Nhóm 1.pptxcfhfxgxdgxdfdgfhfhfdhfdhfdhfdhfd

fgdsgds

1. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

2. 1.1. Giới thiệu chung 1.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển * Trên quốc tế: - Từ ý tưởng về một hệ thống thông tin vô tuyến toàn cầu trong truyện khoa học viễn tưởng của nhà vật lý, nhà văn Arthur C. Clark trong những năm 45 của thế kỷ 20. Bắt đầu từ sự ra đời lý thuyết tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng của nhà bác học Nga Tsiolkopsky vào cuối thế kỷ 19 và được Robert Hutchinson Godard thử nghiệm thành công vào năm 1926, kỷ nguyên của thông tin vệ tinh được khởi đầu từ khi Liên bang Xô viết lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK-1 vào tháng 10 năm 1957 Sự kiện lịch sử của thông tin vệ tinh được đánh dấu bằng bức điện đầu tiên được truyền qua vệ tinh SCORE vào năm 1958, tiếp theo sau đó hàng loạt vệ tinh thông tin thực hiện chuyển tiếp thụ động tín hiệu như ECHO, TELSTAR, RELAY... Năm 1963 đã có vệ tỉnh địa tĩnh đầu tiên, hai năm sau đó hệ thống thông tin vệ tinh thương mại đầu tiên trên thế giới là Intelsat-1 với tên gọi là EARLY BIRD đã ra đời và cũng trong năm đó vệ tỉnh thông tin đầu tiên của Liên bang Xô viết có tên gọi là MOLNYA được phóng lên quỹ đạo elip. Thời kỳ những năm 1999 đến nay là thời kỳ của các hệ thống thông tin di động và thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển hình GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC.

3. Hình 1 vệ tinh TELSTAR 1 Hình 2 Intelsat-1 Hình 3 hệ thống IRIDIUM Hình 4 hệ thống GLOBAL STAR

4. *Việt Nam: Ngày nay, thông tin vệ tinh đã đáp ứng được những nhu cầu đa dạng của viễn thông, từ các dịch vụ viễn thông quốc tế, truyền hình cho đến các hình thức thông tin đặc biệt khác như khí tượng, nghiên cứu vũ trụ, thăm dò trái đất, thông tin an toàn - cứu nạn toàn cầu ... Một số mốc đánh dấu sự phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh ở Việt Nam. Năm 1980 khánh thành trạm thông tin vệ tinh mặt đất Hoasen-1, nằm trong hệ thống thông tin vệ tinh INTERPUTNIK, được đặt tại làng Do Lễ – Kim Bảng - Hà Nam. Đài Hoasen-1 là sản phẩm của nhà nước Liên Xô tặng nhân dân Việt Nam. Năm 1984 khánh thành trạm mặt đất Hoasen-2 đặt tại Tp. HCM. Bản thu nhỏ của công trình Đài Thông tin vệ tinh mặt đất Hoa Sen 1, trưng bày tại Triển lãm thành tựu khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số.

5. ·Ngày 24/9/1998,Thủ tướng chính phủ ra quyết định 868/QĐ-TTG về việc vệ tinh viễn thông địa tĩnh đầu tiên của Việt Nam Vinasat-1 được phóng vào vũ trụ lúc 22 giờ 16 phút ngày 18 tháng 4 năm 2008 (giờ UTC)) ·Ngày 16/5/2012, Vinasat-2 được phóng lên quỹ đạo. Sự có mặt của Vinasat-2 cũng khẳng định vị trí chủ quyền của Việt Nam trên quỹ đạo. Vinasat-2 có dung lượng lớn hơn Vinasat-1 khoảng 20%, khi ổn định trên quỹ đạo sẽ cùng với vệ tinh Vinasat-1 tạo thành một hệ thống vệ tỉnh có khả năng dự phòng về dung lượng và giảm thiểu rủi ro lẫn nhau giữa hai tỉnh. Hình 2 vinasat 1 và 2

6. Một số mốc thời gian đánh dấu sự phát triển của thông tin vệ tinh được thể hiện trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Quá trình ra đời và phát triển của các hệ thống thông tin vệ tinh:

