Nghiên cứu và thiết kế hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF

NGUYỄN ANH TẤN BỘ GIÁO ĐÀO TẠO LỜIDỤC MỞ VÀ ĐẦU VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI Thông tin vô tuyến điện sóng ngắn có vai trò quan trọng hệ thống thơng tin liên lạc Nó phục vụ tốt cho đối tượng, tất lĩnh vực trị, kinh tế, văn hố xã hội, quốc phòng-an ninh Ngày nay, khoa học kỹ thuật công nghệ phát triển mạnh mẽ, hệ thống thông tin liên lạc giới Việt Nam phát triển không ngừng Các nhà sản xuất cho đời thiết bị thông tin mới, áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến có tính độ tin cậy cao KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Xuất phát từ nhu cầu mạng viễn thơng vậy, ngồi thơng tin vệ tinh, hầu hết quốc gia giới sử dụng phương thức liên lạc vơ tuyến điện sóng ngắn làm đường truyền dự phòng nóng, sẵn sàng hỗ trợ đường truyền bị lập có tình đặc biệt xảy Với điều kiện hoàn cảnh trình bày trên, nhằm đảm bảo cơng tác thơng tin liên lạc thơng suốt tình huống, yêu cầu cần phải có đề tài nghiên cứu xây dựng phương án thơng tin liên lạc sóng ngắn để đáp ứng yêu cầu thông tin phục vụ lãnh đạo huy cấp có tình đặc biệt xảy Là cán làm công tác khoa học kỹ thuật, sau trình học tập, rèn luyện dìu dắt thầy, Khoa sau Đại học, tác giả thấy cần phải có trách nhiệm sâu tìm hiểu nghiên cứu khai thác để nắm bắt bước làm chủ hệ thống thông tin Xuất phát từ mục đích nêu trên, q trình học tập, chọn đề tài làm Luận văn, tác giả đăng ký chọn đề tài làm Luận văn: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn HF” Nội dung nghiên CHUYÊN THUẬT VIỄN THÔNG tác giả xin đượcNGÀNH: báo cáo theo baKỸ chương: cứu, LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương I: Tổng quan thông tin liên lạc sóng ngắn Chương II: Truyền sóng ứng dụng kỹ thuật hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn Chương III: Thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn HF NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG Do thời gian khả nghiên cứu hạn chế, tài liệu kỹ thuật kèm SĨNG có LIÊN điều kiệnLẠC khai thác trực tiếpNGẮN máy, HF nên Luận văn theo máy hạn chế,TIN không tránh khỏi điểm khiếm khuyết Rất mong nhận ý kiến dẫn thầy giáo với Luận văn 2014 - 2016 Nhân đây, tác giả xin bày tỏ lòng chân thành cảm ơn Giáo viên Khoa Sau Đại học - Viện Đại học Mở Hà Nội giảng dạy, bổ sung kiến thức giúp đỡ em trình học tập, rèn luyện để nâng NGUYỄN ANH TẤNcao khả nghiên cứu, trình độ hiểu biết lĩnh vực Điện tử - Viễn thông; Cục Thông tin liên lạc - Tổng cục Kỹ thuật - Bộ Công an; Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz) tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn để hoàn thành Luận văn Đặc biệt, xin cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam, Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành Luận văn HÀ NỘI - 2016 BỘ BỘ GIÁO GIÁO DỤC DỤC VÀ VÀ ĐÀO ĐÀO TẠO TẠO VIỆN VIỆN ĐẠI ĐẠI HỌC HỌC MỞ MỞ HÀ HÀ NỘI NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG LIÊN LẠC NGẮN HF THƠNG CHUNTIN NGÀNH: KỸSĨNG THUẬT VIỄN NGUYỄN ANH TẤN NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬTNGẮN VIỄN THƠNG TIN LIÊN LẠC SĨNG HF MÃ SỐ: 60520208 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM NGỌC NAM NGUYỄN ANH TẤN HÀ NỘI - 2016 HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan: Bản Luận văn tốt nghiệp dựa sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức thu thập qua q trình học tập, cơng tác thực tiễn Cục Tham mưu An ninh-Tổng cục An ninh, Cục Thông tin liên lạcTổng cục Kỹ thuật-Bộ Công an; Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz) tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn để hoàn thành Luận văn Đặc biệt, xin cảm ơn Thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam, Viện Điện tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn! Tác giả Luận văn Nguyễn Anh Tấn LỜI CẢM ƠN Trước hết, tác giả xin chân thành cảm ơn đến giáo viên Khoa Sau Đại học - Viện Đại học Mở Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho tác giả suốt thời gian học tập rèn luyện trường Tác giả xin cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Ngọc Nam, người nhiệt tình hướng dẫn thực khóa luận tốt nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo đơn vị đồng chí Cục Tham mưu An ninh nhân dân - Tổng cục An ninh Cục Thông tin liên lạc - Tổng cục Kỹ thuật - Bộ Công an Công ty TNHH R&S Vietnam (Rohde & Schwarz) tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả nghiên cứu tài liệu kỹ thuật hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn để hồn thành Luận văn Với vốn kiến thức hạn hẹp đầu tư thời gian cho nghiên cứu Luận văn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, phê bình giáo viên Khoa Sau Đại học - Viện Đại học Mở Hà Nội Đại học Bách khoa Hà Nội Trên sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức thu thập qua trình học tập, thực tiễn tác nghiệp góp phần bổ sung kiến thức nghiên cứu ứng dụng để hoàn thành tốt công việc giao Tác giả xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN LIÊN LẠC SÓNG NGẮN 1.1 Giới thiệu tổng quan thơng tin sóng ngắn 1.1.1 Sóng vơ tuyến điện truyền sóng 1.1.2 Sự truyền sóng vơ tuyến 13 1.1.3 Một số khái niệm sóng vơ tuyến 14 1.1.4 Các tính chất quang học sóng vơ tuyến 16 1.2 Các phương thức truyền lan sóng điện từ 19 1.2.1 Sự truyền lan sóng đất 20 1.2.2 Sự truyền lan sóng khơng gian 20 1.2.3 Sự truyền lan sóng trời 22 1.2.4 Sóng tầng điện ly 23 1.2.5 Sóng vũ trụ 24 1.3 Truyền sóng dải sóng ngắn 24 1.4 Anten thu, phát sóng vô tuyến 25 1.5 Kết luận 26 Chương 2: TRUYỀN SÓNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MỚI TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN LIÊN LẠC SĨNG NGẮN 27 2.1 Truyền sóng tầng điện ly 27 2.1.1 Cấu tạo tầng điện ly 27 2.1.2 Các nguyên nhân đặc điểm lớp tầng điện ly 31 2.1.3 Đặc điểm phương thức truyền sóng tầng điện ly 35 2.2 Truyền sóng thơng tin sóng ngắn 39 2.2.1 Đặc điểm truyền lan sóng ngắn 39 2.2.2 Tính tốn đường truyền thơng tin sóng ngắn 46 2.2.3 Sự truyền sóng điện ly sóng ngắn 49 2.3 Kỹ thuật trải phổ nhảy tần thơng tin sóng ngắn 53 2.3.1 Các ưu điểm hệ thống thông tin trải phổ 54 2.3.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần (FH: Frequency Hopping) 56 2.3.3 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DS 57 2.4 Thiết lập đường truyền tự động thông tin sóng ngắn 59 2.4.1 Mục đích chọn tự động thiết lập đường truyền 59 2.4.2 Tiêu chuẩn FED-STD-1045 60 2.5 Kết luận 62 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC SÓNG NGẮN HF 63 3.1 Tổng quan mạng thơng tin liên lạc sóng ngắn 63 3.1.1 Mơ hình tổ chức hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn 66 3.1.2 Trung tâm liên lạc Hà Nội……………………………………………………66 3.1.3 Trung tâm liên lạc Tp HCM Tây Nguyên, Tây Bắc, Tây Nam Bộ…66 3.2 Thiết kế hệ thống thơng tin thu phát sóng ngắn cố định, dộng 66 3.2.1 Thiết kế hệ thống thông tin thu phát sóng ngắn cố định 66 3.2.2 Thiết kế hệ thống thơng tin thu phát sóng ngắn động 67 3.2.3 Về địa điểm, thiết bị, nhân lực 68 3.3 Giới thiệu thu phát thơng tin liên lạc sóng ngắn XK2100L 68 3.3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật chung cho máy thu máy phát 70 3.3.2 Chỉ tiêu máy phát 71 3.3.3 Chỉ tiêu máy thu 72 3.4 Sơ đồ khối chức 73 3.4.1 Những nét đặc trưng máy XK2100L 73 3.4.2 Chức module máy XK2100L 75 3.4.3 An ten sóng ngắn dải rộng HX002H1 71 3.5 Phần mềm điều khiển quản lý hệ thống PostMan II 3.5.1 Các môi trường phát 80 3.5.2 Các đường truyền 80 3.5.3 Cấu trúc hệ thống 80 3.5.4 Các chuẩn protocol truyền 81 3.5.5 Điều khiển