Báo cáo truyền thông, thông tin bằng vệ tinh môn Mạng không dây và di động, viết bời Lê Huy Knight Bạn nào muốn tài liệu mà không muốn trả phí trên web thì cứ nhắn tin nhé ( cơ mà chắc chả ai nhắn đâu :v. Mình xin nhẹ chai nước thôi :) )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC BÁO CÁO ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI: MẠNG KHÔNG DÂY VÀ DI ĐỘNG CHƯƠNG 9: TRUYỀN THƠNG VỆ TINH NHĨM 6: LÊ QUANG HUY (LEADER) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN NGỌC TÌNH GIẢNG VIÊN, TS LÊ ANH DƯƠNG VĂN QUANG PHẠM THÀNH CÔNG NGỌC LỚP: D13CNPM 1 CONTENTS Chương 9: Truyền thông vệ tinh .3 Lời mở đầu 9.1 Thơng số cấu hình vệ tinh truyền thông Quỹ đạo vệ tinh Khoảng cách Vệ tinh địa tĩnh 11 Vệ tinh quỹ đạo Trái Đất thấp 14 Vệ tinh quỹ đạo Trái Đất trung bình 17 Dải tần .19 Sự suy giảm tín hiệu truyền tải 20 Dấu chân vệ tinh 21 Sự suy giảm khí .22 Cấu hình mạng vệ tinh .23 9.2: PHÂN BIỆT NĂNG LỰC, PHÂN PHỐI TẦN SỐ 28 Ghép kênh tần số .29 Đa truy cập phân chia tần số .31 9.3 Phân bổ lực, phân chia thời gian 50 Nhật kí làm việc nhóm: .60 Đánh giá thành viên: 61 CHƯƠNG 9: TRUYỀN THÔNG VỆ TINH Lời mở đầu Truyền thơng vệ tinh có tầm quan trọng tương đương với cáp quang phát triển truyền thông liệu viễn thông Phần chương giới thiệu mối quan tâm thơng số liên quan đến việc sử dụng ăng ten vệ tinh thông tin liên lạc không dây 9.1 Thơng số cấu hình vệ tinh truyền thông Thứ quan trọng hệ thống vệ tinh truyền thơng vệ tinh, cụ thể ăng ten vệ tinh quỹ đạo ổn định quanh Trái Đất Trong hệ thống thông tin vệ tinh, hai nhiều trạm gần Trái Đất liên lạc qua nhiều vệ tinh đóng vai trò trạm chuyển tiếp khơng gian Các hệ thống ăng ten gần Trái Đất gọi trạm đất Đường truyền từ trạm đất đến vệ tinh gọi đường lên, truyền từ vệ tinh đến trạm đất gọi đường xuống Thành phần vệ tinh nhận tín hiệu đường lên truyền tín hiệu đướng xuống gọi transponder Có số cách khác để phân loại vệ tinh truyền thơng: • Vùng phủ sóng: Tồn cầu, khu vực quốc gia Diện tích bao phủ lớn, nhiều vệ tinh phải tham gia vào hệ thống nối mạng •Loại dịch vụ: Vệ tinh dịch vụ cố định (FSS), vệ tinh dịch vụ phát sóng (BSS) Vệ tinh dịch vụ di động (MSS) Chuong liên quan đến loại FSS BSS •Mục đích sử dụng: Thương mại, quân sự, nghiệp dư, thử nghiệm Có số khác biệt truyền thông không dây mặt đất vệ tinh ảnh hưởng đến thiết kế: - Diện tích bao phủ hệ thơng vệ tinh lớn nhiều so với hệ thống mặt đất Trong trường hợp vệ tinh địa tĩnh, ăng ten phủ song cho ¼ Trái Đất Tuy nhiên, sức mạnh tên lửa băng thông cấp phát hữu hạn, đòi hỏi thiết kế tối ưu trạm đất vệ tinh -Thông tin vệ tinh thường có độ trễ thấp so với vệ tinh trạm đất Do đó, liên kết truyền thơng vệ tinh với vệ tinh thường có độ xác cao -Chi phí truyền dẫn khơng phụ thuộc vào khoảng cách, miễn phạm vi phủ sóng vệ tinh -Các ứng dụng quảng bá, phát đa hướng điểm-điểm có sẵn -Băng thông tốc độ liệu cao -Mặc dù liên kết