7. 1.1.2. Cấu trúc và nguyên lý chung của hệ thống thông tin vệ tinh a.Phần không gian Bao gồm: Vệ tinh thông tin và các trạm điều khiển TT&C ở mặt đất. Đối với vệ tinh bao gồm phân hệ thông tin {Payload) và các phân hệ hỗ trợ cho phân hệ thông tin. Phân hệ thông tin bao gồm: + Anten thu phát + Thiết bị truyền dẫn sóng mang Phân hệ phụ trợ bao gồm: + Khung vệ tinh + Phân hệ cung cấp năng lượng + Phân hệ điều khiển nhiệt độ + Phân hệ điều khiển quỹ đạo và tư thế vệ tinh + Phân hệ đẩy, trạm điều khiển vệ tinh TT&C Phân hệ thông tin có hai nhiêm vu chính: - Khuếch đại sóng mang thu cho đường Downlink: (Với công suất đầu vào là 100Pw -> 1mW , công suất đầu ra là 10W-100W.) - Thay đổi tần số sóng mang: Tần số ở Downlink và Uplink khác nhau nhằm bảo đảm vệ tinh vừa đủ độ nhạy để thu tín hiệu yếu từ Trái Đất, vừa phát tín hiệu mạnh xuống Trái Đất cùng lúc. Nguyên nhân là vì tín hiệu tín hiệu từ Trái Đất lên vệ tinh đã rất yếu ( do vệ tinh cách hàng chục nghìn km với trái đất) nên việc thay đổi tần số ở 2 đường lên, xuống giúp tránh vấn đề rò rỉ thông tin ngược trở lại bên thu của vệ tinh. Khi thông tin bị rò rỉ hay chính là công suất phát đi ngược vào máy thu vệ tinh thì tín hiệu sẽ bị nhiễu cực mạnh, làm cho máy thu bị "chói", khiến vệ tinh không thu được tín hiệu yếu từ trạm mặt đất. ( giống như là bạn đang cố nghe ai đó thì thầm, nhưng đồng thời bạn lại hét thật to bên tai mình — bạn sẽ không nghe được gì cả. Và vệ tinh khi đồng thời cùng tần số của 2 đường lên, xuống cũng như vậy) + Việc thay đổi tần số được thực hiện qua các bộ đổi tần. + Thay đổi tần số sóng mang để tránh một phần công suất phát đi vào máy thu vệ tinh. Các sóng mang được giải điều chế trên vệ tính thay đổi tần số bằng cách điều chế với các sóng mang mới cho đường xuống thì các vệ tinh loại này được trang bị các bộ xử lý băng gốc và được gọi là vệ tỉnh tái sinh “Regenerative satellite".

8. b. Phần mặt đất -Phần mặt đất bao gồm tất cả các trạm thông tin đặt trên mặt đất (LES - Land Earth Station), những trạm này thường được kết nối trực tiếp hoặc thông qua các mạng mặt đất để đến các thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Một trạm mặt thông tin mặt đất có hai nhiệm vụ -Tiếp nhận các tín hiệu từ mạng mặt đất hoặc trực tiếp từ các thiết bị đầu cuối của người sử dụng, xử lý các tín hiệu này sau đó phát tín hiệu này ở tần số và mức độ công suất thích hợp cho sự hoạt động của vệ tinh ở tuyến lên. -Thu các sóng mang trên đường xuống của vệ tinh ở tần số chọn trước, xử lý tín hiệu này để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó cung cấp cho các mạng mặt đất hoặc trực tiếp tới các thiết bị đầu cuối của người sử dụng. Một trạm mặt đất có thể có khả năng thu và phát lưu lượng một cách đồng thời hoặc có trạm chỉ phát hoặc chỉ thu. c. Cấu trúc và nguyên lý chung của hệ thống thông tin di động vệ tinh - Cấu trúc này bao gồm 3 phần: phần không gian, phần mặt đất và phần người sử dụng. - Phần người su dung bao gôm các thiêt bi dàu cuối nguòi sử dung (user end). Các thiét bị dầu cuối này có thể được phân chia làm hai loai chính: + Các thiết bị đầu cuối cầm tay cá nhân hoǎc đặt trên các phuong tiên giao thông đường bộ như xe hơi, xe tải... + Các thiết bị đầu cuối đuợc thiết kế đặt trên các phuong tien vận tải lớn như tàu thuy,tàu hỏa hoặc máy bay... - Phần mặt đất bao gồm các bộ phận chủ yếu là: + Trạm mặt đất LES + Trung tâm điều khiển mạng (NCC-Network Control Centre) và trung tâm diêu khien vệ tinh (SCC-SateliteControl Centre).