phát 81 3.5.6 Mã hoá 81 3.5.7 Hệ thống quản lý tần số 81 3.5.8 Các dịch vụ 82 3.5.9 Chế độ ALE máy XK2100L 83 3.5.10 Hoạt động ALE 84 3.6 Mạng thơng tin liên lạc sóng ngắn đa điểm 86 3.7 Khả nâng cấp mở rộng hệ thống 87 3.8 Giới thiệu cơng tác bảo mật thơng tin liên lạc sóng ngắn 91 3.8.1 Bảo mật nguồn tin 91 3.8.2 Bảo mật đường truyền 91 3.8.3 Công nghệ nhảy tần SECOM 91 3.9 Kết luận 92 KẾT LUẬN LUẬN VĂN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 948 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt 94 Tài liệu tham khảo Tiếng Anh 948 Chương TỔNG QUAN VỀ THƠNG TIN LIÊN LẠC SĨNG NGẮN Giới thiệu khái qt số khái niệm sóng vơ tuyến, phương thức truyền lan sóng vơ tuyến thơng tin liên lạc sóng ngắn [Chương Phân giải tần số vơ tuyến đặc tính kênh vơ tuyến, Giáo trình Kỹ thuật thơng tin vơ tuyến] 1.1 Giới thiệu tổng quan thơng tin sóng ngắn HF (High Frequency) phổ tần số vô tuyến nằm dải từ 1.6 đến 30MHz Phương pháp truyền sóng sóng ngắn HF kết hợp với tầng điện ly đem lại cho phương thức thông tin chuyên dụng với cự ly từ ngắn, trung bình xa mà không cần đến thiết bị trạm lặp hệ thống thơng tin vơ tuyến điện sóng cự ly ngắn VHF UHF hay phải có hạ tầng mạng điện thoại, di động, vệ tinh Ngoài ra, nhiều trường hợp sử dụng hệ thống thông tin HF/SSB để truyền đến vị trí xa cách nhanh chóng 1.1.1 Sóng vơ tuyến điện truyền sóng 1.1.1.1 Sóng vơ tuyến Sóng vơ tuyến điện sóng điện từ truyền lan khơng gian mang tin tức Sóng vơ tuyến điện có tần số nằm khoảng 3.103 ÷ 1016 Hz, sóng vơ tuyến chia thành băng tần có tên kí hiệu Bảng 1.1 Bảng 1.1: Bảng phân băng tần số vô tuyến theo CCIR Tên băng tần Tên viết tắt Phạm vi tần số ULF 30→ 300Hz Tần số cực thấp ELF 300Hz →3KHz Tần số thấp VLF 3KHz →30KHz LF 30 →300KHz Tần số thấp Tần số thấp Lĩnh vực sử dụng Vật lý Thông tin nước lòng đất Vơ tuyến đạo hàng thơng tin di động biển Vô tuyến đạo hàng thông tin di động khơng Tần số trung bình MF Tần số cao HF Tần số cao VHF Tần số cực cao UHF Tần số siêu cao SHF Tần số vô cao 300→ Phát thanh, thông tin hàng hải, vô 3000KHz tuyến đạo hàng 3MHz→ Phát sóng ngắn, thơng tin di 30MHz động loại, thông tin quốc tế 30 →300MHz Truyền hình phát sóng FM 300 Truyền hình loại thơng tin di →3000MHz 3→ 30GHz động, loại thông tin cố định Thông tin vệ tinh đa, viễn thông công cộng, vô tuyến thiên văn Vơ tuyến thiên văn, đa sóng EHF 30 →300GHz milimet, thơng tin vệ tinh nghiên cứu thí nghiệm Dưới milimet Sub milimet 300 Nghiên cứu thí nghiệm →3000GHz Sóng điện từ sử dụng rộng rãi thông tin vô tuyến như: truyền truyền hình, số lĩnh vực khác vô tuyến định vị (ra đa), thiên văn vơ tuyến, điều khiển vơ tuyến Sóng điện từ đặc trưng tần số bước sóng Nghiên cứu truyền sóng vơ tuyến điện tức tính cường độ trường điểm biết công suất máy phát, tần số công tác, cự li độ cao anten, thiết lập tuyến thông tin vô tuyến điện có cự li tần số cơng tác Sóng vơ tuyến điện truyền lan không gian đoạn tần số khác truyền theo phương thức khác nhau, có nghĩa đường khác dẫn đến trường dẫn điện đến điểm khảo sát khác Các sóng vơ tuyến điện (VTĐ) dùng kỹ thuật thông tin, tia hồng ngoại mà cảm nhận hiệu ứng nhiệt da ánh sáng thấy từ màu tím đến màu đỏ, hay tia tử ngoại, tia X, tia Gama phát từ chất phóng xạ…đều sóng có tần số khác xạ từ Bức xạ điện từ gọi sóng điện từ, chuyển đổi lẫn không gian truyền dẫn từ dạng điện trường sang dạng từ trường ngược lại Sóng điện từ lan truyền không gian với vận tốc 3.108 m/s Nếu gọi c vận tốc truyền sóng f tần số (Hz) λ bước sóng xạ Ta có : f = c / λ Trong kỹ thuật thơng tin vơ tuyến điện có bước sóng λ tính mét (m) hay centimet (cm) 1.1.1.2 Phân dải sóng vơ tuyến điện Trong tài liệu khác phân dải sóng vơ tuyến điện khác Theo phân loại trước đây, sóng điện từ nằm dải tần số có giới hạn f = 103 Hz (tương ứng với