Nghiên cứu năng lượng đường truyền hệ thống INMARSAT b đài LES hải phòng

Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
***

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi : Hội đồng bảo vệ, khoa Điện Tử-Viễn Thông, hệ Sau đại học, trường
Đại Học Hàng Hải
Tôi tên là : Luân Quốc Tùng
Lớp

: KTĐT 2013

Tên đề tài tốt nghiệp:
“Nghiên cứu năng lượng đường truyền hệ thống INMARSAT-B Đài LES Hải
Phòng”.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015
Người thực hiện
Luân Quốc Tùng

i


LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm học tập và nghiên cứu em đã hoàn thành khóa học và luận văn tốt
nghiệp của mình. Tập luận văn này là kết quả học tập tại Viện Sau đại học – Đài
học Hàng Hải – Ngành Điện Tử Viễn Thông và là thay lời cảm ơn chân thành
nhất của em đến tất cả các thầy cô giáo, những người đã tận tâm, nhiệt tình giảng

dạy tất cả các môn học để em có kiến thức thực hiện tốt đề tài.
Qua đây em gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Vũ Đức Lập, người Thầy đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt thời gian qua.
Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn của mình đến gia đình, những người đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong việc học tập và động viên giúp đỡ em cố
gắng làm tốt đề tài tốt nghiệp.
Sau cùng, là lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè, các anh chị đã giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập tại trường.

Hải Phòng, ngày 01 tháng 09 năm 2015
Sinh viên
Luân Quốc Tùng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU.......................................v
MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH........2
1.1Tổng quan............................................................................................................2
1.2 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh..................................................2
1.3 Cấu trúc tổng thể và nguyên lý thông tin vệ tinh...........................................3
1.4. Đặc điểm của thông tin vệ tinh........................................................................4
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG INMARSAT B TẠI ĐÀI VỆ TINH

MẶT ĐẤT INMARSAT HẢI PHÒNG...........................................................10
2.1 Giới thiệu chung về hệ thống Inmarsat.........................................................10
2.2 Chức năng thông tin của hệ thống thông tin vệ tinh Inmarsat....................11
2.3 Các dịch vụ trong hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT.........................14
2.4 Các hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT.................................................17
2.5 Hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT-B....................................................21
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN DỰ TRỮ NĂNG LƯỢNG ĐƯỜNG TRUYỀN HỆ
THỐNG INMARSAT B ĐẶT TẠI ĐÀI VỆ TINH MẶT ĐẤT INMARSAT
HẢI PHÒNG.....................................................................................................24
3.1 Đặt vấn đề.........................................................................................................24
3.2 Cơ sở lý thuyết tính toán và dự trữ năng lượng đường truyền...................25
3.2 Tính toán và dự trữ năng lượng đường truyền cho hệ thống INMARSAT-B
tại Đài vệ tinh Mặt đất INMARSAT Hải Phòng.................................................38

iii


iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt

Giải thích

INMARSAT

International Maritime Sattelite: Tổ chức thông
tin vệ tinh hàng hải Quốc tế.

PSTN

Public Switched Telephone Network: Mạng
chuyển mạch thoại công cộng

PSDN

Public Switched Data Network: Mạng số liệu
chuyển mạch công cộng

ISDN

Intergrated Services Digital Network: Mạng số
đa dịch vụ

SES

Satellite Earth Station: Trạm vệ tinh mặt đất

AOR-W

Atlantic Ocean Region West: Vùng tây Đại Tây
dương

AOR-E

Atlantic Ocean Region East: Vùng Đông Đại
Tây dương

IOR

Indian Ocean Region: Khu vực Ấn Độ Dương

PQR

Pacific Ocean Region: Khu vực Thái Bình
Dương

MSI

Maritime safety information: bản tin an toàn
hàng hải

NAVAREA

Navtext Area: Vùng dịch vụ điều hướng

EGC

Enhanced Group Call: Cuộc gọi nhóm nâng cao

MES

Mobile Earth Station: Đài mặt đất di động

RCC

Rescue coordination center: Trung tâm cứu nạn

SAR

Search and rescue: tìm kiếm và cứu nạn

BPSK

Binary Phase Shift Keying: Điều chế pha PSK 2
mức

EIRP

Equivalent isotropically radiated power: Công
suất bức xạ đẳng hướng tương đương

v


dB

Decibel

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Quy định băng tần thông tin vệ tinh

9

2.1

Các vệ tinh INMARSAT hiện đang hoạt động

11

3.1

Lượng mưa tương ứng với tổng thời gian suy giảm 45
tín hiệu do mưa trung bình trong năm.

