Nghiên cứu giải pháp hệ thống truyền dòng video qua kênh vệ tinh VSAT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

.......................................

NGUYỄN ĐỨC TUYÊN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỆ THỐNG
TRUYỀN DÒNG VIDEO QUA KÊNH VỆ TINH
VSAT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN : PGS. TS. NGUYỄN THỊ HOÀNG LAN

HÀ NỘI – 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao
chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được
đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo danh mục tài liệu của luận
văn.
Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Tuyên


DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
VSAT

Tên đầy đủ

Mô tả

Very Small Aperture Terminal

Trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ
nhỏ

WDM
WDMA
TDMA

Wavelength Division Multiplexing
Wavelength

division

Ghép kênh theo bước sóng

multiple Đa truy nhập phân chia theo

access

bước sóng

Time division multiple access

Đa truy nhập phân chia theo thời

gian

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

PCM

Pulse Code Modulation

Điều chế mã xung

TDM

Time-division multiplexing

Phân chia theo thời gian

PSK

Phase-shift keying

Điều chế dịch theo pha

FDM

Frequency-division multiplexing

Phân chia theo tần số

Frequency Division Multiple

Phương thức đa truy nhập

FDMA

Access
RTP

Real-time Transport Protocol

Giao thức truyền vận thời gian
thực sử dụng cho truyền Media

RTCP

Real-time Transport Control

Giao thức điều khiển thời gian

Protocol

thực

RTSP

Real Time Streaming Protocol

Giao thức truyền dòng media

SDP

Session Description Protocol

Giao thức mô tả phiên

MPEG

Moving Picture Expert Group

GOP

Group of Pictures

VOL

Video object layer

VOP

Video object plane

Nhóm các bức ảnh


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin quang....................................4
Hình 2. Một số cấu trúc cơ bản của mạng quang đa truy nhập........................6

Hình 3. Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng................................8
Hình 4. Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng và theo hai hướng ...........9
Hình 5. Đường thông tin vệ tinh ....................................................................14
Hình 6. Quỹ đạo cơ bản của vệ tinh...............................................................16
Hình 7. Sơ đồ khối của trạm mặt đất .............................................................20
Hình 8. Cấu hình sao và cấu hình lưới của mạng VSAT...............................24
Hình 9. Kiến trúc mạng hình sao ...................................................................26
Hình 10. Kiến trúc mạng hỗn hợp sao/lưới....................................................27
Hình 11. Truyền dẫn hướng đi trong mạng thông tin vệ tinh Vinasat-1 ......28
Hình 12. Truyền dẫn hướng về trong mạng thông tin vệ tinh Vinasat-1.......30
Hình 13. Sơ đồ kết nối trạm HUB .................................................................32
Hình 14. Mô hình màu RGB..........................................................................37
Hình 15. Lấy mẫu và số hóa chuỗi Video khung hình 576x720 ...................42
Hình 16. Lấy mẫu và số hóa cấu trúc 4:2:2 ...................................................42
Hình 17. Lấy mẫu và số hóa cấu trúc 4:2:0 ...................................................42
Hình 18. Cấu trúc logic của các bộ mã hóa ...................................................45
Hình 19. Sơ đồ bộ mã hoá và giải mã dùng MPEG.......................................51
Hình 20. Cấu trúc gói tin RTP .......................................................................61
Hình 21. Cấu trúc gói RTCP..........................................................................64
Hình 22. Hệ thống truyền dòng Video qua kênh vệ tinh VSAT....................74
Hình 23. Kết quả trả về sau khi ping đến một địa chỉ qua mạng vệ tinh.......79
Hình 24. Ảnh hưởng của Khởi đầu chậm và Tránh nghẽn. ...........................83
Hình 25. Sơ đồ khối hệ thống truyền dòng Video .........................................88
Hình 26. Advantech DVP-7010B ..................................................................89
Hình 27. Advantech DVP-7421BE................................................................91
Hình 28. Card Optibase MovieMaker H.264.................................................93


Hình 29. Truy xuất DirectShow.....................................................................97
Hình 30. Kiến trúc DirectShow......................................................................98

Hình 31. Minh họa của Filter graph...............................................................99
Hình 32. Minh họa Filters and Pins ...............................................................99
Hình 33. Sơ đồ hoạt động hệ thống truyền dòng Video ..............................106
Hình 34. Truyền dòng Video từ VSS-ST về VSS-SVR ..............................108
Hình 35. Playback dòng Video ....................................................................109
Hình 36. Thử nghiệm hệ thống truyền dòngVideo ở phòng LAB...............111
Hình 37. Thử nghiệm hệ thống truyền dòng Video trong thực tế................111

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.

Các băng tần trong thông tin vệ tinh .............................................18

Bảng 2.

Các định dạng hình........................................................................41

Bảng 3.

Các loại gói định nghĩa trong trường PT của RTCP .....................64


MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................1
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG VỆ TINH VSAT ..............4
1.1
HỆ THỐNG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CÁP QUANG BẮC NAM...4
1.1.1 Mạng thông tin quang .....................................................................4

1.1.2 Mạng quang đa truy nhập phân chia theo bước sóng......................6
1.1.3 Mạng đường trục cáp quang Bắc – Nam.......................................12
1.2
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH ..............13
1.2.1 Hệ thống thông tin vệ tinh.............................................................13
1.2.2 Trạm mặt đất .................................................................................20
1.2.3 Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh .............................................21
1.2.4 Mạng VSAT ..................................................................................23
1.2.5 Giới thiệu về vệ tinh Vinasat-1 .....................................................25
1.3
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MẠNG VSAT SỬ DỤNG VỆ TINH
VINASAT-1.....................................................................................26
1.3.1 Kiến trúc mạng VSAT sử dụng vệ tinh Vinasat-1 trên đường trục
cáp quang Bắc - Nam ....................................................................26
1.3.2 Kênh hướng đi và hướng về ..........................................................27
1.3.3 Cấu trúc, thành phần trạm HUB....................................................30
1.3.4 Cấu trúc, thành phần trạm VSAT..................................................34
Chương 2
TÌM HIỂU MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ VIDEO SỐ..............................36
2.1
VIDEO SỐ VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM..........................................36
2.1.1 Giới thiệu chung............................................................................36
2.1.2 Một số khái niệm về Video số.......................................................36
2.1.3 Khái quát về mã hóa Video số ......................................................43
2.2
CHUẨN MÃ HÓA MPEG ..............................................................48
2.2.1 Khái quát chung về chuẩn mã hóa MPEG ....................................48
2.2.2 Chuẩn mã hóa MPEG-1 ................................................................54
2.2.3 Chuẩn mã hóa MPEG-2 ................................................................55
2.2.4 Chuẩn mã hóa MPEG-4/H.264 .....................................................55

