Hệ thống truyền dẫn vô tuyến và mạng thông tin hàng hải

I. Lời mở đầu …………………….……………………………………….………….2 II. Nội dung ……………………………………………………………….…….4 Phần 1: Tổng quan đề tài 1. Tính cấp thiết và thực tiễn của đề tài …………………………………………...4 2. Phạm vi nghiên cứu đề tài ………………………………………………………4 3. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………….,…….5 Phần 2: Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số 1.1 Vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông ……………………..5 1.2 Đặc điểm cơ bản của truyền dẫn vô tuyến số…………………………………….7 1.3 Kỹ thuật nâng cao dung lượng và chất lượng truyền dẫn vô tuyến điển hình……8 1.4 Các mô hình kênh truyền thông và phân loại…………………………………….9 Chương 2: Các yêu cầu cơ bản của mạng thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam, xu hướng phát triển, và các giải pháp thiết kế mạng hàng hải. 2.1 Đánh giá hệ thống thông tin hàng hải GMDSS ở Việt Nam……………………..12 2.2 Đặc trưng cơ bản và chức năng thông tin của hệ thống GMDSS…………………13 2.3 Cấu trúc hệ thống GMDSS………………………………………………………..17 2.4 Các vùng biển hoạt động ………………………………………………………….20 2.5 Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu hoạt động ở vùng biển A1, A2, A3 và A4:……22 III. Kết luận……………………………………………………………………….23 IV. Tài liệu tham khảo……………………………………………………………24 I. Lời nói đầu Hệ thống truyền dẫn thông tin vô tuyến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới những công nghệ mà hệ thống này mang đến đã giúp ích rất nhiều cho con người. Sự phát triền nhanh chóng của công nghệ thông tin vô tuyến trong những năm qua và dự báo sự bùng phát của công nghệ này trong những năm tới sẽ dẫn tới sự thiếu hụt nguồn nhân lực có trình độ và kinh nghiệm cao trong lĩnh vực này. Các trường đại học trên thế giới đã và đang nghiên cứu nhiều chương trình và biện pháp để có thể đào tạo các chuyên gia và các kỹ sư vô tuyến có trình độ cao . Không chỉ sử dụng trên đất liền việc truyền dẫn thông tin vô tuyến giúp cho liên lạc nắm bắt tình hình trên biển cũng được chú trọng đấy mạnh đảm bảo an toàn và sinh mạng trên biển. Chính vì thế tổ chức hàng hải quốc tế và liên minh viễn thông quốc tế cho ra đời hệ thống an toàn và báo nạn hàng hải toàn cầu . Nhằm mục đích đảm bảo hơn về sinh mạng của con tàu và con người trên tàu khi gặp nạn trên biển, việc thông tin liên lạc nhanh hơn, và dễ dàng hơn đặc biệt là việc phối hợp cứu nạn phải được thực hiện đồng bộ thống nhất từ Trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia đến các trung tâm tìm kiếm cứu nạn khu vực thông qua các đài bờ là một vấn đề cấp thiết. Muốn được như vậy tất các thông tin cấp cứu qua bất kỳ thiết bị nào cũng ngay lập tức được chuyển về trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn và trung tâm cứu nạn có thể điều khiển bất kỳ đài bờ nào trong hệ thống đài ven biển để liên lạc trực tiếp với tàu bị nạn. Với lý do đó Đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn vô tuyến và áp dụng cho mạng thông tin hàng hải GMDSS ” được em chọn làm đề tài tiểu luận cho môn học “ Thông tin vô tuyến ” . Với dụng cụ đo đạc và kiến thức còn hạn chế em mong rằng thầy, cô có thể chỉ ra những thiếu xót trong bài để em có thể tiếp thu áp dụng tốt hơn vào các bài làm sau. Em xin chân thành cảm ơn II. Nội dung Phần 1 : Tổng quan đề tài 1. Tính cấp thiết và thực tiễn của đề tài Việt Nam là một quốc gia biển có bờ biển chạy dài hơn 3.200 km với hơn 1 triệu km2 mặt nước cùng nhiều quần đảo và đảo quan trọng như Trường Sa, Hoàng Sa, Thổ Chu, Phú Quốc, Côn Đảo,… Nằm trên tuyến giao thông hàng hải quốc với đường vận tải biển giao lưu kinh tế giữa Việt Nam và các nước trong khu vực cũng như các nước trên thế giới. Trong những năm gần đây rất nhiều tai nạn tàu thủy liên tiếp xảy ra và đã gây ra tổn thất rất lớn về tài sản và đặc biệt là tính mạng của con người. Tuy vậy việc tổ chức cứu nạn và điều khiển cứu nạn chưa được nhanh chóng, kịp thời đã gây ra những thiệt hại to lớn, thiết nghĩ nếu việc tổ chức cấp cứu đồng bộ hơn và đặc biệt là thông tin và điều khiển thông tin được tập trung tại nơi tổ chức cứu nạn mà cụ thể là trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia thì chắc rằng việc tổ chức cứu nạn sẽ được thuận tiện hơn cho việc tổ chức cấp cứu và cụ thể hơn trong việc tổ chức các tàu đang hoạt động tại nơi bị nạn và theo theo dõi được diễn biến sự việc để cử các đội tìm kiếm cứu nạn SAR(Search and Rescue) hợp lý hơn. Muốn vậy tất cả các thông tin báo động cấp cứu và điện cấp cứu của tàu bị nạn và thông tin hiện trường tại nơi bị nạn phải được giám sát và điều khiển ngay tại trung tâm cứu nạn quốc gia. Chính vì vậy, với sự bùng nổ của thông tin hiện nay tác giả muốn đề xuất một phương án điều khiển thông tin tập trung thông qua một mạng truyền dẫn vô tuyến từ tất cả các đài bờ đến trung tâm phối hợp tìm kiếm quốc gia với tất cả các loại thông tin mà đài tàu bị nạn gửi về và qua bất kỳ đài bờ nào của quốc gia. Nhằm hạn chế tối thiểu những thiệt hại về vật chất và đặc biệt là tính mạng con người khi tàu thuyền gặp nạn. 2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Từ khi được thiết lập năm 1959, tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO International Maritime Organzation) đã tìm kiếm để tăng cường cải tiến hệ thông cung cấp thông tin vô tuyến trong công ước Quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển (SOLAS Safety of Life at Sea) và lợi dụng những cải tiến trong trong kĩ thuật thông tin vô tuyến. Trang thiết bị thông tin vô tuyến trên tàu được qui định bởi công ước 1960 và 1974 bao gồm các thiết bị vô tuyết điện báo cho tàu khách (với mọi kick cỡ) và tàu hàng có trọng tải 1600 tấn trở lên, cũng như thiết bị vô tuyến điện thoại cho tàu hàng có trọng tải 300 đến 1600 tấn. Những tàu được lắp đặt như vậy mặc dù có thể nhận được một loan báo cấp cứu nhưng chúng không thể liên lạc được với nhau. Tình trạng đó kéo dài tới năm 1984. Tất cả các tàu đã được yêu cầu để có thể liên lạc bằng vô tuyết điện thoại VHF, và MF. Thang tầm hoạt động của MF chỉ là 150 hải lý do vậy các tàu khác nằm ngoài khoảng cách này tính từ một trạm bờ gần mặt đất, nó chỉ có thể liên lạc theo kiểu tàu tàu. Trên cơ sở của các nghiên cứu trước đây và hệ thống cơ sở hạ tầng đã có, đề tài này chỉ đưa ra một số nghiên cứu nhằm ghép nối hệ thống đài bờ sẵn có thể thông qua mạng truyền dẫn băng thông rộng để nhằm mục đính chuyển thông tin nhận được từ tàu bị nạn trực tiếp về trung tâm cứu nạn quốc gia thông qua mạng truyền dẫn viba và điều khiển hoạt động của các đài monitor từ trung tâm cứu nạn, Trong đó cho phép trung tâm cứu nạn lựa chọn đài bờ nào hoạt động và liên lạc cấp cứu trong trường hợp tàu bị nạn ở nơi có thể liên lạc với nhiều hơn một đài bờ. Tuy nhiên do điều kiện nên đề tài chỉ có thể dùng lại ở mức mô phỏng và lấy kết quả. Sau đó đề xuất phương án lựa chọn thiết bị lắp đặt cũng như các giải pháp kỹ thuật để có được hệ thống đảm bảo về tính năng kỹ thuật cũng như đảm bảo về kinh tế. 3. Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp, thống kê và phân tích, đánh giá tình hình thông tin hàng hải biển Việt Nam, mật độ giao thông trên tuyến đường ven biển Việt Nam và về số lượng tàu thuyền vận tải và tuyến hoạt động từ các công ty vận tải biển trong nước. Khảo sát và tổng hợp ý kiến phản hồi từ các công ty vận tải biển, các tàu biển thường xuyên hoạt động trên vùng biển Việt Nam về thông tin dịch vụ hàng hải, cập nhật thông tin khí tượng, tập quán hàng hải, khu vực đánh cá, các chướng ngại vật...làm cơ sở để nghiên cứu hệ thống thông tin vô tuyến cho mạng thông tin hàng hải Việt Nam. Sử dụng lập trình mô phỏng mạng thông tin hàng hải giúp việc đo đạc tính toán chính xác đưa ra những đánh giá ưu việt, khả năng truyền thông tin hợp lý của hệ thống. Phần 2 : Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số 1.1 Vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông. Các hệ thống vô tuyến số được sử dụng làm các đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng viễn thông như: Đường trung kế số nối giữa các tổng đài số. Đường truyền dẫn nối tổng đài chính với các tổng đài vệ tinh. Đường truyền dẫn nối các thuê bao với tổng đài chính hoặc tổng đài vệ tinh. Bộ tập trung thuê bao vô tuyến. Kết nối các máy di động với mạng viễn thông trong mạng thông tin di động. Kết nối máy cầm tay vô tuyến với tổng đài nội hạt trong hệ thống điện thoại không dây số. Hệ thống truyền dẫn vô tuyến số là phần tử quan trọng của mạng viễn thông, đặc biệt khi các công nghệ thông tin vô tuyến mới như thông tin di động được dùng rộng rãi. Mạng nội hạt là mạng cho phép kết nối các máy đầu cuối (TE: Terminal Equipment) với tổng đài nội hạt. Việc kết nối này thường thông qua trạm tập trung thuê bao xa (RSC Remote Subscriber Concentrator) hay tổng đài vệ tinh. Trước hết lưu lượng từ các thuê bao được tập trung thành các luồng số tốc độ cao, sau đó được truyền đến tổng đài nội hạt LS qua đường truyền dẫn như: quang, vi ba số mặt đất hoặc vệ tinh. Bộ tập trung có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến. Bộ tập trung vô tuyến (Radio Concentrator) thường dùng nguyên tắc đa truy nhập như: FDMA(Frequency Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo tần số), TDMA(Time Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo thời gian) và CDMA(Code Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo mã) để tập trung lưu lượng số từ các thuê bao vào tổng đài nhằm chiếm dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến khan hiếm. Công nghệ thường được dùng để kết nối các máy vô tuyến cầm tay với tổng đài là: FDMA, TDMA hoặc CDMA, OFDMA. Trong tương lai các máy cầm tay vô tuyến có thể chiếm 50% các máy đầu cuối TE Sơ đồ tổng quát mô tả ứng dụng truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông. 1.2 Đặc điểm cơ bản của truyền dẫn vô tuyến số Nhược điểm và hạn chế của truyền dẫn vô tuyến số Do môi trường truyền dẫn là môi truờng hở và băng tần hạn chế, nên hệ thống truyền dẫn vô tuyến số tồn tại rất nhiều hạn chế. Môi trường truyền dẫn hở dẫn đến các ảnh hưởng cơ bản sau: Chịu ảnh hưởng rất lớn vào môi trường truyền dẫn như: khí hậu thời tiết. Chịu ảnh hưởng rất lớn vào địa hình như: mặt đất, đồi núi, nhà cửa cây cối... Suy hao trong môi trường lớn Chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên như: phóng điện trong khí quyển, phát xạ của các hành tinh khác (khi thông tin vệ tinh)... Chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửa điện Chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác. Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đường truyền thông tin Ưu điểm: Tuy nhiên truyền dẫn vô tuyến số có hai ưu điểm tuyệt vời mà không hệthống truyền dẫn nào có thể sánh được: Linh hoạt: Cho phép triển khai rất nhanh hệ thống truyền dẫn số chẳng hạn truyền hình di động,v.v..... Ưu điểm này cho phép các nhà khai thác phát triển mạng viễn thông nhanh chóng ở các vùng cơ sở hạ tầng viễn thông chưa phát triển với vốn đầu tư thấp nhất. Di động: Chỉ có truyền dẫn vô tuyến mới đáp ứng được thông tin mọi nơi mọi thời điểm. Nhu cầu này không ngừng gia tăng ở thế kỷ 21 khi nhu cầu đi lại của con người ngày càng tăng. Ảnh hưởng rất nguy hiểm ở các đường truyền dẫn vô tuyến số là pha đinh. Từ giáo trình truyền sóng và anten cho thấy: pha đinh là hiện tượng thăng giáng thất thường (ngẫu nhiên) của cường độ điện trường ở điểm thu. Nguyên nhân pha đinh thường là do sự thay đổi ngẫu nhiên trong môi trường như thời tiết và địa hình làm thay đổi điều kiện truyền sóng. Pha đinh nguy hiểm nhất là pha đinh nhiều tia, xảy ra khi máy thu nhận được tín hiệu không chỉ từ tia đi thẳng mà còn từ nhiều tia khác (phản xạ, tán xạ,...trong môi trường truyền sóng). Để đối phó với các ảnh hưởng này, các hệ thống truyền dẫn vô tuyến số thường được trang bị các hệ thống và thiết bị chống pha đinh hữu hiệu. 1.3 Kỹ thuật nâng cao dung lượng và chất lượng truyền dẫn vô tuyến điển hình Từ lịch sử phát triển đã cho thấy vấn đề sử dụng hiệu quả tài nguyên nhưng vẫn đảm bảo chất lượng truyền dẫn vô tuyến sốđược giải quyết bằng các giải pháp kỹ thuật, công nghệ như: FDMA, TDMA, SDMA, CDMA, sự kết hợp giữa chúng, ở đó đã khai thác khá triệt để tài nguyên thời gian, tần số, không gian, mã. Vấn đề giải quyết ở đây được hiểu là việc khám phá tài nguyên vốn có (tập các tham số đặc trưng, các tính chất, các nhược điểm hạn chế của môi trường truyền), từ đó các giải pháp được đề xuất để khắc phục đối phó nhược điểm, đưa ra các công nghệ, giải pháp kỹ thuật để sử dụng hiệu quả tài nguyên. Các cơ chế, các công nghệ thích ứng, phân bổ (cấp phát) tài nguyên động, cơ chế điều khiển luồng, công nghệ IP, máy thu phát thông minh, vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm SDR, vô tuyến khả tri....là những minh họa điển hình cho vấn đề này. Chẳng hạn dựa vào các đặc tính kênh trong các miền được xét, đề xuất các giải pháp công nghệđiển hình như: Điều chế QAM thích ứng (AQAM); Mã hóa