3.2

Quan hệ giữa hệ số nhiễu và nhiệt độ nhiễu.

51

3.3

Dự trữ năng lượng cho đường truyền

54

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

1.1

Hình mở vỏ Sputnik-1

2

1.2

Sơ đồ đường thông tin vệ tinh

4

1.3

Vệ tinh quỹ đạo thấp

5

1.4

Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh

6

1.5

Sự suy giảm của sóng vô tuyến trong không gian

8

2.1

Cấu trúc mạng INMARSAT-B

23

3.1

Mô hình vật lý năng lượng đường truyền vệ tinh

27

3.2

Mô tả anten đẳng hướng.

28

3.3

Anten thực bức xạ vùng A

28

3.4

Tính mức công suất thu

29

3.5

Tính suy hao thu phát

30

3.6

Suy hao do anten thu phát lệnh nhau

30

3.7

Mô tả tuyến lên (Uplink).

34

3.8

Mô tả tuyến xuống (Downlink).

36

3.9

Mô tả tuyến tổng

36

3.10

Tính suy giảm do mưa theo ITU-R

44

3.11

Lượng mưa trung bình (mm/h) của các vùng trên

47

thế giới
3.12

Lượng mưa R0.01 (mm/h) vượt quá 0.01% của một 47
năm trung bình.

3.13

Toán đồ xác định suy hao trên một đơn vị chiều

dài trong mưa γR
viii

47


3.14

Sơ đồ tính toán khoảng cách từ trạm mặt đất tới

49

vệ tinh
3.15

Tóm tắt các mức công suất ở tuyến lên.

ix

52


MỞ ĐẦU
Thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống , hầu hết
chúng ta luôn gắn liền với với một vài dạng trao đổi thông tin nào đó. Các dạng
trao đổi thông tin có thể như : đàm thoại giữa nguời với người , đọc sách, gửi và
nhận thư, nói chuyện qua điện thoại, xem phim hay truyền hình…. Có thể có hàng
ngàn ví dụ khác nhau về thông tin liên lạc, trong đó thông tin số liệu là một phần
đặc biệt trong toàn bộ lĩnh vực thông tin.
Ngày nay với sự phát triển đa dạng của các hệ thống thông tin đặc biệt là hệ

thống thông tin vệ tinh đã đưa thông tin liên lạc có bước phát triển nhẩy bậc. Các
ứng dụng của thông tin vệ tinh ngày càng trở lên rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực.
Các hệ thống vệ tinh trong hàng hải cũng đã phát triển một cách nhanh chóng và
ngày càng có xu thế phục vụ đa dạng hơn các dịch vụ tới người sử dụng. Một dịch
vụ được quan tâm trong đề tài của em là dịch vụ truyền số liệu trong hệ thống
INMARSAT-B – một dịch vụ với mục đích theo dõi quản lý tàu thuyền và cung
cấp các ứng dụng ứng cứu và truyền thông ngoài khơi qua vệ tinh.
Trong hệ thống thông tin vô tuyến nói chung, thông tin vệ tinh nói riêng,
năng lượng đường truyền là yếu tố quyết định để truyền đưa tín hiệu từ nơi này đến
nơi kia, tùy theo khoảng cách, đặc tính môi trường và công nghệ truyền dẫn mà
năng lượng cần thiết để truyền đưa tín hiệu ở các mức khác nhau. Đề tài “Nghiên
cứu năng lượng đường truyền hệ thống Inmarsat-B Đài LES Hải Phòng” được em
lựa chọn và thực hiện nhằm nghiên cứu, tìm hiểu cơ sở khoa học, đặc tính, cấu trúc
và các thông số kỹ thuật của hệ thống thông tin vệ tinh trong đó chú trọng vào hệ
thống INMARSAT-B tại Đài vệ tinh mặt đất INMARSAT Hải Phòng, tham chiếu,
đánh giá với các tham số lý thuyết để từ đó hiểu sâu hơn về hệ thống có thể tính
toán, trình diễn các thông số kỹ thuật phục vụ cho việc dự trữ năng lượng đường
truyền cho hệ thống Inmarsat-B.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
1.1