vệ tinh bị ngừng hoạt động lag thời gian ngắn, chất lượng truyền dẫn thường cao -Đối với vệ tinh địa tĩnh, có độ trễ lan truyền trái đất-vệ tinh-đất khoảng phần tư giây -Trong nhiều trường hợp, trạm mặt đất truyền nhận truyền dẫn riêng QUỸ ĐẠO VỆ TINH Quỹ đạo vệ tinh chia làm dạng sau: 1.Quỹ đạo vệ tinh hình tròn, với tâm trùng với tâm Trái Đất, hình elip với tâm Trái Đất tiêu điểm hình elip Mỗi vệ tinh quay quanh Trái Đất mặt phẳng khác Một quỹ đạo xích đạo quỹ đạo vệ tinh đường xích đạo Trái Đất, quỹ đạo cực quỹ đạo vệ tinh qua hai cực Trái Đất, mặt phẳng quỹ đạo lại gọi quỹ đạo nghiêng Dựa theo độ cao, vệ tinh có loại quỹ đạo quỹ đạo địa tĩnh (GEO - Geostationary orbit), quỹ đạo tầm trung (MEO – Medium Earth orbit) quỹ đạo Trái Đất tầm thấp(LEO – Low Earth orbit) KHOẢNG CÁCH Hình 9.1 minh họa phủ sóng vệ tinh Một yếu tố quan trọng góc độ cao trạm đất, góc từ phương ngang (nghĩa đường tiếp tuyến với bề mặt trái đất vị trí ăng ten) đến điểm tâm chùm ăng ten ăng ten chĩa thẳng vào vệ tinh Để có vùng phủ song tối đa, góc phải có giá trị 0cho phép mở rộng vùng phủ sóng đến chân trời quang học vệ tinh theo hướng Tuy nhiên, có vấn đề khiến góc phải lớn 0: Các tòa nhà, cối hay vật thể khác mặt đất làm giảm tín hiệu hấp thu biến dạng tín hiệu phản xạ đa hướng Độ suy giảm khí lớn góc độ cao thấp Những nhiễu động điện từ gần bề mặt Trái Đất gây nhiễu tín hiệu Hiện tại, đường xuống, góc độ cao nhỏ vào khoảng 5-20, đường lên, góc cao độ tối thiểu thời gian bit điều khiển TDMA sử dụng dung lượng dải bảo vệ FDMA Lưu ý sụt giảm đáng kể công suất FDMA số lượng kênh tăng lên Ngược lại, TDMA giảm nhiều từ từ số lượng khe thời gian (kênh) tăng lên Việc sử dụng thời gian khung dài làm tăng hiệu Để so sánh, hệ thống SCPC cung cấp số dung lượng 800 kênh cho dù băng thơng chia cho nhiều hay trạm trái đất Thậm chí hiệu cao đạt dải tần số cao (Ku Dải K) Ở tần số này, chùm truyền qua vệ tinh hẹp tập trung, cho phép nhiều chùm tia tần số truyền đến khác khu vực Do đó, vệ tinh phục vụ số khu vực, khu vực chứa số trạm trái đất Thông tin liên lạc trạm khu vực cam kết với FAMA-TDMA thông thường Hơn nữa, thông tin liên lạc trạm khu vực khác đạt vệ tinh có khả chuyển đổi khe thời gian từ chùm sang chùm khác Điều gọi TDMA chuyển đổi vệ tinh (SSrrDMA) Hình 9.12 cho thấy hệ thống SS / TDMA đơn giản phục vụ hai khu vực, khu vực có hai trạm Như với TDMA thông thường, trạm thời điểm truyền khu vực Vì vậy, khu vực A, trạm truyền khe thời gian Sim-bất hợp pháp, trạm trạm truyền khu vực B lúc Trạm từ hai khu vực không can thiệp thông qua việc sử dụng tín hiệu phân cực khác tần số Tại vệ tinh, liệu nhận truyền lại- ted tần số đường xuống Hai chùm đường xuống riêng biệt sử dụng Vệ tinh chứa công tắc để kết nối chùm đầu vào chùm đầu Các kết nối thơng qua cơng tắc thay đổi theo thời gian Trong hình, chùm tia xuống A lặp lại chùm đường lên A giai đoạn và lặp lại chùm đường lên