Tải bản đầy đủ (.docx) (33 trang)

Đề cương THÔNG TIN VỆ TINH

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (302.25 KB, 33 trang )

Đề cương THƠNG TIN VỆ TINH
Câu 1. Trình bày đặc điểm chính của 3 Định luật của Kepler và ý
nghĩa của chúng (liên quan đến sự chuyển động của vệ tinh trên quỹ
đạo)?
Định luật kepler I:
Vệ tinh chuyển động vòng quanh trái đất theo một quỹ đạo ellip với tâm trái đất


-

nằm ở một trong hai tiêu điểm của ellip. Điểm xa nhất của quỹ đạo so với tâm trái
đất nằm ở 1 tiêu điểm gọi là viễn điểm, còn điểm gần nhất của quỹ đạo đgl cận
điểm.

-

Tiêu điểm F1, F2, bán trục chính a và bán trục phụ b đối với 1 ellip
Độ lệch tâm e:

e=
0 < e < 1, e = 0  quỹ đạo trịn.
-


-

Ý NGHĨA:
+ vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo tròn or ellip
+ tâm trái đất nằm 1 trong 2 tiêu điểm của quỹ đạo ellip
+ khi e = 0 thì quỹ đạo vệ tinh là quỹ đạo tròn và tâm của quỹ đạo trùng với tâm
trái đất.


Định luật Kepler II:
Vệ tinh chuyển động theo một quỹ đạo với vận tốc thay đổi sao cho đường nối
giữa tâm trái đất và vệ tinh sẽ quét các diện tích bằng nhau khi vệ tinh chuyển động
trong cùng một thời gian


- Nếu coi rằng vệ tinh chuyển dịch các quãng đường là d1 và d2 (m) trong 1s thì
các diện tích A1 và A2 bằng nhau. Do d1 và d3 là tốc độ bay của vệ tinh nên từ
định luật diện tích bằng nhau này, ta rút ra là tốc độ bay d2 < d1



vệ tinh phải mất

nhiều thời gian để bay hết một quãng đường cho trước khi nó cách xa quả đất hơn.
Thuộc tính này được sử dụng để tăng khoảng thời gian mà một vệ tinh có thể nhìn
thấy các vùng quy định của quả đất.
- Ý NGHĨA :
+ vệ tinh sẽ chuyển động nhanh hơn khi ở vùng cận điểm và chuyển động
chậm hơn khi ở cùng viễn điểm, chuyển động đều nếu quỹ đạo là hình trịn.


Định luật Kepler III:
- Bình phương thời gian chu kỳ quỹ đạo của vệ tinh tỉ lệ bậc ba với bán
trục lớn
a=A
P – thời gian một chu kỳ vệ tinh (phút)
a – bán kính trục lớn ()
A – hệ số tỉ lệ
r = 6378 + h ; r – bán kính quỹ đạo vệ tính (km)

h – độ cao của vệ tinh với bề mặt trái đất (km)


-

Ý NGHĨA:
+ khi bán kính quỹ đạo càng lớn thì chu kỳ quay vệ tinh càng lớn (chu kỳ
quay của vệ tinh địa tĩnh là lớn nhất)

Câu 2. Khái niệm quỹ đạo vệ tinh, phân loại và đặc điểm các dạng
quỹ đạo được ứng dụng trong thông tin vệ tinh?
-

Quỹ đạo vệ tinh là sự chuyển động của vệ tinh vòng quanh trái đất theo quy luật và

-

mặt phẳng quỹ đạo của nó đi qua tâm
Có 2 dạng quỹ đạo vệ tính: quỹ đạo ellip và quỹ đạo trịn
+ quỹ đạo ellip : HEO (các hệ thống quỹ đạo ellip cao)vùng phủ sóng từ vĩ độ
trug bình đến vĩ độ cao với một ít vệ tinh. Quỹ đạo ellip nghiêng 1 góc anpha so
với xích đạo, có viễn điểm ở cực bắc (> 40000km) vệ tinh bay tốc độ chậm, cận
điểm ở nam cực (khoảng 500km ) vệ tinh bay tốc độ nhanh. Bắc cực dễ dị tìm và
bám vẹ tinh, thời gian sử dung/ ngày lớn -> ưu tiên thơng tin cho bắc cực.
+ quỹ đạo trịn : quỹ đạo cực và nghiêng (quỹ đạo thấp [LEO], quỹ đạo trung bình
[MEO])vùng phủ sóng rộng tồn cầu nhưng y/cầu nhiều vệ tinh. Vệ tinh bay dộ
cao thấp(vài trăm đến 1 - 2 trục nghìn km), cường độ tín hiệu lớn,vệ tinh bay tốc
độ cao([],[]), thời gian phủ ngắn -> cần nhiều quả vệ tinh, ưu điểm (trễ t/h nhỏ, giá
thành đưa vệ tinh lên quỹ đạo rẻ, sử dụng trong truyền hình, thoại, di động vệ tinh,
GPS); quỹ đạo xích đạo, quỹ đạo đồng bộ, quỹ đạo địa tĩnh (GEO)phủ sóng tồn

cầu với ba vệ tinh


Bán kính quỹ Chu kỳ (h)
đạo (km)
LEO
(Low 500-1000
1.6-1.8
Earth Orbit)
MEO (Medium 5000-12000
5-12
Earth Orbit)

Tần số (GHz)

ứng dụng

1-2.5

iridium

1.2-1.66

GEO
(Geostatinary
Earth Orbit)

2-18

NAVSTAR

(GPS)
TT di động
radio
Arabsat,
intelsat, etc

36000

24

Câu 3. Đặc điểm quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh? Giải thích quỹ đạo này là
duy nhất?
-

