Ứng dụng thông tin vệ tinh trong mạnh thông tin liên lạc quân chủng phòng không không quân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG THÔNG TIN VỆ TINH
TRONG MẠNG THÔNG TIN LIÊN LẠC
QUÂN CHỦNG PHÒNG KHÔNG - KHÔNG QUÂN

TRẦN KIM LÂN

HÀ NỘI – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:
ỨNG DỤNG THÔNG TIN VỆ TINH
TRONG MẠNG THÔNG TIN LIÊN LẠC
QUÂN CHỦNG PHÒNG KHÔNG - KHÔNG QUÂN
TRẦN KIM LÂN
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60520208
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HOÀI GIANG

HÀ NỘI – 2016

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là luận văn của riêng tôi.
Luận văn được viết dựa trên kết quả nghiên cứu theo đề cương của cá nhân
tôi và được sự cho phép của Bộ tham mưu Quân chủng PK – KQ sử dụng tài liệu
quân sự Quốc Phòng. Những kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa
từng được công bố trong bất kỳ một bản luận văn nào khác.

Tác giả luận văn

Trần Kim Lân


ii

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo đã hướng dẫn em
thực hiện thành công nghiên cứu của mình.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, những người đã đem
lại cho em những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua.
Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, người thân,
đồng nghiệp, những người đã luôn bên em, động viên và khuyến khích em trong
quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình.

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2016

Trần Kim Lân

iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ii
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.........................................................................viii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. HỆ THỒNG THÔNG TIN VỆ TINH VÀ CÁC ỨNG DỤNG ...... 3
1.1. Khái quát thông tin vệ tinh ............................................................................ 3
1.1.1. Đặc điểm của thông tin vệ tinh....................................................................... 5
1.1.2. Quỹ đạo vệ tinh .............................................................................................. 7
1.1.3. Dải tần thông tin vệ tinh .............................................................................. 11
1.1.4. Đặc tính tiêu hao ......................................................................................... 17
1.1.5. Cấu trúc đường thông tin vệ tinh ................................................................. 20
1.2. Vệ tinh thông tin VSAT ................................................................................ 23
1.2.1. Giới thiệu chung .......................................................................................... 23
1.2.2. Cấu trúc hệ thống ....................................................................................... 23
1.2.3. Cấu hình trạm VSAT theo công nghệ cũ SCPC ............................................ 26
1.3.Thông tin vệ tinh và các dịch vụ ứng dụng .................................................. 30
1.3.1. Công nghệ chuyển mạch kênh ...................................................................... 30
1.3.2. Công nghệ IP ............................................................................................... 31
1.4. Kết luận chương 1......................................................................................... 33
CHƯƠNG 2. MẠNG THÔNG TIN LIÊN LẠC QUÂN CHỦNG PK – KQ .... 35
2.1. Kiến trúc mạng và các đặc điểm .................................................................. 35
2.1.1. Giới thiệu chung .......................................................................................... 35
2.1.2. Cấu trúc mạng ............................................................................................. 35
2.1.3. Cấu trúc dự phòng địa lý và chia sẻ tải ........................................................ 43
2.2. Các thành phần trạm HUB .......................................................................... 44

2.2.1.Trạm HUB băng tần Ku ................................................................................ 44
2.2.2. Trạm HUB băng tần C ................................................................................. 52


iv
2.3. Hệ thống thông tin liên lạc điều hành bay trực tiếp từ Sở chỉ huy Hà Nội
đến Quần đảo Trường Sa .................................................................................... 59
2.4. Kết luận chương 2......................................................................................... 63
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CÁC TRẠM VSAT TRÊN XE CƠ ĐỘNG
VCD1, VCD2 ....................................................................................................... 64
3.1. Giải pháp ứng dụng thông tin vệ tinh Vsat trên xe cơ động VCD1. VCD2 64
3.2. Trạm VSAT cơ động truyền hình VCD1 Băng tần KU ............................. 71
3.2.1.Cấu trúc trạm VSAT trên xe cơ động............................................................. 71
3.2.2. Sơ đồ đấu nối tín hiệu .................................................................................. 73
3.2.3. Sơ đồ đấu nối nguồn ................................................................................... 74
3.3. Trạm VSAT cơ động liên lạc thoại VCD2 băng tần KU ............................. 75
3.3.1. Cấu trúc trạm .............................................................................................. 75
3.3.2 Sơ đồ kết nối tín hiệu .................................................................................... 76
3.3.3. Sơ đồ đấu nối nguồn trên xe cơ động Vcđ2 .................................................. 78
3.4. Kết luận chương 3......................................................................................... 78
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 82


v

DANH MỤC BẢNG BIỂU - HÌNH VẼ
Hình 1.1. Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh ......................................................... 7
Hình 1.2. Các dạng quỹ đạo vệ tinh ....................................................................... 10
Hình 1.3. Vùng phủ sóng băng tần C mở rộng của vệ tinh VINASAT1 ................. 12

