Tìm hiều về hệ thống vệ tinh vinasat1,2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG
*****&*****

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
HỆ ĐẠI HỌC. NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THƠNG
NIÊN KHĨA: 2017 - 2021

ĐỀ TÀI: VỆ TINH VINASAT 1,2
MÃ ĐỀ TÀI: 08
Sinh viên thực hiện:

HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN LÊ BẢO TRÂN
MSSV: 3117500055
LỚP: DDT1171

Giảng viên hướng dẫn: T.S HỒ VĂN CỪU

Tp. HCM, tháng 11 năm 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
HỆ ĐẠI HỌC. NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG
NIÊN KHĨA: 2017 - 2021

ĐỀ TÀI: VỆ TINH VINASAT 1,2
MÃ ĐỀ TÀI: 08
Nội dung thực hiện:
1. Mở đầu
2. Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh số
3. Chương 2: Cấu trúc phương pháp đa truy nhập trong hệ thống thông
tin vệ tinh số
4. Chương 3: Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat của Việt Nam
5. Kết luận
Sinh viên thực hiện:

HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN LÊ BẢO TRÂN
MSSV: 3117500055
LỚP: DDT1171

Giảng viên hướng dẫn:

T.S HỒ VĂN CỪU

Tp. HCM, tháng 11 năm 2020

i


Trường Đại học Sài Gịn
Khoa Điện Tử Viễn Thơng

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP. HCM, ngày … tháng … năm 2020

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÊN MÔN HỌC: THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
MÃ MÔN HỌC: 850320
Giảng viên bộ môn giao nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học cho sinh viên thực
hiện đề tài đồ án môn học như sau:
1. Tên đề tài: Vệ tinh vinasat 1,2.
2. Mã số đề tài: 08.
3. Sinh viên thực hiện:
STT

Họ và tên

Mã sinh viên

1

Nguyễn Lê Bảo Trân

3117500015

Nhiệm vụ
Nội dung thực hiện
Chương 1: Tổng quan về hệ thống
thông tin vệ tinh số
Chương 2: Cấu trúc phương pháp đa
truy nhập trong hệ thống thông tin vệ
tinh số
Chương 3: Hệ thống thông tin vệ tinh

Vinasat của Việt Nam

Chữ ký

4. Thời gian thực hiện: Học kỳ I , Năm học 2020 – 2021 (từ ngày 10/09/2020 đến
ngày 20/11/2020)
KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
5. Thời gian chấm đồ án: …/…/2020
5.1. Ngày nộp đồ án: …/…/2020
4.2. Ngày báo cáo: …/…/2020
Kết quả chấm điểm của Giảng viên:
STT
Họ và tên
Mã
Nhận xét Điểm
sinh viên
sinh viên
1
Nguyễn Lê Bảo Trân
3117500055

ii

Điểm
thưởng

Điểm
tổng

Ngày … tháng … năm 2020
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

Hồ Văn Cừu

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài báo cáo này, trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành
sâu sắc tới các Thầy, Cô giảng viên trong Khoa Điện Tử Viễn Thông Trường Đại
học Sài Gòn đã trang bị vốn kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Hồ Văn Cừu – Giảng viên
hướng dẫn học phần Thông tin vệ tinh số, Thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ
bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm báo cáo, trang bị cho em kiến thức về
môn học cũng như kiến thức của chuyên ngành đào tạo kỹ thuật điện tử viễn thông.
Trong thời gian làm việc với Thầy, em không những tiếp thu thêm nhiều kiến thức
bổ ích mà cịn học tập được tinh thần làm việc nghiêm túc, hiệu quả, đây là những
điều cần thiết cho em trong suốt quá trình học tập và cơng tác sau này.
Trong q trình làm báo cáo, mặc dù đã rất cố gắng, nhưng trong một khoảng
thời gian cho phép, kinh nghiệm và kiến thức bản thân cịn hạn chế nên báo cáo
khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý của
các Thầy, Cơ và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. HCM, ngày … tháng … năm 2020
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Lê Bảo Trân

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Figure 1........................................................................................................................................................ 27