9. - Trạm mặt đất cung cấp các kết nối giữa vệ tinh với các mạng mặt đất ví dụ như mạng PSTN, ISDN... - Các thiết bị đầu cuối người sử dụng (di động) được truy cập đến mạng cố định thông qua một vùng phủ sóng cụ thể của nó. Trạm mặt đất cũng có thể có chức năng kết nối với các mạng di động khác như mạng GSM... Trung tâm điều khiển mạng kết hợp với đài điều khiển mạng NCS (Network Control Station) nhằm mục đích quản lý thông tin khách hàng và phối hợp điều hành, quản lý mạng. Hai chức năng cơ bản này được liệt kê cụ thể như sau: + Với chức năng quản lý mạng: Phát triển lưu lượng cuộc gọi, Quản lý nguồn hệ thống và đồng bộ mạng, Các chức năng vận hành và đồng bộ mạng, Quản lý tuyến báo hiệu giữa các trạm, Điều khiển nghẽn mạng và cũng cấp các trợ giúp đến thiết bị đầu cuối người sử dụng. + Với chức năng điều khiển cuộc gọi: Cung cấp các chức năng báo hiệu kênh chung, Lựa chọn trạm mặt đất khả thi để kết nối với thiết bị đầu cuối di động và xác định cấu hình trạm mặt đất. Trung tâm điều khiển vệ tinh kết nối với trạm TT&C của khâu không gian nhằm giám sát chùm vệ tinh, điều khiển các vệ tinh đúng tư thế và đúng quỹ đạo trong không gian. Các chức năng cụ thể này bao gồm: - Thu thập và xử lý các tín hiệu đo xa (Telemetric); - Tạo lập và truyền các lệnh định hướng búp sóng (ổn định tư thế của vệ tinh); - Tạo lập và truyền các lệnh xử lý lệch quỹ đạo (Bám quỹ đạo của vệ tinh) và; - Thực hiện các hiệu chỉnh sai số. Phần không gian cung cấp các kết nối giữa thiết bị đầu cuối di động sử dụng mạng với các trạm mặt đất hoặc trực tiếp kết nối giữa các thiết bị đầu cuối di động với nhau. Phần không gian như cấu trúc và chức năng chung của một hệ thống thông tin vệ tinh, bao gồm chùm vệ tinh thông tin về trạm điều khiển TT&C

10. 1.1.3. Các quỹ đạo vệ tinh a, Các khái niệm: Viễn điểm (Apogee) là điểm xa quả đất nhất, được ký hiệu là ha Cận điểm (Perigee) là điểm gần quả đất nhất, được ký hiệu là hb Đường nối các điểm cực (Line of apsides) là đường nối giữa viễn điểm và cận điểm qua tâm trái đất, được ký hiệu là Nút lên (Ascending) là điểm cất giữa mặt phẳng quỹ đạo và xích đạo nơi mà vệ tinh chuyển từ vĩ độ nam sang vĩ độ bắc. Nút xuống (Descending) là điểm cắt giữa mặt phẳng quỹ đạo và xích đạo nơi mà vệ tỉnh chuyển từ vĩ độ bắc sang vĩ độ nam. Đường các nút (Line of nodes) là dường nối các nút lên và nút xuống qua tâm quả đất. Góc nghiêng (Inclination) là góc giữa mặt phẳng quỹ đạo và mặt phẳng xích đạo. Góc này được đo tại điểm tăng từ xích đạo đến quỹ đạo khi vệ tinh chuyển động từ Nam sang Bắc. Góc nghiêng được cho ở hình 1.3 ký hiệu là (i). Đây sẽ là vĩ độ Bắc hoặc Nam lớn nhất. Quỹ đạo đồng hướng (Prograde Orbit) là quỹ đạo mà ở đó vệ tỉnh chuyển động cùng với chiều quay của quả đất. Quỹ đạo đồng hướng còn được gọi là quỹ đạo trực tiếp (Direct Orbit). Góc nghiêng của quỹ đạo đồng hướng nằm trong dải từ 0º đến 90º. Hầu hết các vệ tỉnh đều được phóng vào quỹ đạo đồng hướng vì tốc độ quay của quả đất sẽ cung cấp một phần tốc độ quỹ đạo và nhờ vậy tiết kiệm được năng lượng phóng. Quỹ đạo ngược hướng (Retrograde Orbit) là quỹ đạo mà ở đó vệ tinh chuyển động ngược chiều quay của quả đất. Góc nghiêng của quỹ đạo ngược hướng nằm trong dải từ 90º đến 180º

11. Agumen cận điểm (Argument of Perigee). Góc từ nút xuống đến cận điểm được đo trong mặt phẳng quỹ đạo tại tâm quả đất theo hướng chuyển động của vệ tinh. Độ dị thường trung bình M (Mean anomaly) cho biết giá trị trung bình vị trí góc của vệ tinh với tham chuẩn là cận điểm. (Đối với quỹ đạo tròn M cho thấy vị trí góc của vệ tinh trên quỹ đạo. Đối với quỹ đạo elip, tính toán vị trí này khó hơn nhiều và M được sử dụng làm bước trung gian trong quá trình tính toán.) Độ dị thường thật sự (True anomaly) là góc từ cận điểm đến vệ tinh được đo tại tâm trái đất, cho thấy vị trí góc của anten trên quỹ đạo phụ thuộc vào thời gian. Góc lên đúng của nút lên (Right Ascension of Ascending Node): + Để xác định một quỹ đạo trong thực tiễn, người ta thường sử dụng kinh độ và thời gian vệ tinh chuyển động qua nút lên. Để đo tuyệt đối cần có một tham chuẩn cố định trong không gian. + Tham chuẩn được chọn là điểm đầu tiên của cung Bạch dương hay điểm xuân phân (ký hiệu là Y). + Góc lên đúng của nút lên khi này là góc được đo trong mặt phẳng xích đạo quay theo hướng đông từ đường Y sang nút lên ( kí hiệu là Ω)

12. 1.2 Đặc điểm và các dịch vụ của hệ thống thông tin vệ tinh 1.2.1 Đặc điểm của hệ thông thông tin vệ tinh Ưu điểm nổi bật của một hệ thống thông tin vệ tinh là các mạng mặt đất không có hoặc hiệu quả kém hơn có khả năng quảng bá rộng lớn, dải thông rộng, nhanh chóng và dễ dàng đặt lại cấu hình khi cần thiết (ví dụ khi bổ sung trạm mới hoặc thay đổi thông số trạm cũ…). Đối với mạng thông tin vô tuyến mặt đất sử dụng các dải tần số siêu cao, hai trạm muốn thông tin cho nhau thì các anten phải nhìn thấy nhau, gọi là thông tin vô tuyến có tầm nhìn thẳng (Line Of Sight – LOS). Tuy nhiên, do trái đất có hình dạng cầu và khoảng cách lớn giữa hai trạm sẽ hạn chế các anten có thể trông thấy nhau. Ví dụ, đối với thông tin quảng bá thì các khu vực trên mặt đất không còn nhìn thấy anten của đài phát sẽ không thể thu được tín hiệu. Trong trường hợp bắt buộc phải truyền tin đi xa, người ta có thể dùng phương pháp nâng cao cột anten, truyền sóng phản xạ tầng điện ly hoặc xây dựng các trạm chuyển tiếp. Thực tế, cả ba phương pháp đều có nhiều nhược điểm. Việc nâng độ cao của cột anten gặp rất nhiều khó khăn về kinh phí và kỹ thuật mà hiệu quả không cao (ví dụ nếu cột anten cao 1km thì cũng không thể phủ sóng quá 200km trên mặt đất). Nếu truyền sóng phản xạ tầng điện ly thì cần sử dụng tần số thấp (HF), có công suất phát rất lớn và bị ảnh hưởng rất mạnh của môi trường truyền dẫn, nên chất lượng tuyến không cao. Như vậy, để có thể truyền tin đi xa người ta mong muốn xây dựng được các trạm anten rất cao nhưng lại phải thật ổn định và vững chắc. Sự ra đời của vệ tinh chính là để thỏa mãn nhu cầu đó. Với vệ tinh có thể thực hiện truyền sóng đi rất xa và dễ dàng thông tin trên toàn cầu hơn bất cứ một hệ thống mạng nào khác.

13. Thông qua vệ tinh INTELSAT, lần đầu tiên trên hai trạm đối diện hai bờ đại dương đã thông tin được cho nhau. Do có khả năng rộng lớn cho nên vệ tinh rất phù hợp cho các phương thức truyền tin đa điểm đến đa điểm (cho dịch vụ quảng bá) hay đa điểm đến một điểm HUB (cho dịch vụ thu thập số liệu). Bên cạnh khả năng phủ sóng lớn, băng tần rộng của các hệ thống vệ tinh rất thích hợp với các dịch vụ quảng bá như truyền hình số có độ phân giải cao (High Definition TV), phát thanh số hay các dịch vụ ISDN thông qua mạng mặt đất, hoặc trực tiếp đến thuê bao (Direct to Home – TV) thông qua mạng VSAT. Cuối cùng, do sử dụng phương tiện truyền dẫn qua giao diện vô tuyến cho nên các hệ thống thông tin vệ tinh là rất lý tưởng cho khả năng cấu hình lại nếu cần. Các công việc triển khai trạm mới, loại bỏ trạm cũ hay thay đổi tuyến đều có thể được hiện dễ dàng, nhanh chóng với chi phí thực hiện tối thiểu. Tuy nhiên, hệ thống thông tin vệ tinh cũng tồn tại một số nhược điểm không cố định, khoảng cách truyền dẫn xa nên suy hao lớn, ảnh hưởng của tạp âm lớn, giá thành lắp đặt hệ thống rất cao, chi phí cho trạm mặt đất cũng khá tốn kém, tuổi thọ thấp hơn các hệ thống mặt đất, khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp. Dù vệ tinh có vai trò như một cột anten cố định nhưng trong thực tế vệ tinh luôn chuyển động tương đối với mặt đất, không ngoài trừ cả vệ tinh địa tĩnh (có sự dao động nhỏ). Do đó, yêu cầu cần bắt buộc trong hệ thống phải có các trạm điều khiển nằm giữ vệ tinh ở một vị trí tối ưu cho thông tin. Để đảm bảo được chất lượng của tuyến người ta phải sử dụng nhiều kỹ thuật bù và chống lỗi phức tạp.

