Giáo trình Thông tin vi ba, vệ tinh - Chương 5: Trạm mặt đất và vệ tinh
.1 Cấu hình chung của trạm mặt đất
5.1.1 Cấu hình và chức năng của trạm mặt đất
Trạm mặt đất bao gồm các khối chính: Anten, bộ HPA, bộ LNA, các bộ biến
đổi tần số phát thu, bộ điều chế và giải điều chế, thiết bị sóng mang đầu cuối và
thiết bị điều khiển và giám sát.
Hình 5.1 Sơ đồ khối của trạm mặt đất.
Trạm mặt đất gồm có 2 nhánh: Nhánh phát tín hiệu và nhánh thu tín hiệu.
Ở nhánh phát: Tín hiệu từ thiết bị truyền dẫn trên mặt đất (chẳng hạn từ bộ
ghép kênh.) được đưa đến bộ đa truy cập và qua bộ điều chế thành tín hiệu trung
tần. Sau đó được biến đổi thành tín hiệu cao tần nhờ bộ đổi tần lên U/C và được
đưa vào bộ khuếch đại công suất cao HPA để đủ công suất đưa ra anten bức xạ lên
vệ tinh.
Ở nhánh thu: anten trạm mặt đất thu tín hiệu từ vệ tinh, sau đó được máy thu
khuếch đại tạp âm thấp, qua bộ đổi tần xuống D/C để biến thành trung tần rồi được
giải điều chế và đưa đến thiết bị đa truy cập, qua thiết bị giải ghép kênh để đưa tín
hiệu vào các kênh thông tin riêng lẽ.
g đầu nhất là các trạm mặt đất nhỏ. 5.5.3.5 Bám đuổi vệ tinh bằng nhân công -Các anten của các trạm mặt đất nhỏ hơn có thể chỉ cần điều chỉnh hàng tuần, hàng tháng vì búp sóng của anten rộng, điều chỉnh này có thể được thực hiện bằng cách làm cho các chuyển mạch phù hợp với môtơ góc ngẩng và góc phương vị. -Các hệ thống bám đuổi tự động thường có khả năng điều khiển bằng tay để cho phép bảo dưỡng anten, điều khiển bằng nhân công cũng là phương pháp thêm vào khi hỏng thiết bị. Có phương pháp điều khiển bám nhân công khác là biện pháp cơ khí trực tiếp để quay anten -Các anten nhỏ hơn có thể chỉ nới lỏng một cái chốt, sau đó điều chỉnh một số vít thay đổi góc phương vị và góc tù. -Các anten lớn hơn có thể yêu cầu một tay vặn được gắn trực tiếp ở bộ phận đuôi của anten. Đối với anten lớn đây là trường hợp khẩn cấp khi có sự cố nguồn tổng cung cấp cho các khối điều khiển. 5.6 Vệ tinh Việt namVINASAT 5.6.1 Tổng quan Nền kinh tế của nước ta ngày càng phát triển, nhu cầu trao đổi, cập nhật thông tin và giải trí ngày càng tăng. Hiện nay, ở nước ta có tất cả 6 trạm mặt đất thông tin vệ tinh đang hoạt động đều thuê kênh vệ tinh của nước ngoài. Cùng với nhu cầu ngày càng tăng thì yêu cầu đặt ra là Việt Nam cần có một vệ tinh thông tin riêng của mình để phục vụ các nhu cầu thông tin trong nước và nhu cầu của các cơ quan, tổ chức nước ngoài. Ngày 24/9/1998, Thủ tướng Chính phủ ra quyết định 868/QĐ-TTg về việc thông qua báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án “Phóng vệ tinh viễn thông Việt Nam (VINASAT)”. Theo dự kiến, vệ tinh VINASAT sẽ được phóng lên quỹ đạo ở vị trí 132°Đông vào đầu năm 2005 và muộn nhất là giữa năm 2005 sẽ đi vào hoạt động. Cũng theo dự kiến, VINASAT có khoảng từ 20 đến 30 bộ phát đáp (mỗi bộ tương đương với 480 kênh thoại hoặc tương đương với một chương trình truyền hình). Sau khi đi vào hoạt động, vệ tinh VINASAT sẽ tiết kiệm được cho đất nước 10 triệu USD mỗi năm tiền thuê kênh vệ tinh của nước ngoài như ASIASAT, THAICOM, MEASAT...thời gian qua. 5.6.2 Vị trí quỹ đạo và phối hợp tần số Nước ta nằm trong khoảng kinh tuyến từ 103°Đông đến khoảng 110°Đông. Từ đây ta thấy vị trí lý tưởng trên quỹ đạo địa tĩnh là nằm trong khoảng này. Khi đó, ở bất kỳ một điểm nào trên lãnh thổ Việt Nam ta đều có thể nhìn thấy vệ tinh gần như 80 ở trên đỉnh đầu và khi đó đường truyền sóng sẽ là ngắn nhất, do đó suy hao là ít nhất. Tuy nhiên, quỹ đạo địa tĩnh ở đây quá chật chội ví dụ như ở vị trí kinh tuyến 103°Đông đã có 13 vệ tinh đang làm thủ tục đăng ký hoặc đã được đăng ký. Ở kinh tuyến 110°Đông cũng có 11 vệ tinh đã hoặc