kênh thích ứng; Cân bằng kênh thích ứng; CDMA thích ứng; Chia sẽ mã động; Anten thích ứng; MIMO thích ứng; Phân bổ tài nguyên thích ứng trong các hệ thống OFDM (trên cơ sở các đặc tính kênh trong miền tần số, phân chia tài nguyên phổ tần của môi trường truyền và đưa ra các giải thuật cấp phát kênh con và phân bổ công suất cho các người dùng); Tạo búp sóng; Ghép kênh không gian... Thích ứng cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên (tăng dung lượng) của hệ thống nhưng vẫn đảm bảo chất lượng BER cũng như việc dung hòa các tham số đối lập của hệ thống. Trong một phạm vi nhất định, thích ứng được hiểu là thay đổi các tham số đặc trưng của hệ thống theo kịch bản kênh truyền sao cho đạt được hiệu năng tốt nhất. Các hệ thống này đều đạt được hiệu năng tốt nhất hay hiệu quả sử dụng tài nguyên tốt nhất cũng như khắc phục nhược điểm vốn có của môi trường truyền thông. Vì vậy một cách sơ bộ có thể thấy rằng, một hệ thống thông minh sẽ phải có tính thích ứng cao, và cũng là xu hướng tất yếu của các hệ thống truyền tin hiệu đại, ở đó sẽ khẳng định sự hội tụ các công nghệ phần cứng cũng như phần mềm, hội tụ các tinh túy của các giải pháp kỹ thuật. Một trong những kỹ thuật thích ứng điển hình như điều chế và mã hóa kênh thích ứng AMC. Như vậy, từ lịch sử phát triển cũng như xu thế tất yếu của các hệ thống truyền thông thế hệ mới là sử dụng hiệu quả tài nguyên, đặc biệt là thông tin vô tuyến, các giải pháp nhằm tăng dung lượng truyền dẫn nhưng vẫn đảm bảo chất lượng, cũng như bài toán đảm bảo tính công bằng mềm dẻo trong việc phân bổ tài nguyên, bài toán phân bổ tài nguyên thích ứng trong mạng viễn thông và nhân tốảnh hưởng lên vấn đề phân bổ tài nguyên. Sự hội tụ và tích hợp các giải pháp kỹ thuật tiên tiến, tính khả thi nhờ các công nghệ như FPGA...Hai kỹ thuật OFDM và MIMO được coi là kỹ thuật chủ đạo cho các hệ thống vô tuyến thế hệ sau như WIMAX và 4G 1.4 Các mô hình kênh truyền thông và phân loại Hệ thống antenphiđơ và các thiết bị siêu cao tần cho phép các máy thu và máy phát giao tiếp với môi trường truyền dẫn vô tuyến. Giao diện môi trường truyền dẫn và một số mạch siêu cao tần được khảo sát ở các giáo trình Antentruyền sóng và kỹ thuật siêu cao tần. Trong quá trình thiết kế các hệ thống truyền thông để truyền tin thông qua các kênh vật lý, ta cần phải xác định, phân loại, lựa chọn mô hình kênh truyền, từ đó xây dựng các mô hình toán sao cho phản ánh các đặc tính quan trọng nhất của môi trường truyền. Vì thế, mô hình toán được dùng trong việc thiết kế bộ lập mã kênh, bộ điều chế cũng như bộ giải mã kênh, bộ giải điều chế ở máy phát và máy thu tương ứng. Dưới đây, ta đề cập vắt tắt các mô hình kênh thường được dùng để đặc tính hoá các kênh vật lý. Ta cần lưu ý rằng, mức độ phức tạp của thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số cũng như mức độ phức tạp của các giải pháp, biện pháp đối phó nhược điểm, giải pháp sử dụng hiệu quả tài nguyên khan hiếm chủ yếu phụ thuộc bởi đặc tính của môi trường truyền cũng như mô hình kênh truyền thông. + Kênh tạp âm cộng : Nếu tạp âm được tạo ra do các linh kiện điện tử và các bộ khuyếch đại ở máy thu, thì nó thường được đặc tính hoá là tạp âm nhiệt. Ở dạng thống kê, loại tạp âm này được đặc tính hoá là quá trình ngẫu nhiên phân bố Gausơ. Vì vậy mô hình toán cho loại kênh này được gọi là kênh AWGN. y (t) = α.s(t) + x(t) trong đó α là hệ số suy giảm + Kênh lọc tuyến tính: Nhiều kênh vật lý như kênh điện thoại hữu tuyến, thường dùng bộ lọc để giới hạn phổ tần của tín hiệu trong dải tần mong muốn nhằm tránh gây nhiễu cho các kênh khác. Các kênh này thường được mô hình hóa ở dạng kênh lọc tuyến tính cùng với tạp âm cộng. Vì vậy, quan hệ tín hiệu vàora của kênh này được cho bởi. Trong đó : h(t) là đáp ứng xung kim của bộ lọc tuyến tính + Kênh lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian: Các kênh vật lý như kênh âm thanh dưới nước, kênh vô tuyến tầng điện ly,... môi trường truyền lan sóng đa đường thay đổi theo thời gian thường được đặc tính hoá bởi các bộ lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian. Các bộ lọc này được đặc tính hoá bởi đáp ứng xung kim kênh thay đổi theo thời gian h(λ;t), trong đó h(λ;t) là đáp ứng của kênh tại thời điểm t khi xung kim φ(t) được đưa vào kênh tại thời điểm tλ. Vì vậy, λ thể hiện cho trễ thời gian. Quan hệ tín hiệu vàora của kênh được xác định bởi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học: Thông tin vô tuyến Đề tài: Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn vô tuyến áp dụng cho mạng thông tin hàng hải GMDSS Họ tên: Nguyễn Minh Hiếu Mã sinh viên: 18810510036 Lớp: D13-DTVT Hà Nội - 2021 Mục lục I Lời mở đầu …………………….……………………………………….………….2 II Nội dung ……………………………………………………………….…….4 Phần 1: Tổng quan đề tài Tính cấp thiết thực tiễn đề tài ………………………………………… Phạm vi nghiên cứu đề tài ………………………………………………………4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………….,…….5 Phần 2: Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan truyền dẫn vơ tuyến số 1.1 Vai trị truyền dẫn vô tuyến số mạng viễn thông …………………… 1.2 Đặc điểm truyền dẫn vô tuyến số…………………………………….7 1.3 Kỹ thuật nâng cao dung lượng chất lượng truyền dẫn vơ tuyến điển hình……8 1.4 Các mơ hình kênh truyền thơng phân loại…………………………………….9 Chương 2: Các yêu cầu mạng thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam, xu hướng phát triển, giải pháp thiết kế mạng hàng hải 2.1 Đánh giá hệ thống thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam…………………… 12 2.2 Đặc trưng chức thông tin hệ thống GMDSS…………………13 2.3 Cấu trúc hệ thống GMDSS……………………………………………………… 17 2.4 Các vùng biển hoạt động ………………………………………………………….20 2.5 Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu hoạt động vùng biển A1, A2, A3 A4:……22 III Kết luận……………………………………………………………………….23 IV Tài liệu tham khảo……………………………………………………………24 I Lời nói đầu Hệ thống truyền dẫn thông tin vô tuyến phát triển mạnh mẽ tồn giới cơng nghệ mà hệ thống mang đến giúp ích nhiều cho người Sự phát triền nhanh chóng công nghệ thông tin vô tuyến năm qua dự báo bùng phát công nghệ năm tới dẫn tới thiếu hụt nguồn nhân lực có trình độ kinh nghiệm cao lĩnh vực Các trường đại học giới nghiên cứu nhiều chương trình biện pháp để đào tạo chuyên gia kỹ sư vơ tuyến có trình độ cao Không sử dụng đất liền việc truyền dẫn thông tin vô tuyến giúp cho liên lạc nắm bắt tình hình biển trọng mạnh đảm bảo an toàn sinh mạng biển Chính tổ chức hàng hải quốc tế liên