Hình 1.4. Vùng phủ sóng băng tần Ku của vệ tinh VINASAT1 ............................. 13
Hình 1.5. Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh ........................................................ 14
Hình 1.6. Sơ đồ khối vệ tinh thông tin ................................................................... 15
Bảng 1.7.: Phân chia các loại băng tần thông thông tin vệ tinh............................... 16
Hình 1.8.: Vị trí của vệ tinh và ăng ten thu ............................................................ 17
Hình 1.9. Sơ đồ đường thông tin vệ tinh ................................................................ 20
Hình 1.10.: Sơ đồ khối của trạm mặt đất ................................................................ 22
Hình 1.11. Hệ thống VSAT ................................................................................... 23
Hình 1.12.: Mạng hình sao..................................................................................... 26
Hình 1.13.: Mạng hình lưới ................................................................................... 26
Hình 1.14.: Cấu hình trạm VSAT SCPC ................................................................ 27
Hình 1.15.: Cấu hình thiết bị trạm VSAT .............................................................. 28
Hình 1.16.: Thiết bị ngoài trời .............................................................................. 29
Hình 1.17. Phương thức sử dụng tần số trong hệ thống chuyển mạch kênh ............ 30
Hình 1.18. Phương thức sử dụng tần số trong hệ thống chuyển mạch IP ................ 32
Hình 1.19. Mô hình chuyển mạch ip ........................Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1.: Cấu trúc mạng tổng thể thông tin vệ tinh thành PK – KQ ...................... 36
Hình 2.2.: Cấu hình mạng sao................................................................................ 37
Hình 2.3.: Cấu hình mạng hỗn hợp sao/lưới........................................................... 39
Hình 2.4.: Truyền dẫn hướng xuống trong mạng ................................................... 40
Hình 2.5.:Truyền dẫn hướng lên trong mạng ......................................................... 41
Hình 2.6.: Cấu hình chia sẻ tại giữa hai trạm Hub .................................................. 43
Hình 2.7. Cấu hình trạm HUB băng tần Ku ........................................................... 44
Hình 2.8. Bộ khuếch đại công suất BUC và SSPA ................................................. 47
Hình 2.9. Bộ biến đổi tần số LNB.......................................................................... 48


vi
Hình 2.10. Hộp điều khiển anten ACS ................................................................... 48
Hình 2.11.Bộ thu bám vệ tinh DTR ....................................................................... 49

Hình 2.12.Bộ Điều khiển công suất Thiết bị Hub................................................... 49
Hình 2.13. Hub Phổ thông 15000........................................................................... 50
Hình 2.14. Line Card iNFINITI M1D1 .................................................................. 51
Hình 2.15. Cấu hình trạm HUB băng tầng C.......................................................... 52
Hình 2.16. Bộ khuếch đại công suất BUC và SSPA ............................................... 54
Hình 2.17. Bộ biến đổi tần số LNB ........................................................................ 55
Hình 2.18. Hộp điều khiển anten ACS ................................................................... 56
Hình 2.19. Bộ thu bám vệ tinh DTR ...................................................................... 56
Hình 2.20. Hub Phổ thông 15000........................................................................... 57
Hình 2.21. Line Card iNFINITI M1D1 .................................................................. 58
Hình 2.22. Sơ đồ lắp đặt hệ thống đối không Hà Nội đến Trường sa..................... 59
Hình 2.23. Sơ đồ truyền dẫn từ Hà Nội đến Trường saError!

Bookmark

not

defined.
Hình 2.24. Sơ đồ điều hành bay từ Hà Nội – Phan Rang- Trường sa...................... 61
Hình 2.25. Sơ đồ điều hành bay từ Trường Sa- Hà Nội .......................................... 62
Hình 3.1.: Sơ đồ kết nối một trạm VSAT .............................................................. 67
Hình 3.2.: Mô hình cuộc gọi giữa các thuê bao trong 1 trạm VSAT ....................... 68
Hình 3.3.: Mô hình cuộc gọi giữa hai thuê bao ở hai trạm VSAT khác nhau .......... 69
Hình 3.4.: Mô hình cuộc gọi giữa thuê bao một trạm VSAT với thuê bao mạng
ngoài (PSTN) ........................................................................................................ 70
Hình 3.5.: Sơ đồ kết nối trạm VSAT cơ động VCD1 ............................................. 71
Hình 3.6.: Sơ đồ kết nối tín hiệu RF và dữ liệu của trạm VSAT Vcđ1 ................... 73
Hình 3.7.: Sơ đồ đấu nguồn trên xe VSAT VCD1 ................................................. 74
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối trạm VSAT cơ động VCD2 .............................................. 75
Hình 3.9.: Sơ đồ kết nối tín hiệu RF và dữ liệu của trạm VSAT VCD2 ................. 77

