BÀI TOÁN TÍNH TOÁN SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN GIỮA TRẠM LES hải PHÒNG với vệ TINH IOR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG
---------------o0o---------------

BÀI TẬP LỚN
MÔN: HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN
MSV
LỚP
NHÓM

:TH.S NGUYỄN NGỌC SƠN
:HOÀNG THỊ HUẾ
: 42122
: ĐTV52-ĐH2
:N01

HẢI PHÒNG, NĂM 2015
1


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ..............................................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................2
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH...........................3
1.1. Khái quát về hệ thống thông tin vệ tinh.......................................................................3

1.1.1. Cấu trúc của một tuyến thông tin vệ tinh...............................................................3
1.1.2. Các dạng quỹ đạo của vệ tinh.................................................................................4
1.1.3. Đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh...............................................................4
1.1.4. Các băng tần thường được sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh................5
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuyến thông tin vệ tinh......................................................7
CHƯƠNG II: BÀI TOÁN TÍNH TOÁN SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN GIỮA TRẠM
LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR...…...…………………………………….........9
2.1. Khảo sát đặc điểm khí hậu Việt Nam ảnh hưởng đến suy hao tuyến TTVT...........9
2.1.1. Đặc điểm khí hậu Việt Nam....................................................................................9
2.1.2. Đặc điểm khí hậu khu vưc Hải phòng...................................................................9
2.2. Cơ sở lựa chọn vị trí đặt trạm LES tại Hải Phòng....................................................10
2.3. Bài toán tính suy hao đường truyền ...........................................................................11
2.3.1. Các điều kiện đầu...................................................................................................11
2.3.2. Tính toán.................................................................................................................12
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LƯU ĐỐ CUỘC GỌI TỪ MES TỚI LES.....………….18
3.1. Thủ tục thực hiện cuộc gọi thông thường từ MES tới LES….………………….18

3.2 Thủ tục thực hiện cuộc gọi cấp cứu………………………………………………22
KẾT LUẬN.………………………………………………………………………………24

2


Đườn
g
xuống

Vệ tinh

Đường lên

CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH
1.1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
1
Cấu trúc của một tuyến thông tin vệ tinh.
Hình 1.1 – Sơ đồ tuyến thông tin vệ tinh
- Cấu hình tổng quát của 1 hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm :
+ Một vệ tinh địa tĩnh (trên quỹ đạo)
+ Các trạm mặt đất: là các máy thu và máy phát, các trạm này có thể truy cập đến vệ
tinh và có thể nhận các thông tin từ vệ tinh.

3


+ Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh gọi là đường lên(tần số trong
khoảng 6GHz hoặc 14GHz), đường vệ tinh đến trạm thu mặt đất gọi là đường xuống(tần số
trong khoảng 4GHz và 11GHz).
Muốn thiết lập một tuyến thông tin vệ tinh trước hết phải phóng một vệ tinh lên
quỹ đạo và vệ tinh này phải có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện. Vệ tinh có thể là vệ
tinh thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động mà không khuếch đại và biến
đổi tần số. Hầu hết các vệ tinh hiện nay là vệ tinh tích cực. Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ trạm
mặt đất, biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác. Hình 1.1
chỉ ra một tuyến thông tin vệ tinh giữa hai trạm mặt đất.Tín hiệu từ một trạm mặt đất đến
vệ tinh gọi là đường lên (uplink) và tín hiệu từ vệ tinh đến trạm mặt đất gọi là đường xuống
(downlink). Thiết bị thông tin trên vệ tinh bao gồm một số bộ phát đáp (Transponder) sẽ
khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một công suất đủ lớn và phát trở về mặt đất.
Theo nguyên lý, một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm 3 khâu:
2

Khâu vệ tinh;
Khâu mặt đất (trạm điều khiển);
Khâu thiết bị đầu cuối.
Các dạng quỹ đạo của vệ tinh

Có 2 dạng quỹ đạo vệ tinh là quỹ đạo elip và quỹ đạo tròn
-

-

Quỹ đạo elip chỉ có một dạng quỹ đạo elip cao (HEO) hay còn gọi là quỹ đạo
Molniya, độ nghiêng mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 65 o, cận điểm
là 1000 km và viễn điểm là 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo là 11h58’.
Quỹ đạo tròn có 3 loại:
+ Quỹ đạo thấp (LEO): độ cao từ 500 km đến 10.000 km;
+ Quỹ đạo trung bình (MEO): độ cao từ 10.000 km đến 20.000 km;
+ Quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ: độ cao 35.768 km, khi đó chu kỳ bay
của vệ tinh bằng đúng chu kỳ tự quay của trái đất là 23h56’04s.
Trong quỹ đạo tròn lại có thể chia ra:
+ Quỹ đạo cực tròn: mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích đạo nghĩa là
mỗi vòng bay của vệ tinh sẽ đi qua hai cực của trái đất;
+ Quỹ đạo tròn nghiêng: mặt phẳng quỹ đạo nghiêng một góc nào đó so với mặt
phẳng xích đạo;
+ Quỹ đạo xích đạo tròn: mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo. Trong
quỹ đạo xích đạo tròn nếu vệ tinh bay cùng chiều với chiều quay của trái đất và có
chu kỳ bằng chu kỳ quay của trái đất thì quỹ đạo của vệ tinh đó gọi là quỹ đạo địa
tĩnh (GEO).

