bài giảng truyền thông vệ tinh

Truyền Thông Vệ Tinh
Phụ trách: Trần Thị Huỳnh Vân
Email:
Khoa Điện Tử Viễn Thông
Môn học:
Chương 1
Tổng Quan Về Thông Tin Vệ Tinh
Nội dung
• Giới thiệu chung
• Các quỹ đạo của vệ tinh
• Phân bố tần số cho các dịch vụ truyền thông vệ tinh
• Vệ tinh IntelSat
• Vệ tinh DOMSAT
• Các hệ thông thông tin di động vệ tinh
Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh
– Cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkowsky đưa ra các khái niệm về
tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng.
– Năm 1926: Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lủa
đẩy dùng nhiên liệu lỏng
– 1957, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo Sputnik – 1
– 1958: bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh Score của Mỹ
– 1964: thành lập tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT
– 1965: hệ thống TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT-1 (Early Bird)
– 1971: thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô
và 9 nước XHCN
Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh (tt)
• 1979: thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT
• 1984: Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh
• 1987: thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động
• 1999 – nay: các hệ thống thông tin di động và thông tin băng rộng toàn cầu
• 1980: khánh thành trạm mặt đất Hoasen-1 do Liên Xô tặng truyền hình trực

tiếp Olympic 1980
• 1984: khánh thành trạm Hoasen-2 (TpHCM)
• 2008: phóng VinaSat-1 vệ tinh địa tĩnh đầu tiên của Việt Nam
• 2008: phóng VinaSat-2: truyền phát dữ liệu, dự báo thời tiết, an ninh quốc
phòng
Giới thiệu chung
• Thông tin vệ tinh (TTVT): phương tiện truyền thông
phổ biến và đa dụng
– Chảo anten truyền hình.
– Các hệ thống thông tin toàn cầu truyền các khối lượng số liệu
và lưu lượng thoại lớn, các chương trình truyền hình.
– Một vệ tinh có thể phủ sóng một vùng rộng lớn trên trái đất
à các trạm mặt đất từ các vùng địa lý khác nau trên trái đất
có thể kết nối với nhau.
- Hệ thống các vệ tinh đảm bảo đường truyền
thông tin đến các vùng xa xôi hẻo lánh, thiên tai….
Các quỹ đạo vệ tinh
• HEO (High Eliptical Orbit): quỹ đạo elip cao
• GSO (Geostationary Orbit) hay GEO (Earth Orbit): quỹ đạo
địa tĩnh
• MEO (Medium Earth Orbit): quỹ đạo trung bình
• LEO (Low Earth Orbit): quỹ đạo thấp
Phân bố tần số cho các hệ thống TTVT
• Việc phân chia tần số được tiến hành dưới sự bảo trợ của
Tổ chức Viễn thông quốc tế (ITU).
– Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên Xô cũ và Mông Cổ
– Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Greenland
– Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc và Tây Nam Thái Bình Dương
• Trong các vùng này, băng tần được phân chia cho các dịch
vụ vệ tinh khác nhau, m ặc dù một dịch vụ có thể được cấp

phát các băng tần khác nhau ở các vùng khác nhau.
Các dịch vụ do vệ tinh cung cấp
– Các dịch vụ vệ tinh cố định
FSS (Fixed Satellite Service):
• Đường truyền cho mạng điện thoại
• Tín hiệu truyền hình cáp
– Các dịch vụ vệ tinh quảng bá
BSS (Based Satellite Service):
• Quảng bá trực tiếp đến gia đình
DBS, DTH (Direct Broadcast
Satellite, Direct To Home)
Các dịch vụ do vệ tinh cung cấp (tt)
– Dịch vụ vệ tinh di động MSS
(Mobile Satellite Service):
• Di động mặt đất, di động trên biển và
di động trên máy bay
– Dịch vụ vệ tinh khí tượng
(Meteorological Satellite Service):
• Các dịch vụ tìm kiếm và cứu hộ
– Dịch vụ vệ tinh định hướng
(Navigational Satellite Service)
• Định vị toàn cầu
Ký hiệu các băng tần thường dùng
cho các dịch vụ vệ tinh
INTELSAT
• INTELSAT (International Telecommunications Satellite): thành lập năm
1964 gồm 140 nước thành viên
• Hệ thống vệ tinh INTELSAT đều sử dụng quỹ đạo địa tĩnh GEO và phủ 3
vùng chính:
– Đại Tây Dương (AOR)

– Ấn Độ Dương (IOR)
– Thái Bình Dương
• Các vệ tinh INTELSAT VII/VIIA/VIII được phóng trong khoảng thời gian
1993-1998: cung cấp 22.500 kênh thoại 2 chiều và 3 kênh TV
• Loạt vệ tinh INTELSAT IX (2001): cung cấp các dải dịch vụ dải rộng:
internet, TV đến nhà (DTH), VOD, đào tạo từ xa.
DOMSAT
• Vệ tinh nội địa (domestic satellite) được sử dụng cho các dịch vụ:
thoại, số liệu, truyền dẫn TV trong cùng 1 nước.
• Các vệ tinh này thuộc GEO, cho phép chọn lựa các kênh truyền hình
cho máy thu gia đình, cung cấp lưu lượng thông tin thương mại lớn.
• Các DOMSAT cung cấp dịch vụ DTH có thể có các công suất khác
nhau tùy theo nhu cầu sử dụng:
– Công suất lớn cho các dịch vụ quảng bá DBS
– Công suất trung bình cho các dịch vụ điểm - điểm và 1 phần DBS
– Công suất thấp cho các dịch vụ điểm - điểm
Thông tin vệ tinh di động
• Thông tin vệ tinh di động chuyển sang thông tin di động cá
nhân với các máy thu phát cầm tay.
• Các vệ tinh có quỹ đạo thấp LEO (100km) và quỹ đạo trung
bình (10000km) được sử dụng cho dịch vụ này với các chùm
búp sóng hẹp chiếu xạ mặt đất.
Chương II: Các quỹ đạo vệ tinh
Các vệ tinh trên quỹ đạo được phân biệt bởi:
§ Dạng của quỹ đạo
§ Độ cao của quỹ đạo so với mặt đất
§ Độ nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo
Nội dung
• Các định luật Keppler
• Các phần tử quỹ đạo