minh viễn thông quốc tế cho đời hệ thống an toàn báo nạn hàng hải toàn cầu Nhằm mục đích đảm bảo sinh mạng tàu người tàu gặp nạn biển, việc thông tin liên lạc nhanh hơn, dễ dàng đặc biệt việc phối hợp cứu nạn phải thực đồng thống từ Trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia đến trung tâm tìm kiếm cứu nạn khu vực thơng qua đài bờ vấn đề cấp thiết Muốn tất thông tin cấp cứu qua thiết bị chuyển trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn trung tâm cứu nạn điều khiển đài bờ hệ thống đài ven biển để liên lạc trực tiếp với tàu bị nạn Với lý Đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn vô tuyến áp dụng cho mạng thông tin hàng hải GMDSS ” em chọn làm đề tài tiểu luận cho môn học “ Thông tin vô tuyến ” Với dụng cụ đo đạc kiến thức cịn hạn chế em mong thầy, thiếu xót để em tiếp thu áp dụng tốt vào làm sau Em xin chân thành cảm ơn ! II Nội dung Phần : Tổng quan đề tài Tính cấp thiết thực tiễn đề tài Việt Nam quốc gia biển có bờ biển chạy dài 3.200 km với triệu km2 mặt nước nhiều quần đảo đảo quan trọng Trường Sa, Hoàng Sa, Thổ Chu, Phú Quốc, Côn Đảo,… Nằm tuyến giao thông hàng hải quốc với đường vận tải biển giao lưu kinh tế Việt Nam nước khu vực nước giới Trong năm gần nhiều tai nạn tàu thủy liên tiếp xảy gây tổn thất lớn tài sản đặc biệt tính mạng người Tuy việc tổ chức cứu nạn điều khiển cứu nạn chưa nhanh chóng, kịp thời gây thiệt hại to lớn, thiết nghĩ việc tổ chức cấp cứu đồng đặc biệt thông tin điều khiển thông tin tập trung nơi tổ chức cứu nạn mà cụ thể trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia việc tổ chức cứu nạn thuận tiện cho việc tổ chức cấp cứu cụ thể việc tổ chức tàu hoạt động nơi bị nạn theo theo dõi diễn biến việc để cử đội tìm kiếm cứu nạn SAR(Search and Rescue) hợp lý Muốn tất thông tin báo động cấp cứu điện cấp cứu tàu bị nạn thông tin trường nơi bị nạn phải giám sát điều khiển trung tâm cứu nạn quốc gia Chính vậy, với bùng nổ thơng tin tác giả muốn đề xuất phương án điều khiển thông tin tập trung thông qua mạng truyền dẫn vô tuyến từ tất đài bờ đến trung tâm phối hợp tìm kiếm quốc gia với tất loại thông tin mà đài tàu bị nạn gửi qua đài bờ quốc gia Nhằm hạn chế tối thiểu thiệt hại vật chất đặc biệt tính mạng người tàu thuyền gặp nạn Phạm vi nghiên cứu đề tài Từ thiết lập năm 1959, tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO - International Maritime Organzation) tìm kiếm để tăng cường cải tiến hệ thông cung cấp thông tin vô tuyến cơng ước Quốc tế an tồn sinh mạng biển (SOLAS - Safety of Life at Sea) lợi dụng cải tiến trong kĩ thuật thông tin vô tuyến Trang thiết bị thông tin vô tuyến tàu qui định công ước 1960 1974 bao gồm thiết bị vô tuyết điện báo cho tàu khách (với kick cỡ) tàu hàng có trọng tải 1600 trở lên, thiết bị vơ tuyến điện thoại cho tàu hàng có trọng tải 300 đến 1600 Những tàu lắp đặt nhận loan báo cấp cứu chúng liên lạc với Tình trạng kéo dài tới năm 1984 Tất tàu yêu cầu để liên lạc vô tuyết điện thoại VHF, MF Thang tầm hoạt động MF 150 hải lý tàu khác nằm khoảng cách tính từ trạm bờ gần mặt đất, liên lạc theo kiểu tàu- tàu Trên sở nghiên cứu trước hệ thống sở hạ tầng có, đề tài đưa số nghiên cứu nhằm ghép nối hệ thống đài bờ sẵn thơng qua mạng truyền dẫn băng thông rộng để nhằm mục đính chuyển thơng tin nhận từ tàu bị nạn trực tiếp trung tâm cứu nạn quốc gia thông qua mạng truyền dẫn viba điều khiển hoạt động đài monitor từ trung tâm cứu nạn, Trong cho phép trung tâm cứu nạn lựa chọn đài bờ hoạt động liên lạc cấp cứu trường hợp tàu bị nạn nơi liên lạc với nhiều đài bờ Tuy nhiên điều kiện nên đề tài dùng lại mức mơ lấy kết Sau đề xuất phương án lựa chọn thiết bị lắp đặt giải pháp kỹ thuật để có hệ thống đảm bảo tính kỹ thuật đảm bảo kinh tế Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp, thống kê phân tích, đánh giá tình hình thơng tin hàng hải biển Việt Nam, mật độ giao thông tuyến đường ven biển Việt Nam số lượng tàu thuyền vận tải tuyến hoạt động từ công ty vận tải biển nước Khảo sát tổng hợp ý kiến phản hồi từ công ty vận tải biển, tàu biển thường xuyên hoạt động vùng biển Việt Nam thông tin dịch vụ hàng hải, cập nhật thông tin khí tượng, tập quán hàng hải, khu vực đánh cá, chướng ngại vật làm sở để nghiên cứu hệ thống thông tin vô tuyến cho mạng thông tin hàng hải Việt Nam Sử dụng lập trình mơ mạng thơng tin hàng hải giúp việc đo đạc tính tốn xác đưa đánh giá ưu việt, khả truyền thông tin hợp lý hệ thống Phần : Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan truyền dẫn vơ tuyến số 1.1 Vai trị truyền dẫn vô tuyến số mạng viễn thông Các hệ thống vô tuyến số sử dụng làm đường truyền dẫn số phần tử khác mạng viễn thông như: - Đường trung kế số nối tổng đài số - Đường truyền dẫn nối tổng đài với tổng đài vệ tinh - Đường truyền dẫn nối thuê bao với tổng đài tổng đài vệ tinh - Bộ tập trung thuê bao vô tuyến - Kết nối máy di động với mạng viễn thông mạng thông tin di động - Kết nối máy cầm tay vô tuyến với tổng đài nội hạt hệ thống điện thoại không dây số Hệ thống truyền dẫn vô tuyến số phần tử quan trọng mạng viễn thông, đặc biệt công nghệ thông tin vô tuyến thông tin di động dùng rộng rãi Mạng nội hạt mạng cho phép kết nối máy đầu cuối (TE: Terminal Equipment) với tổng đài nội hạt Việc kết nối thường thông qua trạm tập trung thuê bao xa (RSC Remote Subscriber Concentrator) hay tổng đài vệ tinh Trước hết lưu lượng từ thuê bao tập trung thành luồng số tốc độ cao, sau truyền đến tổng đài nội hạt LS qua đường truyền dẫn như: quang, vi ba số mặt đất vệ tinh Bộ tập trung hữu tuyến vô tuyến Bộ tập trung vô tuyến (Radio Concentrator) thường dùng nguyên tắc đa truy nhập như: FDMA(Frequency Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo tần số), TDMA(Time Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo thời gian) CDMA(Code Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo mã) để tập trung lưu lượng số từ thuê bao vào tổng đài nhằm chiếm dụng hiệu tài nguyên vô tuyến khan Công nghệ thường dùng để kết nối máy vô tuyến cầm tay với tổng đài là: FDMA, TDMA CDMA, OFDMA Trong tương lai máy cầm tay vơ tuyến chiếm 50% máy đầu cuối TE Sơ đồ tổng quát mô tả ứng dụng truyền dẫn vô tuyến số mạng viễn thông 1.2 Đặc điểm truyền dẫn vô tuyến số * Nhược điểm hạn chế truyền dẫn vô tuyến số Do môi trường truyền dẫn môi truờng hở băng tần hạn chế, nên hệ thống truyền dẫn vô tuyến số tồn nhiều hạn chế Môi trường truyền dẫn hở dẫn đến ảnh hưởng sau: - Chịu ảnh hưởng lớn vào mơi trường truyền