bước sóng λ = 300 Km) giới hạn f = 1012 Hz (tương ứng với bước sóng λ = 0,3 mm) gọi sóng vơ tuyến hay sóng radio Nhưng nghiên cứu thơng tin vơ tuyến nên phân theo phương thức truyền lan sóng Có dải sóng : - Các tần số thấp (VLF - Very Low Frequencies) Có giá trị nằm phạm vi - 30 kHz, chứa phần dải nghe tiếng nói Dùng cho hệ thống an ninh, quân chuyên dụng phủ thơng tin nước (giữa tàu ngầm) Dải sóng cực dài λ > 10km (f < 30 KHz) - Các tần số trung bình (MF - Medium Frequencies) Có giá trị nằm phạm vi 300 kHz - MHz (thường gọi sóng trung), chủ yếu dùng cho phát thương mại sóng trung (535 đến 1605 kHz) Ngoài sử dụng cho dẫn đường hàng hải hàng khơng Dải sóng trung 1km> λ > 100m ( 300 KHz < f < MHz) - Các tần số cao (HF - High Frequencies) Có giá trị nằm phạm vi 30 MHz (thường gọi sóng ngắn) Phần lớn thơng tin vơ tuyến chiều (two- 10 gọi liền) khác ALE nhớ sử dụng đến 20 địa thân Mỗi địa thân lại gồm phần địa (từ đến 15 ký tự) nhóm quét liên quan - Địa riêng (Indicidual Address): Là địa đài mà ta muốn gọi Địa riêng gồm phần địa (từ đến 15 ký tự), địa thân có liên quan (địa thân mà ta sử dụng gọi đài đó) nhóm quét Số địa riêng tới 200 - Địa mạng (Net Address): Gồm thân địa mạng (từ đến 15 kí tự), nhóm quét có liên quan, địa thân có liên quan đến 30 thành viên mạng Số địa mạng tới 20 - Các gọi riêng: Được dùng để thiết lập kết nối với đài khác Người dùng gọi tự động, trường hợp hệ thống ALE sử dụng tthông tin LQA lưu trữ để chọn kênh tốt cho gọi Trong gọi kiểu này, ALe sữ thử gọi đài đối kênhtrong nhóm quét thồich tới kết nối thành công Đầu tiên thử gọi kênh có LQA tốt nhất, sang kênh tốt thứ hai, thực kết nối thử hết kênh nhóm quét Người dùng thực gọi tay, chọn kênh để gọi ấn nút gọi (Call) - Gọi tồn bộ: Người dùng thực gọi tồn kênh nhóm qt thời chọn kênh để gọi - Gọi mạng: Là gọi cho tất thành viên mạng cụ thể Sau gọi, đài thành viên mạng trả lời khe thời gian riêng Khe thời gian xác định theo địa đài nằm đâu danh sách thành viên mạng (danh sách lưu nhớ) Vì lý này, tất thành viên mạng phải liệt kê theo thứ tự giống đài mạng - Kết thúc kết nối: Khi liên lạc xong, cần kết thúc kết nối để đài trở trạng thái sẵn sàng Có thể kết thúc theo hai cách: cách ấn phím Terminate link, chờ hết định thời gian không hoạt động Bộ định thời làm việc đài chỗ không phát, báo hết sau thời gian lập trình Việc ấn Terminate link phát lệnh kết thúc cho đài khác, đồng thời trả đài chỗ trạng thái chờ - Phân tích chất lượng đường truyền LQA: Được đánh giá số thị chất lượng đường truyền hai đài ALE luôn đo đạc lưu trữ số LQA tín hiệu mà thu Ngồi ra, thu thập số LQA 85 tín hiệu phát qua trao đổi LQA với đài khác Dữ liệuLQA lưu trữ dùng để xếp hạng chất lượng kênh vô tuyến liên lạc với đài khác, bảng xếp hạng dùng để chọn kênh gọi tốt - Thông báo: ALE sử dụng phần thông báo AMD tiêu chuẩn FED-STD1045A, cho phép gửi thơng báo dài 90 kí tự phần trình tự bắt tay Người dùng chọn thông báo cần gửi trước thiết lập gọi danh sách 10 thông báo chuẩn bị trước (lập trình trước) Có đến 10 thơng báo thu lưu trữ để xem sau Thông báo đến hiển thị thu khơng hiển thị tuỳ thuộc vào chọn cấu hình menu - Dữ liệu: ALE có khả truyền liệu tuỳ chọn cách dụng DTM (dữ liệu, văn bản, thơng báo) Có thể chọn chế độ liệu trước thiết lập gọi cho có kết nối, đài bị gọi tự động thu liệu Cổng nối tiếp đài nối với thiết bị đầu cuối bên ngồi với máy tính dùng để thu file thông tin khác Nếu có tuỳ chọn liệu tốc độ cao trọng điện đài, chọn chế độ nhanh fast trước gọi để XK2100 xã tự động chuyển sang chế độ liệu tốc độ cao thiết lập 3.6 Mạng thơng tin liên lạc sóng ngắn đa điểm Các hệ thống liên lạc tạo thành mạng phức hợp, theo phân cấp, phân quyền, có địa mã hiệu rõ ràng, có bảng kế hoạch kênh tần số chính, tần số phụ, tần số dự phòng,…theo khoảng thời