Tổng quan
Thông tin vệ tinh đã có sự phát triển vượt bậc trên 20 năm qua và đã trở

thành phương tiện thông tin để xây dựng một xã hội định hướng thông tin tiên tiến
Với các ưu điểm của mình thông tin vệ tinh đã khắc phục các hạn chế của

thông tin vô tuyến mặt đất. Nó có thể truyền thông tin đến tất cả các vùng địa lý
trên thế giới và cước phí rẻ nhất cho các cuộc liên lạc ở khoảng cách xa. Hơn
nữa.thông tin vệ tinh còn có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ như : dịch vụ thoại,
dịch vụ telex, truyền dữ liệu, vô tuyến dẫn đường, thăm dò tài nguyên, truyền ảnh
(facimile) qua đường thoại, thông tin an toàn cứu nạn (cho cả hàng hải và hàng
không), trao đổi dữ liệu điện tử… và được kết nối với các mạng thông tin mặt đất
như PSTN (Public Switched Telephone Network –Mạng chuyển mạch thoại công
cộng), PSDN (Public Switched Data Network – Mạng số liệu chuyển mạch công
cộng), ISDN (Intergrated Services Digital Network –Mạng số đa dịch vụ)…
1.2

Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh

-

Tháng 10 năm 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ
tinh nhân tạo SPUTNIK-1 đánh dấu một kỷ nguyên về thông tin vệ tinh.
Chiếc vệ tinh đầu tiên, nặng chỉ có 83,6kg, hình quả cầu chịu áp lực bằng
hợp kim nhôm được đánh sáng bóng. Vệ tinh được trang bị 2 máy phát vô
tuyến điện và 4 cây anten;

Hình 1.1 Hình mở vỏ Sputnik-1
2


-

Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SOCRE của Mỹ, bay ở
quỹ đạo thấp;

-

Năm 1964 thành lập tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT;

-

Cuối năm 1965 Liên Xô phóng thông tin vệ tinh MOLNYA lên quỹ đạo elip;

-

Năm 1971 thành lập tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTERSPUTNIK gồm
Liên Xô và 9 nước XHCN;

-

Năm 1927-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonnesia sử dụng vệ tinh cho
thông tin nội địa;

-

Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hành hải quốc tế qua vệ tinh
INMARSAT (International Maritime Satellite);

-

Năm 1984 Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tuyến qua
vệ tinh;

-

Năm 1987 thử nghiệm thành công vệ tin phục vụ cho thông tin di động qua
vệ tinh;

-

Thời kỳ những năm 1999 đến nay, ý tưởng và hình thành những hệ thống
thông tin di động và băng thông rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh.

1.3

Cấu trúc tổng thể và nguyên lý thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh được thực hiện trên cơ sở một vệ tinh có khả năng thu phát

sóng vô tuyến điện. Khi đó vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vô tuyến điện nhận được từ
các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạm mặt đất khác. Vệ tinh
thông tin có thể được chia làm hai loại:
-

Vệ tinh quĩ đạo thấp : là vệ tinh mà nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục,
thời gian cần thiết cho vệ tinh chuyển động xung quanh quĩ đạo của nó khác
với chu kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó

-

Vệ tinh địa tĩnh : là vệ tinh được phóng lên quĩ đạo ở độ cao khoảng 36000
km so với đường xích đạo. Vệ tinh địa tĩnh bay xung quanh quả đất một
3


vòng mất 24 giờ do vậy chu kỳ quay của nó bằng với chu kỳ quay của trái

đất theo hướng đông. Và khi ta quan sát từ mặt đất vệ tinh dường như đứng
yên. Vệ tinh địa tĩnh có ưu điểm hơn vệ tinh quĩ đạo thấp ở độ ổn định thông
tin

Vệ tinh

Tuyến xuống
Tuyến lên

Trạm mặt đất

Trạm mặt đất

Hình 1.2. Sơ đồ đường thông tin vệ tinh
Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ
tinh lên qũy đạo và có khả năng thu sóng vô tuyến điện.Vệ tinh có thể là vệ tinh
thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thu động và không khuếch đại và
biến đổi tần số. Hầu hết các vệ tinh thông tin hiện nay là vệ tinh tích cực. Vệ tinh
sẽ thu tín hiệu từ trạm mặt đất, (SES: Satellite Earth Station) biến đổi, khuếch đại
và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác.
Tín hiệu từ trạm mặt đất vệ tinh, gọi là đường lên (uplink) và tín hiệu từ trạm
mặt từ vệ tinh về một trạm mặt đất khác đường xuống (downlink). Thiết bị thông
tin qua vệ tinh bao gồm một số bộ phát đáp sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần
nào đó lên một công suất đủ lớn và phát về mặt đất.
1.4.
1.4.1.

