1. 3 Đánh giá về tiềm năng khai thác về vệ tinh quỹ đạo thấp trên thế giới và
2.4.5 Hạn chế hình học trong giao tiếp giữa vệ tinh và mặt đất:
Trong khoảng thời gian tương đối ngắn của vệ tinh LEO quét qua một trạm mặt đất, và độ tăng ích của anten tối đa trong phạm vi phủ sóng sẽ giới hạn số lượng dữ liệu có thể được liên kết xuống từ vệ tinh trong quá trình bay qua trạm. Hình 2.15 minh họa khoảng thời gian di chuyển từ vệ tinh có độ cao quỹ đạo 600 km qua trạm mặt đất ở các khoảng cách CPA khác nhau. Khi khoảng cách CPA theo dõi từ mặt đất đến vệ tinh tăng lên, thì thời lượng mà vệ tinh vượt qua trạm ngắn hơn và góc ngẩng của anten sẽ nhỏ hơn. Ví dụ: ở cao độ 500 km góc ngẩng trên 20°, thì thời gian vượt qua chỉ khoảng 5 phút dài.
Với một ăng-ten của vệ tinh phủ sóng và một ăng-ten đĩa trạm mặt đất lớn (2,4 mét) hoạt động ở tốc độ dữ liệu 1 Mbps, lượng dữ liệu tối đa có thể được truyển tải xuống trong một lần vượt qua là khoảng 300 Mbits hoặc 37,5 MByte. Ở các khoảng cách, CPA lớn hơn số lượng dữ liệu có thể được liên kết xuống thậm chí còn nhỏ hơn. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến giới hạn mà vệ tinh LEO được ứng dụng cho các yêu cầu dữ liệu lớn.
Hình 2.15: Tương quan góc ngẩng và khoảng cách mặt đất và thời lượng vượt qua của vệ tinh theo một điểm tiệm cần gần nhất CPA cố định.
Một ăng-ten khả bám của vệ tinh có thể có thể cung cấp hệ số tăng ích đủ lớn để tăng lượng dữ liệu có thể truyển tải của tuyến xuống lên hơn 10 lần so với anten phủ
44
vùng cố dịnh. Mội vệ tinh quay quanh Trái đất khoảng 15 lần một ngày, nhưng nó có thể tiếp cận một trạm mặt đất chỉ khoảng 5 lần một ngày. Do đó, tổng lượng dữ liệu mà một vệ tinh có thể đường xuống một trạm mặt đất nhất định mỗi ngày là khoảng 1,5 Gbits. Với ăng-ten khả bám (steerable), con số này có thể tăng gấp 10 lần hoặc thậm chí nhiều hơn.
Các phương pháp khác để tăng dung lượng dữ liệu của vệ tinh tại đường xuống là (a) sử dụng nhiều trạm mặt đất, (b) sử dụng các trạm mặt đất ở vĩ độ cao nơi mà các quỹ đạo có thể nhìn thấy nhiều nhất (c) sử dụng vệ tinh chuyển tiếp địa tĩnh.
Trong một trường hợp giao tiếp vệ tinh - mặt đất điển hình, mục tiêu là có thể tương tác lâu nhất có thể, nhưng đòi hỏi vệ tinh cần có được sự linh động trên một đường di chuyển nhất định. Yêu cầu, trạm thu phải ở trong phạm vi cũng như trong các góc Off-Nadir tương tự [6]. Ví dụ, nếu một vệ tinh có thể quay với tốc độ trung bình 4°/giây (đây là một vệ tinh khá nhanh), thì nếu bỏ qua thời gian tăng tốc, giảm tốc và ổn định quay vòng thì cần khoảng 40° để đi từ 2 mục tiêu cách nhau 200km trên đường bám mặt đất. Về danh nghĩa, cần 10 giây để hoàn thành thao tác này trong đó vệ tinh đã đi khoảng 70 km. Thêm thời gian tăng tốc, giảm tốc và xử lý để quay 40°, thì khoảng cách tầm thấp mà vệ tinh di chuyển giữa hai mục tiêu này lớn hơn 70 km. Để xác định các yêu cầu về sự khả chuyển của vệ tinh, cần mô phỏng các kịch bản điển hình của vệ tinh. Vì khi thiết kế vệ tinh có độ khả chuyển cao, kích thước của phản ứng bộ quay bám vệ tinh hoặc bánh xe hồi chuyển điều khiển phải lớn.