Nghiên cứu về các dịch vụ và ứng dụng trong Inmarsat Băng thông rộng (FBB250/500)

Nghiên cứu về các dịch vụ và ứng dụng trong Inmarsat Băng thông rộng (FBB250/500) Xem nội dung đầy đủ tại: http://123doc.org/document/3741542-datn-luong-thanh-thuy.htm?page=10

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này ,em đã nhận được sự giúp đỡ ,hướng dẫn

và góp ý rất nhiệt tình của các thầy cô trường Đại học Hàng Hải cùng nhiều ý kiến đóng góp của các bạn trong lớp

Trước tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường Đại học Hàng Hải ,đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Điện tử-Viễn thông đã tận tình dạy bảo em trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS.Nguyễn Ngọc Sơn người đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn và giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Nhân đây em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường Đại học Hàng Hải cùng các thầy cô trong khoa Điện-Điện tử tàu biển đã tạo nhiều điều kiện giúp em hoàn thành tốt khóa học của mình

Em cũng xin cảm ơn các bạn trong tập thể lớp DTV52-DH2 đã đồng hành cũng như giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Mặc dù em cũng đã cố gắng để hoàn thiện đồ án nhưng với lượng kiến thức

và hiểu biết còn hạn chế Nên nội dung đồ án của em còn rất nhiều điểm thiếu sót Em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô và góp ý của bạn bè

để đề tài này được hoàn thiện hơn

Hải Phòng ,tháng 12,năm 2015

Sinh viên thực hiện đề tài

Lương Thanh Thủy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung đồ án do tôi thực hiện

Số liệu và kết quả trong đồ án này là hoàn toàn trung thực

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và mọi thông tin trích dẫn trong đồ án đều được ghi rõ nguồn gốc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG 1

THÔNG TIN VỆ TINH 1

1.1.1.Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh 1

1.1.2.Giới thiệu chung về hệ thống .3

1.1.3 Các đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh 6

1.1.4 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh (TTVT) 7

1.2 Hệ thống thông tin INMARSAT 8

1.2.1 Cấu trúc của hệ thống INMARSAT 9

1.2.2 Các hệ thống thông tin INMARSAT 15

1.2.3 Các loại hình dịch vụ 20

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG INMARSAT FLEETBROADBAND (FBB250/500) 22

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống inmarsat FleetBroadband (Inm-FBB) 22

2.2 Vùng phủ sóng inmarsat FleetBroadband 23

2.3 Kiến trúc mạng mặt đất của hệ thống .24

2.4 Các phương thức kết nối dữ liệu 26

2.5 Các đặc tính của Inm-FBB 31

CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VỀ CÁC DỊCH VỤ VÀ ỨNG DỤNG CỦA INMARSAT FLEETBROADBAND (FBB250/500) 33

3.1 Phân tích các dịch vụ cơ bản của inmarsat FleetBroadband 33

3.1.1 Standard IP 34

3.1.2 Streaming Ip 35

3.1.3 Dịch vụ thoại 35

3.1.4 Dịch vụ nhắn tin SMS 36

3.1.5 Dịch vụ Fax 36

3.1.6 ISDN ( Integretes Services Digital Netword ) 37

3.1.7 Cuộc gọi khẩn cấp 505 38

3.2 Thiết bị đầu cuối FBB250/500 của hệ thống Inmarsat FleetBroadBand 39

3.2.1 FBB-500 41

3.2.2 FBB-250 43

3.2.3 Ứng dụng của các thiết bị đầu cuối FBB250/500 45

3.3 Ứng dụng của Inmarsat Băng thông rộng trong thương mại .48 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GMDSS Global Maritime Distress and Safety System