Hình 3.10.: Sơ đồ đấu nối nguồn trạm VSAT Vcđ2 trên xe cơ động ...................... 78


vii


viii

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

4G

Fourth Generation

Công nghệ truyền thông không
dây thế hệ thứ tư

A
AM

Amplitude Modulation

Điều chế biên độ

ANN

Artificial Neural Network

Mạng nơron nhân tạo

AWGN

Additive White Gaussian

Nhiễu Gaussian trắng cộng

Noise
B
BER

Bit Error Rate

Tỉ lệ lỗi bit

BO

Back Off

Độ lùi

BP

Back Propagation

Lan truyền ngược

BSS

Broadcast Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh quảng bá

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát cơ sở

Code Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo mã

C
CDMA

Access
CP

Cyclic Prefix

Tiền tố chu trình

DBS

Direct Broadcast Satellite

Vệ tinh quảng bá trực tiếp

DFE

Decision Feedback Equalyzer

Bộ cân bằng phản hồi quyết định

DPS

Delay Power Spectrum

Phổ công suất trễ

DTFS

Discrete Time Fourier Series

Chuỗi Fourie thời gian rời rạc

DTH

Direct To Home

Trực tiếp đến nhà

D

F

ix
FDD

Frequency Division Duplex

Song công phân chia tần số

FDMA

Frequency Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Access
FIM

Fisher Information Matrix

Nghịch đảo của ma trận thông tin
Fisher

FIR

Finite Impulse Response

Đáp ứng xung kim hữu hạn

FSS

Fixed Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh cố định

GEO

Geostatinary Earth Orbit

Quỹ đạo địa tĩnh

HEO

Highly Elipitical Orbit

Quỹ đạo elip cao

HPA

High Power Ampifier

Khuếch đại công suất cao

IIR

Infinite Impulse Response

Đáp ứng xung kim vô hạn

ISI

InterSymbol Interference

Nhiễu giao thoa ký hiệu

ITU

International

Liên minh viễn thông Quốc tế

H

I

Telecommunication Union
L
LEO

Low Earth Orbit

Quỹ đạo trái đất thấp

LMS

Least Mean Square

Thuật toán bình phương trung bình
tối thiểu

LNA

Low Noise Amplifier

Khuếch đại tạp âm thấp

LOS

Line Of Sight

Đường nhìn thẳng

LTE

Long Term Evolution

Hệ thống di động phát triển dài
hạn

M
MIMO

Multiple Input Multiple

Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra

Output
MLP

MultiLayer Perceptron

Mạng Perceptron đa lớp

MLSE

Maximum Likelihood

Đánh giá chuỗi giống cực đại


x
Sequence Estimation
MMSE

Minimum Mean Square Error

Lỗi trung bình quân phương cực
tiểu

MRC

Maximum Ratio Combining

Kết hợp tỉ lệ cực đại

MS

Mobile Station

Trạm di động

MSE

Mean Square Error

Lỗi trung bình quân phương

MSS

Mobile Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh di động

NG

Natural Gradient

Gradient tự nhiên

NN

Neural Network

Mạng nơron

NNCE

Neural Network Channel

Ước lượng kênh dựa trên mạng

Estimation

nơron

Normalized Receive Power

Công suất thu chuẩn hóa

Orthogonal Frequency

Ghép kênh phân chia tần số trực

Division Multiplex

giao

Probability Distribution

Hàm phân phối xác suất

N

NRP
O
OFDM
P
PDF

Functions

PDF

Propability Density Function

Hàm mật độ xác xuất

PDP

Power Delay Profile

Lý lịch trễ công suất

PM

Phase Modulation

Điều chế pha

Quadrature Amplitude

Điều chế biên độ cầu phương

Q
QAM

Modulation
QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift

Khóa dịch pha vuông góc

Keying
R


xi
RDS

Root mean square Delay

Trải trễ trung bình quân phương

Spread
RX

Máy thu

S
SER

Symbol Error Rate

Tỉ lệ lỗi ký hiệu

SES

Satellite Earth Station

Trạm mặt đất

SIR

Signal to Interference Ratio

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

SNR

Signal-to-Noise Ratio

Tỉ số tín hiệu trên nhiễu

SSPA

Solid State Power Amplifier

Bộ khuếch đại công suất bán dẫn

TDD

Time Division Duplex

Song công phân chia thời gian

TDMA

Time Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo thời

Access

gian

TS

Training Sequence

Chuỗi hướng dẫn

TT&C

Telemetry, Tracking and

Hệ thống bám sát, đo xa và điều

Command

khiển

Traveling Wave Tube

Bộ khuếch đại đèn sóng chạy

T

TWTA

Amplifier
Tx

Máy phát

V
VTPT

Vệ tinh phi tuyến

W
WCDMA

Wideband CDMA

Hệ thống di động CDMA băng rộng
(3G)