4

Quỹ đạo cực
tròn

Quỹ đạo
elip nghiêng

Quỹ đạo
xích đạo tròn

Hình 1.2 – Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh.
Trong các dạng quỹ đạo trên thì vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh là vệ tinh lý tưởng nhất
cho mục đích thông tin vì khi đó vệ tinh là đứng yên khi ta quan sát từ một vị trí cố định
trên mặt đất, nghĩa là thông tin sẽ được đảm bảo liên tục và ổn định trong 24 giờ đối với
các trạm nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh đó mà không cần chuyển đổi sang một vệ
tinh khác. Bởi vậy mà hầu hết các hệ thống thông thông tin vệ tinh cố định đều sử dụng vệ
tinh địa tĩnh.
3
Đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh.
Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ
tinh nhân tạo để chuyển tiếp tín hiệu giữa các trạm mặt đất. Vì trạm chuyển tiếp là các vệ
tinh có độ cao rất lớn nên thông tin vệ tinh có những ưu điểm so với các hệ thống viễn
thông khác đó là:
+Có khả năng đa truy nhập
+Vùng phủ sóng rộng
+Ổn định cao,chất lượng và khả năng về thông băng rộng
+Có thể ứng dụng tốt cho thông tin di động
+Hiệu quả kinh tế cao cho thông tin đường dài,xuyên lục địa
-Sóng vô tuyến điện phát đi từ 1 vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh có thể bao phủ 1/3 toàn bộ

bề mặt trái đất.Bởi vậy các trạm mặt đất thuộc vùng đó có thể liên lạc với bất kỳ 1 trạm
mặt đất nào thuộc vùng phủ sóng thông qua vệ tinh thông tin
-Kỹ thuật sử dụng 1 vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất và việc tăng hiệu quả sử dụng
của nó tới cực đại gọi là đa truy nhập(đa truy nhập là phương pháp dùng 1 bộ phát đáp trên
vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất)
-Yêu cầu đối với đa truy nhập là khong để nhiễu giữa các trạm mặt đất.Vì vậy phải phân
chia tần số,thời gian không gian của sóng vô tuyến điện để truyền tin ,phải phân phối tần
số,các khe thời gian 1 cách thích hợp cho từng trạm mặt đất
5


-Đa truy nhâp có thể phân chia thành 3 loại sau(theo quan điểm ghép sóng mang):
+FDMA:Frequency Division Multiple Access
+TDMA:Time Division Multiple Access
+CDMA:Code Division Multiple Access
-Nhược điểm của thông tin vệ tinh:
+Với tổng chiều dài ở đường lên và đường xuống là trên 70000km thì thời gian
truyền trễ là đáng kể

≈ 1 ∗S
4

mặc dù tốc độ truyền sóng rất cao 300000km/s

+Sóng vô tuyến điện bị suy hao và hấp thụ ở tầng điện ly và khí quyển đặc biệt trong
÷

mưa. Để khắc phục người ta thường chọn khoảng tần số bị suy hao nhỏ nhất(từ 1 10)Ghz
gọi là khoảng cửa sổ tần số :băng C
1.1.4. Các băng tần thường được sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh

Bảng 1.1 Các băng tần sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh
Băng tần (GHz)
Băng tần

4/8 GHz
(Băng C)

8/12 GHz
(Băng X)

Các ứng dụng điển hình

Tuyến lên

Tuyến xuống

5,925 - 6,425
(500 MHz)

3,7 - 4,2
(500 MHz)

Băng tần sử dụng rộng rãi nhất cho
cả FSS và BSS

5,725 - 6,275
(575 MHz)

3,4 - 3,9

(500 MHz)

INTERSPUTNIK

5,850 - 7,075
(1 225 MHz)

3,4 - 4,2
4,5 - 4,8
(1 100 MHz)

Băng tần C mở rộng

6,425 - 7,075
(300 MHz)

4,5 - 4,8
(300 MHz)

7,925 - 8,425
(500 MHz)

7,25 - 7,75
(500 MHz)

6

Dùng cho thông tin chính phủ, quân
sự; ngày nay đã bắt đầu ứng dụng
thương mại

12/11 GHz
(Băng Ku)

12,75 - 13,25
(500 MHz)

10,7 - 11,7
(1 000 MHz)

12,75 - 13,25
(500 MHz)

10,7 - 10,95
11,2 - 11,45
(500 MHz)

Băng tần Ku mở rộng

12/18 GHz
(Băng Ku)

14 - 14,5
14 - 14,25
(500 MHz)

11,7 - 12,2
12,5 - 12,75
(750 MHz)

FSS, BSS

18/27 GHz
(Băng K)

17,3 - 18,1
(800 MHz)

27/40GHz
(Băng Ka)

27,5 - 31
(3 500 MHz)

BSS feeder links
17,7 - 21,2
(3 500 MHz)