2.3
GIAO THỨC TRUYỀN TẢI VIDEO RTP/RTCP/RTSP...............60
2.3.1 Giới thiệu về giao thức RTP..........................................................60
2.3.2 Giao thức điều khiển RTCP ..........................................................63


2.3.3 Giao thức RTSP ............................................................................65
2.4
TÌM HIỂU VỀ TRUYỀN DÒNG VIDEO......................................67
2.4.1 Khái niệm truyền dòng Video .......................................................67
2.4.2 Giới thiệu một số hệ thống truyền dòng Video.............................68
2.5
MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VIDEO...........................70
Chương 3
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP HỆ THỐNG TRUYỀN DÒNG VIDEO
QUA KÊNH VỆ TINH VSAT.......................................................................73
3.1
MỤC ĐÍCH YÊU CẦU...................................................................73
3.1.1 Mục đích của hệ thống ..................................................................73
3.1.2 Yêu cầu hệ thống...........................................................................73
3.2
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG TỔNG THỂ .......................74
3.2.1 Mô hình giải pháp hệ thống tổng thể ............................................74
3.2.2 Các thành phần cần phải nghiên cứu xây dựng.............................75
3.2.3 Phương pháp nghiên cứu xây dựng...............................................75
3.3
MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG DÒNG
VIDEO KHI TRUYỀN QUA MẠNG VỆ TINH VSAT ................76
3.3.1 Hệ thống mã hóa, giải mã Video...................................................76
3.3.2 Ảnh hưởng của thời tiết đến chất lượng kênh truyền vệ tinh........77

3.3.3 Băng thông đường truyền..............................................................77
3.3.4 Độ trễ gói tin .................................................................................78
3.3.5 Lệch bộ định thời gian và Jitter.....................................................80
3.3.6 Mất mát gói tin ..............................................................................81
3.3.7 Mất khung hình .............................................................................81
3.4
MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM HẠN CHẾ CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DÒNG VIDEO ...........82
3.4.1 Phương thức mã hóa và giải mã Video .........................................82
3.4.2 Truyền không đối xứng .................................................................82
3.4.3 Khởi đầu chậm, tránh nghẽn trước................................................83
3.4.4 Tối ưu hóa theo đặc tính TCP .......................................................85
Chương 4
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .................88
4.1
SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN DÒNG VIDEO QUA
KÊNH VỆ TINH VSAT .................................................................88
4.2
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ......................................89
4.2.1 Đánh giá lựa chọn công nghệ mã hóa Video ................................89
4.2.2 Giải pháp Playback dòng Video bằng công nghệ DirectX


DirectShow....................................................................................95
4.3
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỆ THỐNG TRUYỀN
DÒNG VIDEO QUA KÊNH VỆ TINH........................................100
4.3.1 Phân tích một số yếu tố đường truyền ảnh hưởng đến chất lượng
truyền dòng Video.......................................................................100
4.3.2 Giải pháp hệ thống truyền dòng Video .......................................102

4.3.3 Giải pháp khắc phục nhược điểm trong giao thức RTP/RTCP...102
Chương 5
THIẾT KẾ, CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM ..................................106
5.1
Thiết kế thử nghiệm hệ thống truyền dòng Video qua kênh vệ tinh
VSAT .............................................................................................106
5.1.1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống .....................................................106
5.1.2 Các thành phần của hệ thống.......................................................106
5.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống..............................................107
5.2
Cài đặt và thử nghiệm....................................................................108
5.2.1 Công cụ và môi trường phát triển ...............................................108
5.2.2 Các phân hệ phần mềm được nghiên cứu phát triển ...................108
5.2.3 Một số thuật toán cơ bản trong hệ thống.....................................108
5.2.4 Giao diện chương trình thử nghiệm ............................................109
5.2.5 Môi trường thử nghiệm hệ thống ................................................110
5.3
Đánh giá kết quả ............................................................................112
KẾT LUẬN .............................................................................................................113
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................1


MỞ ĐẦU
Ngày 28-7-1995, Việt Nam chính thức gia nhập ASIAN, đánh dấu một bước
phát triển mới trong quan hệ đối ngoại với các nước ASIAN và trên trường Quốc tế.
Từ khi Việt Nam trở thành thành viên chính thức của ASEAN, tổ chức này đã có
những chuyển biến quan trọng về cả lượng và chất, trở thành nhân tố thiết yếu cho
hòa bình, ổn định và hợp tác phát triển ở Đông Nam Á, Đông Á, Thái Bình Dương
và thế giới. Cho tới nay, Việt Nam đã có rất nhiều hợp tác với các nước ASIAN
trong đó có hợp tác về an ninh quốc phòng. Một vấn đề trong hợp tác an ninh quốc