Z
ZF

Zero Forcing

Cưỡng bức về không

1

MỞ ĐẦU
Thực hiện nghị quyết của Trung ương Đảng về chủ trương xây dựng Quân
đội, củng cố quốc phòng, an ninh, bảo vệ Tổ quốc, bảo vệ chế độ Xã hội chủ nghĩa.
Quân chủng PK-KQ không ngừng phấn đấu vươn lên hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ
quản lý và bảo vệ bầu trời Tổ quốc, góp phần cùng toàn Đảng, toàn dân, toàn quân
thực hiện thắng lợi 2 nhiệm vụ chiến lược là xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Việt Nam
XHCN.
Hệ thống thông tin vệ tinh thành phần Bộ Quốc phòng sử dụng tích hợp
nhiều thiết bị của các nhà sản xuất lớn trên thế giới. Hệ thống được xây dựng ở cả
hai băng tần C mở rộng và Ku, làm việc với vệ tinh VINASAT1. Phạm vi ứng dụng
cho toàn bộ lãnh thổ Việt Nam cả biên giới đất liền, trên biển và hải đảo, phục vụ
cho nhiều quân binh chủng khác nhau như Hải quân, Biên phòng, Phòng không
không quân, Bộ binh... Phương thức liên lạc đa dạng cả cố định, bán cố định, cơ
động có thể được lắp đặt tại chỗ, mang xách, trên xe hay tàu biển. Đáp ứng đa dạng
các nhu cầu về dịch vụ như thoại, Fax, số liệu và truyền hình.Hệ thống nhằm bảo
đảm thông tin liên lạc cho chỉ huy chỉ đạo, sẵn sàng chiến đấu đặc biệt là đơn vị ở
vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo. Nơi mà các phương tiện thông tin khác rất
khó đáp ứng.
Hiện nay, Việt Nam xác định nguy cơ an ninh quốc gia và chủ quyền lãnh thổ
nằm từ hướng Biển Đông, đặc biệt trong các khu vực đảo và quần đảo đang có tranh
chấp chủ quyền. Bằng các biện pháp khác nhau, Không quân Việt Nam đang nỗ lực
vô hiệu hóa những nguy cơ đến từ phía biển. Trong đó, nhiệm vụ quan trọng hàng
đầu vẫn là kiểm soát chặt chẽ không gian biển và trên biển, xác định những khả
năng tiềm ẩn có thể xảy ra xung đột, phát hiện nguy cơ xung đột và có giải pháp
ngăn chặn, phản ứng kịp thời. Nhưng trong tương lai không xa, Không quân Việt
Nam phải đáp ứng những yêu cầu thực tế của tác chiến không biển hiện đại theo
những đặc điểm đặc thù của chiến tranh bảo vệ Tổ quốc Việt Nam và nghệ thuật

quân sự truyền thống của Việt Nam. Sự thay đổi tình hình kinh tế, chính trị trên


2
trường thế giới, sự phát triển các lực lượng chiến đấu hiện đại.Với sự phát triển
mạnh mẽ về công nghệ vũ khí, khí tài hiện đại của các nước trên thế giới, về cơ bản
sử dụng hệ thống điều khiển và định vị thông qua vệ tinh một cách hiệu quả và
chính xác. Để đáp ứng được nhiệm vụ thông tin liên lạc và điều hành bay của sở chỉ
huy Quân Chủng Phòng không - không quân thông qua hệ thống thông tin vệ tinh.
Ngày 26/6/2010 Bộ Quốc Phòng chỉ lệnh cho Quân chủngphòng không không quân nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin vệ tinh trong quản lý điều
hành bay thay cho hệ thống thông tin điều hành bay của Liên Xô cũ đã không còn
phù hợp với thời đại công nghệ mới hiện nay. Do vậy, tôi chọn đề tài ứng dụng
thông tin vệ tinh trong mạng thông tin liên lạc Quân chủng phòng không - không
quân.
Nội dung của đề tài được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Hệ thống thông tin vệ tinh và các ứng dụng.
Chương 2: Mạng thông tin liên lạc quân chủng PK - KQ

Chương 3: Ứng dụng khai thác trạm đầu cuối VSAT trên xe cơ động đặc
chủng VCD1, VCD2 trong điều hành thông tin và điều hành bay.
Do hạn chế về mặt thời gian cũng như kiến thức, luận văn có thể còn nhiều
chỗ sai sót. Em mong rằng sẽ nhận được thêm nhiều góp ý từ các thầy cô để em
hoàn thiện kiến thức.
1.


3

CHƯƠNG 1. HỆ THỒNG THÔNG TIN VỆ TINH VÀ
CÁC ỨNG DỤNG

1.1.