B giai đoạn Do đó, trạm khu vực gửi liệu đến trạm khác khu vực Đối với vệ tinh phục vụ N khu vực, có N luồng đầu vào TDM Tại thời gian, cơng tắc cấu hình để định tuyến chùm đường lên theo kiểu cụ thể chùm N đường xuống Mỗi cấu hình gọi chế độ N! khác chế độ yêu cầu để kết nối đầy đủ 9.3 Phân bổ lực, phân chia thời gian Mặc dù kỹ thuật FDM phổ biến truyền dẫn vệ tinh, kỹ thuật TDM sử dụng ngày rộng rãi Những lý bao gồm • Chi phí thành phần kỹ thuật số giảm liên tục • Những lợi kỹ thuật số, bao gồm việc sử dụng sửa lỗi • Hiệu củaTDM tăng lên thiếu tiếng ồn xuyên điều chế Như với FDM, tất kỹ thuật thảo luận cung cấp cho nhiều truy cập bao gồm FAMA-TDMA DAMA-TDMA FAMA-TDMA chất giống TDM đồng (Mục 2.5) Truyền tải dạng chuỗi khung lặp lặp lại, khung chia thành số khe thời gian Mỗi vị trí khe chuỗi khung dành riêng cho máy phát cụ thể Khoảng thời gian khung hình từ 100 J.Ls đến ms bao gồm từ đến 100 vị trí Tốc độ liệu dao động từ 10 Mbps đến 100 Mbps Hình 9.13 mơ tả định dạng khung điển hình (so sánh Hình 2.13b) Thơng thường, khung bắt đầu hai cụm tham chiếu để xác định điểm bắt đầu khung Hai vụ nổ sử dụng, cung cấp hai trạm trái đất khác nhau, để hệ thống tiếp tục hoạt động trạm tham chiếu bị cố Mỗi cụm tham chiếu bắt đầu với mẫu phục hồi thời gian mang bit, mẫu cho phép tất trạm đồng hóa với đồng hồ chủ Mỗi số N trạm gán nhiều vị trí khung Trạm sử dụng vị trí gán để truyền cụm liệu, bao gồm phần mở đầu thông tin người dùng Phần mở đầu chứa thông tin điều khiển thời gian, cộng với nhận dạng trạm đích Các vụ nổ riêng lẻ phân tách thời gian bảo vệ để đảm bảo khơng có chồng chéo Hình 9.14 mô tả hoạt động FAMA-TDMA Các trạm trái đất riêng lẻ thay phiên cách sử dụng kênh đường lên dự đoán loạt liệu khe thời gian định Vệ tinh lặp lại tất truyền đến, phát đến tất trạm Do đó, tất trạm phải biết không sử dụng khe thời gian để truyền mà sử dụng khe thời gian để tiếp nhận Vệ tinh lặp lại cụm tham chiếu tất trạm đồng hóa nhận cụm Mỗi khe thời gian lặp lặp lại kênh độc lập với kênh khác Do đó, sử dụng theo cách mà trạm phát yêu cầu Ví dụ: hình thức chuyển đổi đạt cách bao gồm trường địa khe thời gian Trong trường hợp vậy, khe truyền phát dành riêng, số trạm đọc liệu khe đường xuống để tìm liệu gửi đến chúng Một kỹ thuật khác để trạm mặt đất truyền phát phân chia khe thời gian thành tập để gửi nhiều kênh liệu kênh oneTDMA TDMA thông thường hiệu FDMA thông thường thời gian bảo vệ bit điều khiển TDMA sử dụng cơng suất so với dải bảo vệ FDMA Điều minh họa Hình 9.15 Lưu ý cơng suất FDMA giảm đáng kể số lượng kênh tăng lên Ngược lại, TDMA giảm chậm nhiều số lượng khe thời gian (kênh) tăng lên Việc sử dụng thời gian khung hình dài làm tăng hiệu Để so sánh, hệ thống SCPC cung cấp dung lượng khơng đổi 800 kênh cho dù băng thơng chia cho nhiều hay vài trạm trái đất Hiệu đêm giao thừa đạt dải tần số cao (dải Ku K) Ở tần số này, chùm truyền vệ tinh tập trung