14. Như đã đề cập ở trên, chi phí để phóng vệ tinh là rất cao nên nói chung các vệ tinh chỉ có khả năng hạn chế. Bù lại các trạm mặt đất phải có khả năng làm việc tương đối mạnh nên các thiết bị phần lớn là đắt tiền, nhất là chi phí cho anten lớn (ví dụ một trạm mặt đất trang bị anten khoảng 30m giá thành khoảng 10 triệu USD). Các vệ tinh bay không gian cách xa mặt đất, năng lượng chủ yếu dùng cho các động cơ phản lực điều khiển là các loại nhiên liệu hoặc rắn nằm trong các két chứa của vệ tinh. Lượng nhiên liệu dự trữ này không thể quá lớn vì khả năng của các tên lửa đẩy có giới hạn, đồng thời làm kích thước vệ tinh tăng lên đáng kể do phải tăng thể tích của thùng chứa. Nếu như vệ tinh dùng hết loại nhiên liệu này thì không điều khiển vệ tinh được nữa, có nghĩa không còn duy trì sự ổn định của tuyến, khi đó coi như vệ tinh đã hỏng và như vậy tuổi thọ của vệ tinh thường thấp hơn các thiết bị thông tin mặt đất. Để làm cho vệ tinh hoạt động trở lại người ta cần thu hồi vệ tinh để sửa chữa, tiếp thêm nhiên liệu, sau đó lại phóng lên quỹ đạo. Việc khôi phục các vệ tinh đã hết tuổi thọ này hết sức tốn kém và phức tạp nên trong thực tế người ta thường dùng phương pháp thay thế bằng một vệ tinh hoàn toàn mới.

15. 1.2.2 Các dịch vụ của hệ thống thông tin vệ tinh Một hệ thống thông tin vệ tinh có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau và ngày càng được phát triển đa dạng hơn. Tuy nhiên, nhìn chung thông tin vệ tinh đem lại ba loại hình dịch vụ như sau. a. Trung chuyển các kênh thoại và các chương trình truyền hình: Đây là sự đáp ứng cho các dịch vụ cơ bản nhất đối với người sử dụng, thu nhập các luồng số liệu và phát hiện các mạng mặt đất với một tỉ lệ hợp lý. Ví dụ cho loại dịch vụ này là các hệ thống INTELSAT và EUTELSAT. Các trạm mặt đất thường được trang bị anten đường kính từ 15 đến 30m. b. Khả năng cung cấp đa dịch vụ: Có khả năng cung cấp các dịch vụ như thoại, số liệu cho nhiều nhóm người sử dụng phân cách nhau về mặt địa lý. Các nhóm sẽ chia sẻ một trạm mặt đất và truy nhập đến vệ tinh thông qua mạng. Ví dụ cho loại hình dịch vụ này là các hệ thống vệ tinh TELECOM 1, SBS, EUTELSAT 1, TELE - X, và INTELSAT (cho mạng IBS). Các trạm mặt đất ở đây được trang bị anten đường kính từ 3 đến 10m.

16. c. Kết nối các thiết bị đầu cuối có khẩu đột nhỏ (VSAT - Very Small Aperture Terminal): Nhằm truyền dẫn các luồng số liệu dung lượng thấp và quảng bá các chương trình truyền hình, truyền thanh số. Thông thường người dùng được kết nối trực tiếp với trạm mặt đất có trang bị anten đường kính từ 0.6 đến 1.2m. Các thuê bao di động cũng nằm trong loại hình dịch vụ này. Tiêu biểu cho các dịch vụ này là các hệ thống EQUATORIAN, ITELNET hoặc INTELSAT... Các dịch vụ VSAT rất đa dạng, có thể kể đến như cấp và tự động quản lý thẻ tín dụng, thu thập và phân tích số liệu, cung cấp dịch vụ thoại, truyền hình hội nghị... Dựa vào đặc điểm có khả năng phát quảng bá trên một vùng địa lý rất rộng, thông tin về vệ tinh đã được sử dụng để thành lập các tuyến thông tin điểm - điểm và điểm - đa điểm. Trên cơ sở các tuyến thông tin vệ tinh được sử dụng để cung cấp các dịch vụ cố định và di động với một số loại dịch vụ như sau:

17. Dịch vụ viễn thông đường dài: cung cấp các tuyến đường trục mà mạng mặt đất chưa triển khai hoặc các mạng mặt đất quá tải trong giờ cao điểm và làm tuyến dự phòng cho các tuyến đường truyền mặt đất khi có sự cố. Dịch vụ viễn thông nông thôn: cung cấp các dịch vụ viễn thông như thoại, fax cho các vùng xa xôi hẻo lánh, các hải đảo nhưng nơi mà mạng mặt đất chưa tới hoặc xây dựng không đảm bảo tính kinh tế. Mạng dùng riêng: cung cấp các dịch vụ viễn thông như thoại, fax, truyền số liệu cho các cơ quan nhà nước, các công ty cần đường truyền có độ sẵn sàng cao. Dịch vụ lưu động: cung cấp các dịch vụ truyền số liệu với tốc độ thấp giữa các đại lý di động như xe tải, tàu biển, … với trung tâm điều hành các đại lí di động. Chuyển tiếp chương trình truyền hình và phát thanh: cung cấp đường truyền giữa các trạm HUB của trung tâm truyền hình đến các trạm phát chuyển tiếp đặt tại các vị trí cách xa trung tâm.

18. Truyền hình trực tiếp: cung cấp các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương trình từ vệ tinh bằng một anten thu có đường kính 60cm. Dịch vụ này khách hàng trả tiền cước phí hàng tháng tùy thuộc vào số kênh. Dịch vụ băng tần theo yêu cầu: cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng như truyền số liệu tốc độ cao có giao tiếp hoặc không có giao tiếp. Dịch vụ này khách hàng trả tiền theo số lần truyền. Dịch vụ Internet qua vệ tinh: cung cấp đường truyền dữ liệu tốc độ cao từ nhà cung cấp dịch vụ Internet (IPS) đến các thuê bao dịch vụ. Dịch vụ chuẩn đoán bệnh từ xa: cung cấp các dịch vụ tư vấn y tế cho các bệnh viện ở xa trung tâm y tế và giữa các trung tâm y tế với nhau. Dịch vụ đào tạo từ xa: cung cấp dịch vụ đào tạo từ xa cho các trung tâm đào tạo.

19. 1.3. Tần số và các vấn đề truyền sóng trong thông tin vệ tinh 1.3.1. Tần số và sự phân chia dải sóng trong thông tin vệ tinh Phổ tần số vô tuyến điện là một nguồn tài nguyên có hạn, vì vậy nhất thiết phải sử dụng một cách hợp lý, kinh tế và có hiệu quả. a. Cửa sổ tần số vô tuyến điện Đường truyền của thông tin vệ tinh bị ảnh hưởng chủ yếu do tằng điện ly ở tần số thấp và do mưa ở tần số cao. Trong dải tần từ 1GHz tới 10GHz ít bị ảnh hưởng bởi tầng điện ly và mưa nên được gọi là cửa sổ tần số vô tuyến điện và được chỉ ra trong đồ thị hình 1.10. (Hình 1.10 Cửa sổ tần số vô tuyến điện của thông tin vệ tinh) b. Phân chia băng tần Băng tần được sử dụng trong các hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng tần số từ 1GHz đến trên 40GHz và chi tiết cụ thể trong bảng 1.2.