Khái quát thông tin vệ tinh
• Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh
Ý tưởng về một hệ thống thông tin toàn cầu sử dụng vệ tinh bay xung quanh

quả đất đã được nhà bác học Arthur C. Clarke giới thiệu trong một tạp chí Anh
“Wireless world” (thế giới không giây) vào tháng 5 năm 1945.
Tháng 10 năm 1957 Liên xô đã phóng thành công vệ tin nhân tạo đầu tiên
trên thế giới mở ra một kỷ nguyên chinh phục vũ trụ của con người, đồng thời cũng
là lần đầu tiên thông tin giữa trái đất và vũ trụ được thực hiện.
Năm 1958 bản tin chúc mừng Giáng sinh của tổng thống Mỹ Eisenhower lần
đầu tiên được phát đi qua vệ tinh có tên là Score bay ở độ cao 1500 km.
Những năm sau đó từ năm 1960 đến 1962 một loạt các vệ tinh khởi đầu có
tên Echo, Curier, Telstar và Relay đã được phóng lên ở quỹ đạo có độ cao thấp
(khoảng 1000 km đến 8000 km), do hạn chế bởi tên lửa phóng.
Năm 1963 một vệ tinh địa tĩnh đầu tiên có tên là Syncom, có độ cao bay
36.000 km đã truyền hình trực tiếp thế vận hội Olympic Tokyo từ Nhật về Mỹ.
Năm 1965 vệ tinh Molniya của liên xô được phóng lên ở quỹ đạo elip
nghiêng 65o so với mặt phẳng xích đạo.
Tháng 7 năm 1964 một tổ chức quốc tế về thông tin vệ tinh đã ra đời, ban đầu
có 11 nước thành viên, gọi tắt là Intelsat (Internation Telecommucations Satellite).
Các nước tham gia vào tổ chức này tăng lên nhanh chóng, 30 năm sau tháng 8 năm
1994 số nước thành viên tham gia tổ chức Intelsat đã là 133, trong đó có Việt Nam.
Vệ tinh thương mại đầu tiên của Intelsat đó tên là Earlybird được phóng lên ở
quỹ đạo địa tĩnh trên Đại tây dương vào năm1965. Đó là thế hệ Intelsat I.
Do sự phát triển nhanh chóng các yêu cầu về dịch vụ thông tin qua vệ tinh,
Intelsat đã phóng hàng loạt các vệ tinh địa tĩnh tiếp theo trên ba vị trí Thái bình
dương, ấn độ dương và Đại tây dương để phủ sóng toàn cầu. Đó là các thế hệ vệ

4
tinh Intelsat I, II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, VII-A, VIII, VIII-A (tính đến
tháng 1 năm 1996).
Việt nam đã có trạm mặt đất Hoa Sen đầu tiên trong thập kỷ 70 tại Phủ Lý Nam Hà (cũ) thuộc hệ thống InterSputnic của Liên bang Nga cũ, sau giải phóng
Miền nam có thêm một trạm Hoa Sen ở thành phố Hồ Chí Minh. Các trạm này chủ
yếu thông tin thoại và truyền hình với các nước XHCN cũ.
Trong thập kỷ 80 nước ta tham gia tổ chức Intelsat và xây thêm các trạm mặt
đất mới làm việc với các vệ tinh của IntelSat. Thông tin vệ tinh đóng một vai trò
quan trọng trong mạng viễn thông Việt Nam trong đó khoảng 2050 kênh qua vệ tinh
Intelsat và 30 kênh qua vệ tinh InterSputnic cho thông tin quốc tế với khoảng 36
nước trên thế giới cho các dịch vụ thoại, truyền hình, phát thanh, truyền số liệu ...
Hệ thống VSAT FDMA/DAMA thuê vệ tinh của ASIASAT phục vụ các
vùng xa xôi hẻo lánh, hải đảo, các cá nhân, các tổ chức và các công ty có nhu cầu
thông tin trong nước cũng như quốc tế. Số trạm VSAT lên tới hàng trăm trạm nằm
rải rác khắp mọi miền đất nước. Hệ thống VSAT TDM/TDMA đã dưa vào khai thác
chủ yếu phục vụ cho truyền số liệu.
Đài truyền hình Việt Nam đang thuê kênh của vệ tinh MEASAT và
THAICOM 3 để phát truyền giữa các đài trung ương và đài địa phương. Đài tiếng
nói Việt nam sử dụng vệ tinh PALAPA để phát thanh các chương trình quốc tế.
Ngoài ra cục hàng không dân dụng, công ty dầu khí VietsoPetro đang sử dụng vệ
tinh cho nhu cầu thông tin của ngành mình.
Hiện nay mạng lưới thông tin vệ tinh quốc tế của Việt nam đang sử dụng các
trạm mặt đất:
- Hà nội có trạm HAN-01A tiêu chuẩn A của Intelsat, làm việc với vệ tinh
Intelsat IS-604 kinh độ 60oE trên vùng ấn độ Dương. Phục vụ lưu lượng quốc tế cho
các nước Tây Âu, úc, Nhật bản, Hồng Kông và một số nước trong khu vực. Trạm
Lotus 1 tại Phủ lý theo tiêu chuẩn của InterSputnic, tương đương tiêu chuẩn B của
Intelsat, làm việc với vệ tinh Express 6 có kinh độ 80oE cho các nước Đông Âu và
Nga.