ít sử dụng, sử dụng ở một số nước
như Nhật bản

Ý nghĩa các băng tần:
Băng C: dùng cho các dịch vụ vệ tinh cố định. Khoảng tần số từ (4÷6GHz) được sử
dụng phổ biến nhất;
- Băng L: ấn định dùng cho các dịch vụ vệ tinh di động;
- Băng X: ấn định dành riêng cho quân sự;
- Băng Ku: thường ở dải tần (12÷18GHz), tuy bị suy hao lớn trong mưa nhưng được
sử dụng phổ biến cho dịch vụ vệ tinh quảng bá trực tiếp;
- Băng Ka: thường ở dải tần (27÷40GHz), sử dụng cho hệ thống thông tin nội địa của

một số nước: Nhật, Úc, Mỹ. Băng tần này bị suy hao lớn do mưa, nên không thích
hợp cho thông tin yêu cầu hiệu quả cao.
Các băng tần trong dải từ 300 MHz đến 10 GHz không bị ảnh hưởng lớn bởi các
điều kiện truyền sóng qua khí quyển rất phù hợp cho việc triển khai hệ thống thông tin vệ
tinh. Bởi vậy, trong những năm trước đây hệ thống vệ tinh sử dụng băng tần C được hình
thành và phát triển nhanh chóng. Tuy nhiên với sự sự chật chội vị trí quỹ đạo và việc phát
triển nhanh chóng các công nghệ mới, dịch vụ mới, việc sử dụng các băng tần cao hơn
ngày càng trở nên phổ biến. Vì thế, một số năm gần đây các nước đã tích cực triển khai hệ
thống vệ tinh băng tần Ku và Ka.
=>Việc sử dụng hiệu quả băng tần dùng cho thông tin vệ tinh là rất quan trọng để mở
rộng dung lượng hệ thống và loại trừ can nhiễu.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH
Một tuyến thông tin vệ tinh bao gồm đường truyền sóng từ anten của trạm phát
đến vệ tinh (tuyến lên) và từ vệ tinh đến anten thu của trạm mặt đất (tuyến xuống).Với vệ
tinh địa tĩnh bay ở độ cao 35788km, cự ly thông tin từ một trạm LES đến vệ tinh cho một
tuyến lên hay tuyến xuống gần nhất là 35.758 km, khi anten chiếu thẳng vào vệ tinh với
góc ngẩng cực đại bằng 900, xa nhất là 41.679 km khi góc ngẩng của anten hướng vào vệ
tinh gần như theo phương nằm ngang với góc ngẩng nhỏ nhất cho phép là 50.
2

7


Do cự ly truyền sóng trong thông tin vệ tinh lớn như vậy nên suy hao lớn nhất trên
tuyến là suy hao không gian tự do, được xác định bởi biểu thức:
L 0= 20log D + 20log f + 92.5dB)
Trong đó: D – chiều dài tuyến lên hoặc xuống (Km)
f– tần số công tác (GHz)
Ngoài các suy hao chính là suy hao không gian tự do còn các loại suy hao khác tuy
không lớn nhưng nếu khi tính toán tuyến thông tin vệ tinh mà chúng ta không xét hết khả

năng xấu nhất do ảnh hưởng của môi trường truyền sóng thì khi xảy ra các hiện tượng đó,
chất lượng thông tin sẽ xấu đi. Các loại suy hao đó gồm:
-Suy hao do tầng điện ly: Tầng điện ly là lớp khí quyển nằm ở độ cao 60-500km, do bị
ion hoá mạnh nên lớp khí quyển ở độ cao này bao gồm chủ yếu là các điện tử tự do gồm
các ion âm và dương nên gọi là tầng điện ly. Sự hấp thụ sóng trong tầng điện ly giảm khi
tần số tăng. Ở tần số 0,6 – 6GHz hấp thụ trong tầng đối lưu là rất nhỏ.
-Suy hao do các chất khí có trong tầng đối lưu: Tầng đối lưu là lớp khi quyển nằm
sát mặt đất (cách 10km) gồm các chất khí như H 2O, O2, Ôzôn (O3), CO2. Các chất khí này
sẽ hấp thụ sóng và gây ra suy hao. Suy hao này phụ thuộc vào tần số và góc ngẩng của
anten. Anten có góc ngẩng càng lớn thì suy hao tầng đối lưu càng nhỏ.
-Suy hao trong các điều kiện thời tiết xảy ra trong tầng đối lưu như mây, mưa,
tuyết, sương mù. Suy hao này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ mưa hay sương
mù, vào tần số, vào chiều dài quãng đường đi của sóng trong mưa, chiều dài này phụ thuộc
vào góc ngẩng anten.

Hình 1.3 – Đồ thị biểu diễn sự suy hao do tầng điện ly và suy hao do mưa theo tần số
Theo đồ thị trên, khi tần số càng cao ảnh hưởng của tầng điện ly càng ít, các tần số
băng sóng VIBA (1GHz) hầu như không bị ảnh hưởng bởi sóng điện ly. Khi tần số lớn hơn
10GHz ảnh hưởng nhiều bởi mưa.
Như vậy trong khoảng 1-10GHz suy hao do kết hợp do tầng điện ly và do mưa là
nhỏ và không đáng kể. Do vậy băng tần này được gọi là cửa sổ tần số. Lúc đó nếu tần số
8


công tác nằm trong vùng cửa sổ tần số thì suy hao truyền dẫn có thể xem gần đúng là suy
hao trong không gian tự do.

