đất thuộc vùng phủ sóng thông qua vệ tinh thông tin -Kỹ thuật sử dụng vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất việc tăng hiệu sử dụng tới cực đại gọi đa truy nhập(đa truy nhập phương pháp dùng phát đáp vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất) -Yêu cầu đa truy nhập khong để nhiễu trạm mặt đất.Vì phải phân chia tần số,thời gian không gian sóng vô tuyến điện để truyền tin ,phải phân phối tần số,các khe thời gian cách thích hợp cho trạm mặt đất -Đa truy nhâp phân chia thành loại sau(theo quan điểm ghép sóng mang): +FDMA:Frequency Division Multiple Access +TDMA:Time Division Multiple Access +CDMA:Code Division Multiple Access -Nhược điểm thông tin vệ tinh: +Với tổng chiều dài đường lên đường xuống 70000km thời gian truyền trễ đáng kể ≈ ∗S tốc độ truyền sóng cao 300000km/s +Sóng vô tuyến điện bị suy hao hấp thụ tầng điện ly khí đặc biệt ÷ mưa Để khắc phục người ta thường chọn khoảng tần số bị suy hao nhỏ nhất(từ 10)Ghz gọi khoảng cửa sổ tần số :băng C 1.1.4 Các băng tần thường sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh Bảng 1.1 Các băng tần sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh Băng tần (GHz) Băng tần 4/8 GHz (Băng C) 8/12 GHz (Băng X) Các ứng dụng điển hình Tuyến lên Tuyến xuống 5,925 - 6,425 (500 MHz) 3,7 - 4,2 (500 MHz) Băng tần sử dụng rộng rãi cho FSS BSS 5,725 - 6,275 (575 MHz) 3,4 - 3,9 (500 MHz) INTERSPUTNIK 5,850 - 7,075 (1 225 MHz) 3,4 - 4,2 4,5 - 4,8 (1 100 MHz) Băng tần C mở rộng 6,425 - 7,075 (300 MHz) 4,5 - 4,8 (300 MHz) 7,925 - 8,425 (500 MHz) 7,25 - 7,75 (500 MHz) Dùng cho thông tin phủ, quân sự; ngày bắt đầu ứng dụng thương mại 12/11 GHz (Băng Ku) 12,75 - 13,25 (500 MHz) 10,7 - 11,7 (1 000 MHz) 12,75 - 13,25 (500 MHz) 10,7 - 10,95 11,2 - 11,45 (500 MHz) Băng tần Ku mở rộng 12/18 GHz (Băng Ku) 14 - 14,5 14 - 14,25 (500 MHz) 11,7 - 12,2 12,5 - 12,75 (750 MHz) FSS, BSS 18/27 GHz (Băng K) 17,3 - 18,1 (800 MHz) 27/40GHz (Băng Ka) 27,5 - 31 (3 500 MHz) BSS feeder links 17,7 - 21,2 (3 500 MHz) sử dụng, sử dụng số nước Nhật Ý nghĩa băng tần: Băng C: dùng cho dịch vụ vệ tinh cố định Khoảng tần số từ (4÷6GHz) sử dụng phổ biến nhất; - Băng L: ấn định dùng cho dịch vụ vệ tinh di động; - Băng X: ấn định dành riêng cho quân sự; - Băng Ku: thường dải tần (12÷18GHz), bị suy hao lớn mưa sử dụng phổ biến cho dịch vụ vệ tinh quảng bá trực tiếp; - Băng Ka: thường dải tần (27÷40GHz), sử dụng cho hệ thống thông tin nội địa số nước: Nhật, Úc, Mỹ Băng tần bị suy hao lớn mưa, nên không thích hợp cho thông tin yêu cầu hiệu cao Các băng tần dải từ 300 MHz đến 10 GHz không bị ảnh hưởng lớn điều kiện truyền sóng qua khí phù hợp cho việc triển khai hệ thống thông tin vệ tinh Bởi vậy, năm trước hệ thống vệ tinh sử dụng băng tần C hình thành phát triển nhanh chóng Tuy nhiên với sự chật chội vị trí quỹ đạo việc phát triển nhanh chóng công nghệ mới, dịch vụ mới, việc sử dụng băng tần cao ngày trở nên phổ biến Vì thế, số năm gần nước tích cực triển khai hệ thống vệ tinh băng tần Ku Ka =>Việc sử dụng hiệu băng tần