5
- Tại Miền trung có trạm DNG-01B tại thành phố Đà nặng. Đây là trạm mặt
đất tiêu chuẩn B của Intelsat, làm việc với vệ tinh Intelsat IS-702 có kinh độ 177oE
trên Thái bình Dương
- Tại Miền nam có các trạm mặt đất:
+ Trạm SBE-01A tại Sông Bé (Bình dương) tiêu chuẩn A của Intelsat , làm
việc với vệ tinh Intelsat IS-802 ở kinh độ 174oE trên khu vực châu á Thái bình
dương, đảm bảo dung lượng quốc tế với các nước Bắc Mỹ, úc, Hồng Kông, Nhật
bản, Hàn quốc...
+ Trạm SBE - 02A, tiêu chuẩn A của Intelsat, làm việc với vệ tinh IS-505 có
kinh độ 72oE, là trạm dự phòng
+ Trạm SBE-03 tiêu chuẩn A của Intelsat, làm việc với vệ tinh Intelsat IS-804
có kinh độ 64oE trên vùng ấn độ dương, bảo đảm lưu lượng quốc tế với các nước
Đông Âu và một số nước trong khu vực.
+ Ngoài ra tại thành phố Hồ Chí Minh cò có Lotus 2 của hệ thống
Intersputnic và trạm SAG-2F2 tiêu chuẩn F của Intelsat. hiện nay các trạm này
không khai thác và được duy trì để sử dụng trong trường hợp đột xuất.
Hiện nay Việt nam đã có vệ tinh VINASAT 1 và VINASAT2 riêng do đó
mạng vệ tinh nội địa sẽ có điều kiện phát triển mạnh với nhiều loại dịch vụ như phủ
sóng phát thanh truyền hình toàn quốc; dịch vụ truyền hình trả tiền trước MMDS,
CATV; dịch vụ truyền hình và phát thanh trực tiếp đến nhà riêng (DTM); dịch vụ
truyền hình độ nét cao và nhiều dịch vụ viễn thông khác.
1.1.1 . Đặc điểm của thông tin vệ tinh
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. Vì 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:
- Giá thành thông tin vệ tinh không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm. Giá

thành như nhau khi truyền ở cự ly 5000 km và 100 km


6
- Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm nối điểm. Một vệ
tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh ở búp
sóng toàn cầu có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt quả đất), như vậy một trạm mặt
đất có thể thông tin 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 do đó các
dịch vụ thông tin toàn cầu sẽ được thực hiện.
- Có khả năng băng rộng. Các bộ lặp trên vệ tinh thường là cácthiết bị có
băng tần rộng, có thể thực hiện nhiều loại dịch vụ thông tin băng rộng cũng như các
dịch vụ khác. Độ rộng băng tần của mỗi bộ lặp (repeater) có thể lên đến hàng chục
MHz. Mỗi bộ lặp có thể được sử dụng cho hai trạm mặt đất trong vùng phủ sóng
của vệ tinh. Các hệ thống thông tin trên mặt đất thường giới hạn ở cự ly gần (ví dụ
như truyền hình nội hạt) hoặc cho các trung kế dung lượng nhỏ giữa các thị trường
chính
- Ít chịu ảnh hưởng bởi địa hình của mặt đất. Do độ cao lớn nên thông tin vệ
tinh không bị ảnh hưởng bởi địa hình thiên nhiên 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, hải đảo.Bởi vậy thông tin vệ tinh là phương tiện thông tin tốt nhất cho các
vùng nông thôn và các vùng chưa phát triển. Thông tin vệ tin có thể cung cấp các
loại dịch vụ phổ thông (thoại, số liệu, truyền hình) cho cả thành phố, nông thôn
cũng như miền núi và hải đảo.
- Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi
nào trên thế giới đưa đến việc tìm ra các thị trường mới cũng như mở rộng các thị
trường dịch vụ hạ tầng và các đường thông tin đã được sử dụng trên mặt đất. Nhờ
vệ tinh đã đẩy nhanh sự phát triển của các mạng truyền hình, đào tào từ xa, ngân
hàng, y tế...
- Các dịch vụ mới do những khả năng đặc biệt của thông tin vệ tinh nên đã

đưa vào các khái niệm mới cho lĩnh vực viễn thông. Các dịch vụ cá nhân của khách
hàng. Các trạm mặt đất nhỏ với anten kích thước bé có thể truy nhập đến các cơ sở
dữ liệu, các cơ quan bộ và các hệ thống quản lý thông tin. Các trạm này có các thiết
bị đầu cuối kích thước rất nhỏ, gọi là VSAT (very small aperture terminals). Các


