Loại hình dịch vụ chủ yếu của vệ tinh VINASAT-1&2 là cho thuê dung lượng vệ tinh theo cả bộ phát đáp hoặc dung lượng lẻ (MHz hoặc Mbps). Thực tế dung lượng vệ tinh sẽ được kinh doanh trên cơ sở hai loại sản phẩm này, hầu
dụng phương thức trọn gói đến dịch vụ cuối thì vẫn có những khách hàng muốn tự sở hữu và khai thác mạng lưới trạm mặt đất và chỉ thuê một phần dung lượng vệ tinh.
- Dịch vụ cho thuê băng tần vệ tinh: Khách hàng có thể thuê cả bộ phát đáp hoặc thuê lẻ dung lượng. Đối tượng là các khách hàng sở hữu và khai thác trạm mặt đất chỉ cần thuê băng tần vệ tinh. Các đài truyền hình và phát thanh, các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở Việt Nam hiện tại đã có sẵn hạ tầng cơ sở trạm mặt đất, do vậy các dịch vụ trọn gói đối với những ứng dụng này là không cần thiết. Với nhu cầu đặc thù của truyền hình và phát thanh sẽ chỉ cần sử dụng các dịch vụ không thường xuyên. Dịch vụ không thường xuyên thường sử dụng các dung lượng vệ tinh rỗi.
- Dịch vụ trọn gói: Là các dịch vụ mà VINASAT-1&2 cung cấp bao gồm cả phân đoạn không gian và mặt đất. Ngoài các đối tượng khách hàng thuê dung lượng vệ tinh, còn một lượng khách hàng là các thuê bao trực tiếp sử dụng các dịch vụ trọn gói, VINASAT có thể cung cấp những dịch vụ trọn gói sau đây:
+Điện thoại ở các vùng xa vùng sâu.
+Các dịch vụ mạng VSAT có khả năng cung cấp dịch vụ thoại và truyền số liệu cho giới doanh nghiệp và chính phủ
+Dịch vụ truy nhập Internet ở các vùng xa xôi
+Dịch vụ hội nghị qua truyền hình
+Phát hình SNG
+Kênh thuê riêng..
Sau đây là một số mô hình cung cấp dịch vụ qua vệ tinh VINASAT-1&2:
2.3.1 Mạng VSAT:
Cung cấp các dịch vụ thoại, fax, Internet.. cho các trạm thuê bao, thường được dùng cho các điểm Bưu điện VHX, các chi nhánh.. Hệ thống VSAT- IP/VNS vừa được triển khai trong năm 2010, hoạt động với cả băng tần C và Ku của vệ tinh VINASAT-1 do đó hoàn thiện khả năng cung cấp dịch vụ VSAT-IP
băng rộng đến mọi nơi trên lãnh thổ Việt Nam và bổ sung khả năng cung cấp dịch vụ ra ngoài lãnh thổ Việt Nam.
Hình 2.4: Dịch vụ VSAT
2.3.2 Đường truyền dẫn Internet (Internet trunking) cho ISP:
Đây là dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ Internet kết nối với mạng Internet trên toàn thế giới. Dịch vụ này thường được kết nối từ nhà cung cấp dịch vụ Internet của Việt Nam ra các nước. Dịch vụ này hiện đang được cung cấp qua mạng VSAT-IP băng rộng của VTI.
Hình 2.5: Truyền dẫn cho mạng Internet qua vệ tinh 2.3.3 Dịch vụ kênh thuê riêng:
thoại, fax, truyền dữ liệu. Dịch vụ hiện đang được cung cấp qua các trạm Teleport của VTI đặt tại Quế Dương và Bình Dương hoặc triển khai các trạm VSAT lắp đặt trực tiếp tại địa điểm của khách hàng.