dẫn như: khí hậu thời tiết - Chịu ảnh hưởng lớn vào địa hình như: mặt đất, đồi núi, nhà cửa cối - Suy hao môi trường lớn - Chịu ảnh hưởng nguồn nhiễu thiên nhiên như: phóng điện khí quyển, phát xạ hành tinh khác (khi thông tin vệ tinh) - Chịu ảnh hưởng nhiễu công nghiệp từ động đánh lửa tia lửa điện Chịu ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị vô tuyến khác - Dễ bị nghe trộm sử dụng trái phép đường truyền thông tin * Ưu điểm: Tuy nhiên truyền dẫn vô tuyến số có hai ưu điểm tuyệt vời mà khơng hệthống truyền dẫn sánh được: - Linh hoạt: Cho phép triển khai nhanh hệ thống truyền dẫn số chẳng hạn truyền hình di động,v.v Ưu điểm cho phép nhà khai thác phát triển mạng viễn thơng nhanh chóng vùng sở hạ tầng viễn thông chưa phát triển với vốn đầu tư thấp - Di động: Chỉ có truyền dẫn vơ tuyến đáp ứng thông tin nơi thời điểm Nhu cầu không ngừng gia tăng kỷ 21 nhu cầu lại người ngày tăng Ảnh hưởng nguy hiểm đường truyền dẫn vô tuyến số pha đinh Từ giáo trình truyền sóng anten cho thấy: pha đinh tượng thăng giáng thất thường (ngẫu nhiên) cường độ điện trường điểm thu Nguyên nhân pha đinh thường thay đổi ngẫu nhiên mơi trường thời tiết địa hình làm thay đổi điều kiện truyền sóng Pha đinh nguy hiểm pha đinh nhiều tia, xảy máy thu nhận tín hiệu khơng từ tia thẳng mà từ nhiều tia khác (phản xạ, tán xạ, mơi trường truyền sóng) Để đối phó với ảnh hưởng này, hệ thống truyền dẫn vô tuyến số thường trang bị hệ thống thiết bị chống pha đinh hữu hiệu 1.3 Kỹ thuật nâng cao dung lượng chất lượng truyền dẫn vô tuyến điển hình Từ lịch sử phát triển cho thấy vấn đề sử dụng hiệu tài nguyên đảm bảo chất lượng truyền dẫn vô tuyến sốđược giải giải pháp kỹ thuật, công nghệ như: FDMA, TDMA, SDMA, CDMA, kết hợp chúng, khai thác triệt để tài nguyên thời gian, tần số, không gian, mã Vấn đề giải hiểu việc khám phá tài nguyên vốn có (tập tham số đặc trưng, tính chất, nhược điểm hạn chế mơi trường truyền), từ giải pháp đề xuất để khắc phục đối phó nhược điểm, đưa cơng nghệ, giải pháp kỹ thuật để sử dụng hiệu tài ngun Các chế, cơng nghệ thích ứng, phân bổ (cấp phát) tài nguyên động, chế điều khiển luồng, công nghệ IP, máy thu phát thông minh, vô tuyến định nghĩa phần mềm SDR, vô tuyến khả tri minh họa điển hình cho vấn đề Chẳng hạn dựa vào đặc tính kênh miền xét, đề xuất giải pháp cơng nghệđiển hình như: Điều chế QAM thích ứng (AQAM); Mã hóa kênh thích ứng; Cân kênh thích ứng; CDMA thích ứng; Chia mã động; Anten thích ứng; MIMO thích ứng; Phân bổ tài nguyên thích ứng hệ thống OFDM (trên sở đặc tính kênh miền tần số, phân chia tài nguyên phổ tần môi trường truyền đưa giải thuật cấp phát kênh phân bổ công suất cho người dùng); Tạo búp sóng; Ghép kênh khơng gian Thích ứng cho phép sử dụng hiệu tài nguyên (tăng dung lượng) hệ thống đảm bảo chất lượng BER việc dung hòa tham số đối lập hệ thống Trong phạm vi định, thích ứng hiểu thay đổi tham số đặc trưng hệ thống theo kịch kênh truyền cho đạt hiệu tốt Các hệ thống đạt hiệu tốt hay hiệu sử dụng tài nguyên tốt khắc phục nhược điểm vốn có mơi trường truyền thơng Vì cách sơ thấy rằng, hệ thống thơng minh phải có tính thích ứng cao, xu hướng tất yếu hệ thống truyền tin hiệu đại, khẳng định hội tụ công nghệ phần cứng phần mềm, hội tụ tinh túy giải pháp kỹ thuật Một kỹ thuật thích ứng điển điều chế mã hóa kênh thích ứng AMC Như vậy, từ lịch sử phát triển xu tất yếu hệ thống truyền thông hệ sử dụng hiệu tài nguyên, đặc biệt thông tin vô tuyến, giải pháp nhằm tăng dung lượng truyền dẫn đảm bảo chất lượng, tốn đảm bảo tính cơng mềm dẻo việc phân bổ tài nguyên, toán phân bổ tài ngun thích ứng mạng viễn thơng nhân tốảnh hưởng lên vấn đề phân bổ tài nguyên Sự hội tụ tích hợp giải pháp kỹ thuật tiên tiến, tính khả thi nhờ cơng nghệ FPGA Hai kỹ thuật OFDM MIMO coi kỹ thuật chủ đạo cho hệ thống vô tuyến hệ sau WIMAX 4G 1.4 Các mơ hình kênh truyền thơng phân loại Hệ thống anten-phiđơ thiết bị siêu cao tần cho phép máy thu máy phát giao tiếp với môi trường truyền dẫn vô tuyến Giao diện môi trường truyền dẫn số mạch siêu cao tần khảo sát giáo trình Anten-truyền sóng kỹ thuật siêu cao tần Trong trình thiết kế hệ thống truyền thông để truyền tin thông qua kênh vật lý, ta cần phải xác định, phân loại, lựa chọn mơ hình kênh truyền, từ xây dựng mơ hình tốn cho phản ánh đặc tính quan trọng mơi trường truyền Vì thế, mơ hình tốn dùng việc thiết kế lập mã kênh, điều chế giải mã kênh, giải điều chế máy phát máy thu tương ứng Dưới đây, ta đề cập vắt tắt mơ hình kênh thường dùng để đặc tính hố kênh vật lý Ta cần lưu ý rằng, mức độ phức tạp thiết bị hệ thống truyền dẫn vô tuyến số mức độ phức tạp giải pháp, biện pháp đối phó nhược điểm, giải pháp sử dụng hiệu tài nguyên khan chủ yếu phụ thuộc đặc tính mơi trường truyền mơ hình kênh truyền thông + Kênh tạp âm cộng : Nếu tạp âm tạo linh kiện điện tử khuyếch đại máy thu, thường đặc tính hố tạp âm nhiệt Ở dạng thống kê, loại tạp âm đặc tính hố trình ngẫu nhiên phân bố Gausơ Vì mơ hình tốn cho loại kênh gọi kênh AWGN y (t) = α.s(t) + x(t) α hệ số suy giảm + Kênh lọc tuyến tính: Nhiều kênh vật lý kênh điện thoại hữu tuyến, thường dùng lọc để giới hạn phổ tần tín hiệu dải tần mong muốn nhằm tránh gây nhiễu cho 10 Chương 2: Các yêu cầu mạng thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam, Xu hướng phát triển, giải pháp thiết kế mạng hàng hải 2.1 Đánh giá hệ thống thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam Nhằm giảm thiểu nguy rủi ro phương tiện hoạt động biển hội nhập quốc tế, từ năm 1997, hệ thống đài thông tin duyên hải Việt Nam Nhà nước đầu tư xây dựng vào hoạt động Đây hệ thống gồm 32 Đài thơng tin dun hải, bố trí dọc theo bờ biển từ Móng Cái tới Kiên Giang Đài thơng tin dun hải miền trung mắt xích quan trọng hệ thống đài thông tin duyên hải Việt Nam Đây hệ thống thơng tin có vai trị tầm quan trọng đặc biệt, bảo đảm thông tin liên lạc biển, tới vùng sâu, vùng xa điều kiện thời tiết xấu, mạng thơng tin thơng thường khơng sử dụng được, góp phần vào phát triển kinh tế biển sở thực chiến lược biển quốc gia Hệ thống thiết lập theo tiêu chuẩn quốc tế, chủ yếu phục vụ cho mục đích cấp cứu, an tồn tìm kiếm cứu nạn hàng hải (theo tiêu chuẩn hệ thống thông tin cấp cứu an toàn hàng hải toàn cầu GMDSS-Global Maritime Distress and Safety System), thông tin liên lạc cho tàu thuyền, phục vụ khai thác, điều hành, kiểm soát quản lý phương tiện hoạt động biển, phối hợp với đơn vị chức khác thực công tác tìm kiếm cứu nạn hàng hải biển thông