Hệ thống thông tin an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu

INMARSAT International mobile Satellite Organization

Tổ chức vệ tinh di động quốc tế

IOR India Ocean Region

Vệ tinh Ấn Độ Dương

POR Pacific Ocean Region

Vệ tinh Thái Bình Dương

AOR-E Atlantic Ocean Region East

Vệ tinh Đông Đại Tây Dương

AOR-W Atlantic Ocean Region West

Vệ tinh Tây Đại Tây Dương

BGAN Broadband Global Area Network

Mạng băng thông rộng toàn cầu

NCC Network Control Centre

Trung tâm điều hành mạng

NCS Network Co-ordination Station

Trạm điều phối mạng

RCC Rescuse Co-ordination Centre

Trung tâm phối hợp cứu nạn

OCC Operations Control Centre

Trung tâm điều hành hoạt động

NOC Network Operations Control

Trung tâm điều hành mạng

SCC Satellite Control Centre

Trung tâm kiểm soát vệ tinh

SAS Satellite Access Stations

Trạm truy nhập vệ tinh

SES Ship earth stations

Trạm mặt đất đài tàu trong hệ thống thông tin vệ tinh

LES Land Earth Station

Trạm mặt đất

MES Mobile Earth Station

Trạm di động mặt đất

EGC Enhanced Group Call

Gọi nhóm tăng cường

ISDN Integrated Services Digital Network

Dịch vụ điện thoại di động

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình2.6 Dịch vụ Standard IP và Streaming IP của

Hình 3.2 Cổng kết nối của thiết bị đầu cuối

Hình 3.3 Một số hình ảnh anten và thiết bị đầu cuối

Hình 3.4 Một số hình ảnh anten và thiết bị đầu cuối

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay,bên cạnh việc phát triển mạnh các ngành khoa học công nghệ cao thì thông tin vệ tinh cũng đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu Nó có khả năng kết nối mọi nơi trên thế giới để vượt qua cả khái niệm về không gian và thời gian giúp con người gần gũi nhau hơn.Thông tin vệ tinh không chỉ có ý nghĩa truyền dẫn đối với quốc gia ,khu vực mà còn mang tính xuyên lục địa như vệ tinh toàn cầu Nhờ có vệ tinh mà quá trình truyền thông tin diễn ra giữa các châu lục trở nên tiện lợi và nhanh chóng thông qua nhiều loại dịch vụ khác nhau

Từ năm 1982 hệ thống thông tin vệ tinh INMARTSAT đã đưa vào hoạt động

để đáp ứng những nhu cầu thông tin liên lạc không ngừng tăng lên Và thông tin

vệ tinh INMARSAT đã được áp dụng trong ngành hàng hải từ rất sớm Cùng với sự phát triển của ngành hàng hải và những nhu cầu ngày càng cao trong ngành này thì nhiều hệ thống INMARSAT ra đời nhằm mục đích phục vụ những nhu cầu liên lạc và an toàn hàng hải Một trong những hệ thống INMARSAT mới nhất đó là Inmarsat Fleetbroadband Đây là thiết bị mới nhất trong hệ thống Fleet và được đưa vào khai thác năm 2009 với nhiều ứng dụng dịch vụ hữu ích

…Do vậy đề tìm hiểu sâu hơn về các dịch vụ của Inmarsat Fleetbroadband ,em

đã thực hiện nghiên cứu đề tài :

Tên đề tài: “ Nghiên cứu về các dịch vụ và ứng dụng trong Inmarsat Băng thông rộng (FBB250/500)”

Nội dung của đề tài bao gồm ba chương chính ,được phân bố như sau :

Chương 1 : GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Chương 2 : HỆ THỐNG INMARSAT FLEETBROADBAND (FBB250/500)Chương 3: PHÂN TÍCH VỀ CÁC DỊCH VỤ VÀ ỨNG DỤNG CỦA INMARSAT FLEETBROADBAND (FBB250/500)

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG

THÔNG TIN VỆ TINH 1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay với dự phát triển rất mạnh của các ngành khoa học công nghệ cao, thông tin vệ tinh (TTVT)có vai trò rất quan trọng đối với công cuộc toàn cầu hoá thông tin.Ngày nay TTVT đã trở thành phương thức thông tin quan trọng và không thể thiếu trong tất cả các lĩnh vực đời sống xã hội ,an ninh quốc phòng cũng như trong lĩnh vực Hàng hải ,đáp ứng được nhu cầu lớn của viễn thông quốc tế ,truyền hình cho đến các hình thức thông tin đặc biệt khác nhau như khí tượng ,nghiên cứu vũ trụ ,thăm dò trái đất ,thông tin an toàn –cứu nạn toàn cầu và một số nhu cầu khác Ngay từ khi ra đời thông tin vệ tinh đã khẳng định được vị trí của mình trong thông tin liên lạc với những ưu thế vượt trội của minh mà thông tin di động không có được Do vậy hệ thống thông tin vệ tinh là