gian, khoảng cách trạm Được lập tay phòng kỹ thuật chức chuyên trách, hoàn toàn tự động nhờ chức ALE (tự động thiết lập kênh truyền) hệ thống Chức ALE hệ tự động tính toán chọn lựa kênh tần số chất lượng tốt nhất, đảm bảo kết nối liên lạc với chất lượng tối ưu, nhanh bền vững 86 Hình 3.10 Tổ chức mạng thông tin vô tuyến đa điểm 3.7 Khả nâng cấp mở rộng hệ thống Khả nâng cấp tính kỹ chiến thuật máy thu phát định dạng phần mềm: - Nâng cấp công suất thu phát: bổ sung tích hợp khuếch đại cơng suất lên 500W, 1000W PEP cao hơn; đảm bảo dự phòng tín hiệu điều kiện mơi trường, nhiễu tăng cự ly thông tin - Nâng cấp modul tính cao cấp: ALE3G; Bảo mật nhẩy tần chống tác chiến điện tử 87 - Nâng cấp mở rộng mạng (điểm) thông tin: Không giới hạn Tỉnh, thành phố số lượng trạm thông tin động - Nâng cấp mở rộng mạng (điểm) thông tin: - Không giới hạn Tỉnh, thành phố số lượng trạm thông tin động Trạm động/mang xách với hệ thống thông tin VTĐ SCN (HF) chiến thuật: Hình 11.Trạm động - Là hệ thống đa băng tần, đa chế độ, đa nhiệm vụ; Tốc độ truyền liệu cao lên tới 72 kbit/s dải VHF; 9,6kbit/s dải SCN; Có khả cấu hình nâng cấp phần mềm; Truyền liệu IP; Kết nối tới điện thoại IP; Tích hợp GPS / báo cáo vị trí; Mặt trước tháo rời thuận tiện cho việc sử dụng tích hợp; Giao diện người dùng thân thiện - Thơng số kỹ thuật: + Cấu hình dải VTĐ Sóng ngắn: 1,5MHz đến 108MHz 1,5MHz đến 512MHz + Thoại rõ: Điều chế tương tự: AM, FM, SSB, USB + Giãn cách kênh: 1Hz, 5kHz, 6.25 kHz, 8.33 kHz, 12,5 kHz, 25 kHz, 50 kHz - Các dạng sóng chống tác chiến điện tử dải sóng ngắn: + R&S SECOM-H (Mã hóa, nhảy tần); R&S Secure Voice / Data (Mã hóa tần số cố định) + Các dạng sóng chống tác chiến điện tử dải sóng cực ngắn: R&S SECOMV, SECOM-P; R&S Secure Voice / Data (Mã hóa tần số cố định) 88 + Các dạng sóng chống tác chiến điện tử dải sóng V/UHF: R&S SECOM-V, SECOS 516 TDMA; Nato: HQ I & II; ARQ Protocols / MH-SW; IPoA – Truyền theo giao thức IP qua đường vô tuyến; PostMan III (Ứng dụng phần mềm quản lý truyền tin/dữ liệu) - Thoại số V/UHF: 2,4 - 16kBit/s - AMBE+ Vocoder; MELPe 2.4 kBit/s; CVSD 16kBit/s - Thoại số HF: MELPe 600 Bit/s; MMBE 1200 Bit/s; AMBE+ 2400 Bit/s - VoIP cho tất chế độ: Dựa BJSIP V1.0.1 với EUROCAE ED-137 mở rộng; - Bảo mật: Giao diện cho dạng bảo mật COMSEC; Tích hợp tính bảo mật bên COMSEC - Tự thiết lập đường truyền:ALE 3G: STANAG 4538 (kết nối nhanh, chế độ thoại SSB & liệu ; HDL/LDL ST4539); ALE 2G: FED-STD1045/46/49 - Các dạng sóng tốc độ cao: HF STANAG 4285, HF STANAG 4539; 9,6kBit/s; VHF/UHF up to 72 kBit/s FF mode, VHF/UHF up to 16 kBit/s in FH mode - Truyền thông tin tọa độ GPS; Cho SECOM-V/P/H V/UHF Modem 72kBit/s - Bổ sung phụ kiện, thành phần nâng cấp khác: Hệ thống anten có độ định hướng cao cho cự ly liên lạc, điều kiện triển khai (trên xe, tàu thuyền, nhà, đảo,…); khối thiết bị modul điều khiển xa, trạm phân tách thu phát (split-site) - Nâng cấp mở rộng tích hợp hệ thống thơng tin khác: Tích hợp thơng tin với hệ thống thơng tin VoIP, Telephone PSTN, Vệ tinh, HF/VHF/UHF; Hệ thống điều khối thơng tin Rohde&Schware TOPEX cho phép tích hợp hệ thống thông tin điều khiển thành trung tâm huy điều hành, kết hợp loại hình thông tin liên lạc hữu tuyến, vô tuyến, thông tin nội bộ, không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị thông tin Hệ thống xây dựng dựa tảng VoIP với khả dự phòng cao, đảm bảo khơng nghẽn liên lạc 89 Hình 3.12 Cấu hình hệ thống điều phối thơng tin lắp trạm huy Cần có thơng tin liệu khảo sát chi tiết trạng để thiết kế tối ưu hệ thống tích hợp thơng tin liên lạc Hình 3.13 Hệ thống tích hợp thơng tin liên lạc 90 3.8 Giới thiệu công tác bảo mật thông tin liên lạc sóng ngắn Bảo mật thơng tin truyền qua đường truyền vơ tuyến điện sóng ngắn thường phân thành loại: 3.8.1 Bảo mật nguồn