dùng cho thông tin vệ tinh quan trọng để mở rộng dung lượng hệ thống loại trừ can nhiễu CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH Một tuyến thông tin vệ tinh bao gồm đường truyền sóng từ anten trạm phát đến vệ tinh (tuyến lên) từ vệ tinh đến anten thu trạm mặt đất (tuyến xuống).Với vệ tinh địa tĩnh bay độ cao 35788km, cự ly thông tin từ trạm LES đến vệ tinh cho tuyến lên hay tuyến xuống gần 35.758 km, anten chiếu thẳng vào vệ tinh với góc ngẩng cực đại 900, xa 41.679 km góc ngẩng anten hướng vào vệ tinh gần theo phương nằm ngang với góc ngẩng nhỏ cho phép 50 Do cự ly truyền sóng thông tin vệ tinh lớn nên suy hao lớn tuyến suy hao không gian tự do, xác định biểu thức: L 0= 20log D + 20log f + 92.5dB) Trong đó: D – chiều dài tuyến lên xuống (Km) f– tần số công tác (GHz) Ngoài suy hao suy hao không gian tự loại suy hao khác không lớn tính toán tuyến thông tin vệ tinh mà không xét hết khả xấu ảnh hưởng môi trường truyền sóng xảy tượng đó, chất lượng thông tin xấu Các loại suy hao gồm: -Suy hao tầng điện ly: Tầng điện ly lớp khí nằm độ cao 60-500km, bị ion hoá mạnh nên lớp khí độ cao bao gồm chủ yếu điện tử tự gồm ion âm dương nên gọi tầng điện ly Sự hấp thụ sóng tầng điện ly giảm tần số tăng Ở tần số 0,6 – 6GHz hấp thụ tầng đối lưu nhỏ -Suy hao chất khí có tầng đối lưu: Tầng đối lưu lớp nằm sát mặt đất (cách 10km) gồm chất khí H 2O, O2, Ôzôn (O3), CO2 Các chất khí hấp thụ sóng gây suy hao Suy hao phụ thuộc vào tần số góc ngẩng anten Anten có góc ngẩng lớn suy hao tầng đối lưu nhỏ -Suy hao điều kiện thời tiết xảy tầng đối lưu mây, mưa, tuyết, sương mù Suy hao phụ thuộc vào nhiều yếu tố cường độ mưa hay sương mù, vào tần số, vào chiều dài quãng đường sóng mưa, chiều dài phụ thuộc vào góc ngẩng anten Hình 1.3 – Đồ thị biểu diễn suy hao tầng điện ly suy hao mưa theo tần số Theo đồ thị trên, tần số cao ảnh hưởng tầng điện ly ít, tần số băng sóng VIBA (1GHz) không bị ảnh hưởng sóng điện ly Khi tần số lớn 10GHz ảnh hưởng nhiều mưa Như khoảng 1-10GHz suy hao kết hợp tầng điện ly mưa nhỏ không đáng kể Do băng tần gọi cửa sổ tần số Lúc tần số công tác nằm vùng cửa sổ tần số suy hao truyền dẫn xem gần suy hao không gian tự CHƯƠNG II BÀI TOÁN TÍNH SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA ĐÀI LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR 2.1 KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU VIỆT NAM LIÊN QUAN ĐẾN SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH 2.1.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam Việt Nam nằm hoàn toàn vành đai nhiệt đới nửa cầu Bắc, thiên chí tuyến thiên xích đạo Ngoài lãnh thổ Việt nam lại có hình dạng đặ biệt, bờ biển từ Bắc xuống Nam uốn khúc theo hình chữ S kéo dài 15 vĩ độ Do nước ta nhận lượng nhiệt mặt trời lớn, nhiệt độ trung bình năm miền Bắc miền Nam từ 210 trở lên Tuy nhiên tác động mạnh mẽ gió mùa, đặc biệt gió mùa đông bắc nên nhiệt độ trung bình nước ta thấp nhiệt độ trung bình nhiều nước khác nằm vĩ độ Mặt khác, ảnh hưởng gió mùa nên khí hậu nước ta có khác