Hình 2.6: Mô hình dịch vụ Kênh thuê riêng 2.3.4Mobile Trunking:
Trong thông tin di động dịch vụ này cung cấp đường truyền để kết nối giữa trạm BTS và trạm BSC, nó đặc biệt phù hợp cho kết nối của các trạm BTS ở vùng sâu, vùng xa nơi mà việc triển khai các loại hình truyền dẫn khác rất khó. Ứng dụng này hiện được triển khai trên mạng VSAT-IP băng rộng sử dụng băng tần C vệ tinh VINASAT-1
Hình 2.7: Dịch vụ Mobile trunking qua vệ tinh 2.3.5 Truyền hình, phát thanh quảng bá:
Phát các kênh truyền hình, phát thanh quảng bá lên vệ tinh để cung cấp tới tận các hộ gia đình cũng như cho đài chuyển tiếp tại các tỉnh. Phát đồng thời
nhiều kênh đa chuẩn qua vệ tinh VINASAT-1(số lượng kênh được thiết lập theo yêu cầu cung cấp dịch vụ từ khách hàng), sử dụng các trạm Teleport tại Quế Dương, Bình Dương, Hoa Sen hoặc Flyaway.
Hình 2.8: Phát hình quảng bá qua vệ tinh 2.3.6 Đào tạo từ xa:
Cung cấp đường thông tin 1 chiều hoặc 2 chiều từ điểm giảng dạy đến các lớp ở xa. Từ các lớp học ở xa học viên có thể nhìn, nghe và trao đổi các nội dung với giảng viên.
Hình 2.9: Đào tạo từ xa qua vệ tinh 2.3.7Phát hình lưu động:
Truyền các thông tin từ các điểm về trung tâm, các hãng truyền hình thường dùng đường truyền này để đưa tin tức, sự kiện… từ các điểm về trung tâm để phát quảng bá cho các thuê bao. Hiện tại VTI đang có 03 trạm Flyaway
để phát hình qua vệ tinh khu vực, trong thực tế khi phục vụ các sự kiện lớn 03 trạm Flyaway không đủ đáp ứng nhu cầu khách hàng và có nhiều quốc gia
Hình 2.10: Phát hình lưu động
Tóm Tắt chƣơng :
Chương 2 tập trung phân tích các đặc điểm của hệ thống thông tin VINASAT1 và VINASAT2 do Việt Nam triển khai, bao gồm : các chỉ tiêu kỹ thuật về quỹ đạo, băng tần, vùng phủ sóng, so sánh giữa hai vệ tinh ... Ngoài ra, chương 2 còn đưa ra một số loại hình dịch vụ đang được cung cấp qua hệ thống thông tin vệ tinh VINASAT. Đây là cơ sở để tính toán chất lượng một tuyến thông tin vệ tinh, sẽ được trình bày trong chương tiếp theo.
CHƢƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐƢỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU
Chương này sẽ trình bày quá trình truyền dẫn của sóng vô tuyến giữa các trạm thông tin vệ tinh mặt đất, bao gồm trạm phát và trạm thu thông qua vệ tinh. Đường truyền như vậy bao gồm hai tuyến: tuyến Uplink (tuyến lên) từ trạm mặt đất đến vệ tinh và tuyến Downlink (tuyến xuống) từ vệ tinh tới trạm mặt đất. Ta sẽ nghiên cứu : tỷ số tín hiệu trên tạp âm tại đầu vào máy thu, tỷ số này phụ thuộc vào các yếu tố như môi trường truyến dẫn, chất lượng máy thu, các loại nhiễu ...
3.1 Phân tích đƣờng truyền tuyến lên
3.1.1 Hệ số tăng ích anten (G-Gain)
Hệ số tăng ích của anten là một thông số quan trọng, quyết định không những chất lượng của anten mà cả chất lượng và quy mô của trạm mặt đất.