• Các lực nhiễu gây thay đổi vị trí vệ tinh
trên quỹ đạo
• Các quỹ đạo nghiêng
• Quỹ đạo địa tĩnh
Các định luật Keppler
Định luật Keppler I: Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo
ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái đất nằm ở phía của tiêu điểm
thứ hai, được gọi là viễn điểm còn điểm gần nhất của quỹ đạo gọi là cận
điểm.
Các định luật Keppler
Định luật Keppler II: Vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo với vận tốc thay
đổi sao cho đường nối giữa tâm trái đất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng
nhau khi vệ tinh chuyển động trong cùng một thời gian như nhau.
- Lực ly tâm:
- Chu kỳ:
Các định luật Keppler
Định luật Keppler III: Bình phương chu kỳ quay tỷ lệ lũy thừa bậc ba
với bán trục lớn a của quỹ đạo ellip (khoảng cách trung bình giữa 2
vật thể)
n: chuyển động trung bình của vệ tinh (rad/s)
µ: hằng số hấp dẫn địa tâm trái đất
Các quỹ đạo
a. Quỹ đạo địa tĩnh GEO:
v Ưu điểm:
§ Vệ tinh đứng yên so với trái đất à thông tin ổn định
và liên tục suốt 24h
§ Phủ sóng 42.2% bề mặt trái đất
§ Doppler nhỏ
vNhược điểm:
§ Không phủ sóng vùng

có vĩ độ > 81.3%
§ Bảo mật không cao
§ Suy hao công suất
trong truyền sóng lớn
(200dB)
§ Thời gian trễ đường
truyền cao , chất lượng
đường truyền phụ thuộc
vào thời tiết.
Các quỹ đạo (tt)
Các quỹ đạo (tt)
v Nhược điểm:
• Cần rất nhiều vệ tinh để đảm bảo thông tin liên tục 24h và phủ sóng toàn cầu
• Mỗi trạm phải có ít nhất 2 anten và mỗi anten phải có cơ cấu điều chỉnh chùm tia
• Điều khiển hệ thống TTVT rất phức tạp
• Tuổi thọ vệ tinh không cao khi bay ở quỹ đạo LEO do thuộc vành đai ion hóa
Các thuật ngữ cho quỹ đạo vệ tinh
v Viễn điểm (Apogee): điểm xa quả đất nhất. Độ cao viễn
điểm h
a
v Cận điểm (Perigee): điểm gần quả đất nhất. Độ cao cận
điểm h
p
v Đường nối các điểm cực (Line of apsides): đường nối cận
điểm và viễn điểm qua tâm trái đất.
v Nút lên (Ascending): điểm cắt giữa mặt phẳng quỹ đạo và
xích đạo nơi vệ tinh chuyển từ Nam sang Bắc
v Nút xuống (Descending): điểm cắt giữa mặt phẳng xích đạo
nơi vệ tinh chuyển từ Bắc sang Nam.
v Đường nối các nút (Line of nodes): đường nối các nút lên và

nút xuống qua tâm trái đất.
v Góc nghiêng (Inclination) i: góc giữa mặt phẳng quỹ đạo và
mặt phẳng xích đạo.
Các thuật ngữ cho quỹ đạo vệ tinh (tt)
v Quỹ đạo đồng hướng (Prograde orbit): quỹ
đạo mà ở đó vệ tinh chuyển động cùng với
chiều quay của trái đất. Góc nghiêng của
quỹ đạo đồng hướng nằm trong dải 0
o
–
90
o
.Hầu hết các vệ tinh đều được phóng
vào quỹ đạo đồng hướng à tiết kiệm năng
lượng phóng
v Quỹ đạo ngược hướng (Retrograde Orbit):
góc nghiêng 90
o
– 180
o
Các thuật ngữ cho quỹ đạo vệ tinh (tt)
v Argument của cận điểm (Argument of Perigee)
ω: Góc từ nút xuống đến cận điểm được đo
trong mặt phẳng quỹ đạo tại tâm trái đất theo
hướng chuyển động của vệ tinh.
v Góc lên đúng của nút lên (Right Ascension of
ascending node) W: góc được đo trong mặt
phẳng xích đạo theo hướng Đông sang Tây từ
đường g sang nút lên
v Độ dị thường trung bình (Mean anomaly): giá

trị trung bình vị trí góc của vệ tinh trên quỹ đạo
v Độ dị thường thật sự (True anormaly): góc từ
cận điểm đến vệ tinh được đo tại tâm trái đất.