tin Tin tức trước truyền mã hóa thành điện nhóm có chữ chữ số (dùng cho liên lạc Morse) Bảo mật bảng qui ước mật liên lạc (dùng cho liên lạc thoại) Bên nhận điện tra bảng (được qui định trước) để giải mã 3.8.2 Bảo mật đường truyền Đối với bảo mật đường truyền bảo mật theo cách: Bí mật qui ước liên lạc (tần số, liên lạc, tên đài, mật ); Bảo mật đường truyền thiết bị liên lạc (máy thu phát sóng vơ tuyến điện) thường sử dụng phương pháp sau: a Gắn bo mạch bảo mật: Các thiết bị liên lạc sóng ngắn Cơng nghệ mã thoại sử dụng bo mạch cắm vào máy lập trình theo khóa mã Thí dụ máy Micom thường sử dụng bo mạch SC455 lắp vào máy kèm theo phần mềm KEY-SEK để lụă chọn thuật tốn yếu tố bảo mật 3.8.3 Cơng nghệ nhảy tần SECOM Công nghệ nhảy tần SECOM áp dụng hai dải tần dải tần VHF HF a Công nghệ nhảy tần băng VHF - Tốc độ nhảy tần 512 lần /giây - Tốc độ truyền số liệu: 600/1200/2400/4800/9600/16000b/s - Các dạng đặt địa liên lạc: Điểm - điểm; điểm - đa điểm; quảng bá - Độ dài khóa mã 256 b/s - Các kiểu nhảy tần: + Nhảy trực giao (lần lượt từ điểm đến điểm), Orthogonal Hop Model + Nhảy tần (Frequency Hopping) + Nhảy tần tần số cố định hóa (nhảy tần tần số mã hóa); Digital Fixed Frequency Hopping DFF (Hopping on one Frequency encrypted) b Công nghệ nhảy tần băng HF 91 - Tốc độ nhảy tần: lần /s; Tốc độ phát số liệu: 75/150/300/600/1200/2400 bps Các dạng đặt địa liên lạc: Điểm - điểm; điểm - đa điểm; quảng bá Các kiểu nhảy tần: Nhảy trực giao (lần lượt từ điểm đến điểm), Orthogonal Hop Model Nhảy tần (Frequency Hopping) Nhảy tần tần số cố định hóa (nhảy tần tần số mã hóa); Digital Fixed Frequency Hopping DFF (hopping on one Frequency encrypted) Đối với thiết bị hãng Barrett, phần bảo mật thường sử dụng công nghệ nhảy tần (Frequency hopping) cơng nghệ sử dụng mã hóa thoại băng hẹp Tần số liên lạc thay đổi lần giây với khóa mã 10 chữ số Hệ thống bảo mật đảm bảo bí mật đường truyền liên lạc sóng ngắn, phục vụ liên lạc chiến tranh, chống tác chiến điện tử 3.9 Kết luận Hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn thiết kế liên lạc quản lý theo mơ hình mạng chung trạm tổ chức hoạt động mang tính độc lập khơng bị phụ thuộc có tính động cao Các máy thu, phát thơng tin liên lạc sóng ngắn XK2100L hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn máy thu, phát vơ tuyến điện sóng ngắn cơng suất trung bình, thiết kế cho nhiều mục đích quân dân sự, máy hoạt động tốt mơi trường có điều kiện khắc nghiệt Máy có kết cấu gọn, độ bền học cao, sử dụng đơn giản, chất lượng thông tin tốt 92 KẾT LUẬN LUẬN VĂN Trong năm qua, việc triển khai hệ thống thông tin vô tuyến điện lĩnh vực trị, kinh tế, văn hố xã hội, quốc phòng-an ninh, thơng tin sóng ngắn có vai trò quan trọng hệ thống thơng tin liên lạc mang tính quảng bá đặc thù tùy mục đích yêu cầu Việc ứng dụng kỹ thuật điện tử vào sống hàng ngày nhiều, nghiên cứu kỹ thuật truyền tin việc làm thiết thực, giúp ta hiểu kỹ thuật truyền sóng, vấn đề nảy sinh khó khăn q trình sử dụng thiết bị Thực tế cho thấy, việc sử dụng đường liên lạc sóng ngắn để làm đường liên lạc dự phòng phù hợp điều kiện cấu trúc hệ thống liên lạc sóng ngắn đơn giản, khơng đòi hỏi nhiều sở hạ tầng, kinh phí đầu tư khơng cao Thời gian triển khai nhanh, cần tổ chức liên lạc Đề tài phân tích yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến hệ thống thông tin liên lạc sóng ngắn HF gồm mơi trường, thời tiết, nhiễu Qua đề xuất Thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn có dải tần: 1,5 - 30 Mhz, công suất phát tối đa 150W PEP phù hợp với cự ly, phạm vi liên lạc toàn quốc Tác giả nêu số u cầu tính tốn thiết kế đường truyền liên lạc trạm hệ thống thơng liên lạc đảm bảo thơng tin nhanh chóng xác, thơng suốt, an tồn thơng tin xử lý tình đặc biệt xảy (khi đường thông tin liên lạc quốc