DANH MỤC BẢNG BIỂU

TỪ VIẾT TẮT
Ap

Apogee

Viễn điểm

ACU

Antenna Control Unit

Bộ điều khiển Antenna

AN

Ascending Node

Nút lên

AOR

Athlantic Ocean Region

Vùng Đại Tây Dương

AWGN

Additive White Gaussian Noise

Tạp âm Gauss trắng cộng

BB

Baseband

Băng tần gốc

BER

Bit Error Rate

Tỷ lệ lỗi bit

BPSK

Binary PSK

Điều pha số nhị phân

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

DBS

Direct Broadcast Satellite

Vệ tinh quảng bá trực tiếp

iv


DEN

Descening Node

Điểm chiếu

DOMSAT

Domestic Satellite

Vệ tinh nội địa

DC

Downconverter

Bộ chuyển đổi hạ tần

DTH

Direct to Home

TV trực tiếp đến nhà

EIRP

Equivalent Isotropic Radiated
Power

Công suất phát xạ đẳng hướng tương
đương

ES

Earth Station

Trạm mặt đất

FDMA

Frequency Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số

FDM

Frequency Division Multiplex

Ghép kênh theo tần số

FM

Frequency Modulation

Điều chế tần số

GCE

Ground Communication
Equipment

Thiết bị thông tin mặt đất

GEO

Geostationary Earth Orbit

Quỹ đạo địa tĩnh

GSP

Global Positionning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GSO

Geostationary Orbit

Quỹ đạo địa tĩnh

HEO

Highly Elliptical Orbit

Quỹ đạo elip cao

HPA

High Power Amplifier

Bộ khuếch đại công suất lớn

INMARSAT

International Maritime Satellite
Organisation

Tổ chức vệ tinh hàng hải quốc tế

INTELSAT

International
Telecommunications
Satellite Organization

Tổ chức vệ tinh viễn thong quốc tế

IOR

Indian Ocean Region

Miền Ấn Độ Dương

LEO

Low Earth Orbit

Quỹ đạo vệ tinh tầm thấp

LNA

Low Noise Amplifier

Bộ khuếch đại tạp âm nhỏ

MaA

Major axis

Trục chính

MiA

Minor axis

Trục phụ

MATV

Master Antennas TV

TV anten chủ

MEO

Medium Earth Orbit

Quỹ đạo vệ tinh tầm trung

NASA

National Aeronautic and Space
Administration

Cơ quan quản lý vũ trụ và hàng
không quốc gia

NGSO

Non-Geostationary Satellite
Orbit

Quỹ đạo vệ tinh không phải địa tĩnh

Pe

Perigee

Điểm Cực

POR

Pacific Ocean Region

Vùng Thái Bình Dương

PSK

Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha

QPSK

Quadrature PSK

Điều pha cầu phương (vng góc)
v


RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến, tần số cao tần

RTT

Round Trip Time

Thời gian truyền vòng

SCPC

Single Channel per Carrier

Một kênh trên một sóng mang

SHF

Super High Frequency

Tần số siêu cao tần

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời
gian

TT&C

Telemetry, Tracking and
Command

Đo từ xa, bám và điều khiển

TWTA

Travelling Wave Tube
Amplifier

Bộ khuyếch đại đèn sóng chạy

TVRO

TV Receiver Only

Máy chỉ thu TV vệ tinh

UC

Upconverter

Bộ chuyển đổi nâng tần

VHF

Very Hight Frequency

Tần số siêu cao

XPD

Cross Polar Discrimination

Phân biệt phân cực vng góc

XPI

Cross Polar Isolation

Cách ly phân cực vng góc

vi


MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Trên thế giới hầu hết các nước đều phát triển hệ thống thông tin vệ tinh số, các
nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Đức và Trung Quốc đã
phóng nhiều hệ thống vệ tinh lên quỹ đạo để phát triển mạng viễn thơng tịan cầu và
phát triển các u cầu thơng tin quốc gia. Năm 2008, Việt Nam triển khai dự án
phóng vệ tinh viễn thơng Vinasat, để phát triển nhanh mạng lưới viễn thơng của
mình, dự án vệ tinh viễn thơng Việt Nam có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc
khẳng định chủ quyền của Việt Nam đối với vị trí quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh trên
khơng gian. Mặt khác, khi Việt Nam có vệ tinh riêng sẽ góp phần hồn thiện cơ sở
hạ tầng thơng tin quốc gia theo hướng hiện đại, nâng cao độ an toàn cho mạng viễn
thông, thúc đẩy sự phát triển các dịch vụ viễn thơng, cơng nghệ thơng tin, thương
mại, giải trí, góp phần phát triển kinh tế xã hội cũng như các dịch vụ phục vụ mục
đích chun dụng khác.
Do đó, để hiểu rõ được các vấn đề về cấu trúc tổ chức và hệ thống vệ tinh
Vinasat, em đã chọn đề tài “ Vệ tinh Vinasat 1,2”
2. NỘI DUNG VÀ BỐ CỤC ĐỀ TÀI:
Nội dung của đề tài trình bày các vấn đề theo bố cục sau:
Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh số
Chương 2: Cấu trúc tổ chức hệ thống mạng lưới thông tin vệ tinh
Chương 3: Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat của Việt Nam
Kết luận
3. Ý NGHĨA:
Đồ án này sẽ cung cấp cho người học hiểu được các vấn đề chính về sự hình
thành và phát triển về hệ thống thơng tin vệ tinh, cấu trúc các hệ thống thông tin vệ
tinh, đồng thời cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh, vận hành và bảo dưỡng hệ thống
thông tin vệ tinh trong thực tế.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
Trong mạng viễn thông của các nước trên thế giới đều thiết kế tổ chức theo
phương thức truyền dẫn chính trên các đường truyền dẫn tín hiệu băng rộng để kết
nối giữa các nút mạng là truyền dẫn cáp sợi quang, truyền dẫn vi ba, truyền dẫn vệ
tinh. Hệ thống truyền dẫn vệ tinh bao gồm một vệ tinh hoặc nhiều vệ tinh liên kết
với nhau trên quỹ đạo và các trạm thu phát mặt đất. Thông tin vệ tinh có khả năng
đáp ứng nhanh việc phát triển xây dựng các tuyến truyền dẫn đến có cự ly dài, đặc
biệt là thiết lập các tuyến truyền dẫn đến các vùng sâu, miền núi, hải đảo, tuyến
truyền dẫn có cự ly xa, có khả năng vượt biển, vượt đại dương, để hình thành mạng
viễn thơng liên kết tồn cầu.
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH SỐ:
Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin vô tuyến trên băng tần số siêu cao tần,
trong đó cần có vệ tinh được phóng lên trên quỹ đạo khơng gian để khuếch đại
chuyển tiếp tín hiệu, vệ tinh có chức năng kết nối thông tin với các trạm trên mặt
đất đặt trong vùng nhìn thấy của vệ tinh. Một vệ tinh thông tin về cơ bản là một
thiết bị thông tin vô tuyến điện tử siêu cao tần, đa kênh được đặt trong quỹ đạo
khơng gian, có nhiệm vụ tiếp nhận các tín hiệu sóng vơ tuyến mang thơng tin từ
1

trạm mặt đất phát lên vệ tinh, tại vệ tinh tín hiệu được thu nhận, khuếch đại tạp âm
thấp LNA, đổi tần và khuếch đại công suất HPA để truyền trở lại đến các trạm mặt
đất theo cấu hình điểm- điểm hoặc điểm - đa điểm trong vùng phủ sóng của vệ tinh.
Một vệ tinh trên quỹ đạo bao gồm nhiều bộ thu, phát đáp vô tuyến, mỗi bộ thu
phát đáp làm việc trên một cặp tần số khác nhau. Mạng lưới hệ thống thông tin vệ
tinh bao gồm một vệ tinh hoặc nhiều vệ tinh trên quỹ đạo và nhiều trạm thu phát
mặt đất.
Hệ thống vệ tinh xích đạo địa tĩnh toàn cầu là một hệ thống gồm 3 vệ tinh được
phóng lên trên quỹ đạo xích đạo địa tĩnh có độ cao khoảng 36.000km tính từ mặt
đất, đặt cách nhau 120 độ, có khả năng chuyển tiếp thơng tin từ một trạm trên mặt
đất đến một hoặc tất cả các trạm khác trên trái đất, trừ vùng cực Bắc và Nam của
trái đất; tuy nhiên sau đó, tại hai vùng cực cực Bắc và cực Nam, các kỹ sư đã tiếp
tục thiết kế và xây dựng thêm các tháp anten viba cao để tăng nguồn phủ sóng vệ
tinh trên toàn địa cầu. Một nhược điểm của quỹ đạo địa tĩnh là thời gian trễ giữa tín
hiệu phát và thu tại trạm các trạm mặt đất lớn, xấp xĩ ¼ giây, làm giảm chất lượng
thông tin thoại trực tiếp.
Vùng bao phủ của vệ tinh là vùng làm việc của chùm tia bức xạ hay hấp thụ
sóng điện từ của anten vệ tinh, chùm bức xạ có dạng hình nón,với búp hướng anten
là θ3dB(độ), diện tích vùng phủ sóng trên mặt đất có dạng hình mặt cầu, các trạm thu
phát mặt đất nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh thì mới kết nối liên lạc được với
nhau. Trạm mặt đất có hai loại chính là trạm điều khiển và trạm dịch vụ.
Đường truyền giữa trạm mặt đất và vệ tinh là đường truyền sóng vơ tuyến, tín
hiệu truyền từ máy phát đến máy thu chịu tác động suy hao của vùng khí quyển, và
các suy hao khác do mưa, do sự biến động bất thường của tầng khí quyển, do sự
lệch trục anten giữa máy phát và máy thu. Mức suy hao trong không gian tự do tỉ lệ
thuận với tần số, mức suy hao do mưa tỉ lệ thuận với tần số và mật độ mưa, tổng
mức suy hao trong tuyến thơng tin vệ tinh có giá trị lớn, cự ly thông tin rất dài nên
nguồn công suất phát lớn, và cần bán kính anten lớn.
Hệ thống thơng tin vệ tinh có ưu điểm nổi bậc là có khả năng đáp ứng nhanh