sự lựa chọn hàng đầu để phát triển thông tin liên xuyên quốc gia và toàn lục địa Đáp ứng được nhu cầu liên lạc ở những nơi xa xôi như vùng núi mà thông tin di động không thể phủ sóng được Các thiết bị thông tin vệ tinh đang ngày một phát triển mạnh với tiến bộ nhất định và giá thành sản phẩm hạ dần nhưng chất lượng được đảm bảo thậm chí hoàn thiện hơn

1.1.1 Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh

Với nền kinh tế phát triển mạnh như ngày nay thì nhu cầu vẩn tải hàng hóa bằng đường biển sẽ ngày một tăng,do đó nhu cầu về thông tin liên lạc cho các phương tiện di động trên biển trở thành cấp thiết.Năm 1979 hệ thống INMARSAT được ra đời nhằm đáp ứng các nhu cầu thiết yếu đó

Các mốc thời gian đánh dấu sự ra đời và phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh

- Năm 1926 : Thử nghiệm thành công lý thuyết tên lửa đẩy của nhà bác học Nga Tsiolkopsky

- Tháng 4 /1945: Nhà vật lý Authur C.Clark mô tả việc thông tin liên lạc bằng vệ tinh địa tĩnh.Đề xuất sử dụng các vệ tinh địa tĩnh cho thông tin quảng bá

- Tháng 10/1957 : Liên bang Xô viết phóng thành công vệ tinh nhân tạp đầu tiên vào quỹ đạo

- Tháng 7/1963 : Vệ tinh địa tĩnh đầu tiên Syncon-2(NASA.Mỹ)được đưa vào sử dụng

- Tháng 8/1964 : Tổ chức vệ tinh quốc tế Intelsat ra đời

- Tháng 4/1965 : Phóng vệ tinh thông tin Intelsat-1

- Năm 1967 ;Phóng vệ tinh thứ hai của Intelsat (240 kênh thoại đa

truy nhập hoặc 1 kênh truyền hình

- 1968 – 1970: Phóng vệ tinh thứ ba của Intelsat

- Tháng 11/1971 : Thành lập tổ chức Intersputnik

- Từ năm 1972-1976 : Indonesia ,Canada ,Xô viết (cũ) ,Mỹ đã đưa thông tin vệ tinh vào sử dụng

- Tháng 6/1979 :Thông tin vệ tinh Hàng hải quốc tế được ra đời

- Năm 1984 : Hệ thống truyền hình về tinh lần đầu tiên được Nhật bản sử dụng

- 1987 : Vệ tinh sử dụng cho thông tin di động được thử nghiệm thành công

- Năm 2008 : Vinasat-1 của Việt Nam được đưa vào quỹ đạo địa tĩnh

- Năm 2012 : Việt Nam tiếp tục đưa Vinasat-2 lên quỹ đạo địa tĩnh

Một số mốc đánh dấu quá trình phát triển hệ thống TTVT ở Việt Nam

Năm 1980 trạm thông tin vệ tinh mặt đất Hoasen-1 được khánh thành , nằm trong hệ thống TTVT INTERSPUTNIK , đặt tại làng Do Lễ- kim Bảng –Hà Nam Đài Hoasen-1 là sản phẩm của nhà nước Liên Xô tặng nhân dân Việt Nam

và đã kịp thời truyền đi trực tiếp những hình ảnh về Olimpic 1980 tổ chức tại Liên Xô

Năm 1984 khánh thành trạm mặt đất Hoasen-2 đặt tại Tp.HCM

Năm 1998 quyết định 868/QĐ-TTG về việc thông qua báo cáo dự án phóng

vệ tinh Vinasat lên quỹ đạo địa tĩnh

22h16 ngày 18/4/2008 lần đầu tiên Việt Nam phóng Vinasat-1 lên quỹ đạo địa tĩnh

Ngày 16/5/2012 Vinasat-2 được phóng lên quỹ đạo Việt Nam đã khẳng định chủ quyền của mình trên quỹ đao bằng cách phóng tiếp Vinasat-2 Vinasat-2 cung cấp đủ nhu cầu về dung lương vệ tinh cho đên năm 2020