gia bị cố, thông tin liên lạc tỉnh vùng rộng lớn thời gian định; xảy sóng thơng tin liên lạc di động địa bàn trọng điểm, chiến lược) Đồng thời, tác giả đề xuất trạm di động thông tin liên lạc sóng ngắn làm trạm trung gian chuyển tiếp sóng dùng đàm (VHF, UHF) Tác giả xin đề xuất hướng mở rộng đề tài sau: Phát triển nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin vơ tuyến điện khơng bó hẹp phạm vi liên lạc máy sóng ngắn với nhau, mà hệ thống gồm nhiều thiết bị truyền dẫn, điện thoại IP, máy vô tuyến điện, mạng Internet… gắn kết với nhau, đảm bảo tính bảo mật thơng tin Kết hợp trạm di động sóng liên lạc sóng ngắn làm trạm trung gian chuyển tiếp sóng thơng tin di động 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Trần Văn Khẩn - Đỗ Quốc Trinh - Đinh Thế Cường, Giáo trình Cơ sở Kỹ thuật thơng tin vơ tuyến, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2005 [2] Nguyễn Duy Chuyên - Trần Khánh Lân, Thiết bị thu, phát thông tin Vô tuyến điện, Trường đại học KTQS - 1975 [3] Đặng Văn Chuyết (chủ biên), Cở sở lý thuyết truyền tin, Nhà xuất giáo dục 1998 [4] GSTS KH Phan Anh, Lý thuyết kỹ thuật anten, Nhà xuất “Đại Học Quốc Gia Hà Nội” 2007 [5] Alpert I.L, Truyền sóng tầng điện ly, Nhà xuất “Nauka” năm 1972 [6] Chioornui F.B, Truyền sóng vơ tuyến điện, Nhà xuất “Soviet.Radio” năm 1972 [7] Erokhin G.A, Chernuser O.V, Kozurev N.D, Kocherzevski V.G, Anten Fider truyền sóng vơ tuyến điện, Nhà xuất “Radio $ Sviaz ” năm 1996 Tài liệu tham khảo Tiếng Anh [1] Rohde & Schwazr Radio Communications Division, HF Transceiver Family XK2000 [2] Rohde & Schwazr Radio Communications Division, HF Transceiver Family XK2100L 94 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VLF - Very Low Frequencies Tần số thấp MF - Medium Frequencies Tần số trung bình HF - High Frequency Tần số cao VHF - Very High Frequencies Tần số cao UHF - UltraHigh Frequencies Tần số cực cao SHF - SuperHigh Frequencies Tần số siêu cao EHF - Extremely High Frequencie) Tần số cao ELF - Extremely Low Frequencies Tần số thấp LF - Low Frequencies Tần số thấp RF- Radio Frequencies Tần số vô tuyến AWGN-Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gaus trắng cộng CDMA- Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã OFDM- Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao FH - Frequency Hopping Nhảy tần PN- Pseudo Noise Chuỗi chíp giả ngẫu nhiên DS- Direct Sequence Chuỗi trực tiếp ALE - Automatic Link Establishment Tự động thiết lập đường truyền LQA - Link Quality Analysis Đánh giá chất lượng kênh BER - Bit Error Rate Tỷ số bít lỗi DSP- Digital Signal Processing Bộ xử lý tín hiệu số ATU - Antenna Turning Unit Bộ điều hưởng anten APP - Automatic Phone Patch Bộ tự độnge ghép nối điện thoại DSC -Digital Selective Call Bộ gọi chọn lọc số VPU - Voice Procesing Unit Bộ xử lý thoại NMS- Network Management System Hệ thống quản lý mạng DFF -Digital Fixed Frequency Hopping Nhảy tần tần số cố định hóa DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 95 Bảng 1.1: Bảng phân băng tần số vô tuyến theo CCIR………… Bảng 2.1: Công ion hóa số chất khí…………………… Bảng 2.2: Các ngun nhân ion hóa…………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 96 23 25 Hình 1.1 Sóng phẳng………………………………………………………… Hình 1.2 Mặt sóng cầu từ nguồn đẳng hướng……………………………… Hình 1.3 Hiện tượng khúc xạ biên giới hai môi trường…………………… Hình 1.4 Phản xạ sóng biên giới phẳng hai mơi trường……………… Hình 1.5 Nhiễu xạ sóng điện từ……………………………………………… Hình 1.6 Sự cộng tuyến tính hai sóng có pha khác giao thoa sóng Hình 1.7 Các phương thức truyền sóng……………………………………… Hình 1.8 Sóng khơng gian chân trời vơ tuyến…………………………… Hình 1.9 Hiện tượng ống sóng……………………………………………… Hình 1.10 Các tầng điện ly…………………………………………………… Hình 2.1 Cấu tạo tầng điện ly………………………………………………… Hình 