Ta có hệ số tăng ích của anten được tính bởi công thức sau [3]
GdBi = 10 log η + 20 log d + 20 log f + 20.4 dB [3-1] Trong đó
f (GHz) tần số làm việc
20.4 là hằng số được tính từ 10 log (109 π/c)
Từ phương trình trên chỉ ra rằng kích thước anten càng lớn thì hệ số tăng ích của anten càng lớn và nếu tần số làm việc thay đổi thì hệ số tăng ích của anten cũng thay đổi.
3.1.2 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP -Equivalen Isotropic Radiated Power ) được định nghĩa là tích số của công suất đầu vào anten và hệ số tăng ích của anten đó và có giá trị được tính theo công thức :
EIRP = PT GT (W) [3-2]
Hoặc tính theo dBW
EIRPdBW = 10 log PT + GT dBi [3-3] Trong đó
PT (W) là công suất đầu vào anten
GT dBi (dBi) là hệ số tăng ích của anten phát
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP phải được điều chỉnh chính xác, bởi vì EIRP lớn sẽ là một nguyên nhân gây nhiễu giữa các vệ tinh và kênh lân cận của các sóng mang, ngược lại EIRP nhỏ sẽ làm giảm chất lượng của các dịch vụ.
3.1.3 Các tham số chính a) Độ chiếu xạ
Nếu một anten đẳng hướng bức xạ một công suất PT thì chùm công suất này sẽ có hình dạng như một mặt cầu với anten là trung tâm. Công suất tạo bởi vùng bề mặt đó tại một khoảng cách D sẽ được tính theo công thức :
W = PT/ 4πD2
(W/m2) [3-4]
Với anten phát năng lượng (khi tính tới hệ số tăng ích của anten) thay đổi theo phương trình
W= GT.PT / 4πD2 (W/m2) [3-5] Hoặc tính theo dBW/m2
WdBW/m2 = EIRP dBW – 20 log D – 71 dB [3-6] Trong đó
GT.PT là công suất bức xạ đăng hướng tương đương W là độ chiếu xạ
D là khoảng cách (km)
71 dBlà hằng số tính từ 10 log (4π.106 )
Với một anten thu tín hiệu, số lượng tín hiệu thu được sẽ phụ thuộc vào kích thước của anten thu. Công suất của anten thu sẽ được tính theo công thức
PR = W * Ae (W) [3-7]
Trong đó Ae là góc mở hiệu dụng của anten thu Ae = (λ2 / 4π)/GR
Do đó công suất của anten thu là
PR = (GT.PT / 4πD2).[ (λ2 / 4π)/GR] PR = (GT.PT)/[(4πD /λ)2.(1/GR)]
[3-8]
Biểu thức L0 = (4πD /λ)2là suy hao trong không gian tự do Hoặc tính theo dB :
L0 = 20 log D + 20 log f + 92.5 dB [3-9] Trong đó
92.5 dB là hằng số tính từ 20 log ((4π.109. 103)/c)
Phương trình mô tả công suất của anten thu theo dB là :
PR dBW = EIRP – L0 + GR [3-10] Trong phương trình trên, nếu GR là hệ số tăng ích của anten có S=1m2 với hiệu suất η = 100 % thì PR sẽ trở thành độ chiếu xạ trên một đơn vị (dBW/m2), do đó độ chiếu xạ có thể được tính theo công thức
WdBW/m2 = EIRP – L0 + G1m2
b) Khoảng cách từ trạm mặt đất tới vệ tinh
cosC = cos θ1 . cos (θS-θE) là góc ở tâm θ1 vĩ độ trạm mặt đất
θE là kinh độ trạm mặt đất θS là kinh độ vệ tinh đang xét
3.2 Phân tích đƣờng truyền tuyến xuống
3.2.1 Nhiệt tạp âm
Nhiệt tạp âm là tạp âm xuất hiện từ sự chuyển động ngẫu nhiên của phần tử tải điện. Các thăng giáng ngẫu nhiên ở các mức năng lượng nguyên tử của các điện tử là một đặc điểm chung của các nguyên tố tại nhiệt độ trên 00
tuyệt đối. Công suất tạp âm có thể tính theo công thức
Pn = K.T.B (W) [3-12]
Trong đó
K= 1.374.10-23 (J/K) là hằng số Boltzmann T(K) là nhiệt độ tạp âm tương đương B(Hz) là độ rộng băng tần
Công thức trên cho ta thấy :
Công suất tạp âm lớn nhất tới thiết bị thu là KTB
Công suất tạp âm vốn có ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ tuyệt đối của nguồn tạp âm.