1.1.2 Giới thiệu chung về hệ thống

Cùng với sự phát triển của các ngàng khoa học công nghiệp,ngày nay thông tin vệ tinh là một dịch vụ đã và đang đóng vai trò rất quan trọng trên toàn.Thông tin vệ tinh có thể cung cấp cho người dùng nhiều loại hình dịch vụ như thoại,phát thanh,truyền số liệu,thông tin an toàn cứu nạn …

Thông tin vệ tinh hoạt động trên cơ sở một vệ tinh với khả năng thu và phát sóng vô tuyến Sau khi vệ tinh được phóng vào vũ trụ,nó có nhiệm vụ khuếch đại và đổi tần các sóng vô tuyến mà nó thu nhận được từ trạm mặt sau đó phát tới các trạm khác Có thể phóng Vệ tinh lên các quỹ đạo với các độ cao khác nhau, ở mỗi độ cao thì đặc điểm chuyển động của mỗi vệ tinh cũng sẽ khác nhau

và để phân loại được các vệ tinh thì cần dựa trên quỹ đạo chuyển động của nó

Có thể phân Vệ tinh thành 2 loại là:quỹ đạo vệ tinh tâm thấp ( Polar Orbits) và quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh (Geosynchronous)

Quỹ đạo thấp LEO (Low Earth Ỏrbit) và MEO(Midle Earth Orbit)

Là vệ tinh phi địa tĩnh tầm thấp LEO và tầm trung MEO

LEO có độ cao từ 500km-10000km so với mặt đất

Hinh 1.1 Vệ tinh tầm thấp

- Quỹ đạo địa tĩnh GEO

Đây là vệ tinh có quỹ đạo chuyển động tròn ,có độ cao ~ 36.00km so với đường xích đạo Có chu kỳ quay giống Trái đất với chu kỳ quay T=23h56’ 4,096”(~24h).Do có chu kỳ xấp xỉ với chu kỳ quay của trái đất nên khi ta có cảm giác vệ tinh không chuyển động khi ta quan sát trái đất nó được gọi là vệ tinh địa tĩnh Nó đảm bảo thông tin ổn định và liên tục suốt 24h trong ngày là lý tưởng cho các vệ tinh thông tin.Trở thành thông tin liên lạc phổ biến nhất hiện nay

Những ưu điểm của vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh :

+ Do hiệu ứng Dopler rất nhỏ nên không cần điều chỉnh anten ở mặt đất + Vệ tinh phủ sóng rộng, tương đương khoảng 42,2% bề mặt trái đất Với

vệ tinh địa tĩnh GEO có thể phủ sóng 1/3 trái đất do đó về lý thuyết chỉ cần 3 vệ tinh là phủ sóng khắp thế giới ( ngoại trừ vùng địa cực ) Nhưng thực tế phải dùng nhiều hơn 3 vệ tinh và một số vệ tinh dự phòng

+ Dung lượng thông tin lớn do hệ thống hoạt động ở khu vực tần số cao nên có băng tần công tác rộng Trong 1 khoẳng thời gian rất ngắn TTVT cho phép đạt tới dung lượng rất lớn Có khả năng đa truy nhập và có thể áp dụng trong thông tin di động

+ Trên đương truyền xác xuất hư hại rất thấp nên có độ tin cậy thông tin cao , thời gian thông tin trong một năm đạt tới gần 99,9%

+ Đường truyền thông tin có chất lượng cao do ít bị ảnh hưởng của nhiễu, tạp âm vũ trụ ,khí quyển và pha đinh.