việc phát triển xây dựng các tuyến truyền dẫn đến các vùng sâu, miền núi, hải đảo,
tuyến truyền dẫn có cự ly xa, vượt biển, vượt đại dương, để hình thành mạng viễn
thơng kết nối tồn cầu, giá thành rẻ, thời gian triển khai nhanh, chất lượng dịch vụ
tốt.
1.2. TĨM TẮT Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN
VỆ TINH SỐ.
1.2.1. Q trình phát triển hệ thống thông tin vệ tinh trên thế giới.
Thông tin vệ tinh được phát triển bắt nguồn từ các kết quả nghiên cứu của
Kepler, với 3 định luật cơ bản, định luật 1 khẳng định quỹ đạo của một hành tinh là
đường elip với tâm là mặt trời, định luật thứ 2 xác định được bán kính của vectơ nối
giữa hành tinh và mặt trời quét thành các mặt phẳng có diện tích bằng nhau trong
khoảng thời gian bằng nhau, định luật thứ 3 cho phép xác định được quan hệ về
bình phương chu kỳ quay của hành tinh tỷ lệ với lập phương bán kính trục chính
của quỹ đạo. Ba định luật này được ứng dụng để nghiên cứu về quỹ đạo của vệ tinh
và trái đất. Đồng thời, thông tin vệ tinh phát triển cũng dựa vào sự phát triển của
công nghệ thông tin vô tuyến điện tử và công nghệ tên lửa.
2


Sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, thông tin vệ tinh bắt đầu giai đoạn thử
nghiệm phát triển, năm 1957, Liên Xơ (Nga ) phóng vệ tinh nhân tạo Sputnik, để
truyền thông tin đo lường từ xa về kết quả nghiên cứu tầng khí quyển, vệ tinh hoạt
động tốt trong 21 ngày.
Năm 1958, Mỹ phóng vệ tinh Score để quảng bá thông điệp chúc mừng Giáng
sinh của tổng thống Eisenhower; đó là vệ tinh tiếp âm, âm thanh được lưu lại trong
các băng từ và sau đó phát quảng bá xuống các trạm mặt đất trong vùng phủ sóng
của vệ tinh trên quỹ đạo.
Năm 1960, Mỹ phóng vệ tinh phản xạ Echo-I, loại đơn giản, có hình dạng là
một hình cầu đường kính 100feet, tương đương 30 mét, để phát tín hiệu vơ tuyến
truyền hình ngược về trái đất với chu kỳ 90 phút trên quỹ đạo thấp.

Cuối năm 1960, Mỹ tiếp tục phóng vệ tinh Courier, vệ tinh Courier có ý nghĩa
đặc biệt là nó thu được nội dung 1 bản tin được phát đi từ trạm mặt đất và sau đó
phát trở lại bản tin này về trái đất, các trạm vệ tinh mặt đất đã thu được tín hiệu này
kết thúc thời kỳ thử nghiệm về thông tin vệ tinh.
Giai đoạn triển khai thông tin vệ tinh bắt đầu từ năm 1962, Mỹ phóng vệ tinh
thơng tin Telstar và Relay, để triển khai đường truyền tín hiệu thoại hai chiều,
đường phát tín hiệu và đường thu tín hiệu vơ tuyến được làm việc song hành trên 2
tần số khác nhau.
Năm 1963, NASA, Mỹ, phóng vệ tinh Syncom lên quỹ đạo địa tĩnh trên khơng
gian có độ cao 36.000km, diện tích phủ sóng 42% bề mặt trái đất, để truyền tín hiệu
thoại và hình cho tất cả các nước trên tồn cầu.
Năm 1965, Liên Xơ phát triển hệ thống vệ tinh địa tĩnh Molnya và thành lập tổ
chức quản lý hệ thống vệ tinh Sputnik. Hệ thống vệ tinh Sputnik đã cung cấp nhiều
kênh dịch vụ thông tin, thoại, truyền hình tương tự (analog signal) cho người dùng
trong mạng viễn thông mặt đất của các nước trong khối các nước xã hội chủ nghĩa,
các nước châu Âu.
Năm 1965, Mỹ hình thành tổ chức quản lý hệ thống vệ tinh Intelsat để triển khai
thơng tin thương mại tồn cầu. Intersat phát triển thành tổ chức quản lý hệ thống vệ
tinh thương mại tồn cầu, có 120 quốc gia tham gia với cam kết được cung cấp
thông tin vệ tinh rộng khắp trên tồn cầu. Trên thế giới có 2 tổ chức cung cấp dịch
vụ thông tin vệ tinh toàn cầu là Intersat (USA) và Sputnik (Nga).
Giai đoạn phát triển thông tin vệ tinh số, sau năm 2000, các nước trên thế giới
đã phóng hơn 200 vệ tinh thơng tin các loại vào các quỹ đạo trên vũ trụ, đặc biệt
trên quỹ đạo địa tĩnh. Tổ chức Intersat, đã phóng 8 hệ thống vệ tinh khác nhau, mỗi
hệ thống có từ 4 đến 5 vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh, phục vụ trong lĩnh vực thương
mại, ngoài ra, cịn rất nhiều hệ thống vệ tinh được phóng lên quỹ đạo không gian
phục vụ cho thông tin quân sự, nghiên cứu khơng gian, định vị tồn cầu, điều khiển
giao thơng và thơng tin di động vệ tinh. Intelsat hình thành mạng lưới hệ thống các
nhà cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh trên thị trường quốc tế và nội địa của các
nước trên thế giới. Công nghệ thông tin ngày nay đang chuyển sang công nghệ số,

dịch vụ thông tin ngày càng hiện đại, đa dạng và chất lượng tốt.

