1. 3 Đánh giá về tiềm năng khai thác về vệ tinh quỹ đạo thấp trên thế giới và
2.6 Liên kết giữa các vệ tinh Inter Saterllite link ISL:
Liên kết giữa các vệ tinh (ISL) được coi là một thành phần cơ bản của hệ thống vệ tinh LEO để kết nối đường truyền dẫn thông tin, cải thiện độ chính xác định vị và xác định quỹ đạo. Sự kết hợp của các phép đo ISL và cả vệ tinh dẫn đường là một trong những yêu cầu quan trọng để cải thiện việc xác định quỹ đạo. Liên kết giữa các vệ tinh có thể rút ngắn thời gian truyền tin, cập nhật vị trí quỹ đạo và cải thiện điều hướng.
Một trong những ưu điểm của hệ thống ISL là khả năng thiết lập các liên kết bên ngoài khí quyển, và do đó các phép đo ISL không bị ảnh hưởng bởi độ trễ của khí quyển và chúng cũng ít bị ảnh hưởng bởi đa đường và nhiễu hơn so với phép đo của vệ tinh định hướng [8]. Do đó, ISL có thể đóng góp lớn vào quá trình xử lý tích hợp và đại diện cho một bước tiến tới các chòm sao tự điều khiển hoàn toàn trong tương lai.
50
2.6.1Mô hình mạng ISL:
Phần này nhằm mô tả các yếu tố cơ bản của mạng vệ tinh và chế độ kết nối ISL. Sau đó, các khái niệm về đường dẫn bước nhảy tối thiểu và các vệ tinh tăng dần & giảm dần.
Như được minh họa trong hình 2.17, ta xem xét mối liên hệ giữa người dùng cơ bản thông qua mạng vệ tinh LEO. Người dùng được cung cấp dịch vụ bởi một vệ tinh được gọi là vệ tinh truy cập của nó. Sử dụng các ISL chuyển tiếp khi người dùng đầu và cuối mạng truy cập qua nhiều vệ tinh khác nhau. Mỗi lần chuyển tiếp được định nghĩa là một bước nhảy. Mặc dù người dùng mặt đất có thể thay đổi quyền truy cập của họ vệ tinh theo chuyển động của vệ tinh, nhưng khi các vệ tinh được phân phối đồng đều, cấu trúc liên kết của mạng xác định [9] thì số bước nhảy giữa hai người dùng có thể tương đối ổn định với những biến động nhỏ. Dựa trên sự tính toán này, ta sẽ nghiên cứu số bước nhảy giữa hai người dùng tại 2 địa điểm khác nhau trên cơ sở lý thuyết.
Hình 2.17: Mô hình đa bước nhẩy kết nối 2 người dùng vệ tinh
2.6.2Các bước nhảy:
Hầu hết các mạng LEO được đề xuất sử dụng một hoặc nhiều lớp trong mạng bao gồm NP × MP vệ tinh, trong đó NP là số mặt phẳng quỹ đạo và MP là số lượng vệ tinh trên mỗi mặt phẳng (xem Hình 2.18).
51
Hình 2.18: Mô hình mạng và ISL.
Tất cả các quỹ đạo có cùng độ nghiêng α và cách đều nhau dọc theo đường xích đạo. Sự khác biệt giữa các mặt phẳng kề nhau là ∆Ω = 2π = NP.
Có MP các vệ tinh phân bố đều trong mỗi mặt phẳng với chênh lệch pha giữa các vệ tinh liền kề ∆Φ = 2π = MP, trong khi độ lệch pha giữa các vệ tinh trong các mặt phẳng liền kề được tính bởi ∆f = 2πF = (NP MP), trong đó f là hệ số chia pha. Các giá trị tính toán trong một mạng vệ tinh bao gồm:/NP/MP/ NP/ F. Hơn nữa, mỗi vệ tinh được gán định một chỉ số logic hai chiều (v; h), biểu thị vệ tinh thứ v trong mặt phẳng quỹ đạo h.
2.6.3Đường dẫn của ISL:
Hình 2.21 minh họa chế độ kết nối ISL được sử dụng rộng rãi. Mỗi vệ tinh thiết lập bốn đường dẫn ISL dài hạn với các vệ tinh lân cận của nó: hai mặt phẳng trong và hai mặt phẳng liên ISL. Độ lệch pha của hai vệ tinh được kết nối bởi ISL giữa các mặt phẳng là ∆f. Giá trị ∆f được cho phép giá trị âm [..], do đó F thuộc khoảng sau: f1 - NP; 2 - NP, .., NP - 1.
Bất kỳ cặp đôi vệ tinh nào trong hệ thống đều có thể được kết nối bằng một hoặc nhiều bước nhảy multi-hop. Trong một đường dẫn có số bước nhảy H tối thiểu từ nguồn đến đích, các gói tin chỉ có hai hướng lựa chọn tại mỗi nút chuyển tiếp, như trong Hình 2.22.
52
Hình 2.19: Các đường dẫn khả thi từ vệ tinh nguồn đến đích với số bước nhảy tối thiểu.
Cho Hv và Hh biểu thị số bước nhảy trong mặt phẳng và giữa các mặt phẳng quỹ đạo, tương ứng. Hv và Hh là các giá trị định hướng: Hv> 0 nghĩa là các gói được chuyển tiếp dọc theo hướng di chuyển của vệ tinh, trong khi Hv <0 chỉ ra chiều chuyển tiếp ngược lại.
2.6.4Thuật toán với các vệ tinh tăng dần và giảm dần:
Dựa trên hướng bay, tất cả các vệ tinh có thể được phân loại thành hai loại: vệ tinh tăng dần và giảm dần [10]. Các vệ tinh tăng dần là các vệ tinh bay về phía vĩ độ ngày càng tăng, trong khi các vệ tinh giảm theo hướng giảm dần theo vĩ độ, như minh họa trong hình 2.23. Khi quỹ đạo nghiêng α nằm trong khoảng từ 0◦ đến 90◦, hướng tăng dần và các vệ tinh đi xuống lần lượt là đông bắc và đông nam. Lưu ý rằng trạng thái tăng hoặc giảm của vệ tinh là không bất biến và thay đổi theo chuyển động của vệ tinh.
53
Do sự bất ổn trong kết nối khi hoạt động ở tốc độ chuyển động tương đối cao, được các đường ISL giữa các vệ tinh tăng dần và vệ tinh đi xuống không thiết lập. Do đó, trong hầu hết trường hợp, một vệ tinh đi lên chỉ kết nối với vệ tinh cùng loại, và tương tự như vậy là một vệ tinh giảm dần [11].