Đặc điểm của thông tin vệ tinh
Vệ tinh và các dạng quỹ đạo của vệ tinh

4


Một vệ tinh có khả năng thu và phát sóng vô tuyến điện khi được phóng vào
vũ trụ ta gọi là vệ tinh thông tin. Khi đó vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vô tuyến điện
nhận được từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạm mặt đất
khác.
Do vệ tinh chuyển động khác nhau khi quan sát từ mặt đất, phụ thuộc vào
quỹ đạo bay của vệ tinh, vệ tinh có thể phân ra vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh địa
tĩnh.
Mỗi loại vệ tinh có nhưng đặc điểm riêng, tùy theo từng loại ứng dụng mà
việc sử dụng vệ tinh cũng khác nhau.
Khi quan sát từ mặt đất, sự di chuyển của vệ tinh theo quỹ đạo bay người ta
thường phân vệ tinh thành hai loại:
-

Vệ tinh quỹ đạo thấp: là vệ tinh chuyển động liên tục so với mặt đất, thời
gian cần thiết cho vệ tinh để chuyển động xung quanh quỹ đạo của nó khác
với chu kỳ quay của quả đất (loại vệ tinh này được ứng dụng trong việc
nghiên cứu khoa học, quân sự, khí tượng thủy văn, thông tin di động, …)

Quỹ đạo
elip

Hình 1.3. Vệ tinh quỹ đạo thấp
+

Ưu điểm:
•

Phủ sóng được các vùng có vĩ độ cao > 81,3o.

•

Góc ngẩng lớn nên giảm được tạp âm do mặt đất gây ra.

+ Nhược điểm:

5


•

Mỗi trạm phải có ít nhất hai anten và anten phải có cơ cấu điều chỉnh

chùm tia.
•

Để đảm bảo liên lạc liên tục trong 24 giờ thì phải cần nhiều vệ tinh.

+ Ứng dụng: Tổn hao đường truyền nhỏ do vệ tinh bay ở độ cao thấp, nên
phù họp với thông tin di động. Trễ truyền lan nhỏ.
-

Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao khoảng
36.000 km so với đường kính quỹ đạo. Vệ tinh này bay xung quanh trái đất 1
vòng mất 24 giờ. Do thời gian bay của vệ tinh bằng thời gian quay của Trái
đất và cùng phương hướng (hướng Đông), bởi vậy vệ tinh dường như đứng
yên khi quan sát từ mặt đất, gọi là vệ tinh địa tĩnh.

Hình 1.4. Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh
+

Ưu điểm:
 Hiệu ứng Dopler rất nhỏ do đó việc điều chỉnh anten trạm mặt đất là

không cần thiết.
 Vệ tinh coi như đứng yên so với trạm mặt đất. Do vậy đây là quỹ đạo
lý tưởng cho các vệ tinh thông tin, nó đảm bảo thông tin ổn định và liên tục
suốt 24 giờ trong ngày.
 Vùng phủ sóng của vệ tinh lớn, bằng 42,2% bề mặt trái đất.

6


 Các trạm mặt đất ở xa có thể liên lạc trực tiếp và hệ thống 3 vệ tinh
có thể phủ sóng toàn cầu.
+

Nhược điểm:
 Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo duy nhất tồn tại trong vũ trụ và được coi
là một tài nguyên thiên nhiên có hạn. Tài nguyên này đang cạn kiệt
do số lượng vệ tinh của các nước phóng lên ngày càng nhiều.
 Không phủ sóng được những vùng có vĩ độ lớn hơn 81,3 0. Chất
lượng đường truyền phụ thuộc vào thời tiết.
 Thời gian trễ truyền lan lớn, theo đường ngắn nhất có:
 Từ: trạm – vệ tinh – trạm (72.000Km) ≈ 240ms.
 Từ: trạm – vệ tinh – trạm Hub – vệ tinh – trạm (154.000Km) ≈
513ms.
 Từ: trạm – vệ tinh – trạm (143.000Km) ≈ 447ms.

 Tính bảo mật không cao.
 Suy hao công suất cho đường truyền lớn (gần 200dB).