phòng với quân đội các nước đó là giải quyết vấn đề “An ninh phi truyền thống”.
Trong quá trình hợp tác, các nước xác định những lĩnh vực ưu tiên và hình thức hợp
tác về các vấn đề “an ninh phi truyền thống”, trong giai đoạn hiện nay cần ưu tiên
giải quyết các vấn đề như: đấu tranh với các hoạt động khủng bố, buôn bán ma túy,
buôn người, cướp biển, buôn bán vũ khí, rửa tiền, tội phạm kinh tế quốc tế và tội
phạm công nghệ cao. Đối với Việt Nam, đặc biệt chú trọng trong việc hợp tác giải
quyết các vấn đề an ninh phi truyền thống xảy ra trên Biển Đông
Việc nắm chắc, rõ ràng tình hình xảy ra trên biển để đưa ra được các phương
án tác chiến và các phương án phối hợp với các nước trong giải quyết các vấn đề
“An ninh phi truyền thống” là bài toán đặt ra cho công tác chỉ huy tham mưu tác
chiến trên đất liền. Hiện nay, phương pháp liên lạc giữa Trung tâm chỉ huy trên đất
liền với các lực lượng tuần tra trên biển vẫn đang dưới dạng điện đàm vô tuyến và
truyền ảnh qua sóng vô tuyến. Như vậy, thông tin cung cấp về đất liền vẫn chưa
thực sự được đầy đủ và trực quan. Vấn đề đặt ra là cần phải có giải pháp để đất liền
có được những thông tin hình ảnh thật trực quan sinh động về tình hình xảy ra trên
biển.
Vệ tinh Vinasat-1 đã được phóng lên từ năm 2008. Một trong những nhiệm
vụ quan trọng của Vinasat-1 là phục vụ bảo đảm cho an ninh - quốc phòng. Đây
chính là điều kiện thuận lợi để đưa ra các giải pháp cung cấp thông tin về tình hình
xảy ra trên biển bằng hình ảnh Video cho đất liền. Hiện nay các tàu tuần tra trên
biển đã bắt đầu được trang bị các trạm thu phát vệ tinh cỡ nhỏ (VSAT) và các
1


Camera chất lượng cao, khả năng Zoom quang lớn. Các hình ảnh Video thu được sẽ
được truyền qua vệ tinh về đất liền, cung cấp cho đất liền tình hình xảy ra trên biển
một cách rõ ràng, trực quan nhất. Một vấn đề đặt ra nữa là Quân đội cần phải chủ
động và bảo đảm bí mật an toàn thông tin cho vấn đề truyền Video từ biển đảo về
Trung tâm chỉ huy trên đất liền.
Luận văn Nghiên cứu giải pháp Hệ thống truyền dòng Video qua kênh vệ

tinh VSAT là bài toán đặt ra nhằm đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ đó.
Mục đích nghiên cứu của luận văn là:
+ Tìm hiểu, nghiên cứu, lựa chọn giải pháp mã hóa, giải mã và truyền Video
phù hợp với hệ thống truyền dẫn mạng vệ tinh. Nghiên cứu, thiết kế hệ thống truyền
dòng Video qua kênh vệ tinh VSAT phục vụ cung cấp thông tin trên biển.
+ Nghiên cứu, lập trình hệ thống truyền dòng Video qua kênh vệ tinh VSAT,
từ đó hoàn toàn chủ động trong việc cung cấp Video về tình hình xảy ra trên biển
cho Trung tâm chỉ huy trên đất liền.
Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc rất cố gắng tại phòng Lab Truyền
dẫn và Thông tin vệ tinh thuộc Trung tâm KTTT Công nghệ cao, dưới sự hướng
dẫn của PGS. TS. Nguyễn Thị Hoàng Lan, cùng với sự quan tâm, tạo điều kiện của
Đảng ủy, Ban Giám đốc Trung tâm KTTT Công nghệ cao, Bộ tư lệnh Thông tin,
BQP, tôi đã hoàn thành luận văn: Nghiên cứu giải pháp Hệ thống truyền dòng qua
kênh vệ tinh VSAT. Với sự nỗ lực của bản thân, luận văn đã có một số kết quả nhất
định, tuy nhiên, do khả năng hạn chế và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
thiếu sót. Tôi rất mong những ý kiến đóng góp của thầy cô trong hội đồng và các
các chuyên gia trong các lĩnh vực liên quan.
Cấu trúc luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận, bao gồm 5 chương.
• Chương 1: Tổng quan về mạng thông tin vệ tinh VSAT
• Chương 2: Tìm hiểu một số vấn đề về Video số
• Chương 3: Xây dựng giải pháp Hệ thống truyền dòng Video qua kênh
vệ tinh VSAT
• Chương 4: Phân tích và lựa chọn giải pháp công nghệ

2


• Chương 5: Thiết kế, cài đặt và thử nghiệm
Tôi xin được gửi lời cám ơn trân trọng đến các thầy cô giáo trong Viện Công
nghệ Thông tin, Đại học Bách khoa Hà Nội đặc biệt là cô giáo PGS.TS Nguyễn Thị

Hoàng Lan, bộ môn Truyền thông và mạng máy tính, Viện CNTT, Đại học Bách
Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn trân trọng đến Đảng ủy, Ban Giám đốc Trung
tâm KTTT Công nghệ cao, Bộ tư lệnh Thông tin cùng lãnh đạo phòng Kỹ thuật
Truyền dẫn Thông tin vệ tinh, Trung tâm KTTT Công nghệ cao, Bộ tư lệnh Thông
tin đã quan tâm tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận
văn.
Hà Nội, 10/2010
Người thực hiện

Nguyễn Đức Tuyên

3


Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG VỆ TINH VSAT
1.1 HỆ THỐNG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC CÁP QUANG BẮC NAM
1.1.1

Mạng thông tin quang

Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, loài người đã chứng kiến sự gia tăng
rất nhanh nhu cầu trao đổi thông tin thông qua các mạng điện thoại, máy tính….
Tương ứng với sự gia tăng về nhu cầu sử dụng các dịch vụ đó thì băng thông cung
cấp cũng phải tăng theo. Nhu cầu băng thông tăng bắt nguồn từ khối lượng thông
tin trao đổi, sự phổ cập rộng rãi Internet, các ứng dụng giải trí đa phương tiện….
Trong khi đó, phần lớn hạ tầng mạng viễn thông đã được xây dựng trước đây chủ
yếu phục vụ truyền dẫn lưu lượng thoại dẫn đến việc không đáp ứng nổi sự gia tăng
nhu cầu băng thông, cũng như băng thông rộng. Hệ thống thông tin sợi quang (gọi
tắt là thông tin quang) ra đời đã đáp ứng được nhu cầu về băng thông này. Với hệ

thống thông tin bằng cáp quang, dung lượng của hệ thống được tăng lên, chất lượng
được cải thiện, tổn hao giảm, cho phép đơn giản hoá trong việc nâng cấp, cung cấp
các dịch vụ mới.
1.1.1.1