tin 12 liên quan đến bảo vệ an ninh quốc gia thuộc chủ quyền vùng biển Việt Nam Hệ thống đài thông tin duyên hải quan phát ngơn quốc gia có biển Hệ thống thơng tin vơ tuyến hàng hải tồn cầu Việt Nam sử dụng GMDSS hệ thống phục vụ cho mục đích an tồn cứu nạn hàng hải toàn cầu, ý tưởng chủ đạo hệ thống tìm kiếm cứu nạn Các đơn vị tổ chức cứu nạn tàu hoạt động vùng lẫn cận tàu bị nạn báo động cách kịp thời cho trợ giúp hoạt động phối hợp tìm kiếm cứu nạn với thời gian trễ nhỏ Hệ thống tổ chức IMO đề xướng phát triển với phối hợp nhiều tổ chức quốc tế khác : Tổ chức liên minh viễn thông Quốc tế ( ITU ) , tổ chức thông tin di động Quốc tế ( INMARSAT ), hệ thống tìm iếm cứu nạn COSPAS - SARSAT , tổ chức khí tượng giới ( WMO ) 2.2 Đặc trưng chức thông tin hệ thống GMDSS  Đặc trưng Hệ thông GMDSS có đặc trưng có tính tồn cầu tính tổ hợp cao, đặc trưng thể sau: Phân chia vùng thông tin theo cự li hoạt đoạn tài, từ xác định loại thiết bị lắp đặt tàu tần số phương thức thơng tin thích hợp Khơng sử dụng tần số cấp cứu 500Khz vô tuyến điện báo tần só 2182Khz vơ tuyến điện thoại để báo động gọi cấp cứu, mà dùng kỹ thuật gị chọn số DSC (Digital Selective Caling) với tần số thích hợp dành riếng cho báo động gọi cấp cứu Những thông tin cự ly xa đảm bảo thông qua thiết bị thông tin vệ tinh thiết bị hoạt động giải sóng ngắn HF Việc trực canh cấp cứu thu nhận thơng báo an tồn Hàng hải (Navigation Waring) dự báo thời tiết (Weather forecast waring) phương thức tự động Sử dụng kĩ thuật gọi chọn số DSC, in chữ trực tiếp băng hẹp NBDP vô tuyến điện thoại thông tin liên lạc, bỏ khơng dùng vơ tuyến điện báo Morse, không thiết phải sử dụng sỹ quan chuyên nghiệp  Chức thông tin 13 Trong hệ thống GMDSS, trung tâm cứu nạn tàu biển tàu lân cận khu vực tàu bị nạn nhanh chóng báo động sẫn sàng tham gia giúp đỡ hoạt động tìm kiếm cứu nạn IMO đưa chức thông tin cần thực tất tầu Song song với việc yêu cầu trang thiết bị vô tuyến cần thiết để thực chức vùng biển mà tàu hoạt động Trong hệ thống GMDSS, trung tâm cứu nạn tàu biển tàu lân cận khu vực tàu bị nạn nhanh chóng báo động sẫn sàng tham gia giúp đỡ hoạt động tìm kiếm cứu nạn IMO đưa chức thơng tin cần thực tất tầu Song song với việc yêu cầu trang thiết bị vô tuyến cần thiết để thực chức vùng biển mà tàu hoạt động Nói cách khách, tàu hoạt động vùng biển nào, tàu phải trang bị thiết bị vơ tuyến có khả thơng tin xun suốt hành trình chức là: - Phát thu, báo động cấp cứu theo chiều từ tàu đến bờ - Phát thu, báo động cấp cứu theo chiều từ bờ đến tàu - Phát thu, báo động cấp cứu theo chiều từ tàu đến tàu - Phát thu thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn - Phát thu thơng tin trường - Phát thu tín hiệu định vị - Phát thu thông tin an tồn Hàng hải - Phát thu thơng tin thông thường - Thông tin buồng lái Với chức thơng tin ta nhóm thành chức sau: * Báo động cứu nạn Tín hiệu báo động cứu nạn thông tin khẩn cấp tin cậy tới sở có khả cứu nạn là trung phối hợp cứu nạn (Rescue Co-Ordination Center-RCC) tàu hoạt dộng vùng lân cận Khi mọt RCC nhận tính hiểu báo động cứu nạn, qua đàu thông tin duyen hải đài bờ mặt đất, RCC chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu tới đơn vị tìm kiếm cứu nạn (Search And Rescue-Sar), tàu lân cận 14 vùng bị nạn, tọa độ tàu bị nạn, tính chất tai nạn thơng tin cần thiết khác cho hoạt động tìm kiếm cứu nạn Sự phối hợp thông tin GMDSS thiết kế phép thực thông tin báo động cứu nạn theo ba chiều từ tàu đến bờ, từ tàu đến tàu từ bờ đến tàu tất vùng biển Chức báo động thực hai hình thức thơng tin vệ tinh thơng tin mặt đất, tín hiệu báo động cứu nạn ban đầu phát theo chiều từ tàu đến bờ Khi tín hiệu báo động cứu nạn phát phương thức DSC dải tần VHP, MF HF, tàu có trang thiết DSC vùng phủ sóng tàu bị nạn báo động (báo động theo chiều từ tàu đến tàu) Thường tín hiệu báo động cứu nạn đề xướng phương thức nhân công, tất tín hiệu báo động cứu nạn xác nhân phương thức nhân công Khi tàu bị chìm FPIRB tự động làm việc hoạt động vùng biển A1 thay Sattllite FPIRB VHF FPIRB phát kênh 70 Sự chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu nạn từ RCC đến tàu lân cận tàu bị nạn thực phương thức thông tin vệ tinh phương thức thông tin mặt đát tần số qui định Trong trường hợp, để tránh báo động với tất tàu vùng biển rộng, chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu nạn tới tàu lân cận tàu bị nạn vùng hạn chế “vùng gọi” quanh vị trí tàu bị nạn KHi nhận tín hiệu chuyển tiếp báo động cứu nạn, tàu lân cận tàu bị nạn phải thiết lập thông tin với RCC liên quan để phối hợp trợ giúp * Thông tin liên lạc phục vụ tìm kiếm cứu nạn Đó thông tin cần thiết cho phối hợp tàu máy bay tham gia vào hoạt động tìm kiếm cứu nạn tiếp sau tín hiệu báo động cứu nạn bao gồm RCC với người điều hành trường người điều phối tìm kiếm mặt biển vùng xảy tai nạn Trong hoạt động tìm kiếm, cứu nạn, điện thơng tin theo hai chiều, phương thức thoại telex, khác với điện bào động cấp cứu phát chiều, DSC 15 Những công nghệ sử dụng thông tin phối hợp với cứu nạn vô tuyến điện thoại, telex hai Những thơn tin thực thơng qua thông tin tinh thông tin mặt đất, tùy thuộc vào trang thiết bị tàu vùng biển xyả tai nạn * Thông tin trường Là thơng tin có liên quan tới hoạt động tìm kiếm cứu nạn phương thức điện thoại (R/T) hay Telex (NBDP) tần số qui định riêng cho thơng tin an tồn cấp cứu dải sóng MF VHF Đối với thơng tin loại thường sử dụng chế độ liên lạc đơn kênh (Simples), NBDP sử dụng phương thức FEC Những thông tin tàu bị nạn với phương tiện trợ giúp tuân theo qui định trợ giúp cho tàu người bị nạn Khi có máy bay tham gia thơng tin trường, chúng sử dụng tần số 3023, 4125 5680 KHz Thêm vào đó, máy bay tham gia tìm kiếm cứu nạn trang bị thiết bị thông tin tần số di động Hàng hải khác * Thu phát tín hiệu định vị: Chức thông tin làm khả cứu nạn Nó sử dụng để nhanh chóng xác định vị trí tàu hay người bị nạn Tàu trực thăng cứu hộ nhận tín hiệu để nhận biết từ tín hiệu phát từ tàu bị nạn “Định vị” thuật ngữ định nghĩa theo điều IV/2.18 SOLAS, phát tàu, máy bay hay người bị nạn Trong GMDSS chức thực thiết bị phát đáp sóng Radar tàu biển (SARTsSAR Radar Transonder) hoạt động dải tần 9GHz trang bị tàu người bị nạn Tần số 121.5 MHz hầu hết EPIRB vệ tinh sử dụng để thông tin trở sở cứu nạn hàng không * Thơng tin an tồn Hàng hải MSI Hệ thồng GMDSS cung cấp dịch vụ phát thông báo Hàng hải quan trọng, tin khí tường dự báo thời tiết dải tần số khác để đảm bảo tầm hoạt động xa Các