+ Ở khoảng cách lớn cho hiệu quả kinh tế cao

+ Đa dạng về các loại hình dịch vụ

+ Tính linh hoạt cao: TRong điều kiện các trạm ở mặt đất cách xa nhau hệ thống TTVT được thiết lập rất nhanh và theo yêu cầu sử dụng dung lượng có thể được thay đổi

+ Ngày nay thông tin vệ tinh ngày một đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp các đài di động,thông tin liên lạc cho các vùng có địa hình phức tạp, máy bay và chuyên mục dành cho nhiều loại hình khán giả ngày càng được phát triển và mở rộng Đặc biệt là ứng dụng cho mục đích cứu nạn và an toàn hàng hải toàn cầu GMDSS

+ Tính bảo mật không cao

+ Suy hao công suất trong truyền sóng lớn (gần 200dB)

+ Thời gian trễ truyền lan lớn cỡ 270ms, trường hợp thoại 2chiều trạm -vệ tinh-trạm Hub-vệ tinh- trạm khoảng 540ms

+ Hiệu ứng tiếng vọng lag nguyên nhân chính dẫn đến trể truyền dẫn, ở mạng mặt đất hiệu ứng này không đáng kể

+Người ta sử dụng bộ triệt tiếng vọng để giảm thiểu hiệu ứng tiếng vọng trong TTVT

Hình 1.2 Vệ tinh địa tĩnh

1.1.3 Các đặc điểm của hệ thống thông tin vệ tinh

- Điểm nổi bật của TTVT mà các mạng mặt đất không có hoặc hiệu quả kém hơn la khả năng quảng bá rộng lớn , dải thông rộng ,nhanh chóng và dễ dàng đặt lại cấu hình khi cần thiết

Vệ tinh có thể dễ dàng thực hiện truyền sóng thông tin đi rất xa trên toàn thế giới hơn bất kỳ hệ thống nào khác Qua vệ tinh INTELSAT , lần đầu tiên trên hai trạm đối diện trên 2 bờ đại dương đã thông tin được cho nhau Phù hợp với các dịch vụ quảng bá hay dịch vụ thu thập số liệu

Do sử dụng phương tiện truyền dẫn qua giao diện vô tuyến cho nên các hệ thống TTVT là rất lý tưởng cho khả năng cấu hình lại nếu cần Các công việc triển khai trạm mới ,loại bỏ trạm cũ hay thay đổi tuyến đều có thể thực hiện dễ dàng ,nhanh chóng với chi phí thực hiện tối thiểu

- Tuy nhiên bên cạnh những điểm nổi bật của hệ thống TTVT cũng tồn tại một số nhược điểm như :

Suy hao lớn do khoảng cách truyền dẫn xa,không cố định ,khoảng cách truyền,tạp âm lớn gây ảnh hưởng , lắp đặt hệ thống với giá thành rất cao ,mức phí bỏ ra cho trạm mặt đất khá tốn kém ,khó khăn trong việc bảo dưỡng,nâng cấp và sửa chữa

Suy hao lớn khi truyền sóng giữa các trạm vì các vệ tinh cách rất xa mặt đất,bị tác động bởi thời tiết ,môi trường Phải sử dụng nhiều kỹ thuật bù và chống lỗi phức tạp để đảm bảo được chất lượng

Việc khôi phục các vệ tinh đã hết tuổi thọ hết sức tốn kém và phức tạp nên trong thực tế người ta thường dung phương pháp thay thế bằng một vệ tinh hoàn toàn mới và loại bỏ vệ tinh cũ đi

1.1.4 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh (TTVT)

Hệ thống TTVT được phân chia thành 3 khâu :

Hình 1.3 Cấu trúc vệ tinh địa tĩnh

• Khâu vệ tinh

Khâu vệ tinh được phân ra thành 2 loại

- Vệ tinh địa tĩnh : có tốc độ quay bằng tốc độ quay của trái đất ,tầm cao 36000Km

- Vệ tinh quỹ đạo thấp là vệ tinh mà nhìn từ mặt đất nó chuyển động liên tục ,thời gian cần thiết để cho vệ tinh chuyển động xung wuanh quỹ đạo của nó khác với chu kỳ quay của trái đất xung quanh trục của nó

Vệ tinh thực hiện kết nối các trạm mặt đất với nhau hoạt động như một trạm lặp.Ngoài ra còn tham gia chức năng điều khiển và xử lý thông tin (thay đổi tần số thu ,phát ,thay đổi khu vực và vùng phủ sóng …)

Khâu vệ tinh:

- Cung cấp năng lượng cho các hệ thống TTVT bằng cách sử dụng pin mặt trời và sử dụng các loại pin chuyên dụng để làm năng lượng dự trữ