Đặc điểm:
+ GEO – Geostatinary Earth Orbit (quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh: một vệ tinh ở quỹ
đạo địa tĩnh sẽ trở nên bất động so với mặt đất):
Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo trịn ở độ cao khoảng
36.000km so với đường xích đạo, vệ tinh loại này bay xung quanh quả đất một
vòng mất 24h. Do chu kỳ bay của vệ tinh bằng chu kỳ quay của trái đất xung
quanh trục của nó theo hướng Đơng cùng với hướng quay của trái đất, bởi vậy
vệ tinh dường như đứng yên khi quan sát từ mặt đất, do đó nó được gọi là vệ


tinh địa tĩnh. Bởi vì một vệ tinh địa tĩnh có thể đảm bảo thơng tin ổn định liên
tục nên có nhiều ưu điểm hơn vệ tinh quỹ đạo thấp dùng làm vệ tinh thơng tin
• Vệ tinh phải quay theo hướng đông với tốc độ quay bằng tốc độ quay
của trái đất (nếu vệ tinh là tĩnh thì nó phải quay cùng tốc độ với trái



đất)
Quỹ đạo là đường tròn (được rút ra từ định luật kepler II. Tốc độ ko
đổi có nghĩa là vệ tinh phải quét các diện tích như nhau trong các



khoảng thời gian như nhau và điều này xảy ra với quỹ đạo trịn (e=0))
Góc nghiêng của quỹ đạo bằng 0 (dựa trên điều kiện rằng mọi sự
nghiêng đều dẫn đến vệ tinh chuyển động theo hướng bắc và nam
vì thế nó kp là địa tĩnh. Chỉ có góc nghiêng bằng 0 mới tránh khỏi
việc vệ tinh chuyển động sang bắc hoặc nam và điều này có nghĩa
là quỹ đạo nằm trong mp qua xích đạo trái đất. tức là quỹ đạo vệ



tinh địa tĩnh trùng với mp xích đạo nên quỹ địa tĩnh chỉ có 1)
Thời gian giữ chậm nhỏ nhất của 1 vịng hành trình tín hiệu qua vệ
tinh:



t = (s) (t > 2÷4 lần)
chu vi quỹ đạo C = 2.pi.r (km)
tốc độ bay của GEO: v = C/24h
Vùng phủ sóng TTVT (Footprint): diện tích bề mặt trái đất tại đó có
thể nhận (truyền) t/h thông qua vệ tinh (k/vực giao nhau giữa bề mặt
trái đất và sóng phát ra từ anten vệ tinh). Phụ thuộc vào dạng, độ cao
quỹ đạo vệ tinh, thời gian và loại anten sử dụng trê vệ tinh. Càng xa
trung tâm footprint thì t/h càng yếu (kích thước và cơng suất phát của




anten phải tăng lớn khi vùng phủ sóng càng rộng)
Vùng phụ k phụ thuộc vào thời gian, diện tích vùng phủ = 45% diện



tích trái đất
Ưu điểm: vệ tinh là cố định (-> trạm mặt đất k cần bám, liên lạc
24h/ngày); không cần chuyển giao ISL (Intersatellite links) giữa các vệ


tinh; ảnh hưởng của dịch doppler là k đáng kể; vùng phủ sóng rộng >


42% diện tích bề mặt trái đất.
Nhược điểm: duy trì quỹ đạo tốn kém phức tạp (do tồn tại nhiều lực
hấp dẫn: mặt trời, mặt trăng,..); chỉ có 1 quỹ đạo; trễ lớn do độ cao
(500-600 ms); ycau cs MF lớn và độ nhạy máy thu nhỏ do tổn hao
đường truyền (gần 200dB); đưa vệ tinh quỹ đạo chính xác khó, tốn
kém; ko phủ sóng vùng địa cực (vĩ độ > 83)

Câu 4. Đặc điểm băng tần C và Ku được phân bổ cho TT vệ tinh,
mối quan hệ giữa tần số đường lên (fU) và tần số đường xuống (fD)
và cơ sở lựa chọn?

+ dải tần 1-10 GHz đgl cửa sổ vô tuyến
+ suy hao (do tầng điện ly và tầng đối lưu) là nhỏ nhất  suy hao truyền
sóng gần bằng suy hao trog KG tự do
+ dùng cửa sổ vô tuyến cho vi ba mặt đất và cần thiết mở rộng cho TTVT thì

cần có nhiều băng tần dùng cho TTVT.
Băng tần C (6/4GHz):
Theo tiêu chuẩn: độ rộng băng 500MHz, (5,925-6,425)GHz / (3,7-


-

4,2)GHz


-

Theo mở rộng: độ rộng băng 575MHz, (5,85-6,425)GHz / (3,625-

-

4,2)GHz
Nằm trong khoảng giữa cửa sổ vơ tuyến  ít bị suy hao trong khí quyển
quả đất cx như trog các đk khí tượng như mưa, sương mù,..  được sử

-

dụng đầu tiên.
Kích thước chảo anten lớn
Sử dụng cho nhiều trong hệ thống thông tin vi ba mặt đất, TTVT của

-

intelsat, vệ tinh nội địa,..
Gần như đã quá tải và gây nhiễu cho các hệ thống khác  chống xung đột


-

tần số
Có tần số các tuyến trùng với tần số của các đường chuyển tiếp viba trên
mặt đất. do đó phải có biện pháp chống xung đột giữa các t/h nhằm
chống nhiễu  cần phân phối vị trí quỹ đạo và băng tần sử dụng 1 cách

-

hợp lý
• Băng tần Ku(14/12GHz or 14/11GHz)
Theo tiêu chuẩn: độ rộng băng 500MHz, (14-14,5)GHz / (11,7-12,2)GHz
Theo mở rộng: độ rộng băng 250MHz, (14-14,5)GHz / (10,95-11,2)GHz
(14-14,5)GHz / (11,45-11,7)GHz