Mô hình tổng quát của hệ thống thông tin quang

Sơ đồ tổng quát của một hệ thống thông tin quang có thể được biểu diễn như
trong hình dưới đây

Sîi quang

E/O
Coverter
F

E/O
Coverter
Bé khuyÕch ®¹i

F

Hình 1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin quang
Các thiết bị đầu cuối như máy tính, điện thoại, fax để thực hiện việc trao đổi
thông tin là các thiết bị tạo ra nguồn tín hiệu điện. Để truyền tin qua cáp sợi quang
cần phải chuyển tín hiệu từ dạng điện sang dạng quang nhờ nguồn sáng. Tín hiệu
4


được truyền đi bằng sợi quang tới bên thu. Trong quá trình truyền, do sự suy giảm

nên tín hiệu cần được khuyếch đại để đảm bảo cho bên thu có thể nhận được. Bên
thu sẽ sử dụng một bộ tách sóng quang để khôi phục lại tín hiệu điện và chuyển cho
các thiết bị đầu cuối tương đương.
1.1.1.2

Một số đặc điểm của thông tin quang

Do mục tiêu của hệ thống thông tin là truyền đi các bản tin nên một hệ thống
được đánh giá bằng dung lượng truyền dẫn, cự ly, độ tin cậy. Việc nghiên cứu, phát
triển một cách tích cực trong lĩnh vực thông tin sợi quang đã cho chúng ta một hệ
thống thông tin có nhiều ưu điểm:
+ Dung lượng truyền dẫn lớn: Khi tín hiệu được mang đi với tần số sóng
mang càng lớn thì lượng tin tức truyền được càng nhiều. Trong khi dung lượng của
hệ thống vi ba chỉ vài trăm MHz thì thông tin sợi quang là cỡ GHz. Dung lượng
truyền ở đây không phải bị giới hạn bởi kênh quang mà bởi tốc độ hoạt động của
các thiết bị điện tử.
+ Tổn hao thấp: Một ích lợi quan trọng nữa là tổn hao truyền dẫn trong sợi
quang thấp. Gần đây tổn hao chỉ còn 0,18dB/km ở bước sóng 1,55µm.
+ Không bị can nhiễu: Do tính chất là ống dẫn sóng cách điện nên tín hiệu
quang được giữ bên trong sợi, tránh được bất kỳ loại nhiễu nào từ bên ngoài trong
khi các loại cáp xoắn hay truyền radio chịu ảnh hưởng của nhiều loại nhiễu, đặc biệt
là nhiễu từ các nguồn phát sóng điện từ trường khác.
+ Tốc độ cao: Cho phép thiết lập các kết nối tốc độ cao. Tín hiệu quang
không đòi hỏi phải phối hợp trở kháng như tín hiệu điện nên chỉ cần dùng sợi quang
hoặc truyền qua không gian tự do để thiết lập kết nối.
Bên cạnh các ưu điểm trên của hệ thống thông tin sợi quang thì nó cũng có
một số nhược điểm như việc đấu nối, hàn giữa hai sợi quang khó; cần phải cấp
nguồn cho các trạm khuyếch đại/lặp ở trên tuyến; công nghệ sản xuất phức tạp…

5

1.1.2

Mạng quang đa truy nhập phân chia theo bước sóng

1.1.2.1

Mạng quang đa truy nhập

Mặc dù dung lượng của mạng đã nhận được là rất ấn tượng nhưng chúng ta
cũng mới chỉ sử dụng được một phần nhỏ trong khả năng truyền dẫn sẵn có của sợi
quang. Lý do chính là các thiết bị quang điện tại đầu vào và đầu ra của sợi quang
chưa thể hoạt động được với tốc độ tương xứng với băng thông của sợi. Từ đó dẫn
tới việc cần tận dụng băng thông có sẵn của sợi bằng cách cho phép đa truy cập vào
tài nguyên này. Do đó xu thế hiện nay là hướng vào một thế hệ mới của hệ thống
thông tin quang mà chúng ta gọi là Mạng quang đa truy nhập-Multiaccess Optical
Fiber Networks.
Trong các mạng quang đa truy nhập, toàn bộ đường dẫn giữa các node là
quang hoàn toàn, thụ động, không có bất cứ một bộ biến đổi quang điện nào ngoại
trừ tại hai đầu cuối của một kết nối.

(a)

(b)

Vµo

Ra

Vµo Ra

T

1xN star Node trung t©m
Vµo coupler hoÆc
WDM

Node 1

Ra

NxN
Star
coupler

Vµo
Ra

Node N

(c)

Node N

T

T
Vµo Ra

T

T

z

1
Vµo Ra

N
Vµo Ra

Hình 2. Một số cấu trúc cơ bản của mạng quang đa truy nhập
(a) Mạng hình sao N x N ; (b) Mạng hình sao 1 x N ; (c) Mạng bus đơn

6


Mạng mới này cũng cho phép tránh được tình trạng thắt cổ chai bằng cách
ứng dụng những ưu điểm của quang học. Ví dụ như các bộ tách/ghép tín hiệu thực
hiện hoàn toàn quang học… Hình 2. minh hoạ cho cấu trúc của mạng quang đa truy
nhập. Các node được nối với nhau sử dụng các phần tử quang thụ động như bộ
coupler hình sao (star coupler), bộ rẽ nhánh, bộ ghép kênh theo bước sóng-WDM…
Đa truy nhập vào cùng một tài nguyên, ở đây là sợi quang, có thể được thực
hiện bằng cách ghép kênh cho các node. Hiện nay chúng ta có các phương thức đa
truy nhập là Đa truy nhập phân chia theo bước sóng-WDMA, Đa truy nhập phân
chia theo bước sóng mang phụ-SCMA, Đa truy nhập phân chia theo thời gianTDMA và Đa truy nhập phân chia theo mã-CDMA
1.1.2.2