tầu cần phải cập nhật thông báo Hàng hải, dự báo khí tượng thơng tin an tồn Hàng hải khẩn cấp khác Thơng tin an tồn Hàng hải phát phương thức điện báo truyền chữ trực tiếp băng hẹp (NBDP) chế độ phát FEC tần số 518 KHz (Dịch vụ NAVTEX Quốc tế) Đối với tàu hoạt động vùng phủ sóng NAVTEX, sử dụng dịch vụ EGC (Enhanced Group Call) hệ thống INMARSAT (mạng Safety Net) 16 Các tàu hoạt động vùng biển địa cực, thông tin an toàn Hàng hải phát phương thức điện báo truyền chữ trực tiếp băng hẹp dải sóng HF * Thông tin thường Chức thông tin thiết kế để phục vụ cho thông tin công cộng mang tính chất thương mại tàu bờ phương tiện khác điện thoại, điện tín, truyền thông liệu tàn số tần số dành riêng cho cứu nạn an tồn Hàng hải Đó thơng tin liên quan đến hoạt động tàu, quản lý tàu, giao dịch tàu với cảng, đại lý, hoa tiêu, quan cung ứng tàu biển 2.3 Cấu trúc hệ thống GMDSS Cấu trúc GMDSS gồm có hệ thống thơng tin là: + Hệ thống thơng tin vệ tinh + Hệ thống thông tin mặt đất  Hệ thống thông tin vệ tinh: Hệ thống thông tin vệ tinh đặc trưng quan trọng hệ thống GMDSS Hệ thống thông tin vệ tinh hệ thống GMDSS gồm có: + Thơng tin qua hệ thống vệ tinh INMARSAT + Thông tin qua hệ thống vệ tinh COSPAS - SARSAT Hệ thống vệ tinh INMARSAT, với vệ tinh địa tĩnh hoạt động dải tần 1,51,6 GHz (băng L) cung cấp cho tàu có lắp đặt trạm đài tàu vệ tinh phương tiện báo động cứu nạn khả thông tin chiều phương thức thoại phương thức Telex Hệ thống Safety NET sử dụng phương tiện để phát thơng báo thơng tin an tồn hàng hải cho vùng khơng phủ sóng dịch vụ NAVTEX Hệ thống COSPAS - SARSAT hệ thống vệ tinh quỹ đạo cực, với EPIRB hoạt động tần số 406MHz phương tiện để báo động cứu nạn cho phép xác định nhận dạng vị trí tàu người bị nạn GMDSS Các trạm vệ tinh mặt đất: Các trạm đài tàu SESs (Ship earth Stations) bao gồm trạm Inmarsat-A/B/C M có chức báo động cấp cứu gọi cấp cứu chiều từ tàu đến bờ chức thông tin thông thường vùng bao phủ vệ tinh INMARST 17 Các trạm phối hợp mạng NCSs (Network Coordinated Stations): vùng đai dương có trạm NCS thiết kế để điều khiển phối hợp đàI vệ tinh mặt đất vùng vệ tinh với vùng vệ tinh với vùng vê tinh khác Các trạm đài mặt đất LESs (Land earth Stations) Trong vùng bao phủ vệ tinh INMARRSAT có nhiều trạm LES, trạm LES nối với qua đường thuê bao quốc tế quốc gia,đồng thời trạm nối với trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn RCC  Hệ thống thông tin mặt đất: Hệ thống thông tin mặt đất sử dụng DSC cơng nghệ để thơng tin an tồn cứu nạn Những thơng tin an tồn cứu nạn tiếp sau gọi DSC thực phương thức NBDP, Telex, thoại Trong hệ thống thơng tin mặt đất bao gồm thiết bị sau: 1- Thiết bị gọi chọn số DSC: Đối với hệ thống thơng tin liên lạc mặt đất thiết bị DSC có vai trị chủ yếu thơng tin cứu nạn an toàn Thiết bị DSC làm nhiệm vụ thiết lập liên lạc ban đầu trạm với nhau,tiếp theo điện DSC, thông tin liên lạc trao đổi đài thu đài phát thiết lập qua thiết bị NBDP, thoại qua máy MF/HF,VHF.Xác nhận tín hiệu cấp cứu từ đài tàu, phát chuyển tiếp điện cáp cứu thơng tin cấp cứu thơng tin an tồn hàng hải Các thiết bị DSC thiết bị độc lập kết hợp với thiết bị thoại băng tần MF, HF VHF Thủ tục khai thác thiết bị DSC thống quy định rõ khuyến nghị tổ chức liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) Thành phần điện DSC bao gồm: nhận dạng trạm (hoặc nhóm trạm) đích, tự nhận dạng, trạm phát nội dung điện bao gồm thông tin ngắn gọn, để mục đích gọi 2- Thiết bị thơng tin thoại Các thiết bị thông tin thoại hệ thống GMDSS làm việc dải sóng MF,HF VHF chế độ J3E,H3E (cho tần số cấp cứu 2182KHz) G3E Các thiết bị thông tin thoại dùng để gọi cấp cứu khẩn cấp an tồn thiết bị thơng tin phục vụ cho thơng tin trường tàu bị nạn với đơn vị làm nhiệm vụ cứu nạn Trên dải tần làm việc thiết bị thơng tin thoại có tần số 18 cấp cứu quốc tế dành cho thông tin cấp cứu Đồng thời thiết bị đáp ứng dịch vụ thông tin công cộng khác nghiệp vụ thông tin lưu động hàng hải 3- Thiết bị NBDP Các thiết bị NBDP - thiết bị truyền chữ trực tiếp băng hẹp phận cấu thành hệ thống GMDSS, để hỗ trợ thông tin cấp cứu khẩn cấp an toàn, thiết bị NBDP nhằm đáp ứng dịch vụ thơng tin dải sóng VTĐ mặt đất tàu với bờ ngược lại Các thiết bị NBDP hoạt động dải sóng MF HF, chế độ ARQ dùng để trao đổi thơng tin có tính chất thơng báo tới nhiều đài Trên dải sóng VTĐ hàng hải thiết kế tần số giành riêng cho cấp cứu khẩn cấp an toàn thiết bị NBDP 4- NAVTEX quốc tế Navtex quốc tế dịch vụ truyền chữ trực tiếp tần số 518 khz-là tần số navtex quốc tế, sử dụng kỹ thuật truyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP chế độ phát FEC, để truyền thơng tin an tồn hàng hải MSI tiếng Anh phàm vi phủ sóng cách bờ khoảng 400 hải lý Dich vụ Nevtex bao gồm dự báo thời tiết khí tượng ,các loại thông báo hàng hải, thông tin khẩn cấp an toàn, truyền tới tất loại tầu cỡ tàu nằm vùng phủ sóng Navtex Khả lựa chọn máy thu cho phép người sử dụng cần thu thông tin cần thiết 5- EPIRB VHF-DSC Đối với tầu hoạt động vùng biển A1,có thể sử dụng EPIRB gọi chọn số DSC kênh 70 VHF , phát tín hiệu báo động bị kích hoạt theo chu kỳ quy định gồm tín hiệu cấp cứu phat liên tục ttrong giây thứ 230+10N (trong N số nhóm tín hiệu phát đi) Cách phát tín hiệu cấp cứu kiểu giảm thời gian chiếm giữ kênh thông tin cho phép xác đinh thời gian bắt đầu phát tín hiệu báo động 6- Bộ phát đáp radar tìm kiếm cứu nạn-SART Các phất đáp radar dùng tìm kiếm cứu nạn-SART phương tiện hệ thống GMDSS để xác định vị trí tầu bị nạn xuồng cứu sinh tầu bị nạn Theo cơng ước SOLAS/88 sửa đổi, tất tầu hành trình biển phải trang bị SART Các thiết bị SART hoạt động dải tần GHz (băng –X) tạo chuỗi 19 tín hiệu phản xạ có kích hoạt tín hiệu radar hàng hair hàng không hoạt động băng-X SART di chuyển dễ dàng để sử dụng tầu,mang xuống xuồng cứu sinh, phao bè tự tự hoạt động tầu bị đắm SART có chế độ hoạt động tay tự động rơi xuống nước.Khi họat động tình cấp cứu, SART đáp lại xung kích thích radar cách phát tín hiệu tần số quét để tạo mộtt đường thẳng hình radar gồm 12 nét đứt (gồm 12 “dot”) từ tâm đến vị trí SART, sơ đơn vị cứu hộ có tthể xác địng vị trí tầu bị nạn.SART hoạt động chế độ stand-by khoảng 96 điều kiện nhiệt độ tư -20 độ C đến +50 độ C 2.4 Các vùng biển hoạt động Các thiết bị thông tin vô tuyến điện hệ thống GMDSS, ngồi tính ưu việt chúng cịn có số hạn chế Nếu xét cự ly hoạt động, vùng địa lý dịch vụ thông tin cung cấp thiết bị Chính lý mà u cầu trang thiết bị thông tin tàu hệ thống GMDSS