-

-

Kích thước anten nhỏ (=1/3 so với bằng C)  thích hợp cho cơ động
Ít bị hạn chế về mặt kỹ thuật, có thể triển khai kết nối nhanh với vệ tinh
và truyền tín hiệu
Dùng trong TTVT nội địa, viễn thông công cộng
Hạn chế là chất lượng chịu ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết
• Mqh giữa tần số uplink và downlink
Để tránh ảnh hưởng giữa t/h đường lên và t/h đường xuống thì cần phải
có sự phân biệt tần số của 2 đường truyền này để tránh hiện tượng tự

-


kích
Tần số đường lên (uplink) lớn hơn tần số đường xuống (downlink): do
đường lên t/h bị suy hao nhiều hơn (f càng lơn suy hao càng lớn E=h.f)
nhưng lại được bù dễ dàng hơn ở trạm mặt đất. mặt khác khi truyền từ vệ
tinh xuống mặt đất với khoảng cách rất xa ln có yếu tố gây suy hao nếu


fd lớn thì y/cầu cs phát trên vệ tinh là lớn  độ phức tạp các t/bị, kích
thước linh kiện tăng nên trọng lượng của các t/bị gồm cả nguồn cung cấp
sẽ càng lớn nên chi phí cho t/bị càng cao (ứng dụng VINASAT1, 2)

Câu 5. Những đặc điểm chính của đa truy nhập trong TT vệ tinh:
mục đích, phân loại và so sánh 3 loại đa truy nhập cơ bản FDMA,
TDMA và CDMA?
-

Đa truy nhập trong TTVT là các giải pháp thực hiện sao cho nhiều trạm
mặt đất cùng truy nhập tới 1 vệ tinh (1 nút), cùng truy cập tới một bộ phát
đáp và t/h k bị tranh chấp hay gây nhiễu lẫn nhau
+ bộ phát đáp gồm tập hợp các khối nối với nhau để tạo nên một kênh

-

-

thông tin duy nhất giữa anten thu và anten phát trên vệ tinh thơng tin
Mục đích: tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên về băng tần ấn định cho hệ
thống (tăng số lượng trạm mặt đất mà hệ thống có thể phục vụ được)
Phân loại:

• FDMA (Frequency Division Multiple Access): là phương thức đa truy
nhập ứng dụng đầu tiên trong TTVT, theo phg thức đa truy nhập phân
chia theo tần số, băng thông của kênh, của bộ phát đáp được chia thành
các băng con và được ấn định cho từng sóng mang phát đi từ trạm mặt
đất
+ băng thơng (bandwidth) là k/năng truyền dữ liệu tối đa trong 1 đơn


vị thời gian của 1 đường kết nối vật lý. Đơn vị là bps
TDMA(Time Division Multiple Access): là kỹ thuật đa truy nhập phân
chia theo thời gian trong đó khung thời gian được chia ra thành các khe
thời gian(time slot), mỗi trạm mặt đất được ấn định một khe thời gian
nhát định được gọi là cụm (burst),độ rộng khe tỉ lệ với lưu lượng trạm
mặt đất, giữa các cụm phải có khe thời gian bảo vệ để các cụm k chồng
lấn lên nhau, mỗi một sóng mang đặc trưng cho 1 cụm chiếm tồn bộ
dải thơng của hệ thống




CDMA (Code Division Multiple Access) là đa truy nhập phân chia
theo mã, các sóng mag khác nhau có thể có cùng tần số nhưng mỗi
sóng mang phải có 1 mã duy nhất để phân biệt với các sóng mang
khác, các trạm của mạng phát liên tục và cùng phát trên 1 băng tần như
nhau.

Phương pháp

Ưu điểm


Nhược điểm

FDMA

Kỹ thuật thực hiện đơn giản, k cần
đồng bộ
Được sử dụng rộng rãi nhất mặc
dù chịu các nhược điểm trên. Còn
tồn tại lâu dài vì được đầu tư trong
quá khứ và các ưu điểm khai thác
quen thuộc bao gồm cả việc k cần
đồng bộ

TDMA

Hiệu quả sử dụng phổ tần lớn,
hiệu suất truyên dẫn cao mặc dù
có nhiều truy nhập. kp khống chế
cs phát của trạm gốc. all các trạm
phát và t/h có cùng 1 f đối với cả
nguồn và đích nên đơn giản hóa
trong việc điều hưởng. phù hợp
với hệ thống truyền dẫn
Chịu được tạp nhiễu, méo, bảo
mật tốt. chịu được sự thay đổi các
thơng số khác nhau của đường
truyền. k địi hỏi đồng bộ giữa các
trạm trong hệ thống -> một trạm
có thể truy nhập hệ thống tại mọi
thời điểm. dung lượng cao, quy

hoạch mạng đơn giản do dùng
chung f

Nhiễu kênh lân cận và điều chế giao
thoa ->cần điều chỉnh cs trạm phát
mặt đất (làm việc ở điểm lùi cs ở chế
độ đa sóng mag)
Lãng phí băng tần, thiếu tính linh
hoạt khi lặp lại cấu hình ->k/năng
đáp ứng của vệ tinh là thấp khi có
nhiều y/cầu truy nhập
Là kỹ thuật truy nhập cũ nhất
y/cầu sự đồng bộ về thời gian của hệ
thống khá c/xác, để thực hiện y/cầu
này người ta thường sử dụng các
trạm mặt đất tham chiếu or các trạm
chuẩn để phát hiện đồng bộ. đôi khi
các trạm mặt đất k sử dụng hết dung
lượng được cấp gây lãng phí tài
nguyên
Độ rộng băng tần truyền dẫn y/cầu
cao
Xử lý t/h phức tạp

CDMA

Câu 6. Đặc điểm chính của đa truy nhập MF-TDMA trong TT vệ
tinh và mơ hình ứng dụng trong mạng VSAT?