hẹp, cho phép nhiều chùm tần số truyền đến khu vực khác Do đó, vệ tinh phục vụ số khu vực, khu vực chứa số trạm trái đất Giao tiếp trạm khu vực thực FAMATDMA thơng thường Ngồi ra, đạt thơng tin liên lạc trạm khu vực khác vệ tinh có khả chuyển đổi khe thời gian từ chùm sang chùm khác Cái gọi vệ tinh chuyển mạch (SSrrDMA) Hình 9.16 cho thấy hệ thống SS / TDMA đơn giản phục vụ hai khu vực, khu vực có hai trạm Giống TDMA thông thường, trạm thời điểm truyền khu vực Vì vậy, khu vựcA, trạm truyền khe thời gian Tương tự, trạm trạm truyền khu vực B lúc Các trạm từ hai khu vực không can thiệp thông qua việc sử dụng tín hiệu phân cực tần số khác Tại vệ tinh, liệu nhận truyền lại tần số đường xuống Hai chùm đường xuống riêng biệt sử dụng Vệ tinh chứa công tắc để kết nối chùm đầu vào chùm đầu Các kết nối thông qua cơng tắc thay đổi theo thời gian Trong hình, chùm tia hướng xuống A lặp lại chùm tia A giai đoạn và lặp lại chùm tia đường lên B giai đoạn Do đó, trạm khu vực gửi liệu đến trạm khác khu vực Đối với vệ tinh phục vụ N khu vực, có N luồng đầu vào TDM Tại thời điểm nào, cơng tắc cấu hình để định tuyến chùm đường lên theo kiểu cụ thể đến chùm đường xuống N Mỗi cấu hình gọi chế độ N! chế độ khác yêu cầu cho kết nối đầy đủ Bảng 9.3 Hiển thị chế độ cho hệ thống ba khu vực Ví dụ: trạm khu vực A giao tiếp với chế độ 2, giao tiếp với trạm khu vực B chế độ 5, v.v Vệ tinh thay đổi từ chế độ sang chế độ định kỳ Nhiều nhất, thay đổi chế độ xảy lần khe thời gian Mẫu chế độ thời lượng thường điều chỉnh lệnh mặt đất để đáp ứng yêu cầu giao thông thay đổi Cuối cùng, kỹ thuật DAMA sử dụng với sơ đồ vệ tinh TDMA Hệ thống SS / TDMA mức độ hệ thống DAMA mẫu chế độ thay đổi lệnh mặt đất Thông thường DAMA ngữ cảnh TDM đề cập đến kỹ thuật đa truy cập để chia sẻ kênh Với kỹ thuật vậy, trạm mặt đất thường hợp tác để sử dụng kênh Tài liệu tham khảo: Wireless_Communications_&_Networking_Stallings_2nd Tác giả: William Stallings Trang web Satellite Industry Association: https://www.sia.org/ Nhật kí làm việc nhóm: Ngày 17/08/2019: Nhận đề tài Ngày 19/8/2019: Thông báo deadline ngày 14/9/2019 Ngày 20->27/08/2019: Cả nhóm nhởn nhơ chưa làm Ngày 28/08/2019: Thầy giảm deadline 10 ngày, deadline đến ngày 4/9/2019 Ngày 29->30/08/2019: Chạy deadline chạy giặc Ngày 1->2/09/2019: Ngày nghỉ Quốc Dân, không làm Ngày 3/09/2019: Hoàn thành báo cáo sơ bộ, chưa làm slide Ngày 03/09/2019: Nhóm trưởng viết dòng bất lực Ngày 4/9/2019: Đã xong slide, đăng lên GG Drive gửi cho thầy Đánh giá thành viên: Thân nhóm trưởng, dĩ nhiên phải làm gần tất việc Trần Ngọc Tình: Tóm tắt nội dung báo cáo, tham gia vào công tác dịch tìm tài liệu mạng, bổ sung vào phần chưa dịch rõ nghĩa Dương Văn Quang: Thợ săn ảnh nhóm Tồn ảnh báo cáo số slide Quang Phạm Thành Công: Tham gia làm việc ngày đầu, mà nhóm trưởng chưa mua lap Còn bạn Đậu Quốc Tồn Vì khơng thể liên lạc với bạn bạn hay nghỉ học, nhóm có người