Kỹ thuật ghép bước sóng WDM

Trong những tiến bộ đạt được về thông tin quang phải kể đến kỹ thuật ghép
bước sóng quang WDM, nó thực hiện ghép các tín hiệu ánh sáng với những bước
sóng khác nhau để truyền trên sợi dẫn quang. Mục tiêu của ghép kênh WDM cũng
nhằm để tăng dung lượng kênh truyền dẫn. Ngoài ý nghĩa đó kỹ thuật này còn tạo ra
khả năng xây dựng các tuyến thông tin quang có dung lượng tương đương với ttốc
độ rất cao. Khi tốc độ đường truyền đạt tới mức nào đó sẽ xuất hiện hạn chế của các
mạch điện trong việc nâng cao tốc độ truyền dẫn. Khi tốc độ đạt tới hàng chục
Gbit/s, bản thân các mạch điện tử không thể đảm bảo đáp ứng được xung tín hiệu
cực kỳ hẹp; thêm vào đó, chi phí cho các giải pháp trở nên tốn kém vì cơ cấu hoạt
động quá phức tạp đòi hỏi công nghệ rất cao. Do đó kỹ thuật ghép kênh quang ra
đời đã khắc phục được những hạn chế đó.
Nguyên lý cơ bản của ghép kênh bước sóng quang có thể minh hoạ như ở
hình 3. Giả sử có nguồn phát quang làm việc ở các bước sóng khác nhau λ1 ,λ2 ,λ3 .
. λj . . λn. Các tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau này sẽ được ghép vào cùng
một sợi dẫn quang ở phía phát. bộ ghép bước sóng phải đảm bảo có suy hao nhỏ và
tin hiệu sa khi ghép sẽ được truyền dọc theo sợi để tới phía thu. Các bộ tách sóng
quang khác nhau ở phía đầu thu sẽ nhận lại các luồng tín hiệu với các bước sóng

7


riêng rẽ này sau khi chúng qua bộ giải ghép bước sóng.
Sîi dÉn quang

MUX
O(λ1 . . .λn)

I(λ1 . . .λn)

DMUX

Hình 3. Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng
Để thực hiện một hệ thống WDM theo một hướng, thì cần phải có bộ ghép
kênh ở đầu phát để kết hợp tín hiệu quang từ các nguồn phát quang khác nhau đưa
vào một sợi dẫn quang chung. Tại đầu thu, cần phải có bộ giải ghép kênh để thực
hiện tách các kênh quang tương ứng. Nhìn chung, các tín hiệu quang không phát
một lượng công suất đáng kể nào ở ngoài độ rộng phổ kênh đã định trước của
chúng, cho nên vấn đề xuyên kênh là không đáng lưu tâm ở đầu phát. vấn đề cần
lưu tâm ở đây là bộ ghép kênh phải có suy hao thấp để sao cho tín hiệu từ nguồn
quang tới đầu ra của bộ ghép ít bị suy hao. Đối với bộ tách kênh, vì các bộ tách
sóng qang thường nhạy cảm trên một vùng rộng các bước sóng cho nên nó có thể
thu được toàn bộ các bước sóng được phát đi. Như vậy, để ngăn chặn tín hiệu không
mong muốn một cách có hiệu quả, phải có biện pháp cách ly tốt các kênh quang. để
thực hiện điều này, cần thiết kế các bộ tách kênh thật chính xác hoặc sử dụng các bộ
lọc quang rất ổn định có bước sóng cắt chính xác.
1.1.2.3

Hướng truyền dẫn của hệ thống thông tin quang sử dụng WDM.

Như ở trên đã đề cập, hệ thống sử dụng WDM có thể thực hiện truyền dân
theo một hay hai hướng. đối với sử dụng một hướng thì phải có hai sợi dẫn quang
để thực hiện truyền dẫn và như vậy trong trường hợp này số bước sóng sử dụng trên
một sợi sẽ ít đi và số sợi sử dụng sẽ nhiều hơn. thực tế trong hệ thống này, các bước
sóng được truyền dẫn cùng chiều sẽ ở trên một sợi và các bước sóng theo chiều
ngược lại sẽ ở trên sợi kia. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất vì về
nguyên lý truyền dẫn đi và về, nó như hệ thống đơn kênh bình thường. Do các bước
sóng là cùng một hướng trên sợi cho nên yêu cầu thiết bị ghép bước sóng quang
8

MUX ở phía phát không quá nghiêm ngặt, quá trình ghép này đơn giản chỉ là ghép
các tín hiệu của các nguồn phát có độ rộng phổ rất hẹp, và công xuất của từng
nguồn phát chỉ tập trung ở độ rộng phổ kênh nhất định.
Đối với các hệ thống sử dụng truyền dẫn theo 2 hướng thì ưu điểm lớn nhất
là sử dụng ít sợi dẫn quang.trong trường hợp chỉ có một sợi quang vẫn có thể thiết
lập được tuyến truyền dẫn quang trên đó có nhiều bước sóng đi và về. đây là một lợi
thế khi tăng dung lượng kênh mà lượng cáp sợi quang đã sử dụng hết. Phương pháp
hai hướng chỉ thực sự có ý nghĩa khi thực hiện cung cấp cho các thuê bao quang
trong mạng truy nhập sử dụng một sợi quang và các hình thức biểu diễn tính vượt
trội của thông tin một sợi khi so sánh với phương thức truyền dẫn thông thường sử
dụng cáp đôi dây kim loại.
Kênh 1

Nguồn λ1
Một sợi quang

Kênh 2

Nguồn λ2

Thiết bị
WDM

Thiết bị
WDM

Thu λ1

Kênh 1

Thu λ2

Kênh 2

Thu λn

Kênh n

λ1, λ1. . . λn
Kênh n

Nguồn λn

Kênh vào
Kênh 1

Nguồn λ1

Thu λ2

a)
Thiết Một sợi quang Thiết
bị
bị
WDM
WDM
λ1

Thu λ1

Kênh ra

Nguồn λ2

Kênh vào

λ2
b)
Hình 4. Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng và theo hai hướng
1.1.2.4

Khả năng ghép bước sóng của hệ thống.