9

CHƯƠNG II
BÀI TOÁN TÍNH SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG ĐƯỜNG
TRUYỀN CỦA ĐÀI LES HẢI PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR
2.1. KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU VIỆT NAM LIÊN QUAN ĐẾN SUY HAO
ĐƯỜNG TRUYỀN TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH
2.1.1. Đặc điểm khí hậu Việt Nam
Việt Nam nằm hoàn toàn trong vành đai nhiệt đới của nửa cầu Bắc, thiên về chí
tuyến hơn là thiên về xích đạo. Ngoài ra lãnh thổ Việt nam lại có hình dạng khá đặ biệt, bờ
biển từ Bắc xuống Nam uốn khúc theo hình chữ S kéo dài trên 15 vĩ độ. Do vậy về cơ bản
nước ta nhận được một lượng nhiệt của mặt trời rất lớn, nhiệt độ trung bình năm của cả
miền Bắc và miền Nam đều từ 210 trở lên. Tuy nhiên do sự tác động mạnh mẽ của gió mùa,
đặc biệt là gió mùa đông bắc nên nhiệt độ trung bình của nước ta thấp hơn nhiệt độ trung
bình của nhiều nước khác nằm trong cùng vĩ độ. Mặt khác, do ảnh hưởng của gió mùa nên
khí hậu nước ta có sự khác rõ rệt giữa miền Bắc và miền Nam về độ ẩm không khí, sương
mù, cường độ cơn mưa... đó là những yếu tố ảnh hưởng đến suy hao đường truyền trong
thông tin vệ tinh, đặc biệt là yếu tố về cường độ mưa.
Theo bản đồ vũ lượng quốc tế về phân bố mưa đưa ra trong thông báo rep 563-4 của
CCIR, cho thấy Việt nam ở vùng phân bố mưa N có các giá trị sau:
t%

1,0

0,3

0,1

0,03

0,01

0,003

0,001

Rn(mm/h)

5

15

35

65

95

140

180

Bảng1.1 Số liệu quốc tế về mưa ở Việt Nam.
Dòng 1 bảng 1.1 là các phần trăm thời gian của năm trung bình có cường độ mưa
vượt quá giá trị cường độ mưa tương ứng ở dòng 2.
Nhưng thực tế lượng mưa phân bố ở Việt nam là rẩt lớn, hơn nữa sự phân bố này là
khác nhau giữa khu vực miền Bắc và miền Nam. Do đó việc khảo sát điều kiện khí hậu
thực tế ở Việt nam để chọn được vị trí đặt trạm LES và tính toán suy hao đường truyền
tuyến thông tin vệ tinh là cần thiết.
2.1.2. Đặc điểm khí hậu khu vực Hải Phòng
Thời tiết miền Bắc nói chung và thời tiết Hải Phòng nói riêng mang tính chất cận nhiệt
đới ẩm đặc trưng: mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều, mùa đông khô và lạnh, có 4 mùa Xuân, Hạ,

Thu, Đông tương đối rõ rệt. Nhiệt độ trung bình vào mùa hè là khoảng 32,5 °C, mùa đông
là 20,3 °C và nhiệt độ trung bình năm là trên 23,9 °C. Lượng mưa trung bình năm là
khoảng 1600 – 1800 mm. Độ ẩm trong không khí trung bình 85 - 86%.
Tuy nhiên, Hải Phòng có một chút khác biệt so với Hà Nội về mặt nhiệt độ và thời tiết.
Do giáp biển, thành phố ấm hơn 1 °C vào mùa đông và mát hơn 1 đến 2 độ vào mùa hè.
10


Dữ liệu khí hậu Hải Phòng(2013)
Tháng
Cao kỉ lục
o
C(oF)
Trung
bình
caooC(oF)
Trung
bình thấp
o
C(oF)
Thấp kỉ
lục oC(oF)
Lượng
mưa
mm(inches
)
% độ ẩm
Số ngày
mưa TB
Số giờ

nắng TB
tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Năm

31

(88)

34
(93)

35
(96)

36
(97)

41
(106)

38
(100)

38
(100)

39
(102)

37
(99)

36
(97)

33

(91)

30
(86)

41
(106)

20
(68)

20
(68)

23
(73)

28
(82)

32
(90)

33
(91)

33
(91)

32

(90)

31
(88)

29
(84)

25
(77)

22
(72)

27
(81)

13
(55)

15
(59)

18
(64)

21
(70)

24

(75)

26
(79)

26
(79)

26
(79)

24
(75)

22
(72)

18
(64)

15
(59)

21
(70)

6
(43)

7

(45)

8
(46)

10
(50)

16
(61)

20
(86)

21
(70)

20
(86)

16
(61)

15
(59)

8
(46)

6

(43)

6
(43)

26
(1.02)

30
(1.18)

42
(1.45)

91
(3.58)

170
(6.69)

242
(9.53)

260
(10.42)

305
(12.01)

209

(8.23)

121
(4.76)

57
(2.24)

24
(0.94)

1.577
(62.09)

78

86

90

91

87

86

86

88

87

80

83

79

85,1

10

11

14

13

14

15

15

16

14

11

8

6

147

93

56

93

120

186

210

217

186

180

186

150

124

1.801

Bảng 1.2 Số liệu thống kê của trung tâm khí tượng thuỷ văn khu vực TP. Hải Phòng
về khí hậu trong 1 năm 2013.
2.2. CƠ SỞ LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM LES TẠI Hải Phòng
* Điều kiện địa lý
Đây là một trong những yếu tố quan trọng nhất luôn được quan tâm trong suốt quá
trình lựa chọn vị trí.
Vị trí đặt trạm thường được xác định sao cho góc ngẩng anten trên khu vực mặt
nghiêng chân trời có thể quan sát được tối đa cung địa tĩnh.Sự xác định này đảm bảo cho
phép thông tin liên lạc với bất kỳ vệ tinh nào được xác định trong phạm vi quan sát của
cung địa tĩnh.
Vị trí đặt trạm thường được xác định sao cho khoảng cách giữa trạm mặt đất với
trung tâm chuyển mạch là tối thiểu. Do đó sẽ giảm được một số bộ chuyển tiếp sóng vi ba
mặt đất và độ dài cáp đồng trục. Điều này sẽ giảm cước phí đường truyền.
Ngoài ra vị trí đặt trạm còn được xác định một cách hợp lý gần với trung tâm kinh tế
để thu hút thuê bao nhằm mục đích giảm cước phí và tối thiểu yêu cầu vận chuyển.