+

Ứng dụng:

Được sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm thông tin cho các
vùng có vĩ độ nhỏ hơn 81,30. Là loại vệ tinh được sử dụng phổ biến nhất, với nhiều
loại hình dịch vụ.
Nhận xét: Từ các dạng quỹ đạo nêu trên thì vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh sử
dụng cho thông tin là lý tưởng nhất vì nó đứng yên khi quan sát từ vị trí cố định
trên trái đất. Nghĩa là thông tin sẽ được bảo đảm liên lục, ổn định trong 24 giờ 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.

7


Phân chia dải tần cho thông tin vệ tinh

Atenuaton Coefcient (dB/Km)

1.4.2.

20
10
3

O2

(a) Ionospheric scintillation
Nhiễu tầng ion

(a) 1.5: Sự suy giảm của sóng vô tuyến trong không gian
Hình

Hình2 trên choRadio
thấy
sóng
Window

điện (b)
từ

ở tần số

(b) Rain attenuation
Suybị
giảm
do mưa
thấp
hấp
thụ năng

lượng mạnh

(c) Atmospheric gases Nhiễu

1
khi truyền qua
tầng điện li (đặc biệt là mây từ) và ởkhítần
số cao (lớn hơn 10Ghz) bị
quyển
0.5
suy hao đáng
kể khi truyền qua lớp khí quyển (mây(d)mù
và đặc biệt
là mưa). Chỉ có
Tropospheric
scintillation
0.2

(d)

H2O

(c)

Nhiễu tầng đối lưu

dải tần từ 1-10 GHz là có suy hao tương đối thấp nên được chọn sử dụng trong
0.1

(Ghz) (Radio Window).
thông tin vệ 0.2
tinh,0.5ta gọi
khoảng
tần

số20này30là cửaFrequency
sổ vô tuyến
1
2
5
10

Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) chia thế giới ra làm 3 khu vực:
• Khu vực 1: gồm Châu Âu, Châu Phi, vùng Trung Đông và Nga.
• Khu vưc 2: gồm các nước châu Mỹ.
• Khu vực 3: gồm các nước Châu Á và Châu Đại Dương
Tần số phân phối cho một dịch vụ nào đó có thể phụ thuộc vào khu vực.
Trong một khu vực một vùng dịch vụ có thể được dùng toàn bộ băng tần của khu
vực này hoặc phải chia sẻ với các dịch vụ khác. Các dịch vụ cố định sử dụng các
băng tần theo băng sau:

8


Bảng 1.1 Quy định băng tần thông tin vệ tinh
Đối với thông tin vệ tinh Quốc tế, độ tin cậy là rất quan trọng. Do đó việc
lựa chọn băng tần dùng cho thông tin vệ tinh Quốc tế phải cần được lựa chọn và
thăm dò kỹ càng. Người ta đã chọn băng C dùng cho thông tin vệ tinh Quốc tế, còn
băng Ku trước đây dùng cho thông tin vệ tinh nội địa hiện nay đã được mở rộng
cho khu vực.

9


CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG INMARSAT B TẠI ĐÀI VỆ TINH

MẶT ĐẤT INMARSAT HẢI PHÒNG
2.1

Giới thiệu chung về hệ thống Inmarsat
INMARSAT (International Maritime Sattelite) là một tổ chức đa quốc gia

thành lập vào 3/9/1979 nhằm thiết lập và quản lý hoạt động mạng thông tin vệ tinh
toàn cầu chủ yếu cung cấp các dịch vụ phục vụ cho ngành hàng hải. Hệ thống
INMARSAT bắt đầu hoạt động từ 1/2/1982 và phát triển rất nhanh chóng, tận dụng
được các thành tựu khoa học công nghệ hiện đại.
Vùng phủ sóng của vệ tinh INMARSAT rộng bao phủ toàn bộ trái đất từ (70
0

N - 70 0S) là vùng biễn diễn ra hầu như toàn bộ mọi hoạt động của con người. Các

vệ tinh INMARSAT được phóng nên quỹ đạo ở độ cao 35.800 km so với đường
xích đạo của trái đất. Có 4 vệ tinh INMARSAT đang hoạt động ở 4 vùng đại dương
là POR, IOR, AOR-W, AOR-E và một số vệ tinh dự phòng.
Vùng bao
phủ
AOR-W