+ đa truy nhập phân chia theo thời gian nhiều tần số
+ hệ thống này sử được sử dụng trong quân sự, trong thông tin quy mô vừa cx như
trong thơng tin nội bộ chính phủ
+ hệ thống thơng tin vệ tinh MF-TDMA là tích hợp FDMA và TDMA  có lợi thế
của cả FDMA và TDMA cho phép dễ dàng mở rộng số thuê bao và dung lượng
dịch vụ, giải pháp mạng mềm dẻo, phân bổ nguồn động và tỷ lệ sử dụng cao
-

-

Ưu điểm:
+ sử dụng hiệu quả băng thông
+ cho phép phân chia tài nguyên mạng một cách linh hoạt
+ tăng tính bảo mật của mạng
Nhược điểm:
+ tính phức tạp của thiết bị cao
+vận hành và quản lý phức tạp

Câu 7. Đặc điểm cấu trúc của trạm mặt đất (SES) thu-phát trong hệ
thống thông tin vệ tinh, chức năng của các khối chính trong trạm?
-

Trạm mặt đất SES (Satellite Earth Station):

+ Nhận các luồng tín hiệu dưới dạng số hay tương tự từ mạng mặt đất xử
lý nó và phát đi ở tần số đã được ấn định trước với mức công suất yêu cầu
đến vệ tinh.
+ Thu tín hiệu cao tần đã được ấn định cho trạm, xử lý nó thành các luồng
tín hiệu băng tần gốc để đưa tới mạng mặt đất.
-


Thành phần:
SES gồm các t/bị, hệ thống để có thể thực hiện được kết nối các kênh
thông tin mặt đất với vệ tinh
+ hệ thống (phân hệ) anten
+ TB phát và thu SCT: LNA(bộ KĐ tạp âm thấp-Low Noise Amplifier),
HPA(bộ KĐ cs cao-High Power Amplifier)
+ TB biến đổi tần số uplink và downlink


+ TB điều chế và giải điều chế
+ TB ghép kênh và tách kênh
+ TB nối ghép với mạng thông tin khác
+ TB cung cấp nguồn
+ TB phụ trợ,..
Nguyên tắc hoạt động của các khối chính:
-

Hệ thống thu tín hiệu:

+ Nguyên lý chung: thu các sóng mang trên đường xuống của vệ tinh ở tần số chọn trước,
xử lý tín hiệu này trong trạm để chuyển thành các tín hiệu băng gốc sau đó cung
cấp cho các mạng mặt đất hoặc trực tiếp tới các
thiết bị đầu cuối của người sử dụng.
+ Nguyên lý cụ thể: tín hiệu SHF thu từ anten => LNA =>bộ chia cao tần (Divider) =>
Down Converter (RF =>IF) =>bộ giải điều chế để thu lại tín hiệu băng tần cơ bản
(Base Band) => xử lý: giải nén, sửa lỗi (Redundancy), giải nhấn (De-emphasis),
triệt tiếng dội (Echo-Cancellation) ... =>các tín hiệu thoại hay truyền hình được
phân kênh để có thể truy xuất dễ dàng theo các tần số sóng mang chuẩn.
-


Hệ thống phát tín hiệu

+ Tín hiệu băng tần cơ bản được dồn kênh (Mux), sau đó qua bộ xử lý tín hiệu, điều chế,
tổng hợp, đổi tần lên cho từng kênh riêng lẻ sau đó qua bộ HPA => qua Diplexer,
Feeder => bức xạ ra anten.
+ Các hệ thống khác: Hệ thống bám vệ tinh (Tracking), hệ thống giám sát, cấp nguồn ...




Lý do chọn HPA:
+ k/cách từ SES đến vệ tinh là rất lớn ->suy hao truyền sóng lớn
khoảng trên dưới 200dB -> địi hỏi trạm mặt đất phát phải có cs lớn
(cần tầng KĐ cs cao (HPA))
+ trạm SES cho thơng tin quốc tế, HPA có cs khoảng từ vài trăm W
đến vài chục KW.
+ với các hệ thống thông tin vệ tinh nội địa, HPA có thể có cs khoảng
50W hay nhỏ hơn đối với các trạm có lưu lượng loại thấp

Câu 8. Thành phần và chức năng các khối trong cấu hình Outdoor,
Indoor trạm mặt đất SES?

-

Outdoor được đặt rất gần anten nó chứa các khối nhỏ: trộn tần lên, trộn

-

tần xuống, LNA, HPA

Indoor được đặt trong nhà trạm kết hợp tạo giao tiếp, ghép kênh, khối
điều khiển và có modem vệ tinh
 Nhằm nâng cao kết nối và giảm giá thành cho hệ thống

Câu 9. Trình bày cấu trúc của trạm vệ tinh không gian? Chức năng,
thành phần của Payload? Giải pháp tái sử dụng tần số trong trạm
không gian?
Cấu trúc của trạm vệ tinh không gian:
Vệ tinh thơng tin: gồm 2 hệ chính


-


+ phần hệ thông tin (payload-tải thông tin): gồm hệ thống anten thu phát
và all các t/bị điện tử hỗ trợ truyền dẫn các sóng mang,..
+ phần thân (BUS, platform) (các phân hệ phụ trợ-tải vật lý): khung vệ
tinh, phân hệ cung cấp năng lượng, phân hệ điều khiển nhiệt độ, phân hệ
-

-

điều khiển quỹ đạo và tư thế của vệ tinh
Các trạm điều khiển dưới mặt đất:
+ đo các thông số quỹ đạo
+ tạo lệnh phát lên
+ thu, xử lý t/h, số liệu
+ duy trì tham số quỹ đạo bay
• Payload là hệ thống thơng tin liên lạc gồm anten thu, phát và bộ
repeater

Thu t/h từ các SES phát lên trong dải tần và phân cực đã định
KĐ t/h đã nhận và giảm mức nhiễu tối đa
Đổi dải tần tuyến lên thành dải tần tuyến xuống
Đảm bảo mức cs y/cầu trong dải tầm đã định ra anten phát
Truyền t/h cao tần trong dải tần và phân cực đã định đến anten của SES
Đảm bảo cs EIRP trên các vùng phủ sóng của vệ tinh
Đảm bảo độ tin cậy của kênh truyền trong suốt thời gian sống của vệ tinh

Phần quan trọng nhất của payload là các bộ phát đáp (transpoder). Vệ tinh
hiện đại có từ 24 đến 72 bộ phát đáp. Bộ phát đáp có băng thơng 24,36,54,72
MHz. một bộ phát đáp có k/năng xử lý lên đến 155 triệu bit dữ liệu mỗi dây


Giải pháp tái sử dụng tần số

Câu 10.Phân biệt và so sánh trạm không gian “trong suốt”
(transparent) và “tái sinh” (regenerative)?
Câu 11.Các loại cấu hình và đặc điểm của mạng VSAT?
-

Mạng VSAT (Very Small Aperture Terminal) là trạm thông tin vệ tinh
mặt đất cỡ nhỏ, được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp
với một trạm VSAT khác or với một trạm HUB, từ đó kết nối qua mvt

-

mặt đất
Cấu hình gồm:
+ mạng sao (STAR)



-

+ mạng lưới (MESH)
+ kết hợp STAR-MESH
Đặc điểm VSAT:
• Là mạng cố định, sử dụng vệ tinh địa tĩnh -> độ trễ đường truyền cho 1
bước nhảy (1 hop) khoảng 0,25s (theo đường: trạm mặt đất-vệ tinh•

trạm mặt đất) và 0,5s (2 hop sử dụng HUB)
Ưu điểm:
+ loại trừ được y/tố địa hình, k/cách
+ cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, từ cùng cấp dịch
vụ quảng bá đến dịch vụ viễn thông, internet, từ việc sử dụng làm
truyền dẫn cho mvt đến sử dụng làm truyền dẫn cho thiết lập mạng
dùng riêng.
+ có tính khả chuyển cao trong thay đổi loại hình dịch vụ cung cấp và



cấu hình mạng
+ có chất lương truyền dẫn tốt (BER < 10^-7)
Nhược điểm:
+ nhạy cảm với nhiễu: do mạng VSAT sử dụng anten cỡ nhỏ nên búp
sóng của anten rất lớn và k/năng gây nhiễu cx bị nhiễu rất lớn
+ dễ bị thu trộm thơng tin do vùng phủ sóng của vệ tinh rất lớn, đặc
biệt trong truyền hình vệ tinh
+ k/năng khơi phục hệ thống khi có sự cố vệ tinh: chuyển vệ tinh dự
phịng -> khó khan phức tạp cho người sử dụng
+ trễ truyền: trong mạng hình sao thời gian truyền từ VSAT tới VSAT

trong 0,5s điều này làm ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ thoại.

Câu 12. Đặc điểm cấu hình sao và lưới của mạng VSAT, vai trị của
trạm HUB trong 2 cấu hình này?
Cấu hình sao (STAR)
Trong mạng này cần phải thiết lập một trạm có dung lượng lớn gọi là


-

trạm chủ (HUB) làm nhiệm vụ điều khiển mạng (kết nối và giải phóng
-

cuộc gọi) đồng thời kết nối với các trạm VSAT ở xa
Các trạm HUB này được gọi là HUB có lưu lượng
Có 2 kiểu kết cấu mạng VSAT hình sao: 1 chiều và 2 chiều


-

Trạm HUB có kích thước anten lơn khoảng 15-18 m -> hệ số tăng ích cao

-

hơn anten trạm VSAT và được trang bị cs lớn khoảng 0,5-1 Kw
Đối với trạm VSAT, tùy thuộc vào dung lượng mà kích thước anten cỡ

-

0,6-2,4 m cs cỡ khoảng 5W

Ưu điểm:
+ không y/cầu chặt chẽ về cs và tăng ích đầu thu (do cả trên tuyến đường
lên và được xuống đều có sự tham gia của trạm HUB với tính năng dự
phịng cs cao) kích thước trạm đầu cuối nhỏ, giá thành thấp  mạng có
hiệu quả kinh tế cao khi sử dụng số lượng trạm đầu cuối lớn
+ cấu hình này thuận lợi cho các ứng dụng điểm-đa điểm và là cấu hình
điển hình của mạng VSAT với mục tiêu chính là thiết lập thông tin từ 1

-

số người dùng phân tán về trung tâm
Nhược điểm:
+liên lạc giữa 2 trạm đầu cuối bất kỳ phải qua 2 bước nhảy vệ tinh với
HUB làm trung gian  độ trễ truyền tin lớn (0,5s)
+ giá thành HUB cao hơn so với các trạm VSAT -> phù hơp cho mạng có

-

dung lượng đầu cuối (HUB) lớn
• Cấu hình lưới (MESH)
Cấu hình lưới cho phép các trạm VSAT được liên hệ trực tiếp với nhau,

-

trễ đường truyề nhỏ
Một trạm chủ HUB được thiết lập để điều khiển các quá trình thiết lập
liên lạc nhưng k cần thiết cho điều khiển lưu lượng (trạm HUB k lưu

-


lượng)
Trong một số trường hợp cụ thể, 1 trạm VSAT được kết hợp cùng các

-

chức năng quản lý và điều khiển nên xem như k có trạm chủ HUB
Cấu hình địi hỏi mỗi 1 trạm VSAT phải có cs đủ lớn và kích thước anten
lớn để liên lạc giữa các trạm VSAT với nhau
 Cấu hình lưới được sử dụng thích hợp với những ứng dụng có y/cầu
trễ nhỏ như điện thoại.