* Yếu tố địa chấn
Mặt đất phải có khả năng chịu tải đối với việc xây dựng và lắp đặt anten trạm mặt
đất. Điều này đặc biệt quan trọng đối với cấu trúc anten nặng và lớn. Do đó, vị trí đặt trạm
lý tưởng phải vững chắc, mặt đất ổn định.
Sự trắc địa sơ bộ của vùng dành riêng cho vị trí đặt trạm sẽ bao gồm những vị trí để
khoan thăm dò, từ những vị trí khoan đó người ta phân tích từng loại đất, đá nằm bên dưới
11


tại các độ sâu khác nhau. Từ đó người ta xác định được lượng sunfat trong đất và mạch
nước ngầm bên dưới để xem xét sự ăn mòn của sunfat đối với bất kỳ cơ sở hạ tầng nào
được xây dựng, cũng như độ lún của nền đất.

* Nhân tố nhiễu
Nhiễu có thể sinh ra từ những tuyến thông tin liên lạc khác nhau, như radar, hoặc
nhiễu từ trạm mặt đất với các dịch vụ thông tin khác, đặc biệt là thiết lập sóng viba mặt đất
hoạt động trong cùng dải tần.
Để giảm tối thiểu khả năng nhiễu RF tới trạm LES thì đường dẫn nên được xem xét
như sau:
+ Mục tiêu đầu tiêu phải tối thiểu hoá khả năng nhiễu RF thông qua việc lựa chọn khu vực
địa lý, tự nhiên thích hợp.
+ Nhiễu tạp âm của sóng viba từ đường cao thế có thể là không đáng kể vì mức của nó rất
thấp, trừ trường hợp nơi mà điện áp cao thế có điện áp từ vài trăm KV trở lên. Do vậy để
phòng ngừa tạp âm nhiễu từ viba, trạm mặt đất nên xây dựng cách xa đường cao thế
khoảng vài trăm mét.
+ Sự hoạt động của các tuyến hàng không trong vùng lân cận của trạm LES có thể phát
sinh ra nhiễu thông qua hoặc là một phần của búp sóng anten hoặc là từ radar phát xạ tác
động lên máy bay và sau đó phản xạ lại anten trạm mặt đất. Do vậy vị trí đặt anten phải
tránh đường giao thoa của đường truyền vệ tinh với đường cất hạ cánh của máy bay.
* Nhân tố môi trường
Để đảm bảo thiết kế trạm mặt đất thích hợp nhất thì điều kiện khí hậu như: tốc độ
gió, áp thấp nhiệt đới, bão, lốc ảnh hưởng rất lớn tới kết cấu của anten trạm mặt đất. Ngoài
ra lượng mưa, cường độ mưa và độ ẩm cũng ảnh hưởng lớn đến suy hao đường truyền,
những vấn đề này sẽ liên quan đến giá thành lắp đặt trạm LES.
* Trắc địa vị trí
Mỗi vị trí phải được khảo sát chi tiết thông qua khu vực trắc địa để sao cho vị trí
đặt trạm có cơ sở hạ tầng thuận lợi, không ảnh hưởng tới điều kiện đường truyền và tuyến
đường truyền vệ tinh, và đảm bảo để góc ngẩng và góc phương vị của anten không bị che
khuất so với đường chân trời một góc lớn hơn hoặc bằng 50.
2.3. BÀI TOÁN TÍNH SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TRẠM LES HẢI
PHÒNG VỚI VỆ TINH IOR (INMASAT-C)
Giả thiết một trạm LES đặt tại HẢI PHÒNG thông tin với vệ tinh IOR trên băng C
4/8 GHz,

2.3.1. Các điều kiện đầu
* Trạm LES đặt tại HẢI PHÒNG
- Vị trí: 20o51’N; 106o40’E
η = 75%

- Đường kính anten: 10 m, hiệu suất:
* Vệ tinh IOR
- Tọa độ: 64°30’E
- Công suất phát xạ đẳng hướng bão hòa: 49dBW
12


(G / T ) S = 5

- Hệ số phẩm chất
dB/K
-Độ rộng dải băng tần 36MHz
Φ S = −90

- Mật độ thông lượng bão hòa bộ phát đáp (SFD):
dBW/m2
Độ sẵn sàng tuyến thông tin là 99.99% (với BER = 10-3) do đó ta có thể cho phép trạm
hai trạm mất liên lạc trong 0.01%.Mặt khác Hải Phòng nằm trong vùng mưa N có
lượng mưa trung bình trong năm là 120 mm/h nên theo khuyến cáo của ITU suy hao
dự phòng do mưa là:3dB cho đường lên và 2dB cho đường xuống.
2.3.2 Tính toán suy trên đường truyền vệ tinh
LES
Re
s

β0
E
Tâm trái đất

Vệ tinh

a. Cự ly thông tin

d = r 2 + Re2 − 2.r.Re .cos β 0
(2.1)
Trong đó: r = 42164 Km là bán kính quỹ đạo vệ tinh IOR
Re = 6378 Km là bán kính Trái đất°
Cosβ0 = Cosα*( LS-LE)
Cosα = 20°51’
% vĩ độ trạm LES
LS-LE = 106°40 ‘ - 64°30’ = 42°10’ % hiệu kinh độ của vệ tinh và trạm LES
Cosβ0 = 0.69 => β0 = 46°22’
Thay số ta được: d = 38012 Km
b. Góc ngẩng