AOR-E

IOR

POR

Vệ tinh

Vị trí

Năm phóng

Tình trạng

INM2-F4

55.5W

1992

Đang sử dụng

Marecs-B2

58.0W

1984

Dự phòng

INM2-F2

15.5W

1991

Đang sử dụng

IntelsatV-MNSB

18.5W

1983

Dự phòng

Marisat-F1

106W

1976

Dự phòng

INM2-F1

64.5E

1990

Đang sử dụng

IntelsatV-MCSA

66.0E

1982

Dự phòng

Marisat-F2

72.6E

1976

Dự phòng

INM2-F3

179.E

1992

Đang sử dụng

IntelsatV-NCSD

180.1E

1984

Dự phòng

10


Marisat-F3

182.5E

1976

Dự phòng

Bảng 2.1: Các vệ tinh INMARSAT hiện đang hoạt động
Do nhu cầu thông tin tăng nên nhanh chóng nên đầu những năm 1990 vệ
tinh INMARSAT-2th được phóng vào quỹ đạo nhằm tăng số kênh thông tin. Hiện
nay thế hệ vệ tinh INMARSAT-3th đã được phóng nên quỹ đạo phủ sóng kiểu
(spot-beam) phục vụ thông tin và có rất nhiều ưu điểm.
Các vệ tinh địa tĩnh được điều khiển bởi một trạm điều khiểu dưới mặt đất
(SCC) nhằm giữ cho vệ tinh bay đúng quỹ đạo, vị trí và giữ cho anten luôn hướng
về vị trí yêu cầu.
Các loại đài trạm trong hệ thống INMARSAT
-

Trung tâm phối hợp mạng lưới thông tin (NCC): Điều khiển toàn bộ mọi
hoạt động của hệ thống thông tin vệ tinh

-

Trạm điều phối mạng lưới thông tin (NCS): điều khiển các kênh thông tin
liên lạc, phát các bản tin trong vùng đại dương.

-

Các trạm mặt đất (LES/CES) kết nối giữa vệ tinh và mạng thông tin công
cộng quốc gia, quốc tế. Mỗi vùng phủ sóng có nhiều trạm (LES/CES) có hệ

thống anten lớn có thể liên lạc đồng thời với nhiều đài di động MES.

-

Các trạm đài di động MES có kết cấu nhỏ gọn có chức năng phù hợp với
yêu cầu sử dụng nhằm đảm bảo giá thành thấp phù hợp cho mọi đối tượng.
Hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT là một thành phần quan trọng trong

hệ thống GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System) đặc biệt ứng dụng
công nghệ điện tử hiện đại vào thông tin vệ tinh. Ngoài ra các vệ tinh INMARSAT
còn được sử dụng như một phương tiện chính để phát các thông báo về thông tin
an toàn hàng hải MSI cho các vùng không được phủ sóng bởi dịch vụ NAVTEX.
2.2

Chức năng thông tin của hệ thống thông tin vệ tinh Inmarsat

-

Phát tín hiệu cấp cứu tàu - bờ
11


-

Thu tín hiệu cấp cứu bờ - tàu

-

Thu phát tín hiệu cấp cứu giữa các tàu với nhau

-

Thu phát các thông tin liên lạc phục vụ tìm kiếm và cứu nạn

-

Thu phát các thông tin hiện trường

-

Thu phát thông tin an toàn hàng hải MSI

-

Thu phát thông tin vô tuyến thông thường

-

Thu phát thông tin giữa các tàu với nhau
Như vậy bên cạnh thông tin liên lạc cấp cứu giữa tàu - bờ và với các tàu

khác hệ thống còn đưa ra những khái niệm mới về các chức năng thông tin.
a. Phát tín hiệu báo động cứu nạn theo chiều tàu - bờ.
Khi một tàu bị nạn phát tín hiệu báo động cứu nạn được thông tin khẩn cấp
và tin cậy đến các trạm bờ mặt đất. Các trạm bờ mặt đất này sẽ nhanh chóng
chuyển tín hiệu báo động cứu nạn tới trung tâm phối hợp cứu nạn RCC và RCC sẽ
chuyển tiếp tín hiệu này tới một đơn vị tìm kiếm cứu nạn (Search and Rescuce SAR) và các tàu lân cận trong vùng tàu bị nạn qua một đài thông tin duyên hải
hoặc đài bờ mặt đất. Một tín hiệu cấp cứu sẽ có thông tin về số nhận dạng tàu, vị trí
bị nạn, thời gian bị nạn, tính chất bị nạn và một số thông tin khác cho hoạt động
tìm kiếm và cứu nạn. Trong hệ thống thông tin vệ tinh phát tín hiệu báo động cứu

nạn sử dụng 2 phương thức chính là thoại và telex.
Một trong những ưu việt của hệ thống báo động cấp cứu trong INMARSAT
là không phải sử dụng tần số liên lạc riêng cho thông tin an toàn và cấp cứu. Các
bức điện báo động cấp cứu trong INMARSAT được gửi qua các kênh thông tin
chung với quyền ưu tiên tuỵêt đối và tức thời.
b. Chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu nạn theo chiều bờ - tàu.
Việc chuyển tiếp tín hiệu báo động cứu nạn theo chiều bờ tàu đến một nhóm
tàu qua vệ tinh INMARSAT ngoài mạng Safety Net có thể thực hiện theo cách sau:
12