3


1.2.2. Sự phát triển mạng lưới thông tin vệ tinh của Việt Nam
Năm 2008, Việt Nam phóng vệ tinh Vinasat I lên quỹ đạo địa tĩnh tại kinh độ
đông 1320E, tuy nhiên Việt Nam đã tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế từ rất
sớm, năm 1964, Việt Nam đã gia nhập tổ chức thông tin vệ tinh INTERSAT, năm
1971 Việt Nam gia nhập tổ chức thông tin vệ tinh INTERSPUTNIK, năm 1980 Bưu
điện Việt Nam xây dựng trạm vệ tinh mặt đất HOA SEN-1 tại Hà Nội, năm 1985
xây dựng trạm vệ tinh mặt đất HOA SEN-2 tại thành phố Hồ Chí Minh, năm 1988
xây dựng trạm VSAT-1(F2) tại thành phố Hồ Chí Minh để liên lạc với quốc tế qua
vệ tinh Intersat-604 ở vị trí 600E, năm 1989 xây dựng trạm VSAT-2(D) tại Hà Nội,
liên lạc qua vệ tinh Intersat-602 tại vị trí 620E và đến năm 1990, tiếp tục xây dựng
các trạm vệ tinh mặt đất mới theo công nghệ số tại Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố
Hồ Chí Minh, để bảo đảm việc kết nối liên lạc với các nước trên thế giới và phát
triển nhanh các mơ hình cung cấp dịch vụ băng thông rộng. Các trạm thu phát mặt
đất tại Thành phố Hồ Chí Minh đã chuyển đến Trung Tâm thơng tin vệ tinh VTI
khu vực II đặt tại huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương [12].
Mạng thơng tin vệ tinh của Việt Nam liên kết với mạng viễn thông quốc tế
thông qua 3 tổng đài cổng Gateway và 3 trạm vệ tinh mặt đất đặt tại Hà Nội, Đà
Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống viễn thơng quốc tế được kết nối với
mạng viễn thông mặt đất quốc gia thông qua hệ thống truyền dẫn cáp quang, vi ba
số và vệ tinh như hình 1.1. [12].

4


Hình 1.1. Mơ hình mạng viễn thơng quốc tế của Việt Nam [1998]

Năm 2008, vệ tinh đầu tiên VINASAT–1 đi vào hoạt động cung cấp các dịch vụ,
thoại, hình, số liệu, năm 2012, Việt Nam tiếp tục phóng VINASAT–2, hai vệ tinh
này tạo thành một hệ thống thông tin vệ tinh cho Việt Nam với tên gọi là VINASAT,
hệ thống ln sẵn sàng cung cấp các dịch vụ có độ tin cậy cao, chất lượng tốt với
công nghệ kỹ thuật tiên tiến để hiện đại hóa ngành viễn thơng Việt Nam [5].
Năm 2013, Việt Nam tiếp tục phóng vệ tinh VNREDSat-1A từ Trung tâm Vũ trụ
Guiana, trực thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), nằm ở vùng Guiana, thuộc nước
Cộng Hòa Pháp bằng tên lửa đẩy Vega. Vệ tinh VNREDSat - 1A là vệ tinh quan sát
quang học được sử dụng vào mục tiêu quan sát trái đất, theo dõi và phân tích tài
ngun, quản lý mơi trường, giám sát thiên tai trên toàn lãnh thổ Việt Nam và các
vùng trên biển đông, giúp cảnh báo sớm và kịp thời thông tin nhanh nhất đến người
dân và các cơ quan để giải quyết tình trạng khẩn cấp về thảm họa thiên tai [5].
Hiện nay, tại Việt Nam cịn có mạng cáp quang biển của quốc tế được nối vào
Đà Nẵng, Hải Phòng và Vũng Tàu cùng với mạng truyền dẫn cáp quang trên đất
liền hình thành mạng truyền dẫn kết nối thông tin với tất cả các vùng miền của Việt
Nam, trong đó có 3 nút kết nối mạng viễn thơng quốc tế chính là Hà Nội, Đà Nẵng
và Thành Phố Hồ Chí Minh đại diện cho 3 miền của Việt Nam và có đồng thời hai
phương án truyền dẫn đi quốc tế là vệ tinh và cáp quang tạo nên kết nối thông tin
quốc tế được bảo đảm liên tục [12].
1.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HỆT THỐNG VỆ TINH:
Hệ thống thông tin vệ tinh là hệ thống truyền dẫn vơ tuyến có thể chia thành hai
phân đoạn, phân đoạn liên lạc giữa các vệ tinh trong không gian với nhau và phân
đoạn giữa vệ tinh và các trạm mặt đất nằm trong vùng nhìn thấy của vệ tinh. Sơ đồ
khối của hệ thống thông tin vệ tinh được minh họa như hình 1.2. [1],[4],[6],[7].