=
c. Góc phương vị
(2.3)

13


⇒ Φe

⇒ Φe

là một số âm và xấp xỉ bằng
=-68°30’
Suy hao trong không gian tự do
D =38012(km) là khoảng cách từ trạm mặt đất với vệ tinh.
f = 6,225 (Ghz) là tần số tuyến lên
f= 4 (Ghz ) lầ tần số tuyến xuống
Suy hao tự do tư trạm LES lên vệ tinh :
L01= 20log D + 20log f + 92.5dB = 199.98 dB
Suy hao tự do tự do từ vệ tinh xuông tram là :
L02= 20log D + 20log f + 92.5dB = 196,2 dB
=> Suy hao trong tầng đối lưu
Suy hao trong tầng đối lưu ở tần số 6,225 Ghz cho đoạn đường tuyến sóng đi qua
là 1Km tính tại mực nước biển, ta có :
- Suy hao chất khí :
-

Yk = 0, 01dB / Km

Độ dài sóng truyền trong tầng đối lưu, ở khu vực có nhiệt độ cao, tầng đối lưu là

10Km tính từ mực nước biển, với độ cao anten chọn là 13m, góc ngẩng
(36°52’)
Từ đó ta có đoạn đường sóng đi trong tầng đối lưu là:
Ldl =

370

(10 − 0.013)
= 16.59( Km) ( 3)

sin 370

Vậy suy hao trong các chất khí tầng đối lưu là: 16,59 * 0,01 = 0,166 (dB)
Suy hao trong sương mù với độ dầy 0,1 g/

m3

có thể bỏ qua.

=>Suy hao trong mưa
Suy hao trong mưa là một trong những suy hao ảnh hưởng lớn đến tuyến thông
tin vệ tinh, để tính suy hao trong mưa một cách chính xác ta phải tính qua các bước sau:

14


°
• Tính độ cao ảnh hưởng của mưa
Vị trí đặt trạm có :

hr = 3,0 + 0, 028*ϕ = 3, 0 + 0, 028* 20,8 = 3,6 ( Km ) ( 4 )

Nên
Vì E >

hr

50

nên đường truyền trong cơn mưa là:

Lm = (hr − ha ) / sin E = (3, 6 − 0, 013) / sin 37 0 = 5,96 ( Km ) ( 5 )

Trong đó :

Lm
ha

là độ dài đường truyền trong mưa
là độ cao của anten so với mặt nước biển, chọn
Lg

• Tính chiều dài vùng mưa trên mặt đất
Dựa vào hình trên ta có :

Lg = Lm * cos37 0

15

ha = 13m


Lg = 4, 760 ( Km )

Thay số ta được
r0,01
•

Tính hệ số qui đổi
cho 0,01% thời gian trung bình năm
r0.01 =1 /( 1+[Lg/(35*exp (0.015*R0.01)] )

R 0,01

là cường độ mưa cho 0.01% thời gian trung bình năm.
R 0,01

Ta có,

= 120 mm/h với khu vực TP. Hải Phòng .Nên r0.01 =0.317

• Tính hệ số suy hao tuyến xiên
Tra bảng 1 rep 721-3 CCIR ở tần số 6,225Ghz ta có :

kh = 0, 00258

kv = 0, 00235

α h = 1,335

α v = 1,313

Hệ số suy hao mưa cho 1Km tuyến lên được tính bằng công thức:
Yr1km = k *( R0,01 )α ( Km ) ( 7 )

16


Trong đó:

Yr1km

hệ số suy hao mưa cho 1Km.

Áp dụng công thức tính cho phân cực tròn ở tần số như sau:
k = [k h + kv + (kh − kv ) * cos 2 E ]/2

Thay số và tính được : k=0,002538
Tương tự với hệ số α tính như sau:
α = [k h *α h + kv *α v + (kh *α h − kv * α v ) * cos 2 E ]/2k

Thay số vào ta được:

α = 1,1331

Tính hệ số suy hao mưa đặc trưng cho 1 km theo số liệu về cường độ mưa ở Tp
Hải Phòng (bảng 2) như sau
Thay số vào biểu thức (7) ta được:
•

17


R 0,01

)α =0.002538*(120)1.331=1.485(dB/Km)

Yr1km
Do đó suy hao mưa tuyến lên là:

Ym = Yr1km * Lm * r0,01 ( dB ) ( 8 )

Ym

Trong đó :
suy hao do mưa của tuyến lên (dB)
Thay số vào (8) ta có Ym =1.485*5.96*0.317 =2.8 (dB)
Vậy suy hao do mưa của tuyến lên là: 2.8(dB)
⇒

Tổng suy hao toàn tuyến lên của trạm LES đặt tại Hải Phòng :
Yup= 199,98 +.166 +2.8 = 202 .946 (dB)
Tương tự , ta có suy hao tuyến xuống ở băng L cho một đài SES tại biên của vùng phủ
sóngcủa vệ tinh trong thông tin vệ tinh LES - vệ tinh - SES của trạm LES Hải Phòng là:
Ydown = 199.38 (dB)
Kết luận: Qua tính toán suy hao đường truyền trên tuyến thông tin tại 2 vị trí đặt đài LES
ta nhận thấy một điều rõ ràng này là có suy hao đường truyền tương đối lớn do những điều
kiện không thuận lợi về điều kiện thời tiết lẫn khoảng cách .
3
Các loại suy hao khác ảnh hưởng đến tuyến thông tin vệ tinh
Trong thông tin vệ tinh ngoài các loại mã suy hao xét ở trên, còn một số loại suy hao
khác cũng ảnh hưởng đáng kể tới thoông tin vệ tinh, bao gồm:
•