2.2 Mật độ điện tích…………………………………………………… Hình 2.3 Các lớp tầng điện ly………………………………………… Hình 2.4 Hiện tượng miền im lặng…………………………………………… Hình 2.5 Hiện tượng tới hạn xảy phản xạ………………………………… Hình 2.6 Giải thích tượng miền im lặng………………………………… Hình 2.7 Các lớp phản xạ Hình 2.8: Hiện tượng pha đinh sóng ngắn Hình 2.9: Hiện tượng hồi âm Hình 2.10: Sự khuếch tán sóng ngắn mặt đất……………………………… Hình 2.11 Hệ thống trải phổ nhảy tần………………………………………… Hình 2.12 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống trải phổ DS………………………… Hình 3.1 Tổng quan mạng thơng tin liên lạc sóng ngắn giới……… Hình 3.2 Mơ hình trạm thơng tin sóng ngắn cố định………………………… Hình 3.3 Mơ hình mạng thơng tin sóng ngắn di động……………………… Hình 3.4 Bộ thu phát sóng ngắn XK2100L………………………………… Hình 3.5 Sơ khối chức máy XK2100L…………………………… Hình 3.6 Modules máy thu phát XK2100L……………………………… Hình 3.7 Thơng số dự trữ đường truyền cho cự ly Hà Nội đến T.p Hồ Chí Minh sử dụng anten HX002 H1 Hình 3.8 Minh họa trạm truyền sóng HF 10 11 12 12 13 14 15 16 17 21 22 26 31 32 33 34 36 37 38 50 51 56 58 59 59 64 66 72 Hình Quản lý tần số công cụ NMS PostmanII………………… Hình 3.10 Tổ chức mạng thơng tin vơ tuyến đa điểm……………………… Hình 3.11 Trạm động………………………………………………… Hình 3.11 Cấu hình hệ thống điều phối thơng tin lắp trạm huy………… Hình 3.13 Hệ thống tích hợp thơng tin liên lạc……………………………… 76 81 82 84 84 97 73 BẢN THƠNG TIN TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên tác giả: Nguyễn Anh Tấn Chuyên ngành đào tạo: Kỹ thuật Viễn thông Năm tốt nghiệp: 2014-2016 Tên đề tài Luận văn: Nghiên cứu thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn HF Nội dung tóm tắt Luận văn: Đề tài phân tích yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn HF như: môi trường, thời tiết, nhiễu Bằng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: lựa chọn công nghệ, hãng sản xuất, xuất xứ hàng hóa, khả tích hợp hệ thống kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn,…Qua đó, đề xuất thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn có dải tần: 1,5 - 30 Mhz, cơng suất thu, phát 150W phù hợp với cự ly, phạm vi liên lạc toàn quốc Kết đề xuất xây dựng phương án tổ chức triển khai thiết kế hệ thống thơng tin liên lạc sóng ngắn HF (XL2100L) mang tính dự phòng, sẵn sàng hỗ trợ đường truyền bị lập có tình đặc biệt xảy có hiệu đảm bảo thơng tin liên lạc thơng suốt tình huống, an ninh, an tồn thơng tin chống chiến tranh điện tử, chống theo dõi, chống nghe trộm tín hiệu qua sóng vơ tuyến, chống chế áp điện tử Tác giả xin đề xuất hướng mở rộng đề tài sau: Phát triển nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin vơ tuyến điện khơng bó hẹp phạm vi liên lạc máy sóng ngắn với nhau, mà hệ thống gồm nhiều thiết bị truyền dẫn, điện thoại IP, máy vô tuyến điện, mạng Internet… gắn kết với nhau, đảm bảo tính bảo mật thơng tin Kết hợp trạm di động sóng liên lạc sóng ngắn làm trạm trung gian chuyển tiếp sóng thơng tin di động, sóng dùng đàm (VHF, UHF)./ Từ khóa: (1) yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống; (2) mục đích; (3) 98 Tác giả Luận văn hướng mở rộng đề tài Nguyễn Anh Tấn 99 ... 2.5 Kết luận 62 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THƠNG TIN LIÊN LẠC SĨNG NGẮN HF 63 3.1 Tổng quan mạng thông tin liên lạc sóng ngắn 63 3.1.1 Mơ hình tổ chức hệ thống. .. thu phát sóng ngắn cố định, dộng 66 3.2.1 Thiết kế hệ thống thơng tin thu phát sóng ngắn cố định 66 3.2.2 Thiết kế hệ thống thông tin thu phát sóng ngắn động 67 3.2.3 Về địa điểm, thiết. .. TRUYỀN SÓNG VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MỚI TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN LIÊN LẠC SĨNG NGẮN Giới thiệu phương thức truyền sóng tầng điện ly kỹ thuật nhảy tần, thiết lập đường truyền thông tin liên lạc sóng ngắn