Các hệ thống sử dụng công nghệ WDM cho phép trên một hệ thống đồng
thời truyền được nhiều kênh quang với các bước sóng khác nhau mà mỗi kênh
quang (kể cả chiều đi và về) đó tương đương với một hệ thống truyền dẫn quang

9


thông thường. Như vậy hệ thống có bao nhiêu bước sóng thì dung lượng của hệ
thống sẽ tăng gấp bấy nhiêu lần so với hệ thống đơn kênh quang.
Như vậy cấu trúc của hệ thống có bao nhiêu bước sóng thì sẽ có bấy nhiêu
cặp thiết bị phát – thu quang. các cặp thiết bị này có thể là hoàn toàn giống nhau về
mặt đặc tính kỹ thuật trừ tham số về bước sóng tại thành phần quang của thiết bị. Về
nguyên lý thì có thể ghép vô số các bước sóng, có nghĩa là sẽ có vô số kênh thông
tin quang trên hai hoặc một sợi quang. các bước sóng này có thể nằm ở tất cả các
cửa sổ của sợi quang có suy hao truyền dẫn nhỏ, tuy nhiên ITU-T đã khẳng định
hiện tại có 3 vùng bước sóng 850, 1310 và 1550nm là có suy hao nhỏ và sử dụng

cho các hệ thống thông tin quang, và trong tương lai sẽ có các vùng bước sóng dài
hơn (như 2.7µm) sẽ được sử dụng. Trong thực tế, đầu những năm 1980 đã xuất hiện
nhiều hệ thống WDM ghép hai bước sóng ở vùng cửa sổ 1310nm và 1550nm, và
cho tới nay nhờ công nghệ laser và thiết bị ghép bước sóng phát triển, các hệ thống
hầu như chỉ thực hiện ghép các bước sóng cùng một cửa sổ. Trong hệ thống truyền
dẫn sử dụng công nghệ WDM, số bước sóng càng lớn thì dung lượng truyền dẫn sẽ
tăng rất nhanh và như vậy càng phải quan tâm tới xuyên kênh của hệ thống cũng
như suy hoa tín hiệu do thiết bị WDM gây ra. Đối với một dung lượng đã định
trước, việc thay bước sóng sẽ thay cho việc giảm số sợi sử dụng hoặc giảm tốc độ
truyền dẫn nền, đây là mối tương quan cần quan tâm khi áp dụng xây dựng hoặc
nâng cấp các tuyến truyền dẫn quang.
1.1.2.5

Tốc độ nền của hệ thống

Tốc độ nền trong hệ thống truyền dẫn quang WDM là tốc độ của mỗi một
kênh quang có bước sóng xác định. Tốc độ này có thể coi như là tốc độ của mỗi một
hệ thống đơn kênh quang thông thường và như vậy nó sẽ bị suy hao truyền dẫn và
tán sắc của sợi dẫn quang chi phối trực tiếp. Tốc độ truyền dẫn nền tăng sẽ làm quỹ
công suất giảm và ảnh hưởng của tán sắc sợi quang cũng tăng. để bù suy hao và
tăng quỹ công suất thì phương pháp sử dụng khuếch đại quang sợi là phù hợp nhất
nhưng vấn đề tán sắc sẽ là yếu tố phức tạp khó giải quyết. Có nhiều giải pháp bù tán

10


sắc hoặc sử dụng sợi tối ưu tại bước sóng 1550nm nhưng đều không có hiệu quả
lớn. Tuy nhiên, hiện nay với công nghệ điện tử và quang điện phát triển, các hệ
thống thiết bị 10Gbit/s (STM-64) đã thương mại hoá và như vậy việc tăng dung
lượng nhờ tăng tốc độ truyền dẫn đạt được một bước nhảy lớn. Các tốc dộ cao hơn

còn đang nghiên cứu và biện pháp sử dụng tốc độ nền 10Gbit/s làm một kênh quang
trong hệ thống WDM đang rất có ý nghĩa trong việc tăng dung lượng kênh và đơn
giản hoá quá trình xây lắp và quản lý hệ thống WDM. Tốc độ nền của hệ thống
càng lớn thì số bước sóng phải ghép càng ít, lúc đó số thiết bị trên hệ thống sẽ giảm
đáng kể và như vậy việc xây dựng, quản lý hệ thống sẽ đơn giản hơn nhiều. Tốc độ
nền cao sẽ tiết kiệm được sợi quang, bước sóng quang và như vậy tạo điều kiện cho
việc nâng cấp sau này dễ dàng.
Kỹ thuật WDM thường được dùng để nâng một dung lượng các tuyến đường
trục hoặc cáp quang biển nhằm thoả mãn lưu lượng mà vẫn đảm bảo cự ly truyền đi
xa và sử dụng ít sợi quang. Đối với các tuyến này thì tốc độ nền là khá cao và theo
như tốc độ nền lớn nhất đã thương mại hoá hiện nay đạt tới 10Gbit/s thì có thể có
các phương án sau:
Với dung lượng tương đương 10Gbit/s
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/ 4 bước sóng với tốc độ nền 2.5Gbit/s (STM-16)
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/ 1 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)
• Truyền 2 hướng, 1 sợi/ 2 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)
Với dung lượng tương đương 20Gbit/s
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/8 bước sóng với tốc độ nền 2.5Gbit/s (STM-16)
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/2 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)
• Truyền 2 hướng, 1 sợi/4 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)
Với dung lượng tương đương 40Gbit/s
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/ 16 bước sóng với tốc độ nền 2.5Gbit/s (STM-16)
• Truyền 1 hướng, 2 sợi/ 4 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)
• Truyền 2 hướng, 1 sợi/ 8 bước sóng với tốc độ nền 10Gbit/s (STM-64)

