Nghiên cứu tính toán và đánh giá tuyến thông tin vệ tinh

Báo cáo này trình bày đặc điểm tổng quan chung về thông tin vệ tinh, đặc điểm và thông số chính về 2 vệ tinh là Vinasat-1 và Vinasat-2 của Việt Nam. Nghiên cứu và chỉ ra các biểu thức tính toán đường truyền trong thông tin vệ tinh như: hướng lặp đặt anten, các thông số tính toán và đánh giá đường truyền thông tin vệ tinh. Phần cuối bài báo là chương trình mô phỏng tính toán và đánh giá tuyến thông tin vệ tinh thông qua 2 vệ tinh Vinasat-1 và Vinasat-2 của Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tính toán và đánh giá tuyến thông tin vệ tinh Phạm Văn Ngọc và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 116 (02): 99 - 104 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ TUYẾN THÔNG TIN VỆ TINH Phạm Văn Ngọc*, Trƣơng Quỳnh Chi Trường Đại học Công nghệ Thông tin & Truyền thông – ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Với sự phát triển nhƣ vũ bão về thông nghệ thông tin và truyền thông, các dịch vụ viễn thông ngày càng đƣợc phát triển và có vai trò quan trọng trong sự phát triển đất nƣớc. Thông tin vệ tinh có những ƣu điểm riêng và trở thành một trong những phƣơng thức truyền dẫn quan trọng trong viễn thông. Việt Nam đã phóng 2 vệ tinh lên quỹ đạo do đó khẳng định đƣợc chủ quyền về vị trí quỹ đạo trong không gian, đáp ứng đƣợc yêu cầu dịch vụ viễn thông mới. Báo cáo này trình bày đặc điểm tổng quan chung về thông tin vệ tinh, đặc điểm và thông số chính về 2 vệ tinh là Vinasat-1 và Vinasat-2 của Việt Nam. Nghiên cứu và chỉ ra các biểu thức tính toán đƣờng truyền trong thông tin vệ tinh nhƣ: hƣớng lặp đặt anten, các thông số tính toán và đánh giá đƣờng truyền thông tin vệ tinh. Phần cuối bài báo là chƣơng trình mô phỏng tính toán và đánh giá tuyến thông tin vệ tinh thông qua 2 vệ tinh Vinasat-1 và Vinasat-2 của Việt Nam. Từ khóa: Thông tin vệ tinh; Vệ tinh; Trạm mặt đất; Vinasat-1; Vinasat-2 GIỚI THIỆU* TỔNG QUAN THÔNG TIN VỆ TINH Thông tin vệ tinh là một trong những phƣơng tiện truyền thông ngày càng phổ biến trên thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam. Thông tin vệ tinh ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực truyền hình, truyền dữ liệu, thoại… ngoài ra vệ tinh còn đƣợc ứng dụng trong viễn thám, quân sự,… [1], [3], [4], [9]. Thông tin vệ tinh đƣợc sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới do đáp ứng đƣợc nhiều vấn đề mà mạng vô tuyến mặt đất bình thƣờng không có là: vùng phủ sóng rộng lớn, thiết bị phát sóng công suất nhỏ, lắp đặt nhanh chóng, đa loại hình dịch vụ, tuyến truyền dẫn ổn định và có thể tận dụng tối đa nguồn năng lƣợng mặt trời. Hiện nay cũng có nhiều tác giả tại Việt Nam cũng nhƣ một số nƣớc trên thế giới nghiên cứu lý thuyết tính toán tuyến thông tin vệ tinh [2], [5], [7] tuy nhiên chƣa có tác giả đƣa ra mô phỏng tính cho lắp đặt anten trạm mặt đất và tính toán đánh giá chung về tuyến. Bài báo này giới thiệu thông tin chung về thông tin vệ tinh cụ thể là vệ tinh địa tĩnh, tính toán đánh giá tuyến thông tin vệ tinh và cụ thể trong báo cáo là đánh giá cho 2 vệ tinh của Việt Nam là Vinasat-1 và Vinasat-2 [3], [4], [6], [8], [9]. Uplink Tr¹m ®iÒu khiÓn TT&C HPA Tr¹m ph¸t * Downlink LNA Tr¹m Thu Tel: 0915 900226, Email: pvngoc@ictu.edu.vn Vệ tinh ở trên quỹ đạo có hai dạng quỹ đạo chính là quỹ đạo tròn và quỹ đạo elip. Quỹ đạo elip thƣờng sử dụng là quỹ đạo elip nghiêng tầm cao để phủ sóng các khu vực có vĩ độ cao. Trong khi các vệ tinh quỹ đạo tròn đƣợc sử dụng phổ biến hơn, với quỹ đạo thấp thƣờng đƣợc sử dụng cho vệ tinh viễn thám và hệ thống định vị vệ tinh, Việt Nam đã đƣa 1 vệ tinh viễn thám lên quỹ đạo là VNREDsat-1. Ngoài ra còn quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong thông tin vệ tinh, vệ tinh ở quỹ đạo này cho phép truyền dẫn đa loại hình dịch vụ thông qua vệ tinh. Việt Nam hiện nay có 2 vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh là vệ tinh Vinsasat-1 và Vinasat-2. Cấu trúc một hệ thống thông tin vệ tinh gồm hai phân đoạn: phân đoạn không gian – vệ tinh (space segment) và phân đoạn mặt đất – Trạm mặt đất (groud segment). 99 Phạm Văn Ngọc và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ Phân đoạn không gian bao gồm vệ tinh trên quỹ đạo (phần tải trọng và khung nền) cùng các thiết bị đặt trên mặt đất để điều khiển, đo lƣờng, giám sát, vệ tinh hoạt động (TT&C). Chức năng chính của vệ tinh là thu tín hiệu ở đƣờng lên, chuyển đổi tần số, khuếch đại công suất, và phát trở lại trên đƣờng xuống đƣợc thực hiện bởi các bộ phát đáp. Phân đoạn mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất thu hoặc phát tín hiệu qua vệ tinh. Chúng thƣờng đƣợc kết nối với các thiết bị của ngƣời sử dụng thông qua các mạng mặt đất. 116 (02): 99 - 104 tần số 6.425 - 6.725 GHz, và anten phân cực là thẳng đứng, nằm ngang. Đƣờng xuống sử dụng tần số 3.400 - 3.700 GHz, và anten phân cực là nằm ngang, thẳng đứng. Để tuyến đảm bảo yêu cầu đƣờng lên tại vệ tinh đảm bảo một độ dung lƣợng bão hòa (SFD): -85 dBW/m2. Vùng phủ sóng cho băng C bao gồm: Việt Nam, Đông Nam Á, Trung Quốc, Triều Tiên, Ấn Độ, Nhật Bản và Australia. … Các trạm mặt đất đƣợc phân loại tùy thuộc vào kích cỡ trạm và loại hình thông tin đƣợc truyền (thoại dữ liệu, truyền hình…). Vệ tinh trên quỹ đạo sử dụng nhiều dải tần số khác nhau phụ thuộc và đặc điểm của từng dịch vụ và ứng dụng. Nhƣ băng L dùng trong di động, băng C (6/4) GHz và băng Ku (14/11; 12) GHz dùng truyền dữ liệu truyền hình, internet … đặt biệt băng X (8/7) GHz dành riêng trong quân sự và chính phủ,… VỆ TINH VINASAT-1, VINASAT-2 Vệ tinh Vinasat-1 Vinasat-1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh đầu tiên của Việt Nam đƣợc phóng vào ngày 18 tháng 4 năm 2008 (giờ UTC). Ở vị trí 132o Đông trên quỹ đạo địa tĩnh. Vệ tinh đƣợc điều khiển bởi 02 Trạm Điều khiển vệ tinh (TT&C), Trạm chính đặt tại xã Cát Quế, Hoài Đức, Hà Nội (Trạm Điều khiển Quế Dƣơng) và Trạm dự phòng đặt tại xã Tân Định, Bến Cát, Bình Dƣơng (Trạm điều khiển Bình Dƣơng) 2 trạm điều khiển này đƣợc sử dụng cho cả vệ tinh Vinasat-2. Các thông số kỹ thuật cơ bản: Cao 4 mét, trọng lƣợng khoảng hơn 2,7 tấn, Ở độ cao 35.768km so với bề mặt trái đất, Dung lƣợng 20 bộ phát đáp (trong đó có 8 bộ cho băng C, 12 bộ băng Ku), tuổi thọ vệ tinh tối thiểu 15 năm và có thể kéo dài đến 20 năm và độ ổn định vị trí: +/-0,05 độ. Băng tần C: có 08 bộ (Với độ rộng băng thông 36 MHz/bộ); Với đƣờng lên sử dụng 100 Bảng giá trị EIRP và G/T băng C tại một số vùng vệ tinh Vinasat-1 Thành phố Hà Nội Hồ Chí Minh Hải Phòng Đà Nẵng Nha Trang Qui Nhơn Huế Cần Thơ Nam Định … EIRP (dBW) 44.2 43.7 44.2 44.2 43.9 44.0 44.3 43.5 44.2 … G/T (dB/K) -0.3 -0.2 -0.3 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.2 -0.2 … Bảng giá trị EIRP và G/T băng Ku tại một số vùng vệ tinh Vina ...