Hình 1.2. Mơ hình cấu trúc hai phân đoạn của hệ thống thông tin vệ tinh
5

Hệ thống thơng tin vệ tinh là hệ thống có nhiều vệ tinh trên quỹ đạo, các đường
truyền dẫn vô tuyến giữa các vệ tinh trong không gian là để chuyển tiếp tín hiệu
giữa các vệ tinh với nhau. Trạm vệ tinh trong không gian được gọi là trạm thu phát
đáp, đa kênh, mỗi đường kết nối giữa trạm mặt đất với vệ tinh thông qua đường
truyền dẫn vô tuyến được gọi là một kênh truyền dẫn vệ tinh bao gồm hướng lên và
hướng xuống.
Cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm có hai phần, phần cấu trúc trên
khơng gian, gồm có một vệ tinh hoặc nhiều vệ tinh có kết nối liên lạc trực tiếp với
nhau; mỗi vệ tinh được đặt tại một vị trí trên quỹ đạo để bao phủ một vùng của trái
đất. Phần cấu trúc trên mặt đất bao gồm các trạm mặt đất; trạm vệ tinh mặt đất có
nhiều loại, loại trạm cố định và trạm di động, các trạm mặt đất có chức năng kết nối
với hệ thống mạng viễn thơng mặt đất tại mỗi khu vực, để cung cấp dịch vụ thông
tin đến mạng người dùng. Trong hệ thống thông tin vệ tinh, ln có trạm điều khiển
mặt đất, để điều khiển mọi hoạt động của vệ tinh và điều khiển thiết lập kênh kết
nối đến mạng người dùng trên mặt đất.
Chức năng của trạm mặt đất là xử lý tín hiệu nhận được từ mạng người dùng gởi
đến, biến đổi thành tín hiệu băng tần gốc, sau đó điều chế với sóng mang phát để
thành tín hiệu cao tần, phát lên vệ tinh theo đường truyền sóng hướng lên, bộ thu
phát đáp trên vệ tinh sẽ tiếp nhận tín hiệu cao tần gởi lên từ trạm mặt đất, khuếch
đại, đổi tần và phát trở lại xuống các trạm mặt đất đối diện trong mạng thông tin vệ
tinh, máy thu trạm mặt đất thu sóng tín hiệu cao tần từ vệ tinh chuyển về, khuếch
đại, đổi tần, tách sóng, khơi phục lại luồng tín hiệu băng tần gốc và truyền về mạng
người dùng trên mặt đất; thông tin vệ tinh là thông tin 2 chiều
Trong mỗi hệ thống thông tin vệ tinh cịn có một trạm điều khiển chính TT&C
(Telemetry tracking and command) và các trạm điều khiển phụ NOC (National
operation control), trạm điều khiển đặt tại vị trí có khả năng liên lạc với vệ tinh tốt
nhất, chức năng của trạm được thiết kế để điều khiển toàn bộ hoạt động của vệ tinh
trên quỹ đạo cũng như các trạm vệ tinh mặt đất, hệ thống được thiết kế theo cơ chế
mở, dễ dàng mở rộng để điều khiển thêm các vệ tinh khác, bộ phận quản lý mạng
trung tâm NOC trong hệ thống thơng tin vệ tinh có chức năng thiết kế tối ưu cho

dung lượng vệ tinh khai thác và các loại hình dịch vụ cung cấp cho khách hàng
cũng như khả năng mở rộng khi có thêm các vệ tinh, cũng như theo dõi và quản lý
cơng suất vùng phủ sóng của vệ tinh, tính tốn và theo dõi chất lượng các sóng
mang của khách hàng, kiểm tra và giám sát các dịch vụ cung cấp cho khách hàng,
triển khai việc đo thử dịch vụ, hỗ trợ khách hàng, cung cấp mạng dùng riêng cho
khách hàng và mở rộng nhiều dịch vụ khác.
Hệ thống thông tin vệ tinh được thiết kế để cung cấp các dịch vụ thông tin quan
trọng trong mạng viễn thông như đường kết nối liên mạng viễn thông của các khu
vực trên mặt đất có sơ đồ kết nối như hình 1.3, thiết lập các đường truyền trung kế
liên đài để liên kết các mạng thông tin di động tế bào trên mặt đất như hình 1.4,
thiết lập mạng thơng tin đến các phương tiện giao thơng như hình 1.5.

6


Hình 1.3. Kênh truyền vệ tinh để kết nối các khu vực trong mạng viễn thơng mặt
đất

Hình 1.4. Kênh truyền vệ tinh kết nối mạng thông tin di động mặt đất

7


Hình 1.5. Kênh truyền vệ tinh kết nối với các phương tiên giao thông và các hải
đảo
Trong lĩnh vực truyền hình, tín hiệu hình từ trạm mặt đất của đài truyền hình
phát lên vệ tinh, vệ tinh thu, xử lý, khuếch đại và phát chuyển tiếp trở về trái đất,
các bộ thu tín hiệu hình từ vệ tinh đặt tại nhà khách hàng trên mặt đất sẽ nhận được
toàn bộ chương trình truyền hình của đài truyền hình mặt đất.
Trạm vệ tinh mặt đất di động được gắn trên các thiết bị giao thông để liên lạc

với vệ tinh, trạm vệ tinh mặt đất di động, cần có bộ điều khiển anten để luôn hướng
về vệ tinh. Hệ thống điện thoại di động vệ tinh toàn cầu là hệ thống mạng kết nối
thông tin các trạm thu phát gốc di động vệ tinh trên quỹ đạo không gian, mỗi vệ tinh
là một trạm thu phát gốc BTS, các máy điện thoại di động trên mặt đất kết nối với
các trạm gốc trên vệ tinh tại các thời điểm mà vệ tinh quét qua trái đất. Hệ thống di
động vệ tinh sẽ có rất nhiều vệ tinh trên quỹ đạo thấp, để bao phủ tồn cầu như
minh họa hình 1.6 và hình 1.7.

8


Hình 1.6. Mơ hình các kênh truyền vệ tinh kết nối với các vùng phủ sóng trên mặt
đất của hệ thống thơng tin di động vệ tinh tồn cầu

Hình 1.7. Mơ hình kênh truyền vệ tinh kết nối với các thuê bao di động vệ tinh
1.4. BĂNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG
TIN VỆ TINH.
1.4.1. Bảng phân chia băng tần số vô tuyến sử dụng trong thơng tin vệ tinh
- Đường kết nối tín hiệu trong thơng tin vệ tinh là đường truyền sóng vơ tuyến trong
tầng khí quyển, do đó, việc chọn băng tần số vô tuyến, cần xét đến các yếu tố sau:
 Sự hấp thụ của khí quyển làm suy hao tín hiệu, suy hao tín hiệu là hàm số tỉ lệ
thuận với tần số và khoảng cách liên lạc
 Kích thước của chấn tử bức xạ sóng điện từ trong anten sẽ quyết định góc phủ
sóng vơ tuyến, kích thước chấn tử tỷ lệ nghịch với tần số, tần số càng cao thì
kích thước chấn tử càng nhỏ, ngược lại bề mặt bức xạ sóng càng lớn thì hệ số
khuếch đại anten càng lớn
 Theo sự quy định của cơ quan quản lý tần số quốc tế, thống nhất phân chia băng
tần vô tuyến cho nhiều ứng dụng khác nhau.
- Kết quả đo đạt sự hấp thụ sóng điện từ trung bình lớn nhất do các phân tử có trong
khí quyển tại những tần số khác nhau, dựa vào biểu đồ chúng ta sẽ chọn được

những tần số được dùng và không được dùng trong các ứng dụng thông tin vô
tuyến. Tuy nhiên trong một vài trường hợp cụ thể, mặc dù tần số có mức suy hao
lớn nhưng vẫn được cân nhắc sử dụng để thiết lập các đường truyền tín hiệu trên
9


những cự ly gần, sử dụng trong các mạng chuyển tiếp, có thể tái sử dụng tần số
nhiều lần như hình 1.8.