20. c. Phân bố dải tần số Để phân bố tần số, thế giới được chia thành ba khu vực như hình 1.11. Khu vực I (Region I) bao gồm châu Âu, châu Phi, một phần châu Á và Liên bang Nga; khu vực II (Region II) gồm các nước châu Mỹ; khu vực III (Region III) gồm châu Úc, phần còn lại của châu Á - Thái Bình Dương (trong đó có Việt Nam). ( Hình 1.11 Ba vùng tần số theo phân bố của ITU) Tần số phân phối cho một dịch vụ nào đó có thể phụ thuộc vào khu vực. Trong mỗi khu vực, một dịch vụ có thể được dùng toàn bộ băng tần của khu vực này hoặc phải chia sẻ với các dịch vụ khác. Các dịch vụ cố định sử dụng các băng tần sau: Băng C : khoảng 6 GHz cho tuyến lên và 4 GHz cho tuyến xuống. Băng C được các hệ thống cũ sử dụng ví dụ hệ thống INTELSAT, các hệ thống nội địa của Mỹ, INMARSAT… và hiện nay đã có xu hướng bão hoà. Băng X : khoảng 8 GHz cho tuyến lên và 7 GHz cho tuyến xuống được gọi là băng X. Băng X được dành riêng cho chính phủ sử dụng. Băng Kᵤ : khoảng 14GHz cho tuyến lên và 11 hoặc 12GHz cho tuyến xuống. Băng Kᵤ được các hệ thống mới hiện nay sử dụng ví dụ như hệ thống EUTELSAT, TELECOM I và II… Băng Kₐ : khoảng 30 GHz cho tuyến lên và 20 GHz cho tuyến xuống. Băng tần này hiện mới sử dụng cho các hệ thống cao cấp, các cuộc thử nghiệm và dành cho tương lai. Các băng tần cao hơn 30GHz hiện đang được nghiên cứu và chắc chắn sẽ được dùng phổ biến trong tương lai. Băng L : các dịch vụ di động dùng vệ tinh sử dụng băng tần khoảng 1,6GHz cho tuyến lên và 1,5GHz cho tuyến xuống. Các dịch vụ quảng bá vệ tinh : chỉ có tuyến xuống và sử dụng băng tần vào khoảng 12GHz.

21. Mỗi trạm mặt đất được vẽ để phân phối cho một băng tần nhất định. Trong thông tin vệ tinh người ta thường phân chia băng tần với một băng tần đặc trưng bởi các thông số sau: băng tần chiếm dụng Bocc (Occupied Bandwidth), băng tần dành định BAll (Allocated Bandwidth), băng tần tạp âm Bn (Noise Bandwidth), băng tần phân dải tần BRES (Resolution Bandwidth) và công suất tương đương Bep (Equivalent Power Bandwidth). Băng tần dành định BAll là băng tần thực sự mà vệ tinh cung cấp cho trạm mặt đất. Để so sánh băng tần phân dải tần BRES ta phải đưa ra một số suất (dB) của tỷ số giữa tỉ số Bocc và BRES được gọi là Bức Lý tương ứng BRES. Lý tưởng BRES = 1Hz nhưng trên thực tế, độ rộng của BRES bằng khoảng 1% BAll. Các dải BAll của các trạm mặt đất được đặt sát cạnh nhau nên giữa chúng phải có khoảng bảo vệ để tránh xuyên nhiễu. Vì vậy thực tế các dải BAll được phân cách bằng một dải bảo vệ có độ rộng so với xung quanh. Do đó, bức dải tương ứng giữa BRES so với BAll thường có giá trị lớn hơn nhiều so với tỉ số BRES tới Bocc. Bức dải tối thiểu 40dB. Thông thường có giá trị chuẩn 10 log(1/1,01) ≈ 1/1,2 BAll.

22. 1.3.2 Truyền sóng và các yếu tố ảnh hưởng tới truyền sóng trong thông tin vệ tinh Thông tin vệ tinh sử dụng dải tần số vô tuyến điện ở dải tần siêu cao do có một số tính chất như sau: Sóng truyền thẳng trong phạm vi nhìn thấy trực tiếp, có khả năng xuyên qua tầng điện ly mà thay đổi ít về công suất và phương truyền. Có tính định hướng cao vì được bức xạ từ những vật thể có kích thước lớn hơn nhiều so với bước sóng. Có dung lượng kênh thông tin rất lớn do đó có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của thông tin viễn thông. (Mô hình truyền sóng trong các hệ thống thông tin vệ tinh được mô tả trong hình 1.12. Ngoài sự suy hao do tầng điện ly và mưa tạo thành cửa sổ vô tuyến như đã mô tả trong hình 1.10, sóng điện từ còn chịu sự hấp thụ của lớp khí quyển (chủ yếu do ôxi) và hơi nước trong bầu khí quyển và tầng đối lưu. Mức độ suy giảm sóng do các yếu tố nói trên gây ra được mô tả theo mức độ trung bình hằng năm như trong hình 1.13. (Hình 1.13 Mức độ suy giảm của sóng điện từ trong không gian) (a) Tầng điện ly (b) Mưa (c) Tầng khí quyển (d) Tầng đối lưu