Nếu nhiệt độ tương đương được biết thì ta cũng có thể biết được công suất tạp âm.
Vì vậy, một anten có trở kháng Za sẽ cung cấp tới thiết bị thu một công suất tạp âm là KTB. Nhưng chính các thiết bị thu cũng sẽ sinh ra một tạp âm ∆N trong đầu vào của nó, như vậy tổng tạp âm sẵn có tại đầu ra thiết bị thu sẽ là:
NTotal = (KTB)G+∆N Trong đó
∆N = KTeB là tạp âm trong thiết bị thu
Te là nhiệt độ tạp âm tương đương của thiết bị thu
Nếu biết nhiệt độ tạp âm tương đương Te của một thiết bị ta có thể biết được hệ số tạp âm của thiết bị đó. Hệ số tạp âm của thiết bị (F) được tính theo công thức
F= 1 +(Te/T0)
Và nhiệt độ tạp âm tương đương cũng có thể biết được từ hệ số tạp âm của thiết bị theo công thức :
Te = (F-1)/T0 Trong đó
F là hệ số tạp âm của thiết bị
Te (K) là nhiệt độ tạp âm tương đương của thiết bị thu T0 = 290 K là nhiệt độ môi trường
3.2.2 Nhiệt độ tạp âm anten
Có hai trường hợp được xem xét là anten vệ tinh và anten trạm mặt đất
a) Anten vệ tinh
Tạp âm nhận được bởi anten vệ tinh là tạp âm từ trạm mặt đất và tạp âm từ không gian bên ngoài. Độ rộng búp sóng của anten vệ tinh bằng hoặc nhỏ hơn góc quan sát từ vệ tinh xuống Trái Đất, với vệ tinh địa tĩnh là 17.50
. Với các điều kiện như vậy ảnh hưởng chủ yếu từ trạm mặt đất. Với anten có độ rộng búp sóng θ3dB = 17.50
thì nhiệt độ tạp âm của anten phụ thuộc vào tần số và vị trí quỹ đạo của vệ tinh. Khi độ rộng nhỏ hơn (một búp sóng hẹp) nhiệt độ tạp âm phụ thuộc vào tần số và vùng phủ sóng. Trên đất liền thì bức xạ tạp âm lớn hơn ngoài biển. Thường lấy giá trị nhiệt độ tạp âm anten là 290 K.
b) Anten trạm mặt đất
Tạp âm gây ra cho anten của trạm mặt đất bao gồm tạp âm từ bầu trời và tạp âm do bức xạ từ mặt đất. Tham số này khác nhau khi xét trong điều kiện trời trong và trời có mưa.
Trường hợp trời trong
Ở những tần số lớn hơn 2 GHz ảnh hưởng không phải ở vùng ion của khí quyển mà là môi trường hấp thụ, là một nguồn tạp âm. Khi không xảy ra các hiện tượng khí tượng (được gọi là bầu trời trong) nhiệt độ tạp âm anten bao gồm nhiệt tạp âm của bầu trời và mặt đất xung quanh.
tác dụng nhiệt độ vùng phủ sóng đối với góc ngẩng của anten. Nhiệt độ tạp âm bầu trời trong như là một hàm số của tần số và góc ngẩng.