đang được đăng ký. Nói chung, hầu như vị trí nào cũng đầy chật vệ tinh. Tuy nhiên, ta có thể chọn những vị trí ở xa hơn về phía Đông hoặc phía Tây, chẳng hạn trong vùng kinh tuyến 65°Đông hoặc 145° Đông, khi đó tuyến truyền sóng có dài hơn nhưng cũng không ảnh hưởng lớn đến chất lượng thông tin. Vì vậy, việc chọn vị trí quỹ đạo thích hợp là rất quan trọng để tránh can nhiễu do các vệ tinh bên cạnh và tránh làm nhiễu họ. Năm 2000, Việt Nam đã đăng ký với ITU 7 vị trí quỹ đạo và quỹ đạo nằm ở vị trí 132°Đông đã được chấp nhận. Vị trí quỹ đạo và băng tần liên quan là tài nguyên thiên nhiên dùng chung nhưng rất có hạn, các nước trên thế giới đã chiếm rất nhiều vị trí, còn Việt Nam là nước đến sau, giờ mới đăng ký nên khó có thể tìm một vị trí thích hợp. Vị trí tìm được phải bảo đảm không gây nhiễu cho các vệ tinh bên cạnh, theo quy định quốc tế, phải thoả thuận với các nước có vệ tinh bên cạnh. Việc thoả thuận này gọi là phối hợp tần số, nếu vệ tinh của ta có ảnh hưởng đến hệ thống các nước thì phải thay đổi các tham số của vệ tinh VINASAT. Với vệ tinh VINASAT thì ta phải thực hiện phối hợp tần số với khoảng 15 nước trên thế giới, đây là một công việc nặng nề đòi hỏi phải có những nỗ lực to lớn do tính phức tạp của quá trình. Số liệu thu được mỗi lần đi phối hợp tần số với các nước đối tác là rất nhiều, do vậy cần có các kỹ năng xử lý tốt, chuyên môn sâu rộng để vừa đảm bảo quyền lợi quốc gia, vừa tránh được các bất lợi cho hệ thống vệ tinh của Việt Nam sau này và cũng phải được các đối tác chấp nhận. Vấn đề cơ bản của phối hợp tần số là tránh được can nhiễu giữa các hệ thống vệ tinh khi hoạt động, nếu không phối hợp tốt sẽ ảnh hưởng lớn đến kế hoạch kinh doanh. 5.6.3 Kích cỡ vệ tinh và tần số công tác 5.6.3.1 Kích cỡ vệ tinh Kích cỡ vệ tinh hay dung lượng vệ tinh phụ thuộc trực tiếp vào nhu cầu sử dụng của quả vệ tinh đó. Phân loại vệ tinh theo khối lượng được chỉ ra ở bảng 5.1. Bảng 5.1 Phân loại vệ tinh theo khối lượng Khối lượng Tên vệ tinh thông dụng Tỉ lệ phóng trong 1994 - 1998 Vệ tinh nặng - Heavy > 9080 kg Hube (kính viễn vọng) 1% Vệ tinh lớn Large 4541 - 9080kg HS393, VOSTOK 8% Vệ tinh trên trung bình Intermediate 2271 - 4540kg HS601, LM7000, A2100, FS1300 22% Vệ tinh trung bình - Medium 909 - 2270kg HS376, LM4000, SpaceBus2000 21% Vệ tinh nhỏ Small 91 - 908kg HS 333, LM700 SpaceBus L 37% Vệ tinh siêu nhỏ 0 - 90kg McroStar, SSTL 11% 81 Microsat Dựa trên quan hệ giữa số bộ phát đáp và khối lượng vệ tinh thì VINASAT thuộc loại vệ tinh trung bình. Qua xem xét kinh nghiệm của các nước trong khu vực thì việc phóng vệ tinh VINASAT đầu tiên có dung lượng như vậy là phù hợp vì trước mắt đối tượng của VINASAT sẽ là thị trường trong nước. 5.6.3.2 Tần số công tác Có ý kiến cho rằng nếu quỹ đạo địa tĩnh quá chật chội thì có thể dùng dải tần làm việc khác đi. Điều này đúng nhưng không phải lúc nào cũng thực hiện được và có những hạn chế nhất định. Cũng như các vệ tinh thông tin khác, băng tần hoạt động của VINASAT là băng C, Ku và băng X phục vụ cho các ứng dụng của chính phủ. Các băng tần này đã được đăng ký với ITU và được đề cập tới khi thực hiện phối hợp tần số với các hệ thống vệ tinh khác. Ở điểm 103°Đông, phần lớn các vệ tinh đều dùng các dải tần thuộc băng C(6/4GHz) và băng Ku(14/11GHz). Như vậy, khó mà tránh được trùng nhau trong dải tần. Chỉ còn một cách là bố trí tần số của bộ phát đáp so le với tần số của các bộ phát đáp của các vệ tinh bên cạnh. Nếu tần số sóng mang của hai bộ phát đáp dùng cho truyền hình (can nhiễu khác nhau của hai vệ tinh khác nhau) mà khác nhau 10MHz thì tỉ số bảo vệ (protection ratio) là 31dB. Điều này có nghĩa là mật độ thông lượng công