11


1.1.3

Mạng đường trục cáp quang Bắc – Nam

Mạng đường trục cáp quang Bắc - Nam được xây dựng trên nền tảng hai
đường trục DWDM XA và XB với thiết kế phần cứng cho phép mở rộng tới 40
bước sóng, trong đó tốc độ truyền dẫn trên mỗi bước sóng là 10Gb/s.
Các trạm trên đường trục XB triển khai dọc theo tuyến đường sắt Bắc Nam
đều có cấu hình xen/rẽ - OADM.
Đường trục XA sử dụng 02 sợi quang trên đường dây tải điện 500kV nên có
đặc điểm hoạt động khá ổn định, vững chắc. Tại các nút quan trọng, thiết kế trạm có
cấu hình xen/rẽ để hạ kênh cấp dịch vụ và thực hiện nối ngang (bằng thiết bị SDH)
sang đường trục XB để tạo thành các vòng bảo vệ theo từng khu vực.
Các thiết bị SDH trên cả 2 đường trục được thiết kế với dung lượng 10Gb/s,
bảo đảm đủ cung cấp các dịch vụ phục vụ yêu cầu chỉ đạo của Bộ tới các cơ quan
đơn vị trực thuộc. Liên kết giữa các thiết bị SDH trên đường trục XA và XB được
thiết kế thành vòng, có 3 liên kết ngang ở tốc độ STM-64 (10Gb/s) và 1 liên kết
ngang ở tốc độ STM-16 (2,5Gb/s) tạo thành các vòng bảo vệ cho các khu vực.
Thiết bị ghép bước sóng DWDM và SDH trên đường trục với khả năng cung
cấp nhiều loại giao diện, cho phép truyền tải nhiều loại hình dịch vụ mà không cần
sử dụng các bộ chuyển đổi sẽ bảo đảm chất lượng độ tin cây cao.
Theo định hướng phát triển mạng truyền dẫn SDH trong những năm tới,
mạng truyền dẫn quang nhánh được phân cấp tốc độ (STM-16, STM-1) tới các vòng
bảo vệ khu vực nhằm khắc phục hiện tượng nghẽn lưu lượng trong quá trình phát
triển mạng viễn thông và cho phép vu hồi lưu lượng tới mọi nút trong mạng, bảo
đảm thông tin liên lạc vững chắc trong mọi tình huống.
Với việc sử dụng thiết bị ghép kênh DWDM theo chuẩn G.694 của Liên
minh viễn thông quốc tế (ITU) quy định về lưới bước sóng, khoảng cách giữa kênh
quang là 0,4nm (50GHz) cho phép đầu tư phần cứng để nâng cao dung lượng truyền
dẫn đường trục lên 96 bước sóng.

12

1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
1.2.1

Hệ thống thông tin vệ tinh

1.2.1.1

Giới thiệu chung

Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng
vệ tinh để chuyển tiếp tín hiệu đến các trạm trên mặt đất. Do trạm chuyển tiếp 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:
Thông tin vệ tinh không bị ảnh hưởng bởi địa hình như đồi núi, thành phố, sa
mạc, đại dương. Sóng vô tuyến chuyển tiếp qua vệ tinh có thể truyền tới các vùng
xa xôi hẻo lánh, biên giới, hải đảo. Bởi vậy thông tin vệ tinh là phương tiện thông
tin tốt nhất cho các vùng mà các phương tiện thông tin khác khó đáp ứng.
Một vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (về lý
thuyết, 1 vệ tinh địa tĩnh có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt quả đất), một trạm
mặt đất có thể liên lạc với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó. Nếu có
3 vệ tinh địa tĩnh phóng lên ở ba vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu.
Có khả năng đáp ứng các dịch vụ thông tin băng rộng. Độ rộng băng tần của
mỗi bộ phát đáp (transponder) có thể lên đến hàng chục MHz. Mỗi bộ phát đáp cho
phép cung cấp băng thông cho nhiều trạm mặt đất khác nhau trong vùng phủ sóng
của vệ tinh.
Để thiết lập đường truyền thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh
lên quỹ đạo và 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 thông tin là vệ tinh tích cực, nghĩa là vệ tinh thu
tín hiệu từ một trạm mặt đất, khuếch đại, đổi tần và phát lại đến một hoặc nhiều
trạm mặt đất khác. Hình 5 chỉ ra một đường thông tin qua 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 trở về một trạm mặt đất khác gọi là đường xuống (downlink).

13


Hình 5. Đường thông tin vệ tinh
1.2.1.2

Phân cực sóng

+ Phân cực sóng là gì:
Trường điện từ của một sóng vô tuyến điện khi đi trong một môi trường (như
là khí quyển) dao động theo một hướng nhất định. Phân cực là hướng dao động của
điện trường
Có hai loại phân cực sóng vô tuyến điện được sử dụng trong thông tin vệ
tinh: sóng phân cực thẳng và sóng phân cực tròn.
+ Sóng phân cực thẳng
Một sóng phân cực thẳng có thể tạo ra bằng cách dẫn các tín hiệu từ một ống
dẫn sóng chữ nhật đến anten loa. Nhờ đó, sóng được bức xạ theo kiểu phân cực
thẳng đứng song song với cạnh đứng của anten loa. Để thu được sóng này, anten thu
được cũng cần được bố trí giống tư thế của anten phía phát.
Khi đặt nó vuông góc, thì không thể thu được sóng này ngay cả khi sóng đi
vào ống dẫn sóng, vì nó không nối được cáp đồng trục. Mặc dù sóng phân cực
thẳng dễ dàng tạo ra, nhưng cần phải điều chỉnh hướng của ống dẫn sóng anten thu
sao cho song song với mặt phẳng phân cực của sóng đến.