-

"All ship calls" gọi tới tất cả các tàu trong vùng đại dương có liên quan. Tuy
nhiên vì vùng bao phủ của mỗi vệ tinh rộng nên cuộc gọi không hiệu quả và
ít xảy ra.

-

"Geographical are" gọi tới tất cả các tàu hoạt động trong một vùng địa lý xác
định. Vùng bao phủ của của vệ tinh INMARSAT được chia nhỏ thành vùng
NAVAREA

-

"Group calls to selected ships" dịch vụ này được một số đài LES sử dụng có
sự trợ giúp của khai thác viên cho phép chuyển tín hiệu báo động tới nhóm
tàu chỉ định (thường sử dụng cho các phương tiện của đơn vị tìm kiếm và
cứu nạn).

c. Báo động cứu nạn theo chiều bờ - tàu qua hệ thống safety net quốc tế.
Máy thu EGC hoặc được tích hợp trong trạm đài tàu SES hoặc là thiết bị độc
lập sử dụng có hiệu quả để thu báo động cứu nạn theo bờ - tàu. Khi thu được một
tín hiệu chuyển tiếp báo động cứu nạn sẽ có tín hiệu báo động âm thanh và chỉ có
thể ngắt âm thanh báo động bằng tay.
Thông thường việc báo động cứu nạn được thao tác nhân công và tất cả các
tín hiệu báo động cứu nạn được báo nhận cũng bằng thao tác nhân công.
Việc truy nhập mạng quốc tế của các trung tâm phối hợp cứu nạn RCC cũng
giống như phát tín hiệu báo động cứu nạn chiều tàu-bờ, nơi đó sẽ chuyển tiếp tới
mạng Safe Net quốc tế.
d. Thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn
Đó là những thông tin cần thiết cho sự phối hợp giữa các tàu và máy bay
tham gia vào hoạt động tìm kiếm cứu nạn sau một tín hiệu báo động cứu nạn bao
gồm cả thông tin giữa các RCC với nhau hoặc giữa các RCC với người điều hành
hiện trường và người điều phối tìm kiếm mặt biển trong vùng xảy ra tai nạn.

13


Trong các hoạt động tìm kiếm cứu nạn các bức điện được thông tin theo cả 2
chiều bằng phương thức thoại và telex, khác với bức điện báo động cấp cứu chỉ
được phát một chiều.
Để tăng độ tin cậy và tốc độ thông tin qua hệ thống INMARSAT sử dụng
các phương tiện đặc biệt hữu hiệu cho tổ chức tìm kiếm và cứu nạn khi các kênh
thông tin dành riêng không đảm bảo.
e. Thông báo MSI thông qua safety net quốc tế
Safety Net quốc tế được lựa chọn là một trong những phương tiện chủ yếu để
phát đi các thông báo an toàn hàng hải MSI. Các trạm khí tượng thuỷ văn, các
trung tâm cứu nạn hàng hải sử dụng hệ thống này để phát đi các thông tin về an
toàn hàng hải.

f. Thông tin hiện trường
Là thông tin liên quan tìm kiếm và cứu nạn giữa tàu bị nạn và tàu trợ giúp,
giữa tàu tìm kiếm cứu nạn và LES. Ngoài ra thông tin hiện trường còn được sử
dụng cho máy bay tham gia vào tìm kiếm cứu nạn.
g. Thông tin thông thường
Chức năng thông tin này phục vụ cho thông tin công cộng có tính thương mại
giữa tàu-bờ, tàu-tàu, bờ-tàu bằng thoại, telex, data.
h. Thu phát tín hiệu định vị
Chức năng này làm tăng khả năng cứu nạn, sử dụng để nhanh chóng xác
định vị trí tàu hoặc người bị nạn.
2.3

Các dịch vụ trong hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT
Hệ thống INMARSAT cung cấp cho người sử dụng nhiều loại dịch vụ thông

tin với tầm hoạt động toàn cầu và tin cậy cao. Có các loại dịch vụ sau:
2.3.1 Thông tin thoại

14


Sử dụng cho các cuộc gọi cấp cứu, khẩn cấp, an toàn, thông thường, chỉ dẫn
trợ giúp y tế.
-

Gọi duplex

-

Gọi simplex

-

Một trạm MES cũng có thể gửi, trả lời và phát đi các bức thông điệp bằng
thoại.