rõ rệt miền Bắc miền Nam độ ẩm không khí, sương mù, cường độ mưa yếu tố ảnh hưởng đến suy hao đường truyền thông tin vệ tinh, đặc biệt yếu tố cường độ mưa Theo đồ vũ lượng quốc tế phân bố mưa đưa thông báo rep 563-4 CCIR, cho thấy Việt nam vùng phân bố mưa N có giá trị sau: t% 1,0 0,3 0,1 0,03 0,01 0,003 0,001 Rn(mm/h) 15 35 65 95 140 180 Bảng1.1 Số liệu quốc tế mưa Việt Nam Dòng bảng 1.1 phần trăm thời gian năm trung bình có cường độ mưa vượt giá trị cường độ mưa tương ứng dòng Nhưng thực tế lượng mưa phân bố Việt nam rẩt lớn, phân bố khác khu vực miền Bắc miền Nam Do việc khảo sát điều kiện khí hậu thực tế Việt nam để chọn vị trí đặt trạm LES tính toán suy hao đường truyền tuyến thông tin vệ tinh cần thiết 2.1.2 Đặc điểm khí hậu khu vực Hải Phòng Thời tiết miền Bắc nói chung thời tiết Hải Phòng nói riêng mang tính chất cận nhiệt đới ẩm đặc trưng: mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều, mùa đông khô lạnh, có mùa Xuân, Hạ, Thu, Đông tương đối rõ rệt Nhiệt độ trung bình vào mùa hè khoảng 32,5 °C, mùa đông 20,3 °C nhiệt độ trung bình năm 23,9 °C Lượng mưa trung bình năm khoảng 1600 – 1800 mm Độ ẩm không khí trung bình 85 - 86% Tuy nhiên, Hải Phòng có chút khác biệt so với Hà Nội mặt nhiệt độ thời tiết Do giáp biển, thành phố ấm °C vào mùa đông mát đến độ vào mùa hè 10 độ sâu khác Từ người ta xác định lượng sunfat đất mạch nước ngầm bên để xem xét ăn mòn sunfat sở hạ tầng xây dựng, độ lún đất * Nhân tố nhiễu Nhiễu sinh từ tuyến thông tin liên lạc khác nhau, radar, nhiễu từ trạm mặt đất với dịch vụ thông tin khác, đặc biệt thiết lập sóng viba mặt đất hoạt động dải tần Để giảm tối thiểu khả nhiễu RF tới trạm LES đường dẫn nên xem xét sau: + Mục tiêu đầu tiêu phải tối thiểu hoá khả nhiễu RF thông qua việc lựa chọn khu vực địa lý, tự nhiên thích hợp + Nhiễu tạp âm sóng viba từ đường cao không đáng kể mức thấp, trừ trường hợp nơi mà điện áp cao có điện áp từ vài trăm KV trở lên Do để phòng ngừa tạp âm nhiễu từ viba, trạm mặt đất nên xây dựng cách xa đường cao khoảng vài trăm mét + Sự hoạt động tuyến hàng không vùng lân cận trạm LES phát sinh nhiễu thông qua phần búp sóng anten từ radar phát xạ tác động lên máy bay sau phản xạ lại anten trạm mặt đất Do vị trí đặt anten phải tránh đường giao thoa đường truyền vệ tinh với đường cất hạ cánh máy bay * Nhân tố môi trường Để đảm bảo thiết kế trạm mặt đất thích hợp điều kiện khí hậu như: tốc độ gió, áp thấp nhiệt đới, bão, lốc ảnh hưởng lớn tới kết cấu anten trạm mặt đất Ngoài lượng mưa, cường độ mưa độ ẩm ảnh hưởng lớn đến suy hao đường truyền, vấn đề liên quan đến giá thành lắp đặt trạm LES * Trắc địa vị trí Mỗi vị trí phải khảo sát chi tiết thông qua khu vực trắc địa để cho vị trí đặt trạm có sở hạ tầng thuận lợi, không ảnh hưởng tới điều kiện đường truyền tuyến đường truyền vệ tinh, đảm bảo để góc ngẩng góc phương vị anten không bị che khuất so với đường chân trời góc lớn 50 2.3 BÀI TOÁN TÍNH SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TRẠM LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR (INMASAT-C) Giả thiết trạm LES đặt HẢI PHÒNG thông tin với vệ tinh IOR băng C 4/8 GHz, 2.3.1 Các điều kiện đầu * Trạm LES đặt HẢI PHÒNG - Vị trí: 20o51’N; 106o40’E η = 75% - Đường kính anten: 10 m, hiệu suất: * Vệ tinh IOR - Tọa độ: 64°30’E - Công suất phát xạ đẳng hướng bão hòa: 49dBW 12 (G / T ) S = - Hệ số phẩm chất dB/K -Độ rộng dải băng tần 36MHz Φ S = −90 - Mật độ thông lượng bão hòa phát đáp (SFD): dBW/m2 Độ sẵn sàng tuyến thông tin 99.99% (với BER = 10-3) ta cho phép trạm hai trạm liên lạc 0.01%.Mặt khác Hải Phòng nằm vùng mưa N có lượng mưa trung bình năm 120 mm/h nên theo khuyến cáo ITU suy hao dự phòng mưa là:3dB cho đường lên 2dB cho đường xuống 2.3.2 Tính toán suy đường truyền vệ tinh LES Re s β0 E Tâm trái đất Vệ tinh a Cự ly thông tin d = r + Re2 − 2.r.Re cos β (2.1) Trong đó: r = 42164 Km bán kính quỹ đạo vệ tinh IOR Re = 6378 Km bán kính Trái đất° Cosβ0 = Cosα*( LS-LE) Cosα = 20°51’ % vĩ độ trạm LES LS-LE = 106°40 ‘ - 64°30’ = 42°10’ % hiệu kinh độ vệ tinh trạm LES Cosβ0 = 0.69 => β0 = 46°22’ Thay số ta được: d = 38012 Km b Góc ngẩng = c Góc phương vị (2.3) 13 ⇒ Φe ⇒ Φe số âm xấp xỉ =-68°30’ Suy hao không gian tự D =38012(km) khoảng cách từ trạm mặt đất với vệ tinh f = 6,225 (Ghz) tần số tuyến lên f= (Ghz ) lầ tần số tuyến xuống Suy hao tự tư trạm LES lên vệ tinh : L01= 20log D + 20log f + 92.5dB = 199.98 dB Suy hao tự tự từ vệ tinh xuông tram : L02= 20log D + 20log f + 92.5dB = 196,2 dB => Suy hao tầng đối lưu Suy hao tầng đối lưu tần số 6,225 Ghz cho đoạn đường tuyến sóng qua 1Km tính mực nước biển, ta có : - Suy hao chất khí : - Yk = 0, 01dB / Km Độ dài sóng truyền tầng đối lưu, khu vực có nhiệt độ cao, tầng đối lưu 10Km tính từ mực nước biển, với độ cao anten chọn 13m, góc ngẩng (36°52’) Từ ta có đoạn đường sóng tầng đối lưu là: Ldl = 370 (10 − 0.013) = 16.59( Km) ( 3) sin 370 Vậy suy hao chất khí tầng đối lưu là: 16,59 * 0,01 = 0,166 (dB) Suy hao sương mù với độ dầy 0,1 g/ m3 bỏ qua =>Suy hao mưa Suy hao mưa suy hao ảnh hưởng lớn đến tuyến thông tin vệ tinh, để tính suy hao mưa cách xác ta phải tính qua bước sau: 14 ° • Tính độ cao ảnh hưởng mưa Vị trí đặt trạm có : hr = 3,0 + 0, 028*ϕ = 3, + 0, 028* 20,8 = 3,6 ( Km ) ( ) Nên Vì E > hr 50 nên đường truyền mưa là: Lm = (hr − ) / sin E = (3, − 0, 013) / sin 37 = 5,96 ( Km ) ( ) Trong : Lm độ dài đường truyền mưa độ cao anten so với mặt nước biển, chọn Lg • Tính chiều dài vùng mưa mặt đất Dựa vào hình ta có : Lg = Lm * cos37 15 = 13m Lg = 4, 760 ( Km ) Thay số ta r0,01 • Tính hệ số qui đổi cho 0,01% thời gian trung bình năm r0.01 =1 /( 1+[Lg/(35*exp (0.015*R0.01)] ) R 0,01 cường độ mưa cho 0.01% thời gian trung bình năm R 0,01 Ta có, = 120 mm/h với khu vực TP Hải Phòng Nên r0.01 =0.317 • Tính hệ số suy hao tuyến xiên Tra bảng rep 721-3 CCIR tần số 6,225Ghz ta có : kh = 0, 00258 kv = 0, 00235 α h = 1,335 α v = 1,313 Hệ số suy hao mưa cho 1Km tuyến lên tính công thức: Yr1km = k *( R0,01 )α ( Km ) ( ) 16 Trong đó: Yr1km hệ số suy hao mưa cho 1Km Áp dụng công thức tính cho phân cực tròn tần số sau: k = [k h + kv + (kh − kv ) * cos E ]/2 Thay số tính : k=0,002538 Tương tự với hệ số α tính sau: α = [k h *α h + kv *α v + (kh *α h − kv * α v ) * cos E ]/2k Thay số vào ta được: α = 1,1331 Tính hệ số suy hao mưa đặc trưng cho km theo số liệu cường độ mưa Tp Hải Phòng (bảng 2) sau Thay số vào biểu thức (7) ta được: • 17 R 0,01 )α =0.002538*(120)1.331=1.485(dB/Km) Yr1km Do suy hao mưa tuyến lên là: Ym = Yr1km * Lm * r0,01 ( dB ) ( ) Ym Trong : suy hao mưa tuyến lên (dB) Thay số vào (8) ta có Ym =1.485*5.96*0.317 =2.8 (dB) Vậy suy hao mưa tuyến lên là: 2.8(dB) ⇒ Tổng suy hao toàn tuyến lên trạm LES đặt Hải Phòng : Yup= 199,98 +.166 +2.8 = 202 946 (dB) Tương tự , ta có suy hao tuyến xuống băng L cho đài SES biên vùng phủ sóngcủa vệ tinh thông tin vệ tinh LES - vệ tinh - SES trạm LES Hải Phòng là: Ydown = 199.38 (dB) Kết luận: Qua tính toán suy hao đường truyền tuyến thông tin vị trí đặt đài LES ta nhận thấy điều rõ ràng có suy hao đường truyền tương đối lớn điều kiện không thuận lợi điều kiện thời tiết lẫn khoảng cách Các loại suy hao khác ảnh hưởng đến tuyến thông tin vệ tinh Trong thông tin vệ tinh loại mã suy hao xét trên, số loại suy hao khác ảnh hưởng đáng kể tới thoông tin vệ tinh, bao gồm: • Suy hao Phiđơ thu, phát - • - LFTx , lRTx Suy hao phiđơ máy phát anten phiđơ dẫn song đầu nối Suy hao fiđơ: LFTx = LFRx = LFTx : suy hao tạo nên dB Suy hao ăngten thu phát lệch Khi anten thu phát lệch tạo suy hao, búp anten thu không hướng với chùm tia phát xạ anten phát Ta biểu diễn hai loại suy hao sau : LT ( dB ) =12*(α T / θ 3dB ) LR ( dB ) =12*(α R / θ 3dB ) Trong : αT αR θ3dB - độ lệch hướng anten phát độ lệch hướng anten thu độ rộng búp sóng anten tính mức 3dB Suy hao độ lệch tâm: LR = dB 18 • Suy hao thu không phân cực Loại suy hao bỏ qua anten thu không hướng phát với phân cực sóng mang thu Đối với sóng điện từ phát phân cực tròn trục xạ anten phát có phân cực tròn, trục xạ phân cực bị biến dạng thành elíp, truyền môi trường phân cực bị biến đổi mưa Nếu goi góc sau: γ góc hai mặt sóng suy hao lệch phân cực biểu diễn Thực tế thường lấy: LPOL = 20*lg(cosγ ) LPOL = 3dB phân cực tròn 19 CHƯƠNG III PHÂN TÍCH LƯU ĐỐ CUỘC GỌI TỪ MES TỚI LES Dựa kiến thức chung hệ thống INM-C bao gồm cấu trúc hệ thống, cấu trúc kênh thông tin chức gói tin chức trạm NCS, LES MES ta sâu váo phân tích cụ thể thủ tục trường hợp thực gọi từ MES đến LES sau : 3.1 THỦ TỤC THỰC HIỆN MỘT CUỘC GỌI THÔNG THƯỜNG TỪ MES TỚI LES * Trường hợp LES có kênh TDM cố định 1/ LES TDM Sau định dạng điện hoàn thành MES điều chỉnh tới kênh TDM LES thích hợp, việc điều chỉnh dựa việc MES lấy thông tin gói Bulletin board đưa đến kênh TDM NCS Thông tin gồm có kênh chuyển điện kết hợp với kênh TDM khe thời gian rỗi Trên kênh báo hiệu kèm với kênh LES TDM, MES chọn ngẫu nhiên khe thời gian rỗi phát yêu cầu chuyển điện 2/ Loan báo : Khi sẵn sàng cho việc chuyển điện MES phát gói tin loan báo gọi, gói tin gồm có thông tin số nhận dạng MES, LES độ dài điện đích đến điện thuộc thuê bao mặt đất trạm đài di động 3/ Báo trạng thái MES bận Khi nhận gói tin loan báo gọi từ MES, lúc LES tiến hành gửi thông tin trạng thái bận MES đến NCS kênh ISL Khi MES đưa vào danh sách đài làm việc nhằm tránh trường hợp đài khác muốn gọi cho 4/ Ấn định kênh logic LES thực việc ấn định kênh logic cho MES kênh báo hiệu kênh chung Gói tin ấn định kênh logic mạng thông tin số nhận dạng MES, LES số kênh logic chiều dài khung 5/ Chuyển điện Bức điện tới LES dạng gói tin, gói tin có phần mào đầu mang thông tin kênh logic số lượng gói tin gói tin phát liên tục không ngắt quãng Sau phát toàn điện MES chuyển kênh LES TDM 6/ Xác nhận : 20 Sau thu toàn gói tin điện kênh chuyển điện LES phát gói tin xác nhận kênh LES TDM gồm có số nhận dạng LES, số kênh logic, chiều dài khung, kênh chuyển điện MES gói tin LES thu lỗi Nếu có gói tin thu lỗi MES thực việc phát lại kênh chuyển điện 7/ Xoá kênh logic Sau LES nhận tất gói tin điện mà lỗi LES thực xoá kênh logic MES quay trực canh kênh NCS TDM 8/ Báo trạng thái MES rỗi Khi xoá kênh logic LES chờ khoảng 60 giây để MES quay kênh NCS TDM, tiếp sau LES gửi thông tin báo trạng thái rỗi MES đến NCS để cập nhật vào danh sách đài rỗi 9/ Xác nhận việc chuyển điện Trong số trường hợp MES yêu cầu việc xác nhận điện chuyển đến thuê bao Ngay điện nhận thuê bao LES thực việc xác nhận đến MES thông qua NCS để chuyển đến MES kênh TDM NCS 21 LES MES NCS MES định dạng xong điện cần truy NCS TDM LES TDM Bullatin board MES giải mã gói Bulletin board MES chọn kênh báo hiệu kết hợp với LES SIGNALLING CHANNEL Announcement Yêu cầu nhận tín hiệu ISL NCS cập nhật liệu báo MES bận LES TDM Logical channel asignment MASSAGE CHANNEL Massage LES TDM Acknowledgement LES TDM Clear ISL Nếu MES yêu cầu xác nhận điện sau chuyển điện tới mạng mặt đất Quay canh nghe trê NCS cập nhật liệu báo MES rỗi ISL NCS chuyển tiếp xác nhận qua kênh báo hiệu chung NCS TDM 22 Thủ tục thực gọi từ MES tới LEStruờng hợp LES có kênh cố định *Trường hợp LES kênh TDM cố định Trong trường hợp LES hoạt động chế độ ấn định kênh theo yêu cầu, MES có điện cần chuyển đến thuê bao mạng mặt đất hay trạm đài di động khác bước tiến hành sau: 1/ Gửi yêu cầu ấn định kênh logic Khi MES định dang xong điện muốn truyền đọc thông tin gói bulletin board đưa đến kênh NCS TDM để biết tần số kênh báo hiệu kèm với kênh TDM Sau gửi yêu cầu ấn định kênh kênh báo hiệu tới NCS Khi NCS nhận yêu cầu ấn định kênh chuyển tếp tới LES dựa vào số nhận dạng LES chứa gói tin 2/ Thông báo MES chờ Sau chuyển tiếp yêu cầu ấn định kênh tới LES, NCS thực phát gói tin pending tới MES kênh NCS TDM báo cho MES chờ khoảng thời gian thiết lập kênh TDM cho LES 3/ Yêu cầu ấn định kênh TDM Khi LES nhận thông tin yêu cầu ấn định kênh biết có điện cần chuyển qua tiến hành kiểm tra tình trạng MES danh sách LES Data Base Sau LES gửi gói tin yêu cầu ấn định kênh TDM tới NCS kênh báo hiệu liên đài 4/ Ấn định kênh TDM NCS thực ấn định kênh TDM rỗi cho LES 5/Loan báo gọi tới MES Sau nhận kênh TDM, LES phát gói tin loan báo gọi tới MES