+ Sóng phân cực tròn
Sóng phân cực tròn là sóng khi truyền lan, phân cực của nó quay tròn. Có thể
tạo ra loại sóng này bằng cách kết hợp hai sóng phân cực thẳng có phân cực vuông

14


góc với nhau và góc lệch pha là 900. Sóng phân cực tròn là sóng phân cực phải hay
trái phụ thuộc vào sự khác pha giữa các sóng phân cực thẳng và sớm pha hay chậm
pha.
Phân cực quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ với tần
số bằng tần số sóng mang. Đối với sóng phân cực tròn mặc dù không cần điều chỉnh
hướng của loa thu, nhưng mạch fiđơ của anten lại trở nên phức tạp hơn đôi chút.
1.2.1.3

Quỹ đạo vệ tinh

Vệ tinh có hai dạng quỹ đạo cơ bản là quỹ đạo êlíp và quỹ đạo tròn.
- Quỹ đạo êlíp (HEO - Highly Elpitical Orbit): Có độ nghiêng của mặt phẳng
quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 65o, cận điểm (điểm gần nhất từ quỹ đạo vệ
tinh đến trái đất) là 1000 km và viễn điểm (điểm xa nhất từ quỹ đạo vệ tinh đến trái
đất) là 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo là 11giờ 58 phút.
- Quỹ đạo tròn: Được phân thành hai loại quỹ đạo cực và quỹ đạo xích đạo:
+ Quỹ đạo cực (MEO - Medium Earth Orbit, LEO - Low Earth Orbit) có
mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích đạo, nghĩa là mỗi vòng bay của
vệ tinh sẽ đi qua hai cực quả đất.
+ Quỹ đạo xích đạo (GSO - Geostationary Orbit, GEO - Geostatinary Earth
Orbit) có mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo. Trong quỹ đạo xích
đạo, nếu chiều bay vệ tinh cùng chiều với chiều quay quả đất và có chu kỳ bằng chu
kỳ quay của quả đất gọi là quỹ đạo địa tĩnh.

Có thể tóm tắt các dạng quỹ đạo của vệ tinh bằng hình 1-2. Từ các dạng quỹ
đạo nêu trên thì vệ tinh địa tĩnh (vệ tinh bay theo quỹ đạo địa tĩnh) được sử dụng
cho lĩnh vực thông tin là lý tưởng nhất vì nó đứng yên khi quan sát từ một vị trí cố
định trên mặt đất, nghĩa là thông tin sẽ được bảo đảm liên tục, ổn định trong 24 giờ
đối với các trạm nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh mà không cần chuyển đổi
sang một vệ tinh khác. Bởi vậy, hầu hết các hệ thống thông tin vệ tinh cố định đều
sử dụng vệ tinh địa tĩnh.

15


Hình 6. Quỹ đạo cơ bản của vệ tinh
1.2.1.4

Băng tần và băng thông

Để thực hiện được liên lạc giữa mặt đất và vệ tinh, các sóng mang phải có
tần số cao hơn tần số giới hạn xuyên qua tầng điện li. Người ta đã chứng minh được
rằng, các tần số nhỏ hơn 1GHz đều bị tiêu hao lớn do tầng điện li, còn cao hơn
10GHz thì bị khí quyển mây mưa hấp thụ. Chỉ có giới hạn từ 1-10GHz là bị tiêu
hao nhỏ nhất. Truyền các tín hiệu vô tuyến trong dải này được xem là truyền sóng
trong không gian tự do. Thông tin vệ tinh là một dạng truyền sóng trong không gian
tự do.
Mỗi trạm vệ tinh được phân phối cho một băng tần nhất định. Trong thông
tin vệ tinh, người ta thường phân biệt các khái niệm băng tần như sau: Băng tần
chiếm dụng (Occupied Bandwidth) BOCC, Băng tần danh định (Allocated
Bandwidth) BALL, Băng tần tạp âm (Noise Bandwidth) BN, Băng tần phân tích
(Resolution Bandwidth) BRES và Băng tần công suất tương đương (Equivalen Power
Bandwidth) BEqP.
Băng tần danh định BALL là băng tần thực sự mà vệ tinh cung cấp cho trạm

mặt đất. Để đánh giá chất lượng sóng mang trong BALL người ta phải đo công suất

16


(dB) của nó tại một vị trí nào đó xác định bởi BRES . Nếu lý tưởng thì BRES = 1Hz,
nhưng trên thực tế BRES bằng khoảng 1% BALL .
Các dải BALL của các trạm mặt đất được đặt sát cạnh nhau, cho nên giữa
chúng phải có 1 khoảng bảo vệ nào đó nhằm tránh xuyên nhiễu. Vì vậy thực sự các
sóng mang chỉ làm việc với dải tần chiếm dụng BOCC nhỏ hơn và nằm trong BALL .
BOCC được xác định bằng khoảng băng tần giữa 2 BRES sao cho giá trị công suất
đỉnh lớn hơn công suất mỗi BRES tối thiểu 40dB. Thông thường thì BOCC có giá trị
trong khoảng 1/1.1 đến 1/1.2 BALL
Với mỗi giá trị BOCC nào đó, các trạm mặt đất còn phải chịu sự quy định về
mức công suất phát không được lớn hơn 1 giá trị cực đại nhất định. Bởi vì nếu một
trạm phát công suất lớn quá thì tác hại nó sinh ra sẽ ảnh hưởng nghiêm trong đến
các kênh lân cận có công suất nhỏ hơn. Do vậy một trạm muốn phá công suất lớn
thì tương đương với việc dải tần chiếm dụng của nó sẽ mở rộng ra. Giá trị của BEqP
đặc trưng cho sự tương đương đó. Các kỹ thuật truyền dẫn hiện nay đang cố gắng
để làm cho BEqP bằng với BOCC dựa trên việc giảm bớt công suất phát cần thiết của
các trạm mặt đất. Một trong những kỹ thuật được áp dụng để giảm công suất phát
mà vẫn đảm bảo tỷ lệ BER là mã sửa lỗi trước FEC.
1.2.1.5

Phân bổ tần số cho các hệ thống thông tin vệ tinh

Phân bố tần số cho các dịch vụ vệ tinh là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi
sự cộng tác quốc tế và có quy hoạch. Phân bố tần được thực hiện dưới sự bảo trợ
của Liên đoàn viễn thông quốc tế (ITU). Để tiện cho việc quy hoạch tần số, toàn thế
giới được chia thành ba vùng:

Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên xô cũ và Mông Cổ
Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Đảo Xanh
Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc và Tây nam Thái Bình Dương
Trong các vùng này băng tần được phân bổ cho các dịch vụ vệ tinh khác
nhau, mặc 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 bao gồm:

17