23. 1.3.3 Các loại phân cực sóng và đặc điểm a. Sóng phân cực tuyến tính LP Sóng phân cực tuyến tính bao gồm hai loại là sóng phân cực ngang (theo phương x) và sóng phân cực đứng (theo phương y), có thể chỉ bao gồm một trong hai thành phần nói trên hoặc bao gồm cả hai thành phần đồng pha nhau nên chúng có dạng phân cực thẳng (tuyến tính) như hình 1.15. Theo hình 1.15, xét trường hợp khi có mặt đồng thời cả hai thành phần trường ExE_xEx​ và EyE_yEy​ đồng pha nhau, khi đó điện trường tổng là E⃗\vec{E}E hợp với phương ngang x một góc α\alphaα được xác định theo biểu thức: α=arctan⁡EyEx(1.4)\alpha = \arctan \frac{E_y}{E_x} \tag{1.4}α=arctanEx​Ey​​(1.4) Lưu ý rằng vectơ E⃗\vec{E}E vẫn có phân cực tuyến tính nhưng không thể đơn giản coi là phân cực ngang hoặc phân cực đứng. Nếu xét ngược lại, ta thấy rằng vectơ E⃗\vec{E}E có thể được phân tích thành các thành phần đứng và thành phần ngang. Đây là vấn đề rất quan trọng trong các hệ thống truyền dẫn thực tế. Một cách chính xác hơn, các vectơ Ex⃗\vec{E_x}Ex​​ và Ey⃗\vec{E_y}Ey​​ được gọi là các vectơ trực giao.

24. b. Sóng phân cực tròn CP Bây giờ ta xét trường hợp trong đó hai trường có biên độ bằng nhau (ký hiệu là E) nhưng lệch pha nhau 90°. {Ex=ax⃗Ecos⁡ωtEy=ay⃗Esin⁡ωt(1.5)\begin{cases} E_x = \vec{a_x} E \cos \omega t \\ E_y = \vec{a_y} E \sin \omega t \end{cases} \tag{1.5}{Ex​=ax​​EcosωtEy​=ay​​Esinωt​(1.5) Trong đó ax⃗\vec{a_x}ax​​ và ay⃗\vec{a_y}ay​​ là các vectơ đơn vị theo phương đứng và phương ngang. Áp dụng phương trình (1.4) cho trường hợp này ta có α=ωt\alpha = \omega tα=ωt. Biên độ vectơ tổng là E⃗\vec{E}E. Đầu mút của vectơ trường điện E⃗\vec{E}E lên đường tròn (hình 1.16a) và sóng tổng hợp được gọi là phân cực tròn. Hướng của phân cực tròn được định nghĩa bởi phương quay của vectơ điện trường phải quan sát từ chiều quay của vectơ.

25. c. Sóng phân cực elíp (Elliptical Polarization) Khi hai thành phần điện trường ExE_xEx​ và EyE_yEy​ trực giao nhau, có biên độ khác nhau và lệch pha một góc φ0\varphi_0φ0​ bất kỳ (không phải 0° hay 180°), thì véc-tơ điện trường tổng hợp sẽ quay và vạch ra một elíp theo thời gian → ta có sóng phân cực elíp. Phương trình tổng quát: Ex=ax⃗ Esin⁡(ωt)E_x = \vec{a_x} \, E \sin(\omega t)Ex​=ax​​Esin(ωt) Ey=ay⃗ Esin⁡(ωt±φ0)E_y = \vec{a_y} \, E \sin(\omega t \pm \varphi_0)Ey​=ay​​Esin(ωt±φ0​) Áp dụng phương trình (1.4) cho trường hợp này ta có α=ωt\alpha = \omega tα=ωt. Biên độ vectơ tổng là E⃗\vec{E}E. Đầu mút của vectơ trường điện E⃗\vec{E}E lên đường tròn (hình 1.16a) và sóng tổng hợp được gọi là phân cực tròn. Hướng của phân cực tròn được định nghĩa bởi phương quay của vectơ điện trường phải quan sát từ chiều quay của vectơ. Trường hợp đặc biệt: Nếu biên độ bằng nhau và lệch pha ±90∘\pm 90^\circ±90∘ → phân cực tròn (Circular Polarization). Nếu lệch pha 0° hoặc 180° → phân cực thẳng (Linear Polarization). Nếu biên độ khác nhau và lệch pha bất kỳ khác các giá trị trên → phân cực elíp. Ý nghĩa thực tế: Sóng phân cực elíp thường gặp trong truyền thông vô tuyến, ăng-ten vệ tinh, radar… Tuỳ thuộc vào môi trường truyền sóng và loại anten, dạng phân cực có thể thay đổi từ tuyến tính sang elíp hoặc tròn. Trong nhiều ứng dụng (ví dụ vệ tinh viễn thông), phân cực tròn (RHC, LHC) được ưu tiên để giảm nhiễu do thay đổi định hướng anten. Nói ngắn gọn: Phân cực elíp là trường hợp tổng quát , còn phân cực tròn và phân cực thẳng chỉ là các trường hợp đặc biệt.

26. THANK YOU FOR WATCHING