Hình 1.8. Sự hấp thụ trung bình lớn nhất của các phần tử trong tầng khí quyển theo tần
số
- Đặc biệt trong tầng khí quyển cịn có hiện tượng nước mưa và sương mù trong
không gian làm gia tăng sự hấp thụ tín hiệu vơ tuyến, hình 1.9, mơ tả đặc tính suy
hao của mưa, trong vùng tần số thấp ít ảnh hưởng, ở những vùng tần số cao thì sự
hấp thụ rất lớn. Dải tần từ 1 đến 10Ghz là vùng tần số tốt nhất sử dụng cho thơng tin
vệ tinh, về sau băng sóng vệ tinh được mở rộng trong khoản tần số từ 1Ghz đến
30GHz.

10


Hình 1.9. Sự hấp thụ khí quyển do mưa và hơi nước theo tần số
Tổng hợp nhiều yếu tố, Ủy ban viễn thông quốc tế ITU-T, quy định bảng phân
chia băng sóng vơ tuyến sử dụng trong thơng tin vệ tinh như bảng 1.1.
Bảng 1.1. Bảng phân chia băng tần số vô tuyến sử dụng trong thông tin vệ tinh
STT

Băng sóng

Tần số

1

L

1,5 - 1,65GHz

2

S

2,4 - 2,8GHz

3

C

3,4 - 7,0GHz

4

X

7,9 - 9,0GHz

5

Ku

10,7 - 15,0GHz

6

Ka

18,0 - 31,0GHz

7

Q

40 - 50GHz

8

V

60 - 80 GHz

Băng tần C và Ku được sử dụng nhiều nhất trong thông tin vệ tinh thương mại.
Ban đầu, băng tần C: có giới hạn từ 3,7Ghz - 6,425Ghz, được chia thành hai dải
băng phụ, một dải băng cho các kênh hướng lên từ 5,925Ghz - 6,425Ghz và một dải
băng cho các kênh hướng xuống từ 3,7Ghz đến 4,2Ghz. Băng tần Ku giới hạn từ
11,7Ghz - 14,5Ghz, được chia thành 2 dải băng thành phần, một phần cho hướng
11


lên: 14Ghz-14,5Ghz và một phần hướng xuống: 11,7Ghz-12,2Ghz. Sau mỗi năm,
tại các hội nghị về tần số của ITU-T, các nhà khai thác mạng đã đề xuất việc mở
rộng băng sóng của các băng sóng theo hai vùng biên dưới và biên trên, đây là giải

pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tần số, mở rộng các dịch vụ theo hướng băng rộng.
1.4.2. Bảng phân chia vùng ứng dụng thông tin vệ tinh
Tầng khí quyển là mơi trường truyền sóng vơ tuyến được tính từ mặt đất trở lên
khơng gian, thành phần khơng khí trong khí quyển bao gồm: 78,08% Nitơ (N2),
20,95% Ơxy (O2), 0,93% Agon, 0,038% Điơxít cacbon, khoảng 1% hơi nước. Sự
hấp thụ của khí quyển dẫn đến sự suy hao tín hiệu, chiều cao của tầng khí quyển
được chia theo các tầng truyền sóng cụ thể như bảng 1.2.
Bảng 1.2. Bảng phân chia khí quyển theo độ cao
Phân chia các tầng trong khí
quyển

Đơn vị tính là dặm

Đơn vị tính là Km

Tầng đối lưu

Từ mặt đất đến 6 dặm

Từ 0÷9,6

Tầng bình lưu

6-50 dặm

9,6÷ 80,4

Tầng điện ly

50-300 dặm

80,4÷ 482,7

Khí quyển

300-600 dặm

482,7÷965,4

Hệ thống thơng tin vệ tinh được thiết lập để phục vụ cho các mục đích sử dụng
của con người được ITU-T quy định như bảng 1.3.
Bảng 1.3. Bảng phân chia lĩnh vực ứng dụng thông tin vệ tinh theo độ cao khí
quyển
Vùng phân chia lĩnh vực ứng
dụng

Độ cao (km)
Độ cao (dặm)

Các vệ tinh quan sát trái đất

500 dặm

804,5

Vệ tinh hàng hải

6,200-13,000 dặm

9975,8÷20917

Vệ tinh địa tĩnh

22,000 dặm

35.398

Mặt trăng

238,857 dặm

384.320

Ghi chú: Dặm (Mile) là một đơn vị chiều dài, thường được dùng để đo
khoảng cách, trong một số hệ thống đo lường khác nhau, trong đó có hệ đo lường
Anh, hệ đo lường Mỹ và cự ly một dặm được quy đổi bằng 5.280 feet bằng 1.609 m,
hoặc 63360 inch. 1 feet bằng 0,3mét.
1.5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
a) Ưu điểm

12


Các vệ tinh đã được phóng sẵn lên quỹ đạo và được giữ cố định ở một vị trí
trong quỹ đạo để sẵn sàng cung cấp dịch vụ thông tin cho các trạm mặt đất nằm
trong vùng phủ sóng của vệ tinh.
Vùng phủ sóng của vệ tinh rộng bao gồm tất cả các trạm mặt đất trong tầm
nhìn thấy của vệ tinh, hoạt động liên tục trong 100% thời gian.
Đối với quỹ đạo địa tĩnh thì khơng cần chuyển mạch thay đổi kết nối đường
truyền từ một vệ tinh địa tĩnh này sang một vệ tinh địa tĩnh khác nhằm giữ thơng tin

liên tục nên khơng có sự chuyển giao các kết nối truyền dẫn do chuyển mạch thời
gian, trạm mặt đất và trạm vệ tinh gần như đứng yên, ảnh hưởng của chuyển dịch
Doppler nhỏ.
Thơng tin vệ tinh có khả năng đáp ứng nhanh việc phát triển xây dựng các
tuyến truyền dẫn đến các vùng sâu, miền núi, hải đảo, tuyến truyền dẫn có cự ly xa,
có khả năng vượt biển, vượt đại dương, để hình thành mạng viễn thơng liên kết tịan
cầu.
b) Nhược điểm
Vệ tinh có u cầu về linh kiện chế tạo phức tạp và động cơ đẩy trên khoang
nặng để giữ vệ tinh trên một quỹ đạo cố định, chi phí vận hành lớn, thời gian sống
của vệ tinh ngắn.
Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh quá xa nên độ suy hao lớn, độ trễ
truyền dẫn lớn, ảnh hưởng đến chất lượng thơng tin
Địi hỏi công suất phát lớn, độ nhạy máy thu cao do suy hao đường truyền
lớn. Tính tốn đưa vệ tinh lên quỹ đạo và giữ độ ổn định của vệ tinh phức tạp.
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1:
Trong chương 1, ta được tìm hiểu về quá trình phát triển hệ thống thông tin trên
Thế Giới, sự phát triển mạng lưới thông tin vệ tinh của Việt Nam, cấu trúc cơ bản
của hệ thống thông tin vệ tinh, băng tần số vô tuyến sử dụng trong thông tin vệ tinh,
đồng thời ưu và nhược điểm của hệ thống thông tin vệ tinh cũng được trình bày rõ ở
chương này.

