Tính toán đường truyền trong các hệ thống thông tin vệ tinh ở Việt Nam

- NGUYỄN HÒA BÌNH TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử-viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.
- Họ và tên tác giả luận văn Nguyễn Hòa Bình ĐỀ TÀI LUẬN VĂN: TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử-viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.
- 12 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH THÔNG TIN VỆ TINH.
- Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh.
- 13 1.2.Đặc điểm của thông tin vệ tinh.
- 13 1.3.Tình hình sử dụng các dịch vụ vệ tinh ở Việt Nam.
- 15 CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH VINASAT-1.
- 24 2.1.Thông số kỹ thuật cơ bản của vệ tinh Vinasat-1.
- 41 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN TRONG HỆ THỐNGTHÔNG TIN VỆ TINH VINASAT -1.
- Hệ thống truyền dẫn IP qua vệ tinh băng rộng ở Việt Nam.
- Hệ thống IPSTAR.
- Vệ tinh Vinasat1 và Vinasat 2.
- Anten trạm mặt đất.
- Bộ khuyếch đại công suất cao HPA (High Power Amplifer.
- Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP.
- Mật độ thông lượng công suất (W.
- Khoảng các từ trạm mặt đất đến vệ tinh (d.
- Các thông số của vệ tinh.
- 70 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG TRÊN VỆ TINH VINASAT- 1.
- 74 4.1.Tính toán đường truyền sóng trên vệ tinh Vinasat-1.
- Hệ thống mô phỏng tính toán đường truyền tối ưu.
- Bộ phát đáp vệ tinh.
- Tỷ số sóng mang trên mật độ phổ công suất tạp âm (C/N0.
- Năng lượng bít trên mật độ phổ công suất tạp âm (Eb/N0.
- Học viên cao học: Nguyễn Hòa Bình 5DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BPC Bi-directional Power Converter Bộ chuyển đổi công suất BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải BUC Block Up Converter Bộ biến đổi tần lên CBTX C Band Telemetry Transmitters Truyền dẫn đo xa băng C CDMA Code Division Multiplexed Access Đa truy nhập phân chia theo mã CMD Command Lệnh C/N Carrier to Noise Tín hiệu trên nhiễu CT&R Command, Telemetry And Ranging Phân hệ điều khiển đo xa CTU Command and Telemetry UnitKhối đo xa và điều khiển DEMO Demodulation Giải điều chế DIV Divide Bộ chia D/C Down Converter Bộ đổi tần xuống EIRP Equivalen Isotropic Radiated Power Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương El Elevation Góc ngẩng EMI Electromagnetic Interference Nhiễu điện từ EPS Electrical Power Subsytem Phân hệ nguồn cho vệ tinh ES Earth Station Trạm mặt đất FC Frequency Converter Bộ chuyển đổi tần số 6FDM Frequency Division Multiplexed Ghép kênh phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiplexed Access Đa truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số FM Frequency Modulation Điều tần FLP Forward Link Processor Bộ xử lý hướng lên FSW Flight Software Phân hệ bay HPA High Power Amplifier Bộ khuyếch đại công suất HPOL Horizontal Polarization Phân cực đứng GEO Geostationary Earth Orbit Quỹ đạo địa tĩnh GN&C Guidance, Navigation And Control Phân hệ điều khiển tư thế G/T Gain/Noise Khuyếch đại trên nhiễu IBO Input Back Off Độ lùi công suất đầu vào IDU In Door Unit Khối thiết bị trong nhà IP Internet Protocol Giao thức Internet IF Intermediate Frequency Trung tần ITU International Telecommunucation Union Hội viễn thông quốc tế IMU Inertial Measurement Unit Bộ đo quán tính ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet IPR Core IP Router Bộ định tuyến IP KPA Klytron Power Amplifier Bộ khuyếch đại công suất Klytron 7LCA Linearized Channel Amplifiers Bộ khuyếch đại kênh tuyến tính LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm thấp LO Local Oscilator Bộ dao động nội LTWTA Linearized Traveling Wave Tube Amplifier Bộ khuyếch đại công suất đèn sóng chạy tuyến tính MCPC Multi Channel Per Carrier Nhiều kênh trên một sóng mang MOD Modulation Điều chế MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập truyền dẫn MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo mặt đất tầm trung NAT Network Address Translation Giao thức dịch chuyển đia chỉ mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NOC Network Operation Center Trung tâm vận hành mạng NSSK North South Stationkeeping Trạm giữ theo hướng Bắc- Nam OBC On Board Computers OBO Output Back Off Độ lùi công suất đầu ra ODU OutDoor Unit Khối ngoài trời OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Đa truy nhập tần số trực giao PCM Pulse Code Modulation Điều chế mã xung PRU Power Regulation Unit Bộ điều chỉnh công suất 8PSK Phase Shift Keying Chuyển dịch khóa pha PSS Propulsion Subsystem Phân hệ đẩy QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phương RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Rx Receiver Bộ thu RRM Radio Resource Management Thiết bị quản lý tài nguyên SCPC Single Channel Per Carrier Một kênh đơn trên một sóng mang SFD Saturation Flux Density Mật độ công suất dòng bão hòa SK Stationkeeping Trạm giữ SSPA Solid State PA Khuyếch đại công suất bán dẫn SUROM Start Up Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc khi khởi động SFD Saturation Flux Density Mật độ dòng bão hòa SK Stationkeeping Trạm giữ TCS Thermal Control Subsystem Phân hệ quản lý nhiệt TLM Telemetry Đo xa TDM Time Division Multiple Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiplexed Access Đa truy nhập phân chia 9theo thời gian TPC Turbo Product Code Mã Turbo Tx Transmitter Bộ phát TWT Traveling Wave Tube Đèn sóng chạy TWTA Traveling Wave Tube Amplifier Bộ khuyếch đại đèn sóng chạy U/C Up Converter Bộ đổi tần hướng lên UDP Unreliable Transport Protocol Giao thức truyền thông không đáng tin cậy VPOL Vertical Polarization Phân cực dọc VSAT Very Small Aperture TerminalTrạm mặt đất vệ tinh anten cỡ nhỏ TOLL Turbo Product Code Orthogonal Frequency Multiplexed L-code Hướng từ trạm chủ đến trạm con dùng phương pháp ghép kênh phân chia tần số trực giao mã hoá Turbo 10DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.