suất cho phép ở bên vùng làm việc phải giảm đi 31dB. Nhưng nếu số liệu số giữa các sóng mang nói trên là 30MHz thì tỉ số bảo vệ là 0dB, nghĩa là công suất phát xạ có thể lớn lên được 31dB. Cũng có thể giảm can nhiễu giữa các vệ tinh với nhau bằng cách sử dụng những cách phân cực khác nhau. Khi hai tuyến thông tin (cùng lên hoặc cùng xuống) có cách phân cực khác nhau thì độ can nhiễu có thể giảm đi bằng hệ số cách ly phân cực. Chẳng hạn khi một tuyến có phân cực tròn trái LHC còn tuyến kia có phân cực tròn phải RHC thì hệ số cách ly là 6dB. Còn nếu một bên là phân cực tròn (trái hoặc phải) mà bên kia là phân cực đường thẳng thì hệ số này chỉ là 1,4dB. Dĩ nhiên là khi phân cực giống nhau thì hệ số cách ly bằng 0dB. Vì lý do này mà cũng cần phải biết được sự bố trí phân cực của các bộ phát đáp của các vệ tinh bên cạnh. 5.6.4 Kỹ thuật sử dụng Có thể giảm nhiễu bằng cách dùng những kỹ thuật truy cập hiện đại như CDMA. Phương pháp này dùng một chuỗi giả ngẫu nhiên để điều chế sóng mang, nó trải tín hiệu trên một phổ tần số rộng. Với những ưu điểm đã được trình bày kỹ trong chương 4, phương pháp đa truy cập này rất thích hợp cho VINASAT. 5.6.5 Các loại hình dịch vụ Động lực kích thích sự phát triển của thông tin vệ tinh hiện nay là các ứng dụng đối với Internet và việc phân phối các chương trình truyền hình giải trí. Tuy nhiên, các dịch vụ của thông tin vệ tinh không dừng lại ở các ứng dụng này mà nó còn có nhiều loại hình dịch vụ khác. Bảng 5.2 thống kê các loại hình dịch vụ dự định sẽ sử dụng trong vệ tinh VINASAT Cơ cấu sử dụng theo dung lượng Ghi chú 82 vệ tinh Thông tin điện thoại » 35% Mạng VSAT, trung kế vệ tinh(2M- 140Mbit/s) Mạng số liệu » 10% Các khách hàng có nhu cầu truyền số liệu lớn Phát thanh, truyền hình quảng bá » 25% Đài THVN, đài TNVN Truyền hình trực tiếp đến nhà khách hàng DTH » 15% Đài THVN, TCT BCVT VN Thông tin Chính phủ » 5% CP16 Đơn vị có mức độ sử dụng lớn nhất dung lượng vệ tinh là ngành phát thanh truyền hình, tổng công ty bưu chính viễn thông Việt Nam sẽ chủ yếu sử dụng vệ tinh này để tiếp tục xây dựng, nâng cấp hệ thống VSAT băng C hiện có để phát triển viễn thông nông thôn và tại các vùng biển đảo, xây dựng mạng VISAT băng Ku có kích thước anten nhỏ (70cm đến 90cm) để truyền số liệu sử dụng công nghệ TDM/TDMA phục vụ cho các khách hàng truyền số liệu như các mạng ngân hàng. Ví dụ như các điểm tiết kiệm bưu điện hàng ngày phải thực hiện các giao dịch trên toàn quốc với số lượng tiền gởi rất lớn, đồng thời khách hàng cũng có nhu cầu rút tiền ra với các thời gian và địa điểm khác nhau, nếu không có một hệ thống thích hợp để cập nhật các biến động này một cách tự động và chuyển lượng tiền đó sang ngân hành kịp thời tránh phát sinh lãi suất không mong muốn. Nếu có hệ thống VSAT TDM/TDMA nối với một HUB tại trung tâm Hà Nội chẳng hạn và trung tâm này có đường nối sang các ngân hàng thì việc cập nhật trở thành đơn giản. Về mặt rút tiền gởi, hệ thống rút tiền tự động ATM sử dụng công nghệ nói trên sẽ cho phép các khách hàng tự động rút tiền thông qua thẻ tiết kiệm được phát hành tại các điểm giao dịch, đây là một ứng dụng khá hấp dẫn cho thông tin vệ tinh tại các nước đang phát triển. Ngoài ra, còn có các ứng dụng khác như Internet, Direct-to-PC, Direct-to- Home, hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa, các dịch vụ lưu động, chuyển tiếp chương trình phát thanh và truyền hình... Hiện nay, kế hoạch dung lượng của VINASAT là hai bộ phát đáp băng C và hai bộ phát đáp băng Ku và khoảng 1 đến 2 bộ dự phòng chiếm 3% dung lượng quả vệ tinh. 83
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_viba_so_chuong_5_tram_mat_dat_va_ve_tinh.pdf