Suy hao do Phiđơ thu, phát
-

•

-

LFTx , lRTx

Suy hao do phiđơ giữa máy phát và anten
phiđơ dẫn song và các đầu nối.
Suy hao do fiđơ:

LFTx = LFRx = 1

LFTx

: là sự suy hao tạo nên bởi các

dB

Suy hao do ăngten thu phát lệch nhau.
Khi anten thu và phát lệch nhau thì sẽ tạo ra suy hao, vì búp chính của anten
thu không đúng hướng với chùm tia phát xạ của anten phát. Ta biểu diễn hai loại suy hao
đó như sau :
LT ( dB ) =12*(α T / θ 3dB ) 2

LR ( dB ) =12*(α R / θ 3dB ) 2

Trong đó :

αT

αR

θ3dB

-

là độ lệch hướng của anten phát
là độ lệch hướng của anten thu.
là độ rộng búp sóng anten tính ở mức 3dB.

Suy hao do độ lệch tâm:

LR = 1

dB
18


• Suy hao do thu không đúng phân cực.

Loại suy hao này cũng không thể bỏ qua khi anten thu không đúng hướng phát cùng
với phân cực sóng mang thu. Đối với sóng điện từ phát đi được phân cực tròn thì chỉ trên
trục bức xạ của anten phát mới có phân cực tròn, ngoài trục bức xạ phân cực bị biến dạng
thành elíp, ngoài ra khi truyền trong môi trường phân cực bị biến đổi do mưa.
Nếu goi góc
sau:

γ

là góc giữa hai mặt sóng thì suy hao do lệch phân cực được biểu diễn như

Thực tế thì thường lấy:

LPOL = 20*lg(cosγ )
LPOL = 3dB

đối với phân cực tròn.

19


CHƯƠNG III
PHÂN TÍCH LƯU ĐỐ CUỘC GỌI TỪ MES TỚI LES.
Dựa trên những kiến thức chung về hệ thống INM-C bao gồm cấu trúc hệ thống, cấu
trúc các kênh thông tin và chức năng các gói tin cũng như chức năng của các trạm NCS,
LES và MES ta có thể đi sâu váo phân tích cụ thể thủ tục các trường hợp thực hiện một
cuộc gọi từ MES đến LES như sau :
3.1 THỦ TỤC THỰC HIỆN MỘT CUỘC GỌI THÔNG THƯỜNG TỪ MES TỚI
LES
* Trường hợp LES có kênh TDM cố định
1/ LES TDM
Sau khi định dạng bức điện hoàn thành MES sẽ điều chỉnh tới kênh TDM của LES
thích hợp, việc điều chỉnh này dựa trên việc MES lấy thông tin trong gói Bulletin board
được đưa đến trên kênh TDM của NCS. Thông tin gồm có kênh chuyển điện kết hợp
với kênh TDM và khe thời gian rỗi. Trên kênh báo hiệu đi kèm với kênh LES TDM,
MES sẽ chọn ngẫu nhiên một khe thời gian rỗi và phát yêu cầu chuyển điện.
2/ Loan báo :
Khi đã sẵn sàng cho việc chuyển điện MES sẽ phát gói tin loan báo cuộc gọi, gói
tin này gồm có thông tin về số nhận dạng của MES, LES và độ dài bức điện cũng như
đích đến của bức điện thuộc thuê bao mặt đất hoặc trạm đài di động.
3/ Báo trạng thái MES bận.
Khi nhận được gói tin loan báo cuộc gọi từ MES, lúc này LES tiến hành gửi thông
tin về trạng thái bận của MES đến NCS trên kênh ISL. Khi đó MES sẽ được đưa vào
danh sách các đài đang làm việc nhằm tránh trường hợp một đài khác muốn gọi cho nó.
4/ Ấn định kênh logic.

LES sẽ thực hiện việc ấn định kênh logic cho MES trên kênh báo hiệu kênh chung
của nó. Gói tin ấn định kênh logic mạng thông tin về số nhận dạng MES, LES và số
kênh logic cũng như chiều dài khung.
5/ Chuyển điện.
Bức điện sẽ được tới LES dưới dạng các gói tin, trong mỗi gói tin bao giờ cũng có
phần mào đầu mang thông tin về kênh logic và số lượng gói tin và các gói tin được phát
liên tục không ngắt quãng. Sau khi phát toàn bộ bức điện MES sẽ chuyển về kênh LES
TDM.
6/ Xác nhận :

20


Sau khi thu toàn bộ gói tin của bức điện trên kênh chuyển điện LES sẽ phát gói tin
xác nhận trên kênh LES TDM gồm có số nhận dạng của LES, số kênh logic, chiều dài
khung, kênh chuyển điện của MES và các gói tin LES thu lỗi. Nếu có gói tin thu lỗi
MES sẽ thực hiện việc phát lại trên kênh chuyển điện.
7/ Xoá kênh logic
Sau khi LES nhận tất cả các gói tin của bức điện mà không có lỗi LES sẽ thực hiện
xoá kênh logic và MES sẽ quay về trực canh trên kênh NCS TDM.
8/ Báo trạng thái MES rỗi.
Khi xoá kênh logic LES sẽ chờ khoảng 60 giây để MES quay về kênh NCS TDM,
tiếp sau đó LES sẽ gửi thông tin báo trạng thái rỗi của MES đến NCS để cập nhật vào
danh sách các đài rỗi.
9/ Xác nhận việc chuyển điện.
Trong một số trường hợp MES yêu cầu về việc xác nhận rằng bức điện đã được chuyển
đúng đến thuê bao. Ngay khi bức điện được nhận bởi thuê bao LES sẽ thực hiện việc xác
nhận đến MES thông qua NCS để chuyển đến MES trên kênh TDM của NCS.