- 1: Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR -1.
- 2: Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR -1 tại Việt Nam.
- 1: Mô hình vệ tinh Vinasat -1.
- 10 : Giới hạn các khoảng nhiệt độ trong quá trình điều khiển vệ tinh.
- 15 : Đặc tuyến công suất.
- 16 : Một số dịch vụ vệ tinh.
- 2 : Giao diện chính của hệ thống.
- 83 12LỜI MỞ ĐẦU Do nhu cầu dịch vụ viễn thông băng rộng và sự tăng trưởng như vũ bão của Internet, kinh tế càng phát triển, nhu cầu các dịch vụ càng phát triển nhanh, trong đó có dịch vụ viễn thông.
- Do đó cần xây dựng các dịch vụ dựa trên nền công nghệ hiện đại, có giá thành thấp và làm tăng giá trị lợi nhuận của doanh nghiệp.
- Các hệ thống thông tin vệ tinh ra đời giúp cải thiện được yêu cầu của con người đó là hệ thống IPSTAR băng rộng đa dịch vụ, hiện đại là công nghệ có thể đáp ứng yêu cầu nói trên với chất lượng dịch vụ cao, hiệu quả kinh tế lớn.
- Đặc biệt là sự kiện tháng 4 – 2008, Việt Nam đã đưa thành công vệ tinh Vinasat – 1 lên quỹ đạo và góp phần làm hoàn thiện hạ tầng viễn thông của Việt Nam và tiến tới sẽ phóng vệ tinh Vinasat -2 vào năm 2012.
- Việc nghiên cứu những vấn đề lý thuyết, các ứng dụng của hệ thống IPSTAR và vệ tinh Vinasat -1, đặc biệt đưa ra việc tính toán đường truyền để cải thiện chất lượng khi truyền qua vệ tinh giảm thiểu việc gây nhiễu cho vệ tinh lân cận có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác và vận hành các hệ thống thông tin vệ tinh của Việt Nam.
- Trước yêu cầu đó, đề tài “Tính toán đường truyền trong hệ thống thông tin vệ tinh ở Việt Nam” được lựa chọn để nghiên cứu.
- Nội dung đồ án gồm : Chương I: Tổng quan về tình hình thông tin vệ tinh Chương II: Hệ thống thông tin vệ tinh Vinasat -1 Chương III: Thiết kế đường truyền trong thông tin vệ tinh Vinasat -1.
- Chương IV: Tính toán đường truyền sóng trên vệ tinh Vinasat -1.
- 13CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH THÔNG TIN VỆ TINH 1.
- Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh Một hệ thống truyền tin sử dụng bộ chuyển tiếp đặt trên vệ tinh nhân tạo của quả đất được gọi là hệ thống truyền tin vệ tinh hay còn gọi là thông tin vệ tinh.
- Hiện nay đã có rất nhiều vệ tinh viễn thông trên bầu trời phục vụ các dịch vụ viễn thông khác nhau.
- Ngày Liên Xô phóng thành công vệ tinh đầu tiên lên quỹ đạo.
- Tháng 12-1958, tập đoàn Nasa của Mỹ phóng lên quỹ đạo vệ tinh Score.
- Tiếp theo là cá vệ tinh Echo (1960), Courier (1960), Telstar và Relay (1962), Syncom (1963), Intelsat -1 (1965)…Các vệ tinh đầu tiên này là vệ tinh không địa tĩnh, mang tính chất nghiên cứu.