thông qua kênh TDM NCS nhằm mục đích thông báo cho MES quay trực canh kênh TDM LES 6/ Yêu cầu chuyển điện Khi MES quay kênh LES TDM, gửi gói tin yêu cầu chuyển điện tới LES kênh báo hiệu kèm với kênh TDM Các bước thực tương tự trường hợp LES có kênh TDM cố định 23 3.2 THỦ TỤC THỰC HIỆN MỘT CUỘC GỌI CẤP CỨU Trong trường hợp MES thực phát điện cấp cứu, phát điện tới NCS mà thực trực canh kênh báo hiệu (Signalling NCS) Sau điện NCS chuyển tiếp tới LES kênh báo hiệu liên đài ISL, LES thực việc phát điện đến trung tâm phối hợp cứu nạn RCC qua mạng thông tin mặt đất chờ xác nhận việc nhận điện RCC Thủ tục áp dụng trường hợp LES hoạt động chế độ cấp kênh TDM cố định hay ấn định kênh TDM theo yêu cầu Trường hợp LES khả gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC NCS chuyển trực tiếp tới RCC 24 LES MES NCS Canh nghe kênh NCS TDM NCS TDM Nếu LES có kênh TDM cố định Nếu LES kênh TDM cố định SIGNALLING CHANNEL Distress Alert SIGNALLING CHANNEL Gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC Distress Alert Nếu LES có khả gọi cho RCC ISL Distress Alert Gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC Nếu LES khả gọi cho RCC SIGNALLING CHANNEL Distress Alert 25 RCC KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu hệ thông thông tin vệ tinh suy hao đường truyền thông tin vệ tinh , em khái quát trọng điểm vấn đề yếu tố ảnh hưởng đến suy hao đường truyền , độ tin cậy tuyến thông tin vệ tinh kết hợp thực toán tính toán công suất trạm LES đặt TPHCM thực phân tích chi tiết lưu đồ thực gọi từ LES tới MES qua giúp em củng cố kiến thức từ thân , từ tiền đề tập lớn giúp chúng em nắm bắt nguyên tắc hoạt động hệ thống thông tin vệ tinh rèn luyện kỹ tính toán thiết kế trạm LES tuyến thông tin vệ tinh với điều kiện đầu cho trước Do chúng em chưa có kinh nghiệm thực tế việc trạm LES MES để tìm hiểu kỹ lên nhiều sai sót mong thầy thông cảm 26 [...]... không bị che khuất so với đường chân trời một góc lớn hơn hoặc bằng 50 2.3 BÀI TOÁN TÍNH SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TRẠM LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR (INMASAT-C) Giả thiết một trạm LES đặt tại HẢI PHÒNG thông tin với vệ tinh IOR trên băng C 4/8 GHz, 2.3.1 Các điều kiện đầu * Trạm LES đặt tại HẢI PHÒNG - Vị trí: 20o51’N; 106o40’E η = 75% - Đường kính anten: 10 m, hiệu suất: * Vệ tinh IOR - Tọa độ: 64°30’E... : suy hao do mưa của tuyến lên (dB) Thay số vào (8) ta có Ym =1.485*5.96*0.317 =2.8 (dB) Vậy suy hao do mưa của tuyến lên là: 2.8(dB) ⇒ Tổng suy hao toàn tuyến lên của trạm LES đặt tại Hải Phòng : Yup= 199,98 +.166 +2.8 = 202 946 (dB) Tương tự , ta có suy hao tuyến xuống ở băng L cho một đài SES tại biên của vùng phủ sóngcủa vệ tinh trong thông tin vệ tinh LES - vệ tinh - SES của trạm LES Hải Phòng. .. (dB) Kết luận: Qua tính toán suy hao đường truyền trên tuyến thông tin tại 2 vị trí đặt đài LES ta nhận thấy một điều rõ ràng này là có suy hao đường truyền tương đối lớn do những điều kiện không thuận lợi về điều kiện thời tiết lẫn khoảng cách 3 