21

LES

MES

NCS

MES định dạng xong bức điện cần truy
NCS TDM
LES TDM

Bullatin board
MES giải mã gói Bulletin board và

MES chọn một kênh báo hiệu kết hợp với LES
SIGNALLING CHANNEL

Announcement
Yêu cầu nhận tín hiệu

ISL
NCS cập nhật dữ liệu chỉ báo MES bận.
LES TDM
Logical channel asignment

MASSAGE CHANNEL

Massage

LES TDM
Acknowledgement
LES TDM
Clear
ISL
Nếu MES yêu cầu xác nhận điện sau khi chuyển điện tới mạng mặt đất.

Quay về canh nghe trê

NCS cập nhật dữ liệu chỉ báo MES rỗi
ISL

NCS chuyển tiếp xác nhận qua kênh báo hiệu chung
NCS TDM

22


Thủ tục thực hiện cuộc gọi từ MES tới LEStruờng hợp LES có kênh cố định
*Trường hợp LES không có kênh TDM cố định.
Trong trường hợp LES hoạt động ở chế độ ấn định kênh theo yêu cầu, khi MES có
điện cần chuyển đến thuê bao trong mạng mặt đất hay trạm đài di động khác các bước
tiến hành như sau:
1/ Gửi yêu cầu ấn định kênh logic.
Khi MES đã định dang xong bức điện và muốn truyền đi nó sẽ đọc thông tin trong
gói bulletin board được đưa đến trên kênh NCS TDM để biết được tần số của kênh báo
hiệu đi kèm với kênh TDM. Sau đó nó sẽ gửi yêu cầu ấn định kênh trên kênh báo hiệu
tới NCS. Khi NCS nhận được yêu cầu ấn định kênh này nó sẽ chuyển tếp tới LES dựa
vào số nhận dạng của LES chứa trong gói tin.
2/ Thông báo MES chờ.

Sau khi chuyển tiếp yêu cầu ấn định kênh tới LES, NCS sẽ thực hiện phát gói tin
pending tới MES trên kênh NCS TDM báo cho MES chờ trong khoảng thời gian thiết
lập kênh TDM cho LES.
3/ Yêu cầu ấn định kênh TDM.
Khi LES nhận được thông tin yêu cầu ấn định kênh và biết rằng có điện cần
chuyển qua nó và tiến hành kiểm tra tình trạng của MES trong danh sách LES Data
Base. Sau đó LES sẽ gửi gói tin yêu cầu ấn định kênh TDM tới NCS trên kênh báo hiệu
liên đài.
4/ Ấn định kênh TDM
NCS thực hiện ấn định kênh TDM còn rỗi cho LES.
5/Loan báo cuộc gọi tới MES.
Sau khi nhận được kênh TDM, LES sẽ phát gói tin loan báo cuộc gọi tới MES
thông qua kênh TDM của NCS nhằm mục đích thông báo cho MES quay về trực canh
trên kênh TDM của LES.
6/ Yêu cầu chuyển điện.
Khi MES quay về kênh LES TDM, nó sẽ gửi gói tin yêu cầu chuyển điện tới LES
trên kênh báo hiệu đi kèm với kênh TDM.
Các bước tiếp theo sẽ được thực hiện tương tự như trong trường hợp LES có kênh
TDM cố định.

23


3.2 THỦ TỤC THỰC HIỆN MỘT CUỘC GỌI CẤP CỨU.
Trong trường hợp MES thực hiện phát một bức điện cấp cứu, nó sẽ phát bức điện này
ngay tới NCS mà nó đang thực hiện trực canh trên kênh báo hiệu (Signalling NCS). Sau đó
bức điện sẽ được NCS chuyển tiếp tới LES trên kênh báo hiệu liên đài ISL, LES sẽ thực
hiện việc phát bức điện này đến trung tâm phối hợp cứu nạn RCC qua mạng thông tin mặt
đất và chờ xác nhận việc nhận điện của RCC. Thủ tục này được áp dụng trong cả trường
hợp LES hoạt động ở chế độ cấp kênh TDM cố định hay ấn định kênh TDM theo yêu cầu.

Trường hợp LES không có khả năng gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC thì
NCS sẽ chuyển trực tiếp tới RCC.

24


LES

MES

NCS

Canh nghe trên kênh NCS TDM

NCS TDM

Nếu LES có kênh TDM cố định

Nếu LES không có kênh TDM cố định

SIGNALLING CHANNEL

Distress Alert
SIGNALLING CHANNEL

Gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC

Distress Alert

Nếu LES có khả năng gọi cho RCC

ISL
Distress Alert

Gọi cho trung tâm phối hợp cứu nạn RCC
Nếu LES không có khả năng gọi cho RCC

SIGNALLING CHANNEL

Distress Alert

25

RCC