- Đến năm 1963 phóng vệ tinh Syncon -1 và vệ tinh Syncon 2 ở quỹ đạo địa tĩnh.
- Việt Nam đã phóng thành công vệ tinh Vinasat -1 vào năm 2008 và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả, chính vì thế sự ra đời của Vinasat – 2 vào 2012 đánh dấu sự phát triển vượt trội của các dịch vụ truyền tin ở Việt Nam.
- Đặc điểm của thông tin vệ tinh Vệ tinh được phóng vào vũ trụ với quỹ đạo cho trước.
- Vệ tinh sẽ khuyếch 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 chuyển động khác nhau khi quan sát từ mặt đất, nó phụ thuộc vào quỹ đạo bay của vệ tinh.
- Vệ tinh phân ra thành hai loại: vệ tinh quỹ đạo thấp ( quỹ đạo không địa tĩnh) và vệ tinh địa tĩnh.
- Vệ tinh quỹ đạo thấp: Là vệ tinh nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục, thời gian vệ tinh chuyển động một vòng trên quỹ đạo của nó khác với chu kỳ quay của trái đất xung quanh trục của mình.
- Các quỹ đạo thấp có hình Ellipse gồm: LEOs ( Low Earth Orbits) ở độ cao 750 -1500 km.
- quỹ đạo cực… Ưu điểm của các hệ thống thông tin dung ở các quỹ đạo này là : giảm thời gian trễ, có thể thông tin đến bất cứ nơi nào trên trái đất.
- 14- Vệ tinh địa tĩnh ( Geostationary Orbits – GEOs) là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo tròn nằm trên mặt phẳng đường xích đạo cách trái đất 35786 km, vệ tinh loại này bay xung quanh quả đất một vòng mất 24 giờ.
- Do chu kỳ bay của vệ tinh trùng chu kỳ quay của quả đất xung quanh trục của nó theo hướng từ tây sang đông, bởi vậy vệ tinh dường như đứng yên khi quan sát từ mặt đất.
- Vệ tinh địa tĩnh được sử dụng rộng rãi do có những ưu điểm : +Vùng phủ sóng của vệ tinh khá rộng, chỉ cần ba vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng toàn cầu.
- Thiết bị phát sóng dùng trong hệ thống truyền tin vệ tinh chỉ cần công suất bé.
- Việc lắp đặt hoặc di chuyển các thành phần trong hệ thống truyền tin vệ tinh trên mặt đất tương đối nhanh chóng , dễ dàng và không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng như hệ thống truyền dẫn.
- Hệ thống truyền tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác nhau: thoại và phi thoại thăm dò địa chất, định vị toàn cầu, quan sát mục tiêu, thăm dò dự báo khí tượng, phục vụ các mục đích an ninh quốc phòng, phục vụ truyền tin những vùng có địa hình phức tạp và thời tiết khắc nghiệt.
- Các thiết bị điện tử đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện hầu như cả ngày lẫn đêm.
- Kinh phí ban đầu để phóng một vệ tinh quỹ đạo là khá lớn, công nghệ phóng và việc sản xuất thiết bị không phải nước nào cũng làm được.
- Bức xạ sóng vô tuyến thông tin vệ tinh bị tổn hao trong môi trường truyến sóng đặc biệt là những vùng có mây mù, nhiều mưa.
- 15+Khó bao phủ ở những vùng cực, khó đặt đúng quỹ đạo.
- 1.3.Tình hình sử dụng các dịch vụ vệ tinh ở Việt Nam 1.3.1.
- Trang thiết bị của hai hệ thống này do hãng Hughes Network System (HNS) cung cấp dựa trên các sản phẩm Telephone Earth Station (TES) Quantum, Quantum Direct (QDS), Personal Earth Station (PES) đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới từ những năm 1990.
- Mạng SCPC/DAMA được đưa vào hoạt động từ năm 1996 cung cấp các dịch vụ thoại, fax và truyền số liệu tốc độ thấp.
- Mạng TDM/TDMA được đưa vào hoạt động từ năm 2000 cung cấp các dịch vụ truy nhập mạng Internet, X.25 và thiết lập mạng dùng riêng với tốc độ upload đạt 64Kbps, download tới 128Kbps.
- Tuy nhiên, các thiết bị của hệ thống mạng VSAT SCPC/DAMA đã lỗi thời và đang xuống cấp, hoạt động không ổn định, không đáp ứng được tốc độ gia tăng số lượng thuê bao như vũ bão hiện nay và trong tương lai.
- giá cước dịch vụ cao, khó khăn trong việc phát triển khách hàng sử dụng dịch vụ.
- Đứng trước nhiệm vụ chính trị, chiến lược của Tổng công ty Bưu chính viễn thông cũng như nhu cầu sử dụng dịch vụ với băng thông cao của khách hàng, do đó cần phải xây dựng một mạng VSAT băng rộng đa dịch vụ, có khả năng thay thế cả 2 mạng hiện tại nêu trên.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt