Hệ thống thông tin vệ tinh số

ỦY BAN NHÂN DÂN PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN -oOo GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH SỐ BIÊN SOẠN: TS HỒ VĂN CỪU ThS NGUYỄN HUY HÙNG ThS NGUYỄN THỊ HẬU ThS TRỊNH HOÀI ÂN NĂM 2016 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN -oOo GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH SỐ Biên soạn theo định giao nhiệm vụ số 2438, ký ngày 30/11/2015 Hiệu trƣởng trƣờng Đại học Sài Gòn, mã số: GT2015-02 BIÊN SOẠN: TS HỒ VĂN CỪU ThS NCS NGUYỄN HUY HÙNG ThS NGUYỄN THỊ HẬU ThS TRỊNH HOÀI ÂN NĂM 2016 MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC Viễn thông ngành công nghiệp thông tin quan trọng, có tốc độ phát triển nhanh Sự phát triển thể đặc điểm mạng lưới cung cấp dịch vụ ngày mở rộng, số lượng người dùng ngày tăng, chất lượng dịch vụ ngày tốt, băng thông rộng, công nghệ sử dụng ngày đại, số lượng doanh nghiệp tham gia thị trường cung cấp dịch vụ viễn thông ngày tăng, giá thành dịch vụ ngày giảm Trong cấu trúc hệ thống mạng viễn thông luôn có phương thức truyền dẫn tuyến truyền dẫn tín hiệu băng rộng dung lượng cao truyền dẫn cáp sợi quang, truyền dẫn vi ba, truyền dẫn vệ tinh, hệ thống truyền dẫn vệ tinh có khả đáp ứng nhanh chóng yêu cầu phát triển mạng lưới thiết lập nhanh chóng tuyến truyền dẫn vô tuyến có cự ly xa, tuyến thông tin vô tuyến vượt đại dương, vượt biển, vượt sông có cự ly rộng, kết nối thông tin đến vùng có địa hình khó khăn, phương tiện giao thông cần kết nối với mạng thông tin toàn cầu Hiện nay, giới hầu phát triển hệ thống thông tin vệ tinh, nước công nghiệp phát triển Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Đức Trung Quốc phóng nhiều hệ thống vệ tinh lên quỹ đạo để phát triển mạng viễn thông tòan cầu phát triển yêu cầu thông tin quốc gia Năm 2008, Việt Nam triển khai dự án phóng vệ tinh viễn thông Vinasat, để phát triển nhanh mạng lưới viễn thông mình, dự án vệ tinh viễn thông Việt Nam có ý nghĩa đặc biệt quan trọng việc khẳng định chủ quyền Việt Nam vị trí quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh không gian Mặt khác, Việt Nam có vệ tinh riêng góp phần hoàn thiện sở hạ tầng thông tin quốc gia theo hướng đại, nâng cao độ an toàn cho mạng viễn thông, thúc đẩy phát triển dịch vụ viễn thông, công nghệ thông tin, thương mại, giải trí, góp phần phát triển kinh tế xã hội dịch vụ phục vụ mục đích chuyên dụng khác Vệ tinh viễn thông Vinasat có ý nghĩa to lớn việc phủ sóng vệ tinh toàn lãnh thổ Việt Nam, số vùng lân cận biển Đông, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển viễn thông dịch vụ truyền thông đến vùng sâu vùng xa, biên giới, hải đảo Vệ tinh viễn thông Vinasat 1,2 Việt Nam tổ chức viễn thông giới cho phép định vị vị trí quỹ đạo cho vệ tinh kinh độ 1320 Đông, 131,80 Đông vị trí quỹ đạo tối ưu Môn học thông tin vệ tinh số học phần chuyên môn chuyên ngành điện tử truyền thông, mục tiêu môn học cung cấp cho người học hiểu vấn đề hình thành phát triển hệ thống thông tin vệ tinh, cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh, mô hình truyền sóng, để tiến hành bước phân tích, thiết kế, tổ chức thi công lắp đặt, phát triển mô hình cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh, vận hành bảo dưỡng hệ thống thông tin vệ tinh thực tế I NỘI DUNG MÔN HỌC - Mở đầu Giới thiệu môn học - Chương Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh - Chương Quỹ đạo vệ tinh - Chương Trạm vệ tinh mặt đất - Chương Bộ thu phát đáp vệ tinh Transponder - Chương Đường truyền sóng thông tin vệ tinh - Chương Mô hình cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Thông tin vệ tinh môn học học có kiến thức tổng hợp truyền sóng vô tuyến, quỹ đạo chuyển động vệ tinh, thiết bị thu phát vô tuyến, đòi hỏi sinh viên có tảng toán, vật lý, cấu kiện điện tử, hệ thống viễn thông, truyền sóng, anten máy tính YÊU CẦU MÔN HỌC Người học cần phải tham dự đầy đủ buổi giảng, thảo luận lớp học, nắm vững nội dung chương giáo trình, thực đầy đủ nội dung ôn tập, nghiên cứu thêm số tài liệu tham khảo hoàn thành báo cáo đồ án môn học CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, người học cần ôn tập kiến học, tham khảo thêm tài liệu khác, trả lời câu hỏi, làm đầy đủ tập; đọc trước tìm hiểu thêm thông tin liên quan đến hệ thống thông tin vệ tinh mạng lưới để thảo luận với giảng viên Đối với chương, người học cần đọc trước mục tiêu tóm tắt chương, sau đọc nội dung chương Kết thúc chương, người đọc trả lời câu hỏi ôn tập làm tập PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Môn học đánh giá gồm:  Điểm trình: gồm điểm chuyên cần hệ số (0.1), điểm kiểm tra kỳ hệ số (0.2), điểm đồ án môn học hệ số (0.2) Hình thức nội dung Giảng viên định, phù hợp với quy chế đào tạo tình hình thực tế nơi tổ chức học tập  Điểm thi kết thúc học phần hệ số (0.5), hình thức thi tự luận 60 phút thi trắc nghiệm 45 phút Nội dung thi chủ yếu thuộc nội dung chương có vận dụng số vấn đề mở liên quan đến lĩnh vực thông tin vệ tinh số II MỤC LỤC Chƣơng Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh 1.2 Tóm tắt trình phát triển hệ thống thông tin vệ tinh 1.2.1 Quá trình phát triển hệ thống thông tin vệ tinh giới 1.2.2 Sự phát triển mạng lưới thông tin vệ tinh việt nam 1.3 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh 1.4 Băng tần số vô tuyến sử dụng thông tin vệ tinh 1.4.1 Bảng phân chia băng tần số vô tuyến sử dụng thông tin vệ tinh 1.4.2 Bảng phân chia vùng ứng dụng thông tin vệ tinh 10 1.5 Ưu nhược điểm hệ thống thông tin vệ tinh 12 1.5.1 Ưu điểm 12 1.5.2 Nhược điểm 12 1.6 Tóm tắt 12 1.6.1 Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh 12 1.6.2 Quá trình phát triển hệ thống thông tin vệ tinh giới 13 1.6.3 Sự phát triển mạng lưới thông tin vệ tinh việt nam 13 1.6.4 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh 13 1.6.5 Bảng phân chia băng tần số vô tuyến sử dụng thông tin vệ tinh 14 1.6.6 Ưu nhược điểm hệ thống thông tin vệ tinh 14 1.7 Câu hỏi ôn tập 14 Chƣơng Quỹ đạo vệ tinh 17 2.1 Phương trình Kepler 17 2.1.1 Khái niệm vị trí tọa độ vệ tinh 17 2.1.2 Ngày mặt trời ngày thiên văn 17 2.1.3 Phương trình Kepler 18 2.2 Quỹ đạo vệ tinh 23 2.2.1 Khái niệm quỹ đạo vệ tinh 23 2.2.2 Một số thuật ngữ vệ tinh quỹ đạo 23 III 2.2.3 Phân loại quỹ đạo vệ tinh 24 2.2.4 Đặc điểm quỹ đạo địa tĩnh 26 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động vệ tinh 33 2.3.1 Ảnh hưởng áp suất xạ mặt trời, mặt trăng, khác 33 2.3.2 Ảnh hưởng tầng khí trái đất 33 2.4 Ưu nhược điểm quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh 33 2.4.1 Ưu điểm 33 2.4.2 Nhược điểm 33 2.5 Quy trình phóng vệ tinh 34 2.5.1 Giới thiệu 34 2.5.2 Quy trình phóng vệ tinh dùng tên lửa đẩy tầng 34 2.5.3 Vận tốc vệ tinh quỹ đạo 35 2.5.4 Góc nghiêng quỹ đạo ban đầu 35 2.5.5 Khảo sát quy trình tên lửa phóng vệ tinh 35 2.5.6 Quy trình phóng vệ tinh công ty Sea-Launch 37 2.6 Tóm tắt 41 2.7 Câu hỏi ôn tập 43 Chƣơng Trạm vệ tinh mặt đất 44 3.1 Giới thiệu 44 3.2 Anten trạm mặt đất 45 3.2.1 Cấu trúc anten parabol 45 3.2.2 Đặc tính anten 46 3.2.3 Các loại anten parabol sử dụng thực tế 49 3.2.4 Hệ thống điều khiển bám vệ tinh tự động bước 51 3.3 Trạm thu phát mặt đất 52 3.3.1 Module thiết bị cao tần RF 53 3.3.2 Module thiết bị xử lý tín hiệu trộn tần 53 3.3.3 Module thiết bị giao tiếp xử lý tín hiệu liệu dịch vụ số mạng mặt đất 53 3.4 Nguyên lý cấu tạo đặc tính kỹ thuật khối thiết bị trạm thu phát mặt đất 54 3.4.1 Bộ khuếch đại tín hiệu cao tần phát công suất HPA (High Power Amplifier) 54 IV 3.4.2 Bộ khuếch đại tín hiệu tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier) 56 3.4.3 Bộ ghép chia kênh cao tần 61 3.4.4 Bộ chuyển đổi tần số (up/down converter) 61 3.4.5 Khối điều chế số giải điều chế số 63 3.4.6 Mã hóa kênh giải mã kênh kiểm soát lỗi 87 3.4.7 Ngẫu nhiên hóa giải ngẫu nhiên hóa để bảo mật thông tin 89 3.4.8 Hệ thống ghép kênh số phân kênh số 91 3.5 Nguồn cung cấp 102 Chƣơng Bộ thu phát đáp vệ tinh Transponder 104 4.1 Giới thiệu 104 4.2 Môi trường làm việc vệ tinh 105 4.3 Hệ thống thu phát đáp tín hiệu 106 4.3.1 Cấu trúc thu phát đáp kênh C 106 4.3.2 Cấu trúc thu phát đáp kênh Ku 109 4.3.3 Đặc tính kỹ thuật khối thu phát đáp vệ tinh 110 4.4 Hệ thống đo lường điều khiển từ xa 114 4.4.1 Hệ thống đo lường từ xa 114 4.4.2 Hệ thống điều khiển vệ tinh 115 4.5 Năng lượng sử dụng vệ tinh 116 4.5.1 Nguồn cung cấp điện 116 4.5.2 Nguồn lượng cung cấp cho động điều khiển dự phòng 116 4.6 Tóm tắt 116 4.7 Câu hỏi ôn tập 118 Chƣơng Đƣờng truyền sóng thông tin vệ tinh 119 5.1 Giới thiệu 119 5.2 Phân tích tham số đường sóng vệ tinh 120 5.2.1 Đặc tính anten truyền sóng 120 5.2.2 Công suất xạ đẳng hướng tương đương 122 5.2.3 Suy hao 122 5.2.4 Công suất nhiễu 128 V 5.2.5 Tỷ số công suất tín hiệu nhiễu 131 5.2.6 Tỷ số độ lợi nhiệt độ nhiễu tương đương 133 5.3 Phương trình truyền sóng thông tin vệ tinh 133 5.3.1 Phương trình đường truyền sóng hướng lên vệ tinh (up link) 133 5.3.2 Phương trình đường truyền sóng tuyến xuống trạm mặt đất (down link) 138 5.3.3 Tỷ số C/N0 tổng cộng 142 5.4 Kết luận 145 5.5 Tóm tắt 145 5.6 Câu hỏi ôn tập 147 Chƣơng Mô hình cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh 149 6.1 Giới thiệu 149 6.2 Cấu trúc tổ chức hệ thống mạng lưới thông tin vệ tinh 149 6.2.1 Cấu trúc hệ thống mạng thông tin vệ tinh 149 6.2.2 Phương pháp đa truy nhập vô tuyến thông tin vệ tinh 150 6.3 Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat Việt Nam 154 6.3.1 Hệ thống tin vệ tinh Vinasat Việt Nam 154 6.3.2 Tham số kỹ thuật hệ thống vệ tinh Vinasat 156 6.3.3 Hệ thống điều khiển vệ tinh 159 6.4 Mô hình cung cấp cấp dịch vụ vệ tinh Vinasat Việt Nam 160 6.4.1 Dẫn nhập 160 6.4.2 Mô hình cung cấp dịch vụ thoại, fax kết nối internet 161 6.4.3 Mô hình cung cấp đường truyền số mạng thông tin di động 163 6.4.4 Mô hình cung cấp đường truyền số mạng thông tin truyền hình lưu động164 6.5 Tóm tắt 166 6.6 Câu hỏi ôn tập 168 Tài liệu tham khảo 169 VI DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Mô hình mạng viễn thông quốc tế Việt Nam [1998] Hình 1.2 Mô hình cấu trúc hai phân đoạn hệ thống thông tin vệ tinh Hình 1.3 Kênh truyền vệ tinh để kết nối khu vực mạng viễn thông Hình 1.4 Kênh truyền vệ tinh kết nối mạng thông tin di động mặt đất Hình 1.5 Kênh truyền vệ tinh kết nối với phương tiện giao thông đảo Hình 1.6 Mô hình kênh truyền vệ tinh kết nối với thuê bao di động vệ tinh Hình 1.7 Mô hình kênh truyền vệ tinh kết nối với vùng phủ sóng Hình 1.8 Sự hấp thụ trung bình lớn phần tử tần khí theo tần số Hình 1.9 Sự hấp thụ khí mưa nước theo tần số 10 Hình 2.1 Hình dạng đất phân chia theo kinh độ vĩ độ 16 Hình 2.2 Tọa độ vị trí trạm vệ tinh quỹ đạo 16 Hình 2.3 Quỹ đạo mặt trời trái đất 17 Hình 2.4 Quỹ đạo elip vệ tinh 19 Hình 2.5 Diện tích quét vệ tinh khoảng thời gian t1 19 Hình 2.6 Phương trình chuyển động vệ tinh 19 Hình 2.7 Quỹ đạo chuyển động vệ tinh 25 Hình 2.8 Quỹ đạo nghiêng 25 Hình 2.9 Quỹ đạo cực 25 Hình 2.10 Vệ tinh quỹ đạo xích đạo địa tĩnh 25 Hình 2.11 Vị trí góc nhìn vệ tinh trái đất 28 Hình 2.12 Tam giác chứa vệ tinh vị trí trạm mặt đất 28 Hình 2.13 Tam diện cầu ABC 29 Hình 2.14 Tam giác cầu vệ tinh xích đạo địa tĩnh 29 Hình 2.15 Tam giác cầu vệ tinh không gian thuộc mặt phẳng xích đạo 30 Hình 2.16 Góc phủ vệ tinh trái đất 32 Hình 2.17 Quá trình chuyển tiếp quỹ đạo tên lửa phóng vệ tinh 34 Hình 2.18 Cấu trúc tầng tên lửa phóng vệ tinh Zenit 36 VII Hình 2.19 Lưu đồ chuyển động kiện quỹ đạo bay 39 Hình 2.20 Ghép khối payload vào tên lửa Zenit 40 Hình 2.21 Hình dạng tàu phóng vệ tinh giàn phóng 40 Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh thông tin 44 Hình 3.2 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu kênh truyền vệ tinh 45 Hình 3.3.a Nguyên lý phản xạ sóng điện từ anten parabol 46 Hình 3.3.b Hình dạng anten parabol sử dụng thực tế mạng thông tin vệ tinh 46 Hình 3.4 Độ lợi anten định hướng 47 Hình 3.5 Băng thông sóng xạ anten tỷ số sóng đứng VSWR = 49 Hình 3.6 Biểu đồ xạ từ anten parabol 50 Hình 3.7 Các cấu hình anten parabol thực tế 50 Hình 3.8 Sơ đồ khối hệ thống bám bước 52 Hình 3.9 Sơ đồ khối trạm mặt đất 52 Hình 3.10 Cấu tạo khuếch đại HPA dùng đèn Klystron 55 Hình 3.11 Cấu tạo khuếch đại HPA dùng đèn sóng chạy TWT 56 Hình 3.12 Cấu tạo khuếch đại HPA bán dẫn 56 Hình 3.13 Cấu tạo khuếch đại tạp âm thấp LNA 56 Hình 3.14 Cấu trúc khuếch đại LNA dùng diod tham số 58 Hình 3.15 Sơ đồ khuếch đại tạp âm thấp LNA dùng GaAs FET 59 Hình 3.16 Nguyên lý chuyển đổi tần số đơn tầng 62 Hình 3.17 Nguyên lý trộn tần xuống hai lần 62 Hình 3.18 Sơ đồ khối mạch trộn tần kết hợp nâng tần hạ tầng 63 Hình 3.19 Các dạng tín hiệu điều chế số 64 Hình 3.20 Mô hình hệ thống truyền dẫn tín hiệu điều chế pha số BPSK 67 Hình 3.21 Biểu đồ không gian tín hiệu hệ thống BPSK quán 68 Hình 3.22 Sơ đồ khối máy phát BPSK; máy thu BPSK 70 Hình 3.23 Biểu đồ không gian tín hiệu cho điều chế QPSK quán 72 Hình 3.24 Biểu diễn dạng tín hiệu trình hình thành sóng QPSK 73 Hình 3.25 Sơ đồ điều chế giải điều chế QPSK 74 Hình 3.26 Các điểm tín hiệu PAM 78 VIII Hình 6.5.Mô hình cấu trúc mạng viễn thông quốc tế Việt Nam [12] Vệ tinh VINASAT-1 VINASAT-2 02 vệ tinh viễn thông Việt Nam với hệ thống sở hạ tầng mặt đất Đài điều khiển vệ tinh (TT&C), Đài điều hành khai thác vệ tinh (NOC) trạm teleport hoàn chỉnh, đại Các vệ tinh VINASAT-1 vị trí quỹ đạo 1320 Đông 131,80 Đông có vùng phủ sóng rộng lớn khu vực Châu Á, Châu Úc Hawaii Hình dạng vệ tinh hình 6.6 155 Hình 6.6 Hình dạng vệ tinh Vinasat 1, quỹ đạo địa tĩnh 6.3.2 Tham số kỹ thuật hệ thống vệ tinh Vinasat [12] Bảng 6.1 Bảng liệt kê thông số kỹ thuật vệ tinh Vinasat Vị trí quỹ đạo: Quỹ đạo xích đạo địa tĩnh 1320E Tuổi thọ vệ tinh VINASAT-1: 15 năm Độ ổn định vị trí kinh độ, vĩ độ: +/-0,05 độ Băng tần C mở rộng (C-Extended): - Số phát đáp: 08 bộ, băng thông là: (36 MHz/bộ) - Đường lên (Uplink): + Tần số phát Tx: 6,425 - 6,725 GHz + Phân cực: tuyến tính trực giao (phân cực đứng phân cực ngang) - Đường xuống (Downlink): + Tần số thu Rx: 3,400 - 3,700 GHz 156 + Phân cực: tuyến tính trực giao (phân cực ngang phân cực đứng) - Vùng phủ sóng băng C mở rộng: Việt Nam, Đông Nam Á, Triều Tiên, Ấn Độ, Nhật Bản, Australia quần đảo Hawaii Băng tần Ku: - Số phát đáp: 12 (36 MHz/bộ) - Đường lên (Uplink): + Tần số phát Tx: 13,750 - 14,500 GHz + Phân cực: tuyến tính trực giao, phân cực đứng - Đường xuống (Downlink): + Tần số thu Rx: 10,950 - 12,750 GHz + Phân cực: tuyến tính trực giao, phân cực ngang - Vùng phủ băng Ku: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan phần Myanmar Bảng 6.2 Bảng liệt kê thông số kỹ thuật vệ tinh Vinasat Vị trí quỹ đạo: Quỹ đạo xích đạo địa tĩnh 131,80E Tuổi thọ vệ tinh VINASAT-2: 15 năm Độ ổn định vị trí kinh độ, vĩ độ: +/-0,05 độ Băng tần Ku: - Số phát đáp: 24 (36 MHz/bộ) - Đường lên (Uplink): + Tần số phát Tx: 12,750 - 14,500 MHz + Phân cực: tuyến tính trực giao, phân cực ngang - Đường xuống (Downlink): + Tần số thu Rx: 10,700 - 11,700 MHz 157 + Phân cực: tuyến tính trực giao, phân cực đứng - Vùng phủ băng Ku: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan phần Myanmar  Vùng phủ sóng: Vệ tinh VINASAT-1 vị trí quỹ đạo 1320 Đông 131,80 Đông có vùng phủ sóng rộng lớn khu vực Châu Á, Châu Úc Hawaii hình 6.7 Hình 6.7 Vùng phủ sóng vệ tinh Vinasat 1, 158 6.3.3 Hệ thống điều khiển vệ tinh Hệ thống vệ tinh VINASAT Việt Nam giám sát điều khiển 100% thời gian 02 Trạm Điều khiển vệ tinh (TT&C) Hãng LockHeed Martin (Mỹ) cung cấp lắp đặt với giám sát Hãng Telesat (Canada) Trạm điều khiển đặt xã Cát Quế, Hoài Đức, Hà Nội gọi Trạm Điều khiển Quế Dương Trạm điều khiển dự phòng đặt xã Tân Định, Bến Cát, Bình Dương gọi Trạm điều khiển Bình Dương.Hai trạm thiết kế cho phép điều khiển toản hoạt động vệ tinh quỹ đạo trạm vệ tinh mặt đất, hệ thống thiết kế theo chế mở, dễ dàng mở rộng để điều khiển thêm vệ tinh khác Việt Nam sau 6.3.3.1 Trạm điều khiển Quế Dương Trạm điều khiển Quế Dương trạm điều khiển chính, gồm phần: hệ thống thời gian thực, mã hóa lệnh điều khiển, hệ thống chuyển động bay, hệ thống giám sát điều khiển, hệ thống thông tin, hệ thống đào tạo mô vệ tinh chuyển động, hệ thống mô đo xa vệ tinh, hệ thống thiết bị RF hệ thống anten.Vị trí trạm Quế Dương đặt tọa độ có kinh độ: 105041’ E, vĩ độ: 21005’ N 6.3.3.2 Trạm điều khiển Bình Dương Trạm điều khiển Bình Dương trạm điều khiển dự phòng nên số phần có trạm điền khiển mà trạm dự phòng đảm bảo độ tin cậy tính sẵn sàng toàn hệ thống thông tin vệ tinh, cụ thể gồm phần: hệ thống thời gian thực, hệ thống chuyển động bay, hệ thống giám sát điều khiển, hệ thống thông tin, hệ thống mô đo xa vệ tinh, hệ thống thiết bị RF hệ thống anten Vị trí trạm Bình Dương đặt tọa độ có kinh độ: 106037’ E, Vĩ độ: 11005’ N 6.3.3.3 Trung tân điều hành khai thác dịch vụ vệ tinh quốc gia NOC Trung tâm NOC phần thiếu hệ thống thông tin vệ tinh.Quy mô trạm NOC thiết kế tối ưu cho dung lượng vệ tinh khai thác loại hình dịch vụ cung cấp cho khách hàng khả mở rộng có thêm vệ tinh Nhiệm vụ trung tâm NOC: Theo dõi quản lý công suất vùng phủ sóng vệ tinh Tính toán theo dõi chất lượng sóng mang khách hàng Kiểm tra giám sát dịch vụ cung cấp cho khách hàng Triển khai việc đo thử dịch vụ, hỗ trợ khách hàng Cung cấp mạng dùng riêng cho khách hang mở rộng nhiều dịch vụ khác Bảng thiết kế công suất trạm mặt đất vùng phủ sóng để làm tham chiếu cho trình điều khiển công suất sau: Bảng 6.3 Bảng tổng hợp mức công suất trạm mặt đất vùng phủ sóng vệ tinh Vinasat 1, 159 QUỐC GIA/THÀNH PHỐ EIRP (dBW) G/T (dB/K) Hà Nội 55.3 10 Đà Nẵng 55.2 8.1 Thành phố Hồ Chí Minh 56 10.5 Phnom Penh 56.75 9.9 Vientiane 55.9 9.8 Bangkok 54.4 8.3 Hoàng Sa 48.7 1.14 Trường Sa 47.6 0.2 Sittwe 50.2 3.6 Yangon 51.5 5.4 Pattani 50.8 5.9 Kuala Lumpur 50.3 4.2 Singapore 51.6 4.5 6.4 MÔ HÌNH CUNG CẤP CẤP DỊCH VỤ VỆ TINH VINASAT CỦA VIỆT NAM 6.4.1 Dẫn nhập Hệ thống thông tin vệ tinh VINASAT-1, 2, thiết kế thu phát đáp làm việc hai băng tần kênh C mở rộng băng tần kênh Ku, để cung cấp nhiều loại hình đường truyền dịch vụ cho mạng viễn thông mặt đất Tổng quát chung hệ thống cung cấp hai loại hình dịch vụ cho thuê băng tần vệ tinh cung cấp dịch vụ trọn gói Đối với dịch vụ cho thuê băng tần vệ tinh, nhà khai thác vệ tinh cung cấp phần thu phát đáp băng tần cho người dùng để thiết lập đường kết nối mạng truyền dẫn mạng viễn thông mặt đất, nghĩa liên quan tới phân đoạn không gian Đối với dịch vụ trọn gói, nhà khai thác vệ tinh cung cấp phần băng tần hệ thống kết nối đầu cuối vệ tinh, nghĩa bao gồm phân đoạn không gian mặt đất Hiện lĩnh vực cung cấp dịch vụ ứng dụng thông tin vệ tinh, hai loại dịch vụ tồn song song Tập đoàn Bưu Chính Viễn thông Việt Nam VNPT giao nhiệm vụ cho Công ty Viễn thông Quốc tế đơn vị trực tiếp quản lý, điều hành thiết kế hệ thống mạng cung cấp dịch vụ thông tinh cho nhà khai thác dịch vụ vùng phủ sóng vệ tinh Mô hình cung cấp dịch vụ vệ tinh mô tả hình 6.8 160 Hình 6.8 Các loại mô hình dịch vụ vệ tinh Vinasat [12] Vệ tinh cung cấp dịch vụ băng tần Ku thiết kế theo cấu hình vệ tinh VSAT-IP, trạm vệ tinh cỡ nhỏ VSAT (Very Small Aperture Terminal) có đường kính ăng-ten từ 1,2m đến 3,0m hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng, để cung cấp dịch vụ viễn thông giao thức IP.VSAT-IP cung cấp đường truyền tốc độ cao qua vệ tinh cho khách hàng sử dụng bao gồm công ty, văn phòng, gia đình, cá nhân, nơi khắp lãnh thổ Việt Nam nước nằm vùng phủ sóng VSAT-IP sử dụng công nghệ đại, cho phép cung cấp dịch vụ thoại, fax, Internet, kênh thuê riêng, mạng riêng ảo triển khai nhanh chóng địa hình.Một số dịch vụ trọn gói liệt kê chi tiết sau: 6.4.2 Mô hình cung cấp dịch vụ thoại, fax kết nối internet Dịch vụ cung cấp dịch vụ điện thoại, fax internet cung cấp thông qua hệ thống mạng trạm VSAT, dịch vụ thường triển khai dùng khách hàng, điểm Bưu điện văn hóa xã, chi nhánh công ty, điểm vùng sâu vùng xa, doanh trại, nông trường ứng dụng Quân đội, giao thông Mô hình mạng hình 6.9 hệ thống cung cấp tín hiệu dịch vụ mạng viễn thông mặt đất kết nối đến trạm vệ tinh mặt đất chính, tín hiệu đưa lên vệ tinh để vệ tinh truyền xuống trạm VSAT từ xa Trạm VSAT kết nối với mạng nội đơn vị khách hàng 161 Hình 6.9.Mô hình cung cấp dịch vụ thoại, fax kết nối internet Hình 6.10 Mô hình cung cấp dịch vụ ISP 162 6.4.3 Mô hình cung cấp đƣờng truyền số mạng thông tin di động Dịch vụ trung kế mạng di động dịch vụ cung cấp đường truyền dẫn để kết nối trạm trạm điều khiển gốc BSC trạm thu phát gốc BTS tổng đài di động với trạm BSC đặc biệt hình 6.11 Hình 6.11 Mô hình cung cấp dịch vụ trung kế mạng di động số mặt đất đường Hình 6.12 Mô hình cung cấp dịch vụ trung kế mạng di động số mặt đất nhiều đường Dịch vụ trung kế di động phù hợp cho mạng di động cần triển khai trạm thu phát gốc BTS thời gian ngắn vùng sâu, vùng xa nơi mà cần việc triển khai 163 nhanh loại hình truyền dẫn khác gặp nhiều khó khăn địa hình, thời gian, kinh phí Mô hình mạng hình 6.11, 6.12, hệ thống trạm điều khiển gốc BSC mạng thông tin di động mặt đất kết nối đến trạm vệ tinh mặt đất chính, tín hiệu đưa lên vệ tinh để vệ tinh truyền xuống trạm VSAT từ xa Trạm VSAT kết nối với trạm thu phát gốc BTS 6.4.4 Mô hình cung cấp đƣờng truyền số mạng thông tin truyền hình lƣu động Dịch vụ thu phát hình lưu động (SNG), dịch vụ truyền hình mang tính quốc tế, với yêu cầu đảm bảo phục vụ nhanh chóng việc đưa tin tức hình ảnh kiện quốc tế, đối ngoại diễn Việt Nam với giới Khi đó, dịch vụ truyền tín hiệu truyền hình chất lượng cao tới chi nhánh khách hàng sử dụng chuẩn xử lý tín hiệu hình.Mô hình mạng hình 6.13 Hình 6.13 Mô hình cung cấp dịch vụ truyền hình lưu động Hệ thống mạng bao gồm hệ thống trạm xử lý tín hiệu hình, âm mặt đất kết nối đến trạm vệ tinh mặt đất chính, tín hiệu đưa lên vệ tinh để vệ tinh truyền xuống trạm VSAT từ xa Trạm VSAT kết nối với trạm thu hình mặt đất đơn vị kinh doanh dịch vụ truyền hình mặt đất 164 Hình 6.14 Mô hình ưng dụng cho hội nghị truyền hình qua vệ tinh Dịch vụ cho phép cung cấp thiết lập nhanh chóng đường truyền thông tin hai hay nhiều điểm Với khả truyền hình ảnh âm chất lượng cao, dịch vụ thích hợp cho loại hình dịch vụ truyền hình hội nghị, dịch vụ đào tạo từ xa, dịch vụ y tế từ xa dịch vụ truyền hình vệ tinh thuê bao Hình 6.15 Mô hình ứng dụng cho dịch vụ Đào tạo từ xa qua truyền hình Dịch vụ truyền hình vệ tinh với mục đích cung cấp trực tiếp chương trình truyền hình tới hộ gia đình qua anten đầu thu Dịch vụ đem đến cho người sử dụng kênh truyền hình chất lượng cao 165 Hình 6.16 Mô hình ứng dụng cho dịch vụ truyền hình thuê bao Dịch vụ truyền hình vệ tinh thuê bao gồm có hai hệ thống, hệ thống thu tín hiệu truyền hình nhà thuê bao hình 6.16 hệ thống truyền hình vệ tinh kết hợp với hệ thống truyền hình cáp mặt đất, mô hình cung cấp dịch vụ hình 6.17 Hệ chuyển tiếp chương trình truyền hình từ Trung tâm truyền hình cáp tới Trạm cung cấp dịch vụ truyền hình cáp khu vực Hình 6.17 Mô hình ứng dụng cho dịch vụ truyền hình vệ tinh đến trung tâm truyền hình cáp thuê bao mặt đất 6.5 TÓM TẮT Ưu điểm hệ thống thông tin vệ tinh so với hệ thống thông tin mặt đất khác đáp ứng nhanh việc cung cấp dịch vụ thông tin đến khắp nơi trái đất, có tính toàn cầu 166 Sơ đồ cấu trúc hệ thống mạng lưới thông tin vệ tinh chia thành hai hệ thống phụ hệ thống thu phát đáp vệ tinh hệ thống trạm vệ tinh mặt đất Hệ thống trạm mặt đất chia thành hai loại: Trạm điều khiển mặt đất trạm mặt đất Trạm mặt đất trạm thu phát tín hiệu với vệ tinh, trạm mặt đất kế nối với vệ tinh kênh tần số, tần số phát lên cao tần số thu về, khoảng cách tần số lên xuống kênh quy định bảng phân chia băng sóng Trên kênh tần số hệ thống vệ tinh ứng dụng thêm loại đa truy nhập vô tuyến khác để mở rộng dung lượng cho mạng lưới, có nhiều kiểu đa truy nhập vộ tuyến ứng dụng đa truy nhập theo tần số FDMA, đa truy nhập theo thời gian TDMA đa truy nhập theo mã CDMA Năm 2008, Việt Nam phóng vệ tinh VINASAT-1, vị trí quỹ đạo 1320đông năm 2012 Việt Nam tiếp tục phóng VINASAT –2, vị trí quỹ đạo 131.80đông, hai vệ tinh tạo thành hệ thống vệ tinh VINASAT sẵn sàng cung cấp dịch vụ có độ tin cậy cao, chất lượng kỹ thuật tiên tiến để đại hóa ngành viễn thông Việt Nam Năm 2013, Việt Nam tiếp tục phóng vệ tinh VNREDSat-1A vệ tinh quan sát quang học sử dụng vào mục tiêu quan sát trái đất, theo dõi phân tích tài nguyên, quản lý môi trường, giám sát thiên tai toàn lãnh thổ, cảnh báo sớm kịp thời thông tin nhanh đến người dân quan giải tình trạng khẩn cấp thảm họa thiên tai Cấu hình mạng thông tin vệ tinh Việt Nam kết nối với mạng viễn thông quốc tế thông qua hệ thống mạng viễn thông quốc gia nối tới khu vực liên kết với mạng cáp quang quốc tế Hà Nội, Đà Nẳng thành phố Hồ Chí Minh Mô hình cung cấp dịch vụ vệ tinh mô tả hình 6.18 Hình 6.18 Các loại mô hình cung cấp dịch vụ vệ tinh Vinasat-1 167 6.6 CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày ưu điểm hệ thống thông tin vệ tinh? Giải thích sơ đồ cấu trúc hệ thống mạng lưới thông tin vệ tinh? Cho biết đặc điểm loại đa truy nhập vô ứng dụng thông tin vệ tinh? Trình bày đặc điểm mạng lưới thông tin vệ tinh Việt Nam? Giải thích cấu hình tổng quan mô hình cung cấp dịch vụ vệ tinh? Thiết lập cấu hình số ứng dụng thông tin vệ tinh mạng viễn thông? 168 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Văn Cừu, Nguyễn Huy Hùng, (2015), Bài giảng Thông tin vệ tinh số, Trường Đại học Sài Gòn [2] Hồ Văn Cừu, (2015), Bài giảng Hệ thống viễn thông, Trường Đại học Sài Gòn [3] Hồ Văn Cừu, Dương Hiển Thuận, (2015), Giáo trình Truyền sóng Anten Trường Đại học Sài Gòn [4] Hồ Văn Cừu, Giới thiệu Hệ thống thông tin vệ tinh, Tạp chí Điện tử - Tin học, Tổng công ty Điện tử - Tin học, Bộ Công Nghiệp, số 8, 2006 [5] Hồ Văn Cừu, Xây dựng Bài toán xác định vị trí vệ tinh Vinasat quỹ đạo địa tĩnh,Tạp chí Bưu - Viễn thông, số 10, 2005 [6] Nguyễn Đình Lương, 2001, Công nghệ thông tin vệ tinh, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật [7] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin vệ tinh, Trung Tâm Đào Tạo Bưu Chính Viễn Thông [8] Dennis Roddy, (1996), Satellite Communications, McGraw-Hill Inc [9] Thimothy Bratt, (2001), Satellite Communications, John Wiley & Sons [10] Michael O.Kolawole, (2002), Satellite Communication Engineering, Marcel Dekker [11] Website: http://www.intelsat.com [12] Website: http://www.vnpt.com.vn ... thng thụng tin v tinh 1.3 Cu trỳc h thng thụng tin v tinh 1.4 Bng tn s s dng thụng tin v tinh 1.5 Túm tt chng 1.6 Bi 1.1 TNG QUAN V H THNG THễNG TIN V TINH Thụng tin v tinh l h thng thụng tin vụ... dn v tinh H thng truyn dn v tinh bao gm mt v tinh hoc nhiu v tinh liờn kt vi trờn qu o v cỏc trm thu phỏt mt t Thụng tin v tinh l h thng thụng tin vụ tuyn trờn bng tn s siờu cao tn, ú v tinh. .. on gia v tinh v cỏc trm mt t nm vựng nhỡn thy ca v tinh S ca h thng thụng tin v tinh c minh nh hỡnh 1.2 [1],[4],[6],[7] V tinh/ Transponder/FDMA V tinh/ Transponder/FDMA ng liờn lc v tinh Trm