-

Nhắn tin trên đài vô tuyến quốc tế

-

Các cuộc gọi mà người nghe trả cước phí và dùng thẻ (Card)

2.3.2 Facsimile
Các trạm MES được trang bị phù hợp có thể gửi các bức điện Facsimile tới
một số Facsimile thương mại. Mặt khác một cá nhân hay một bức điện Facsimile
riêng có thể gửi tới LES.
2.3.3 Telex
-

Dịch vụ Store-and-Forward: (đối với inmarsat C) các bức điện có thể gửi tới
LES, ở đây các bức điện được lưu trữ, xử lý và chuyển đi thông qua mạng
telex.

-

Các bức điện telex nhiều địa chỉ: bằng việc sử dụng dịch vụ kiểu Store-andForward mà các bức điện telex có thể gửi những bức thư chúc mừng bằng
telex, các thiếp chúc mừng được thiết kế trong trường hợp đặc biệt.
Trong hệ thống INMARSAT-A/B/C dịch vụ telex là một trong những

phương thức chính thống cho báo động và gọi cấp cứu 2 chiều. Đó là các thiết bị
quan trọng cấu thành hệ thống GMDSS.
2.3.4 Truyền thông dữ liệu
-

Ngân hàng dữ liệu cung cấp tất cả những thông báo mới nhất về thời tiết,
những báo cáo về tài chính và thông báo về thể thao. Cũng như những thông
báo hàng hải, các thông báo cho thuỷ thủ.
15


-

Dịch vụ truyền thông dữ liệu toàn cầu đa truy nhập các dữ liệu quốc tế trên
80 nước. Dịch vụ truyền dữ liệu toàn cầu truy nhập tới khoảng cách lớn, nó
cũng có thể cho phép yêu cầu truy nhập thư điện tử.

-

Dịch vụ truyền dữ liệu có khả năng cung cấp một lượng thông tin lớn bao
gồm khí tượng, các chuyến bay, danh mục các chuyến bay, thông tin về tài
chính và thương mại.
Trong dịch vụ truyền data có truyền data tốc độ cao và tốc độ thấp
Hệ thống INMARSAT của một số trạm LES bây giờ có thể truyền data tốc

độ cao 56-64 kbit/s như INMARSAT-A/B/M4 cao hơn rất nhiều so với
INMARSAT-miniM tốc độ 2,4 kbit/s
Truyền data tốc độ cao thời gian truy nhập nhanh, yêu cầu độ rộng băng tần
lớn. Ngược lại truyền data tốc độ thấp thì phát hiện và sửa lỗi hiệu quả hơn tốc độ

cao, nếu tín hiệu bị pha đinh không quá dài trong 1T (chu kỳ) thì không bị mất
thông tin, độ rộng băng tần giảm nhỏ do đó dịch vụ này phù hợp với INMARSATM/miniM.
Chiều thông tin bờ có 2 dịch vụ là duplex và simplex. Một số trạm LES đang
ngày càng phát triển dịch vụ này nhưng nó lại phụ thuộc vào việc kết nối trên mặt
đất từ LES tới điểm đến.
2.3.5 Phát gọi nhóm tăng cường.
Hệ thống gọi nhóm tăng cường cho phép lựa chọn ra tập hợp một số tàu nhất
định để phát đi những thông tin liên quan đến các tàu đó và chỉ có các tàu đó mới
nhận được thông tin. Có 2 loại dịch vụ trong hệ thống gọi nhóm tăng cường là:
-

Safety Net được sử dụng để phát đi các bức điện về an toàn hàng hải. Nó
được gửi đến tất cả các tàu nằm trong vùng địa lý xác định và nội dung
thường là các thông báo khí tượng, thông báo hàng hải, bản tin dự báo thời
tiết, phát chuyển tiếp tín hiệu cấp cứu từ tàu đến bờ hoặc thông tin quan
trọng khác.
16