7
đầu cuối này thường được đặt tại nhà của khách hàng hay các khu vực có các yêu
cầu dịch vụ phổ thông với dung lượng nhỏ
1.1.2. Quỹ đạo vệ tinh
Có hai dạng quỹ đạo là quỹ đạo êlíp và quỹ đạo tròn. Quỹ đạo êlíp chỉ có một
dạng quỹ đạo êlíp cao (HEO-Quỹ đạo có độ cao lớn so với trái đất), độ nghiêng của
mặt phẳng quỹ đạo so với măt phẳng xích đạo là 65o, cận điểm là 1000 km và viễn
điểm là 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo là 11gi58ph.
Dạng quỹ đạo tròn có thể có ba loại: quỹ đạo thấp (LEO-Quỹ đạo có độ cao
thấp so với trái đất), quỹ đạo trung bình (MEO-Quỹ đạo có độ cao trung bình so với
trái đất), quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ khi vệ tinh bay ở độ cao 35.786
km, lúc đó chu kỳ bay của vệ tinh bằng chu kỳ tự quay của quả đất bằng
23gi56ph04s. 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 quả đất
- Quỹ đạo tròn nghiêng khi mặt phẳng quỹ đạo nghiêng một góc nào đó so
với mặt phẳng xích đạo
- Quỹ đạo xích đạo tròn, khi mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích
đạo. Trong quỹ đạo xích đạo tròn 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 (GEO)
Quü ®¹o
cùc trßn

Quü ®¹o

ªlÝp nghiªng

Quü ®¹o
xÝch ®¹o
trßn

Hình 1.1. Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh


8
Có thể tóm tắt các dạng quỹ đạo của vệ tinh bằng sơ đồ Hình 1.1. 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 một vi 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 đôỉ 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.
Quỹ đạo

Quỹ đạo tròn

Êlíp

Quỹ đạo

Các hệ thống
quỹ đạo êlíp cao

cực

(HEO)

và nghiêng

Quỹ đạo thấp
(LEO)

Vùng phủ sóng
từ vĩ độ trung
bình đến vĩ độ
cao với một ít vệ
tinh

Vùng phủ sóng rộng
toàn cầu nhưng yêu cầu
phải có nhiều vệ tinh

Quỹ đạo
Xích đạo
Quỹ đạo đồng
bộ và quỹ đạo
địa tĩnh (GEO)

Phủ sóng
toàn cầu với ba
vệ tinh

* Để có một vệ tinh địa tĩnh phải có các điều kiện:
- Vệ tinh phải có chu kỳ bay bằng chu kỳ tự quay xung quanh trục của quả
đất, chu kỳ đó theo giờ thiên văn là 23 h 56 ph 04,1 s hoặc 1436 phút.
-Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo, nghĩa là vệ tinh

phải bay ở quỹ đạo xích đạo tròn và bay cùng chiều quay của quả đất
* Với quỹ đạo địa tĩnh vệ tinh có các đặc điểm sau:
- Để có chu kỳ bay 1436 phút, theo định luật thứ ba của Kepler, thì bán kính
quỹ đạo sẽ là:r = 42.164 km.
- Độ cao bay h = r - Re , trong đó Re là bán kính quả đất bằng 6378km, h =
42.164 km - 6378 km = 35.786 km.
- “ Góc nhìn” từ vệ tinh xuống quả đất, là góc hợp bởi hai đường thẳng nối từ
tâm vệ tinh và tiếp tuyến với mặt đất tại một điểm, như chỉ ra trên hình 1.11.


9
Ta có:, φ = 81o3
- Vệ tinh địa tĩnh chỉ “nhìn thấy” các vĩ độ 81o3 Bắc và Nam, với góc ngẩng
bằng 0o. Như vậy ở các vĩ độ cao hơn 81o3 Bắc và Nam là không “nhìn thấy” vệ
tinh địa tĩnh, có nghĩa là các vùng cực không thể thông tin qua vệ tinh địa tĩnh.
- Vùng “nhìn thấy” của vệ tinh lên mặt đất có thể được xác định từ độ dài
cung AB bằng 2Re. φ(rad) = 2.6378.1.42 = 18090,98 km. Chu vi quả đất 2π.Re =
2.3,14.6378 = 40053,84 km. Tỷ số độ dài cung AB trên chu vi quả đất bằng 45%,
diện tích vùng “nhìn thấy” của một vệ tinh địa tĩnh sẽ là 45% diện tích bề mặt quả
đất.
Trong thực tế khi thông tin với vệ tinh yêu cầu góc ngẩng của trạm mặt đất
phải lớn hơn 0o, thừơng ≥ 5o cho nên vùng thực tế có thể thông tin qua một vệ tinh
địa tĩnh là nhỏ hơn 45% diện tích quả đất. Bởi vậy phải có ít nhất ba vệ tinh địa tĩnh
mới phủ sóng toàn cầu, trong đó sẽ có những vùng hai vệ tinh phủ sóng chồng lấn
lên nhau, có nghĩa là các địa điểm đó có thể đồng thời thông tin với hai vệ tinh, còn
các vùng cực có vĩ độ khoảng ± 80o trở lên không thông tin được qua vệ tinh địa
tĩnh
s = r.cosα = 42.164cos8o7 = 41.679 km, tương ứng với góc ngẩng bằng 0o,
cự ly ngắn nhất khi góc ngẩng là 90o bằng độ cao bay của vệ tinh là 35.786 km
• Thời gian trễ truyền sóng từ một trạm mặt đất đến vệ tinh bằng:

t = s/c, trong đó s là cự ly từ trạm mặt đất đến vệ tinh, c là vận tốc ánh sáng
= 299.792 km/s. Khi s lớn nhất thời gian trễ là t = 41.679/299.792 = o,139 s, thời
gian trễ ngắn nhất bằng 35.786/299.792 = 0,119 s.
Khi truyền tín hiệu thoại, thời gian trễ sẽ gây ảnh hưởng tới cuộc đàm thoại
hai chiều. Khi một người hỏi và một người trả lời tín hiệu khi quay trở về người hỏi
sẽ phải đi một đoạn đường bằng bồn lần s, tổng số thời gian trễ tăng lên 4 lần, nghĩa
là khoảng từ 0,447 s đến 0,556 s. Thời gian trễ cũng gây ra hiện tượng hồi âm, bởi
vậy phải có thiết bị đặc biệt để khử hồi âm


10
• Các dạng quỹ đạo của vệ tinh
Khi quan sát từ mặt đất, sự di chuyển của vệ tinh theo quỹ đạo bay, người ta
thường phân vệ tinh thành 4 loại [1] như hình 1.3.

Hình 1.2. Các dạng quỹ đạo vệ tinh

•

Vệ tinh quỹ đạo elyp cao - HEO (Highly Elyptical Orbit)

Quỹ đạo có hình elyp với tâm trái đất là một tiêu điểm và khoảng cách từ
trái đất đến vệ tinh khi nằm trên trục chính là khoảng 40.000 km. Vệ tinh này
thường được dùng để thông tin cho những vùng vĩ độ cao.
• Vệ tinh địa tĩnh - GEO (Geostatinary Earth Orbit)
Vệ tinh bay cùng chiều với trái đất và có chu kì bằng chu kì quay của trái
đất. Một vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh sẽ trở nên bất động so với trái đất.Quỹ đạo của
nó là đường tròn với bán kính quỹ đạo khoảng 36.000 km. Vệ tinh này thường được
ứng dụng nhiều nhất, cho nhiều loại hình dịch vụ.
•

Vệ tinh quỹ đạo trung – MEO (Medium Earth Orbit)


11
Vệ tinh bay ở độ cao 10.000km. Quỹ đạo của vệ tinh này cũng là hình tròn.Ở
độ cao này, chỉ cần khoảng 10 vệ tinh là phủ sóng toàn cầu.So với vệ tinh địa tĩnh,
vệ tinh MEO cho chất lượng truyền thông tốt hơn, ít tiếng vọng hơn, thời gian trễ
ngắn hơn, dùng ít công suất để truyền tin hơn.
•

Vệ tinh quỹ đạo thấp – LEO (Low Earth Orbit)

Mặt phẳng quỹ đạo nằm nghiêng (độ nghiêng phụ thuộc vào nhiệm vụ của vệ
tinh, nhưng càng gần 900 thì vùng bao phủ càng lớn). Vệ tinh bay ở độ cao
1000km, thường được ứng dụng cho truyền thông tin di động.
1.1.3 . Dải tần thông tin vệ tinh
Trong hệ thống thông tin vệ tinh, vệ tinh đóng vai trò là một trạm chuyển
tiếp, làm chức năng của một trạm lặp (repeater). Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất,
khuếch đại, biến đổi sang một tần số khác và khuếch đại lên một công suất yêu cầu
rồi phát trở lại mặt đất. Là một trạm ở rất xa quả đất và bay xung quanh quả đất,
được điều khiển từ xa nên có cấu tạo phức tạp. Ngoài phân hệ thông tin còn phải có
những phân hệ phụ trợ khác để đo lường, điều khiển, giám sát ... từ xa. Trong thông
tin vệ tinh được chia làm nhiều loại băng tần khác nhau
Trong phân hệ thông tin được chia làm các máy phát đáp (Transporder), mỗi
máy phát đáp đảm nhiệm một khoảng tần số khác nhau. Việt Nam lần đầu tiên
phóng vệ tinh mang tên VINASAT1 làm việc ở băng tần C và Ku có cấu trúc và đặc
tính như sau
- Vệ tinh VINASAT1 nằm ở toạ độ 132oE
- Gồm 20 bộ phát đáp trong đó có 12 bộ băng Ku, 8 bộ băng tần C

- Mỗi bộ phát đáp có băng thông 36 MHz, phân cực tuyến tính trực giao
- Tần số thu phát của băng C như sau:
+ Tần số phát (Tx): 6.425 – 6.725 GHz (cả phân cực ngang và đứng)
+ Tần số thu (Rx): 3.400 – 3.700 GHz (cả phân cực ngang và đứng)


12

Hình 1.3. Vùng phủ sóng băng tần C mở rộng của vệ tinh VINASAT1