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY
NHẬP TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
2.1. GIỚI THIỆU
Từ những ưu điểm vượt trội của hệ thống thông tin vệ tinh so với các hệ thống
thông tin mặt đất khác là sự đáp ứng cung cấp các dịch vụ thông tin đến khắp mọi
nơi trái đất, có tính tồn cầu, bởi vậy nó thực sự đặc biệt hữu ích cho những nơi mà
các cơng nghệ truyền dẫn khác khơng thể cung cấp đường truyền tín hiệu được.
Thơng tin vệ tinh đã phát triển nhanh chóng trong nhiều thập niên qua, đến nay đã

có hơn 280 vệ tinh thương mại đang hoạt động trên các quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh, để
cung cấp các dịch vụ viễn thông cho tất cả các gia gia trên thế giới, tại khu vực khu
vực châu Á đã có khoảng 20 nhà khai thác vệ tinh với 80 vệ tinh đang hoạt động
cung cấp các loại dịch vụ thông tin khác nhau như thoại, video, dữ liệu băng thông
rộng.
Việt Nam cũng đã tiến hành phóng 2 vệ tinh để cung cấp dịch vụ viễn thông và
1 vệ tinh để cung cấp dịch vụ bản đồ, quan sát tài nguyên và thời tiết
13


2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH SỐ
2.2.1. Cấu trúc mạng lưới thơng tin Việt Nam
Năm 2008, Việt Nam phóng vệ tinh Vinasat I lên quỹ đạo địa tĩnh tại kinh độ
đông 1320E, tuy nhiên Việt Nam đã tham gia tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế từ rất
sớm, năm 1964, Việt Nam đã gia nhập tổ chức thông tin vệ tinh INTERSAT, năm
1971 Việt Nam gia nhập tổ chức thông tin vệ tinh INTERSPUTNIK, năm 1980 Bưu
điện Việt Nam xây dựng trạm vệ tinh mặt đất HOA SEN-1 tại Hà Nội, năm 1985
xây dựng trạm vệ tinh mặt đất HOA SEN-2 tại thành phố Hồ Chí Minh, năm 1988
xây dựng trạm VSAT-1(F2) tại thành phố Hồ Chí Minh để liên lạc với quốc tế qua
vệ tinh Intersat-604 ở vị trí 600E, năm 1989 xây dựng trạm VSAT-2(D) tại Hà Nội,
liên lạc qua vệ tinh Intersat-602 tại vị trí 620E và đến năm 1990, tiếp tục xây dựng
các trạm vệ tinh mặt đất mới theo công nghệ số tại Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố
Hồ Chí Minh, để bảo đảm việc kết nối liên lạc với các nước trên thế giới và phát
triển nhanh các mơ hình cung cấp dịch vụ băng thông rộng. Các trạm thu phát mặt
đất tại Thành phố Hồ Chí Minh đã chuyển đến Trung Tâm thông tin vệ tinh VTI
khu vực II đặt tại huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương [12].
Mạng thơng tin vệ tinh của Việt Nam liên kết với mạng viễn thông quốc tế
thông qua 3 tổng đài cổng Gateway và 3 trạm vệ tinh mặt đất đặt tại Hà Nội, Đà
Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống viễn thông quốc tế được kết nối với
mạng viễn thông mặt đất quốc gia thông qua hệ thống truyền dẫn cáp quang, vi ba

số và vệ tinh như hình 1.1. [12].

14


Hình 1.1. Mơ hình mạng viễn thơng quốc tế của Việt Nam [1998]

Năm 2008, vệ tinh đầu tiên VINASAT–1 đi vào hoạt động cung cấp các dịch vụ,
thoại, hình, số liệu, năm 2012, Việt Nam tiếp tục phóng VINASAT–2, hai vệ tinh
này tạo thành một hệ thống thông tin vệ tinh cho Việt Nam với tên gọi là VINASAT,
hệ thống ln sẵn sàng cung cấp các dịch vụ có độ tin cậy cao, chất lượng tốt với
công nghệ kỹ thuật tiên tiến để hiện đại hóa ngành viễn thơng Việt Nam [5].
Năm 2013, Việt Nam tiếp tục phóng vệ tinh VNREDSat-1A từ Trung tâm Vũ trụ
Guiana, trực thuộc Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), nằm ở vùng Guiana, thuộc nước
Cộng Hòa Pháp bằng tên lửa đẩy Vega. Vệ tinh VNREDSat - 1A là vệ tinh quan sát
quang học được sử dụng vào mục tiêu quan sát trái đất, theo dõi và phân tích tài
ngun, quản lý mơi trường, giám sát thiên tai trên toàn lãnh thổ Việt Nam và các
vùng trên biển đông, giúp cảnh báo sớm và kịp thời thông tin nhanh nhất đến người
dân và các cơ quan để giải quyết tình trạng khẩn cấp về thảm họa thiên tai [5].
Hiện nay, tại Việt Nam cịn có mạng cáp quang biển của quốc tế được nối vào Đà
Nẵng, Hải Phòng và Vũng Tàu cùng với mạng truyền dẫn cáp quang trên đất liền
hình thành mạng truyền dẫn kết nối thông tin với tất cả các vùng miền của Việt
Nam, trong đó có 3 nút kết nối mạng viễn thơng quốc tế chính là Hà Nội, Đà Nẵng
và Thành Phố Hồ Chí Minh đại diện cho 3 miền của Việt Nam và có đồng thời hai
phương án truyền dẫn đi quốc tế là vệ tinh và cáp quang tạo nên kết nối thông tin
15


quốc tế được bảo đảm liên tục [12].
2.2.2. Cấu trúc hệ thống mạng thông tin vệ tinh

Sơ đồ cấu trúc cơ bản của hệ thống mạng lưới thông tin vệ tinh như hình 2.1,
trong đó hệ thống được chia thành hai hệ thống là hệ thống thu phát đáp trên vệ tinh
và hệ thống các trạm vệ tinh mặt đất.
Hệ thống thu phát đáp trên vệ tinh là hệ thống thu phát chuyển tiếp tín hiệu đa
kênh, mỗi kênh làm việc trên một tần số được phân chia trên các băng sóng theo
quy định của tổ chức viễn thơng quốc tế ITU-T, chiều truyền tín hiệu từ trạm mặt
đất lên vệ tinh là đường lên, chiếm một nữa vùng tần số cao trong băng sóng và
đường truyền tín hiệu từ trạm vệ tinh xuống các trạm mặt đất là đường xuống,
chiếm một nữa vùng tần số thấp trong băng sóng.

Hình 2.1. Sơ đồ khối mạng lưới thông tin vệ tinh
- Hệ thống các trạm mặt đất chia thành hai loại:
+ Trạm điều khiển mặt đất: Hệ thống trạm điều khiển mặt đất được thiết kế
có hệ số tin cậy cao và đảm bảo cho mục tiêu điều khiển vệ tinh, nằm trên vị trí có
đường truyền sóng tốt nhất đến vệ tinh, chức năng của trạm điều khiển là giám sát
và di trì sự chuyển động ổn định của vệ tinh trên quỹ đạo, giám sát và quản lý điều
hành chế độ hoạt động cho tất cả hệ thống mạng trạm vệ tinh trên mặt đất.
+ Trạm mặt đất là trạm thu phát tín hiệu với vệ tinh, mỗi trạm mặt đất kế nối
với vệ tinh trên một kênh tần số, tần số phát lên cao hơn tần số thu về, khoảng cách
giữa tần số lên và xuống của mỗi kênh là khoảng từ 45 đến 50 MHz, theo quy định
bảng phân chia trong băng sóng.
Từ mơ hình trạm mặt đất, các nhà khai thác mạng viễn thông sử dụng hệ thống
thông tin vệ tinh để mở rộng hạ tầng cơ sở của mạng mặt đất, đầu tiên là được mở
rộng để kết nối với mạng điện thoại công cộng nhằm đáp ứng u cầu phục vụ viễn
thơng tồn cầu. Tuy nhiên, do tốc độ phát triển kinh tế nhanh, cùng với nó là gia
tăng nhu cầu sử dụng bộ phát đáp cho các cuộc gọi đường dài và một loạt các dịch
16


vụ khác như: Internet, VoIP, dịch vụ thông tin băng rộng, dịch vụ mạng hội tụ dùng

chung, video, mạng thông tin di động, hệ thống thông tin vệ tinh đã khơng ngừng
phát triển để thích ứng nhanh với mọi biến đổi của thị trường viễn thông.
2.3. KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH
Trên mỗi kênh tần số hệ thống vệ tinh còn ứng dụng thêm các loại đa truy nhập
vô tuyến khác nhau để mở rộng dung lượng cho mạng lưới, hiện nay có nhiều kiểu
đa truy nhập vộ tuyến được ứng dụng như đa truy nhập theo tần số FDMA, đa truy
nhập theo thời gian TDMA và đa truy nhập theo mã CDMA.
2.3.1. Phương pháp truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
Công nghệ đa truy nhập FDMA được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin
vệ tinh, mỗi trạm mặt đất phát một sóng mang có tần số khác với tần số sóng mang
của các trạm khác, mỗi một sóng mang được phân cách với các sóng mang khác
bằng những băng tần bảo vệ thích hợp sao cho chúng khơng chồng lên nhau. FDMA
có thể sử dụng cho tất cả các hệ thống vệ tinh sử dụng cấu hình điều chế, điều chế
tương tự hay điều chế số. Một trạm mặt đất, máy thu sẽ thực hiện việc lựa chọn các
tín hiệu mang thơng tin có tần số cần thu bằng một bộ lọc thông dải.
Phương pháp này cho phép tất cả các trạm truyền dẫn liên tục; nó có ưu điểm là
khơng cần thiết phải điều khiển định thời đồng bộ, và thiết bị sử dụng khá đơn giản,
hiệu quả sử dụng công suất vệ tinh cũng khá tốt, sơ đồ khối các phương thức đa truy
nhập FDMA được minh họa như hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ khối phương thức đa truy nhập theo tần số FDMA
2.3.2. Phương pháp truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)
Đa truy nhập theo thời gian TDMA là các trạm mặt đất dùng chung một bộ phát
đáp thì sử dụng cùng một sóng mang để truyền tín hiệu bằng cách phân chia trong
miền thời gian. Khung thời gian TDMA được chia ra thành các khoảng thời gian
17


liên tiếp nhau gọi là các khe thời gian, để ghép tín hiệu của các kênh liên lạc, giữa

các khe thời gian còn được chèn thêm các khung dữ liệu bảo vệ, các khe thời gian
này ấn định cho mỗi trạm mặt đất.Các trạm mặt đất A, B, C, D chỉ phát các tín hiệu
của chúng trong các khe thời gian được ấn định cho các trạm mặt đất tương ứng.
Mỗi trạm mặt đất phát các tín hiệu có cùng tần số sóng mang f o và chiếm tồn
bộ băng tần của bộ phát đáp vệ tinh. Vì các khe thời gian khác nhau được ấn định
cho tất cả các trạm mặt đất nên chỉ có một trạm mặt đất chiếm bộ phát đáp vệ tinh
trong thời gian được phép và khơng bao giờ xảy ra trường hợp tín hiệu từ hai trạm
mặt đất trở lên chiếm bộ phát đáp trong cùng một thời gian, sơ đồ khối các phương
thức đa truy nhập TDMA được minh họa như hình 2.3.

Hình 2.3. Sơ đồ khối phương thức đa truy nhập theo tần số TDMA
Hiệu suất khung TDMA phụ thuộc vào phần trăm chiều dài khung cấp phát cho
việc truyền lưu lượng. Phần trăm này càng cao thì hiệu suất của hệ thống càng lớn.
Để đạt được hiệu quả sử dụng khung TDMA lớn thì phần tiêu đề của cụm và
khoảng thời gian bảo vệ giữa các cụm phải nhỏ. Tuy nhiên, điều này khó thực hiện
được bởi vì chuỗi khơi phục sóng mang và xung đồng hồ phải đủ lớn để khơi phục
được sóng mang ổn định. Hơn nữa, khoảng thời gian bảo vệ giữa các cụm phải đủ
lớn để đạt được sự đồng bộ bởi vì vị trí của vệ tinh không ổn định. Hiệu suất khung
TDMA thường được định nghĩa như sau:
η = 1−

Tx
Tf

(2.1)

trong đó: Tx là tổng thời gian bảo vệ giữa các cụm và phần tiêu đề của các cụm
trong khung. Giả sử khung có n cụm, khi đó Tx được định nghĩa như sau:
n

Tx = nTg + ∑ T p ,i
i =0

(2.2)

trong đó: Tg là thời gian bảo vệ giữa các cụm. T p ,i là phần tiêu đề của cụm i.
18