Các loại suy hao khác ảnh hưởng đến tuyến thông tin vệ tinh Trong thông tin vệ tinh ngoài các loại mã suy hao xét ở trên, còn một số loại suy hao khác cũng ảnh... sàng tuyến thông tin là 99.99% (với BER = 10-3) do đó ta có thể cho phép trạm hai trạm mất liên lạc trong 0.01%.Mặt khác Hải Phòng nằm trong vùng mưa N có lượng mưa trung bình trong năm là 120 mm/h nên theo khuyến cáo của ITU suy hao dự phòng do mưa là:3dB cho đường lên và 2dB cho đường xuống 2.3.2 Tính toán suy trên đường truyền vệ tinh LES Re s β0 E Tâm trái đất Vệ tinh a Cự ly thông tin d = r 2 +... số tuyến xuống Suy hao tự do tư trạm LES lên vệ tinh : L01= 20log D + 20log f + 92.5dB = 199.98 dB Suy hao tự do tự do từ vệ tinh xuông tram là : L02= 20log D + 20log f + 92.5dB = 196,2 dB => Suy hao trong tầng đối lưu Suy hao trong tầng đối lưu ở tần số 6,225 Ghz cho đoạn đường tuyến sóng đi qua là 1Km tính tại mực nước biển, ta có : - Suy hao chất khí : - Yk = 0, 01dB / Km Độ dài sóng truyền trong... tìm hiểu về hệ thông thông tin vệ tinh và suy hao đường truyền trong thông tin vệ tinh , em đã khái quát được trọng điểm các vấn đề về những yếu tố ảnh hưởng đến suy hao đường truyền , độ tin cậy của tuyến thông tin vệ tinh và kết hợp thực hiện bài toán tính toán công suất trạm LES đặt tại TPHCM và thực hiện phân tích chi tiết lưu đồ thực hiện cuộc gọi từ LES tới MES qua đó giúp em củng cố kiến thức... hưởng đáng kể tới thoông tin vệ tinh, bao gồm: • Suy hao do Phiđơ thu, phát - • - LFTx , lRTx Suy hao do phiđơ giữa máy phát và anten phiđơ dẫn song và các đầu nối Suy hao do fiđơ: LFTx = LFRx = 1 LFTx : là sự suy hao tạo nên bởi các dB Suy hao do ăngten thu phát lệch nhau Khi anten thu và phát lệch nhau thì sẽ tạo ra suy hao, vì búp chính của anten thu không đúng hướng với chùm tia phát xạ của anten... vệ tinh IOR Re = 6378 Km là bán kính Trái đất° Cosβ0 = Cosα*( LS-LE) Cosα = 20°51’ % vĩ độ trạm LES LS-LE = 106°40 ‘ - 64°30’ = 42°10’ % hiệu kinh độ của vệ tinh và trạm LES Cosβ0 = 0.69 => β0 = 46°22’ Thay số ta được: d = 38012 Km b Góc ngẩng = c Góc phương vị (2.3) 13 ⇒ Φe ⇒ Φe là một số âm và xấp xỉ bằng =-68°30’ Suy hao trong không gian tự do D =38012(km) là khoảng cách từ trạm mặt đất với vệ tinh. .. kết cấu của anten trạm mặt đất Ngoài ra lượng mưa, cường độ mưa và độ ẩm cũng ảnh hưởng lớn đến suy hao đường truyền, những vấn đề này sẽ liên quan đến giá thành lắp đặt trạm LES * Trắc địa vị trí Mỗi vị trí phải được khảo sát chi tiết thông qua khu vực trắc địa để sao cho vị trí đặt trạm có cơ sở hạ tầng thuận lợi, không ảnh hưởng tới điều kiện đường truyền và tuyến đường truyền vệ tinh, và đảm bảo... đối lưu là 10Km tính từ mực nước biển, với độ cao anten chọn là 13m, góc ngẩng (36°52’) Từ đó ta có đoạn đường sóng đi trong tầng đối lưu là: Ldl = 370 (10 − 0.013) = 16.59( Km) ( 3) sin 370 Vậy suy hao trong các chất khí tầng đối lưu là: 16,59 * 0,01 = 0,166 (dB) Suy hao trong sương mù với độ dầy 0,1 g/ m3 có thể bỏ qua = >Suy hao trong mưa Suy hao trong mưa là một trong những suy hao ảnh hưởng lớn