Câu 13.Ưu nhược điểm của TT vệ tinh và tính tốn độ trễ nhỏ nhất
của tín hiệu trong kênh thơng tin vệ tinh có 1 bước nhảy? Độ trễ


thực tế trong mạng VSAT với các cấu hình tại Việt Nam như thế
nào?
Ưu điểm của TTVT:
- Khắc phục được các yếu tố về địa hình, có thể đảm bảo thiết lập địa
hình tới các vùng có địa hình phức tạp mà các lọa hình thơng tin
khác khơng thực hiện được vì theo cấu trúc của hệ thống vệ tinh
thơng tin đảm nhiệm vai trị là trạm chuyển tiếp tích cực nằm ở độ
cao rất lớn so với trái đất.
- Thơng tin vệ tinh có độ ổn định cao, chất lượng tốt, ít phụ thuộc vào
thời tiết và đảm bảo được việc truyền dẫn thông tin với tốc độ cao
băng thông rộng (10^6 bps).
- Giá thành liên lạc qua đường truyền vệ tinh là không phụ thuộc vào
cự li liên lạc. Điều này thực sự có lợi khi thiết lập đường truyền
quốc tế đặc biệt là đối với hệ thống thông tin di động vệ tinh khi
thực hiện chuyển vùng quốc tế.

• Nhược điểm của TTVT:
- Suy hao t/h rất lớn. độ suy hao: . Không gian tự do độ suy hao: khoảng


-

200-230 (dB)
Trễ t/h lớn: lý tưởng 0.25-0.5s. tùy theo cấu trúc mạng của hệ thống có

-

thể là 1-2 bước nhảy vệ tinh (trạm phát->vệ tinh-> trạm thu)
Một số băng tần con trong hệ thống TTVT bị ảnh hưởng mạnh bởi mưa
Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống rất cao, k/năng sửa chữa và phục hồi
hệ thống khi có sự cố là rất khó khăn. Đặc biệt là các bộ phận trên vệ tinh
thông tin

Câu 14.Bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA có vai trị như thế nào đối
với hệ số phẩm chất của trạm mặt đất thu? Những giải pháp kỹ
thuật liên quan đến LNA này?
-

t/h thu từ vệ tinh về rất yếu (khoảng -150dBW) trên nền tạp âm lớn, vì
vậy bộ KĐ tạp âm thấp LNA có một vai trị rất quan trọng trong trạm mặt

-

đất để vừa KĐTH lên vừa k làm giảm chất lượng t/h.
bộ LNA có ảnh hưởng quan trọng đến hệ số phẩm chất G/T của trạm mặt
đất vì bộ LNA đóng vai trị quyết định tạo nên nhiệt độ tạp âm hệ thống,



vì nó là tầng KĐ đầu tiên trong tuyến thu. Một trạm mặt đất thông tin vệ
tinh tiêu chuẩn A phải có hệ số G/T ≥ 35 dB/K thì hệ số KĐ của anten

-

trạm mặt đất phải đạt G=59dB và nhiệt độ tạp âm LNA là
• giải pháp:
mức đầu ra t/h phải nhỏ hơn mức bão hòa của bộ KĐ tối thiểu là 20dB để

-

giảm thiểu tối đa các thành phần nhiễu điều chế tương đương trong LNA
băng tần của LNA phải đủ rộng để có thể bao phủ băng tần cơng tác của
vệ tinh. Vị trí lắp đặt LNA càng gần đầu thu càng càng có lợi về mức t/h
vì giảm tạp âm và suy hao do giảm được chiều dài ơds

câu 15.Góc nhìn của anten trạm mặt đất được hiểu như thế nào.
Tính tốn “góc nhìn” cần biết những tham số nào?
-

Mỗi SES cần được điều chỉnh tới 1 vệ tinh. Hướng của anten tới vệ tinh

-

được xác định bởi 2 góc  đgl góc nhìn
Góc nhìn gồm: góc ngẩng và góc phương vị



Xác định góc nhìn của anten: tra bảng hoặc tính tốn
Tra bảng thì ta cần biết:
+ vị trí (kinh độ, vĩ độ) trạm SES
+ vị trí vệ tinh (kinh độ)
Tính toán:
∆L = | sự khác biệt về kinh độ giữa trạm mặt đất và vệ tinh |
+ hướng của góc phương vị sẽ xác định vị trí tương đối (Đơng-nam, tây-


-

-

nam) của vệ tinh đối và trạm SES
+ góc phương vị tương đối so với phía nam ở bắc bán cầu và so với phía
bắc ở nam bán cầu
Ví dụ:
-

Trạm mặt đất: kinh độ (longitude) 95,5W, vĩ độ (latitude) 29,5N
Vệ tinh: satcom 1, kinh độ 135W
 ∆L = |-95,5-(-135) | = 39,5
 Góc phương vị ≈ 60
 Góc ngẩng ≈ 35
(!)

Câu 16.Ưu nhược điểm và phân loại anten parabol sử dụng trong
thông tin vệ tinh? Đặc điểm cấu trúc của các loại anten parabol
phản xạ 1 lần?



-

Anten parabol gồm hai bộ phận chủ yếu là gương phản xạ hay chảo phản
xạ hình parabol và phần tử tích cực gọi là bộ chiếu xạ (BCX). thực chất
BCX là một anten sơ cấp (có thể là một dipol, dàn dipol or anten loa), nó
bức xạ SĐT huongs về chảo parabol phản xạ. gương phản xạ là 1 t/bị thụ
động, có nhiệm vụ phản xạ năng lượng sóng tập trung vào búp sóng hẹp
theo hướng ngược lại. sóng phản xạ theo hướng ngược lại đó là các sóng

-

phẳng có các mặt sóng đồng pha tại mặt gương.
Ưu điểm:
+ các tia sóng ss đi vào mặt phản xạ chính và vg góc với mặt p/xạ sẽ hội
tụ lại tại tiêu điểm mặt p/xạ
+ các tia sóng xuất phát từ tiêu điểm tới mặt p/xạ chính sẽ tạo ra các tia

-

p/xạ ss vơi nhau
 Rất phù hợp với đường truyenf sóng của TTVT địa tĩnh
Nhược điểm:
+ y.cầu độ c/xác cơ khí khi lắp đặt rất cao
+ dễ tạo ra các vùng tối của anten khi nhận và truyền t/h
+ dễ tạo ra 1 lớp nước mưa mỏng láng trên bề mặt của anten  lệch tia
sóng (k/xạ) đối với phía phát
+ gây ra lực cản rất lớn khi có gió to  ảnh hưởng mạnh tới các hệ thống