Bức xạ từ mặt đất ở vùng lân cận trạm mặt đất gây ra bởi các búp sóng phụ của anten và một phần bởi búp chính khi góc ngẩng nhỏ. Ảnh hưởng của mỗi búp sóng phụđược tính bởi Ti = Gi / (Ωi/4π).Tg , trong đó Gi là giá trị hệ số tăng ích của búp phụ có góc khối Ωi và Tg là nhiệt độ vùng chiếu sáng của mặt đất. Tổng của các ảnh hưởng này là giá trị Tground . Ta có thể lấy các giá trị gần đúng
Tg = 290K đối với các búp phụ có góc ngẩng E nhỏ hơn - 100
Tg = 150 K với các búp phụ có góc ngẩng E trong khoảng -100<E<00 Tg = 50 K với các búp phụ có góc ngẩng E trong khoảng 00<E<100 Tg = 10 K với các búp phụ có góc ngẩng E trong khoảng 100<E<900 Nhiệt tạp âm anten sẽ là
Ta = Tsky + Tground
Tạp âm này có thể tăng thêm bởi các nguồn riêng lẻ nằm trong khu vực lân cận của anten. Đối với một nguồn vô tuyến đường kính góc α và nhiệt độ tạp âm Tn(ở tần số khảo sát) và đo ở mức mặt đất sau suy hao bởi khí quyển thì nhiệt tạp âm phụ ∆Ta đối với một anten có độ rộng búp sóng θ3dB được cho bởi
∆Ta = Tn (α/ θ3dB)2 nếu θ3dB > α ∆Ta = Tn nếu θ3dB < α
Chỉ có mặt trời và mặt trăng được kể đến đối với các trạm mặt đất hướng vệ tinh địa tĩnh. Mặt trời và mặt trăng có một đường kính góc tương đương 0.50. Nhiệt tạp âm sẽ tăng lên khi có các vật thể trên bầu trời nằm thẳng hàng với mặt đất và vệ tinh. Điều kiện đặc biệt này có thể biết trước. Để rõ hơn, tại tần số 12 GHz một anten 13 m nhiệt tạp âm tăng lên do mặt trời tại thời điểm đó có giá trị ∆Ta = 12000 K. Đối với mặt trăng, sự gia tăng của ∆Ta khoảng 250 K tại 4GHZ [5]
Trường hợp có mưa
Nhiệt độ tạp âm anten do điều kiện khí tượng như mây và mưa, do hấp thụ nước và do phát xạ vào môi trường. Khi đó ta có thể tính nhiệt độ tạp âm của anten theo công thức sau
Ta = Tsky / Arain + Tm (1 -1/ Arain ) + Tground (K) [3-13]
Trong đó Arain là suy hao và Tm là giá trị của nhiệt độ trung bình hiệu dụng. Tm có giá trị từ 260 tới 280 K.
Như vậy nhiệt độ tạp âm anten Ta là một hàm của tần số, góc ngẩng và điều kiện ngoại cảnh ( trời trong hoặc mưa). Do vậy hệ số phẩm chất của một trạm mặt đất cần phải được xác định điều kiện thực tế, góc ngẩng và tình trạng khí quyển tại trạm đó.
3.2.3 Nhiệt độ tạp âm của hệ thống
Nhiệt độ tạp âm hệ thống của một trạm mặt đất gồm có : nhiệt độ tạp âm của máy thu, nhiệt độ tạp âm của anten. Do đó nhiệt độ tạp âm của hệ thống được tính theo công thức :
Tsystem = Ta /L + (1-1/L).T0 +Te [3-14] Trong đó
L là suy hao ống dẫn sóng Te là nhiệt độ tạp âm máy thu
T0 = 290 độ K là nhiệt độ môi trường Ta là nhiệt độ tạp âm của anten
Phương trình trên cho ta biết suy hao của ống dẫn sóng có tác động quan trọng trong nhiệt tạp âm của hệ thống. Ví dụ, dọc theo thiết bị ống dẫn sóng suy giảm 0.3dB giữa anten và bộ khuếch đại sẽ đóng góp 19 K tới nhiệt tạp âm của