định vùng hoạt động tàu khơng phải theo kích cỡ tàu Căn vào đặc điểm trang thiết bị hệ thống GMDSS để phát huy tính hiệu hệ thống, tổ chức Hàng Hải quốc tế IMO chia vùng biển đại dương thành vùng sau: Vùng biển A1 : Là vùng nằm tầm hoạt động trạm đài bờ VHF có dịch vụ gọi chọn số DSC Thơng thường trạm VHF có vùng phủ sóng với bán kính khoảng 25 - 30 hải lý Vùng biển A2 : Là vùng biển nằm vùng A1, nằm tầm hoạt động trạm đài bờ MF có dịch vụ gọi chọn số DSC Thơng thường trạm MF có vùng phủ sóng với bán kính khoảng 150 - 200 hải lý Vùng biển A3 : Là vùng biển trừ vùng A1, A2 nằm vùng bao phủ vệ tinh địa tĩnh INMARSAT tổ chức vệ tinh hàng hải quốc tế từ 70 vĩ độ Bắc đến 70 vĩ độ Nam Vùng biển A4: Là vùng lại trừ vùng A1, A2, A3 ,về phần địa cực 20 Các quy định trang thiết bị thông tin tàu hệ thống GMDSS Để thực chức thông tin vấn đề an toàn biển hệ thống GMDSS tàu phải trang bị đầy đủ trang thiết bị thông tin Quy định trang thiết bị thông tin lắp đặt tàu không dựa cỡ tàu mà dựa sở vùng biển mà tàu hoạt động Quy định trang bị tối thiểu thiết bị thông tin liên lạc cho tàu đối tượng hệ thống GMDSS quy định rõ chương IV SOLAS sửa đổi 1988 IMO xuất năm 1997 có nội dung sau : Mỗi tàu hoạt động biển bắt buộc phải trang bị thiết bị sau hệ thống GMDSS mà không phụ thuộc vào vùng biển mà tàu hoạt động - Máy thu phát VHF : + Có khả thu phát trực canh liên tục DSC kênh 70 + Có tần số kênh thoại 156.8 MHz (kênh 16), 156.650 MHz (kênh 13) 156.3 MHz (kênh 6) Thiết bị thu phát DSC kênh 70 độc lập kết hợp với thiết bị thu phát VHF thoại - Thiết bị phản xạ radar - RADAR TRANSPONDER hoạt động tần số 9GHz phục vụ cho tìm kiếm cứu nạn - SART - Thiết bị thu nhận thơng tin an tồn hàng hải MSI máy thu NAVTEX tàu hoạt động vùng biển có dịch vụ NAVTEX quốc tế Nếu tàu hoạt động vùng biển khơng có dịch vụ NAVTEX quốc tế phải trang bị máy thu gọi nhóm tăng cường EGC - Enhand Group call - Phao định vị vô tuyến qua vệ tinh : Satellite EPIRB có khả phát báo động cấp cứu qua vệ tinh quỹ đạo cực hoạt động tần số 406 MHz Hoặc tàu hoạt động vùng bao phủ vệ tinh Inmarsat EPIRB vệ tinh phải có khả phát báo động cấp cứu qua vệ tinh địa tĩnh Inmarsat hoạt động băng L Phao định vị vô tuyến phải đặt vị trí thuận tiện, có khả hoạt động tay, tự tàu chìm đắm tự động hoạt động - Cho đến ngày 01/2/1999, tất tàu phải có máy thu trực canh vô tuyến điện thoại cấp cứu tần số 2182 KHz Trừ tàu hoạt động vùng biển A tàu phải có 21 máy tạo tín hiệu báo động điện thoại tần số 2182 KHz - Các tàu khách phải trang bị thiết bị cho thông tin trường VHF – two way phục vụ cho mục đích tìm kiếm cứu nạn tần số 121.5 MHz 123.1 MHz 2.5 Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu hoạt động vùng biển A1, A2, A3 A4: Tất tàu hoạt động tất vùng biển trang thiết bị quy định chung phải trang bị thêm thiết bị sau : - Thiết bị thu phát MF/HF sử dụng cho mục đích an tồn cứu nạn, có phương thức thông tin gọi chọn số DSC, thoại truyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP làm việc dải tần 1605KHz - 4000 KH 4000 KH - 27500KHz - Máy thu trực canh DSC tần số 2187.5 KHz 8414.5 KHz tần số sau : 4207.5 KHz, 6312 KHz, 12577 KHz 16804.5 KHz - Thiết bị EPIRB - 406 MHz thu phát tín hiệu cấp cứu chiều tàu đến bờ - Thiết bị thu phát thơng tin thơng thường có dịch vụ thông tin vô tuyến điện thoại truyền chữ trực tiếp băng hẹp thường thiết bị thu phát MF/HF Tóm lại trang thiết bị cho tàu quy định hệ thống GMDSS tổ hợp lại theo bảng sau Bảng 1-1 Các trang thiết bị hệ thống GMDSS trang bị cho tàu theo công ước SOLAS - 74 sửa đổi 1988 22 III Kết luận Đề tài “Nghiên cứu hệ thống truyền dẫn vô tuyến áp dụng cho mạng thông tin hàng hải Việt Nam” đề tài có tính lý thuyết thực tiễn cao Về lý thuyết: Có thể giúp tiếp cận với hệ thống thông tin đại truyền thông điều khiển từ xa, sử dụng giới thơng tin số hệ thống điều khiển thông qua mạng GMDSS Về thực tế: Nếu triển khai hoàn thành nói với độ dài bờ biển 3000km với lực lượng đài bờ có viện tiến hành thông tin mà đặc biệt thông tin cấp cứu nhanh chóng việc phối hợp tìm kiếm cứu nạn ngày hiệu Như làm giảm thiệt hại đáng kể vật chất người gặp nạn biển Mặt khác với việc đài monitor khơng cần người trực canh lắp đặt núi cao Hải Phịng, Thanh hóa, Huế, Đà Nẵng, Qui nhơn, Vũng Tàu tăng phạm vi phủ sóng đài bờ dẫn đến việc thông tin liên lạc cho tàu hàng mà với việc thông tin mà đặc biệt thông tin kêu gọi tàu thuyền đánh cá nơi trú ẩn có bão hoặt thời tiết xấu thực thơng qua hệ thống liên lạc VHF giá thành thấp mà không cần phải bắn pháo hiệu hiệu 23 Tuy nhiên thông tin hàng hải, tuyến thơng tin thiết lập có mơi trường phức tạp, địa hình ven biển có nhiều song ngịi, ao hồ, đồi núi,… mơi trường gây pha đinh mạnh Đối với việc thiết kế vi ba số vấn đề lựa chọn thiết bị truyền dẫn hợp lý quan trọng Việc đánh giá chất lượng thiết bị trước mua lắp đặt cần phải tiến hành, nhằm chọn thiết bị đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đồng thời tránh sai sót gây tổn thất kinh tế Việc đánh giá thiết bị thực thực nghiệm mô Trong điều kiện nước ta phương pháp đánh giá thực nghiệm khó khăn, nhiều khơng có thiết bị thử nghiệm Vì phương pháp đánh giá mô hợp lý, phương pháp phù hợp với xu hướng giới Mục đích mơ nhằm đánh giá chất lượng hệ thống viba số, với thiết bị có thơng số cho trước, chịu ảnh hưởng pha đing nhiều tia nhiễu kênh lân cận Thơng qua mơ thiết kế lựa chọn xác thiết bị phù hợp cho tuyến cần thiết kế IV Tài liệu tham khảo Graham D.Lees, Wiliamson: “Hand book for Marine Radio Communication” Lloyd’s of London Ltd, 1993 Nguyễn Quốc Bình “Kỹ thuật truyền dẫn số giản yếu” Trường huy kỹ thuật thông tin Nha Trang 2000 Đặng Văn Chuyết, Nguyễn Tuấn Anh; “Cơ sở lý thuyết truyền tin” NXB giáo dục 1998 Nguyễn Văn Thưởng: “Cơ sở kỹ thuật truyền số liệu” Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 24 25 26 ... Việt Nam thông tin dịch vụ hàng hải, cập nhật thơng tin khí tượng, tập qn hàng hải, khu vực đánh cá, chướng ngại vật làm sở để nghiên cứu hệ thống thông tin vô tuyến cho mạng thông tin hàng hải Việt... thơng tin là: + Hệ thống thông tin vệ tinh + Hệ thống thông tin mặt đất  Hệ thống thông tin vệ tinh: Hệ thống thông tin vệ tinh đặc trưng quan trọng hệ thống GMDSS Hệ thống thông tin vệ tinh... mạng thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam, xu hướng phát triển, giải pháp thiết kế mạng hàng hải 2.1 Đánh giá hệ thống thông tin hàng hải GMDSS Việt Nam…………………… 12 2.2 Đặc trưng chức thông tin hệ