-


di động vệ tinh.
Phân loại:
+ anten đối xứng có hội tụ đặt tại tiêu điểm
+ anten đối xứng hai gương
+ anten lệch đơn
+ anten lệch kép
• Anten parabol p/xạ 1 lần:
+ cấu tạo đơn giản và giá thành thấp nhất
+ bức xạ đơn hướng, tính hướng hẹp, hệ số tăng ích cao
+ nhược điểm: BCX đặt tại đỉnh gương  hệ thống đỡ có kết cấu phức tạp,
cồng kềnh, sẽ chắn đi một phần sóng p/xạ từ gương, gây ra hiệu ứng che
tối làm méo đồ thị tính hướng, tăng búp phụ và làm giảm hiệu suất của
anten. Fide tiếp sóng cho BCX dài gây nên tổn hao và tạp âm lớn




Không sử dụng được ở các SES thông thường mà chỉ được sử dụng
chủ yếu ở các trạm thu và các trạm nhỏ, dung lượng thấp

Câu 17.Các đặc điểm cấu trúc và ứng dụng của anten Casegrain
trong TT vệ tinh?
-

Anten đối xứng hai gương (casegrain): có thêm 1 gương phản xạ phụ vào
gương phản xạ chính,hệ số tăng ích được nâng cao…cải tiến quan trong
nhất là rút ngắn khoảng cách máy phát và phần bức xạ. Nhược: còn vùng
tối nhiều hơn.
+ một gương đỉnh với đường kính lớn là parabol, một gương phụ nhỏ là


-

hypebol được đặt sao cho tiêu điểm của hai gương trùng nhau
Anten casegrain có tác dụng như anten một gương parabol nhưng có ưu
điểm kích thước theo hướng trục quang ngắn hơn (một đoạn = tiêu cự của
gương hypebol), BCX đặt gần đỉnh gương parabol hơn nên giá đỡ nó đơn
giản hơn và fide tiếp sóng sẽ ngắn hơn do đó tổn hao và tạp âm sẽ nhỏ

-

hơn
Được ứng dụng phổ biến cho các SES thông thường và với các anten có
kích thước trung bình và lớn

Câu 18.Phân tích 2 tham số cơ bản của trạm mặt đất: EIRP và G/T
và những vấn đề kỹthuật khi thiết kế tuyến lên và xuống cho TT vệ
tinh?
-

Trong TTVT, công suất bức xạ của máy phát và anten được đặc
trưng bởi tham số cs bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP.
EIRP =

là cs đầu ra của MF đưa vào anten
: là HSKĐ của anten phát
Nếu bỏ qua suy hao của fido nối từ MF đến anten thì


Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương là công suất phát được bức

xạ với anten vô hướng, trong trường hợp này có thể coi
Biểu thức EIRP tính theo dB :
EIRP (dBw) = 10lg ()
EIRP (dBw) =
EIRP (dBm) = 10lg+10lg
Câu 19.Các tham số của anten Parabol (búp sóng nửa cơng suất θ3dB và độ tăng ích Gmax): định nghĩa, chúng liên quan thế nào đến
băng tần ứng dụng và kích thước anten?
-

Hệ số tăng ích (độ lợi ) G của anten parabol:
= (dB)
η : hiệu suất của anten (0,55 – 0,7), phụ thuộc vào chất liệu cấu
trúc và hình dáng anten
D: đường kính của anten
D/λ : hệ số ảnh hưởng đến băng tần và kích thước của anten
(đường kính hiệu dụng điện)
Đường kính lớn thì hệ số khuếch đại cao, tần số lớn thì hệ số
khuếch đại cũng cao nên ta phải cân đối

-

để phù hợp với dải

tần
Khi tham chiếu với anten đẳng hướng thì đơn vị là dBi
= 10lgG(dB)
Độ rộng búp sóng nửa cơng suất : là góc hợp bởi giữa 2 hướng
trên đó độ lợi giảm đi ½ so với độ lợi của anten trên trục búp
sóng chính.
= 70 λ/D (độ)





Khi đường kính anten tăng thì càng nhỏ nên năng lượng tập
chung ở búp sóng chính càng cao

Tỷ số D/λ được coi là hệ số chủ chốt của các phương trình trên:
Hệ số K/Đ tỷ lệ thuận với (D/λ)^2 và độ rộng búp sóng tỷ lệ
nghịch với D/λ . Vì thế hệ số K/Đ sẽ tăng khi độ rộng búp sóng
hẹp hơn = cách tăng kích thước bộ phản xạ và giảm bước
sóng.Các bộ phản xạ kích thước lớn là các bộ phản xạ băng 6/4
GHz. Các bộ phản xạ trong băng tần 14/12GHz với cùng hiệu
năng sẽ có kích thước nhỏ hơn nhiều.
-

Mqh giữa và
= (dB)

Câu 20.Các loại suy hao ảnh hưởng tới chất lượng kênh thông tin vệ
tinh và giải pháp giảm ảnh hưởng của suy hao mất đồng chỉnh
anten?
-

Suy hao trong không gian tự do: đối với thông tin vệ tinh địa
tĩnh ở độ cao 35,768 km, cự ly thông tin cho một tuyến lên hay
xuống gần nhất là 35,768km. do cự ly truyền sóng trong thơng
tin vệ tinh lớn như vậy nên suy hao trong KG tự do là suy hao
lớn nhất.
=

d(km): chiều dài của tuyến lên hay xuống
(dB)=10lg

-

Suy hao do tầng đối lưu: Tầng đối lưu là lớp khí quyển nằm sát mặt
đất lên đến độ cao (10km-15km) (theo quy định của tầng đối lưu tiêu


chuẩn), bao gồm các chất khí chính hấp thụ sóng gây ra suy hao như hơi
nước, Oxy, Ozon, Cacbonic. Suy hao này phụ thuộc nhiều vào tần số và
góc ngẩng của anten và chỉ đáng kể khi tần số công tác từ 10GHz trở lên,
nghĩa là khi công tác ở băng Ku (14/12GHz) hay băng Ka (30/20GHz).
Anten có góc ngẩng càng lớn thì suy hao tầng đối lưu càng nhỏ, do
đường truyền của sóng trong tầng đối lưu càng ngắn. Tại các tần số
21GHz và 60GHz có các suy hao cực đại, đó là do sự cộng hưởng hấp
-

thụ đối với các phân tử hơi nước và Oxy
Suy hao do tầng điện ly: Tầng điện ly là lớp khí quyển nằm ở độ cao
khoảng 60km đến 400km, do bị ion hố mạnh nên lớp khí quyển ở độ cao
này bao gồm chủ yếu là các điện tử tự do, các ion âm và dương nên được
gọi là tầng điện ly. Sự hấp thụ sóng trong tầng điện ly giảm khi tần số

-

tăng, ở tần số trên 600MHz thì sự hấp thụ không đáng kể.
Suy hao do thời tiết: Suy hao do các điều kiện thời tiết như mây,
mưa, sương mù, suy hao này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ
mưa hay sương mù, vào tần số, vào chiều dài quãng đường đi của sóng


-

trong mưa, chiều dài này phụ thuộc vào góc ngẩng anten.
Suy hao do đặt anten chưa đúng: Khi anten phát và thu lệch nhau
thì sẽ tạo ra suy hao vì búp chính của anten thu hướng không đúng chùm
tia phát xạ của anten phát. Thường thì suy hao do đặt anten chưa đúng từ
0,8 đến 1 dB.

-

Suy hao trong thiết bị phát và thu: Suy hao trong thiết bị phát và
thu còn gọi là suy hao do hệ thống fiđơ

-

Suy hao do phân cực không đối xứng: Suy hao do phân cực
không đối xứng xảy ra khi anten thu không đúng hướng với sự phân cực
của sóng nhận. Vớí đường truyền phân cực trịn, sóng phát chỉ được phân
cực tròn trên trục anten phát và nó sẽ trở thành elip khi ra khỏi trục anten
đó. Khi truyền qua bầu khí quyển cũng có thể làm thay đổi phân cực tròn


thành phân cực elip. Còn trong đường truyền phân cực thẳng thì sóng có
thể bị quay mặt phẳng phân cực của nó khi đường truyền đi qua khí
quyển, do đó anten thu khơng cịn mặt phẳng phân cực của sóng đứng và
sóng tới. Suy hao do lệch phân cực thường chỉ 0,1dB


giải pháp giảm ảnh hưởng của suy hao mất đồng chỉnh

anten

câu 21.Các loại suy hao ảnh hưởng tới chất lượng kênh thông tin vệ
tinh và giải pháp tự động điều chỉnh công suất đường lên giảm ảnh
hưởng của mưa?
-

Phần trên câu 20:
• giải pháp tự động điều chỉnh cơng suất đường lên giảm
ảnh hưởng của mưa

câu 22.Vùng phủ của trạm không gian: khái niệm, phân loại và các
đặc điểm liên quan?
-

Vùng phủ (footprints): là vùng giao nhau giữa bề mặt trái đất và

-

búp sóng phát ra từ các bộ phát đáp của anten vệ tinh
Búp sóng (beams): là sự tập trung công suất của vệ tinh vào

-

vùng định trước của trái đất
Mỗi vệ tinh có vùng phủ riêng. Hình dạng của vùng phủ phụ

-

thuộc vào dạng, độ cao quỹ đạo và loại anten sử dụng.

Có 4 loại:
+ Earth or Global Beam (tồn cầu): phủ tới 42% diện tích bề
mặt trái đất
+ Hemispherical Beam (bán cầu): phủ tới 20% diện tích bề mặt
trái đất
+ Zonal Beam (khu vực): phủ <10% diện tích bề mặt trái đất
+ Spot Beam (điểm): phủ 1 khu vực địa lý cụ thể (rất nhỏ)


Câu 23.Nguyên lý định vị trong hệ thống GPS? Các nguồn sai số,
giải pháp hạn chế sai số, ứng dụng?
(Global Positioning System - GPS) là 1 chuẩn chung cho hệ thống định
vị
nhờ vê tinh được phát triển bởi Bộ quốc phòng Hoa Kỳ.Là chuẩn định
vị nhờ vệ tinh với đầy đủ chức năng trên thế giới. GPS sử dụng 1 nhóm
từ 24 đến 32 quả vệ tinh bay ở quỹ đạo MEO ( 2000km đến 35.768
km ) quanh trái đất phát các tín hiệu tới máy thu GPS nhằm xác định
chính xác vị trí của chúng
-




GPS gồm 3 phần:
• Phần khơng gian
• Phần điều khiển
• Phần sử dụng
Ngun lý định vị trong hệ thống GPS:
Nói tới hệ thống GPS là người ta thường nghĩ tới máy thu GPS.
Công việc của máy thu GPS là xác định vị trí của 4 quả vệ tinh

hay nhiều hơn để tính tốn ra khoảng cách từ các vệ tinh hay từ



thơng tin đó để tính tốn ra vị trí của nó.
Giả sử đồng hồ MT được đồng bộ với đồng hồ trên VT và bỏ
qua ảnh hưởng của tầng điện ly,tầng đối lưu và khơng có sai sót



trong đo đạc.
Tại cùng 1 thời điểm thì VT và MT cùng truyền một chuỗi tín
hiệu dài, được gọi là mã nhiễu giải ngẫu nhiên. Khi tín hiệu này
truyền từ vệ tinh truyền đến máy thu nó sẽ bị trễ một khoảng
thời gian Δt.


×