- Khi thu và phát các hệ thống anten cung cấp các vùng phủ sóng theo yêu cầu

- Tùy thuộc vào môi trường bên ngoài mà hệ thống ổn định nhiệt và duy trì nhiệt độ yêu cầu trong vệ tinh

• Khâu điều khiển

Bao gồm nhiều trạm mặt đất trong đó có trang thiết bị như :anten thu/phát, thiết bị điều khiển truy theo vệ tinh, máy thu tạp âm thấp ,các bộ đổi tần xuống/lên, các bộ điều chế/giải điều chế, các bộ khuếch đại công suất lớn, các bộ ghép công suất và chia cao tần , ống dẫn sóng

Thực hiện chức năng thông tin thu phát là nhiệm vụ của trạm mặt đất.Trạm cung cấp dịch vụ :Vệ tinh-trạm-Thuê bao

• Khâu người sử dụng

Thông qua các thiết bị thông tin vệ tinh người sử dụng có thể dùng mạng lưới thông tin liên lạc Trong mỗi 1 thiết bị này có một anten, kèm theo mỗi anten là các máy móc điện tử điều khiển và thông tin, nó cung cấp mối liên hệ giữa mạng lưới thông tin liên lạc vệ tinhvới người sử dụng

Người sử dụng ở đây có thể là máy bay ,tàu biển ,các trạm di động mặt đất Qua các vệ tinh và tram đài bờ các đài này thực hiện chức năng kết nối thông tin hay mạng thông tin mặt đất cố định

1.2 Hệ thống thông tin INMARSAT

INMARSAT (International Maritime Sattelite) là hiệp hội đa quốc gia được sáng lập năm 1979 Nhưng đi vào hoạt động chính từ năm 1982 và phát triển cho đến tận ngày nay Inmarsat cung cấp các dịch vụ TTVT di động cho mọi vùng trên trái đất và đáp ứng nhu cầu cấp bách khác nhau.Các dịch vụ này bao gồm dịch vụ thông tin an toàn và cứu nạn ,các dịch vụ thông tin công cộng ,dịch

vụ vô tuyến định vị và vô tuyến đạo hang,dịch vụ không lưu lẫn dịch vụ an toàn đối với điều khiển không lưu Phục vụ cho nghành hàng hải như theo dõi và quản lý các tàu thuyền, hoạt động tìm kiếm cứu nạn qua vệ tinh.Từ năm 1999 tổ chức Inmarsat đã có những thay đổi mới về yêu cầu kĩ thuật ,để đáp ứng những

yêu cầu và quy định do IMO đề ra để phù hợp với hệ thống cấp cứu và an toàn hang hải toàn cầu (GMDSS ) thông qua việc cung cấp các dịch vụ và các thiết bị

vệ tinh phục vụ cho việc liên lạc để tìm kiếm cứu nạn một cách nhanh chóng ,tin cậy của nghành hàng hải trên mọi vùng biển ngoại trừ các vùng cực

1.2.1 Cấu trúc của hệ thống INMARSAT

Cấu trúc của hệ thống TTVT Inmarsat cơ bản giống như cấu trúc của hệthống TTVT nói chung, bao gồm ba bộ phận chính:

• Các vệ tinh thông tin của INMARSAT

Các vệ tinh trong hệ thống Inmarsat là các vệ tinh địa tĩnh có vùng bao phủ tương đối rộng Các vệ tinh đã bao phủ toàn bộ trái đất chỉ trừ hai vùng địa cực Các vệ tinh của Inmarsat dựa trên một chòm 4 vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh bao phủ

POR : Bao phủ toàn bộ vùng biển Thái Bình Dương

IOR : Bao phủ toàn bộ vùng biển Ấn Độ Dương

Hình 1.4 : Hình ảnh phủ sóng của vệ tinh Inmarsat

Ngoài ra còn có các vệ tinh được dùng để dự trữ khi các vệ tinh đang hoạt độngsảy ra sự cố, các vệ tinh dự trữ này cũng nằm trên quỹ đạo địa tĩnh

Tính đa hệ của vệ tinh gồm:

+ Các vệ tinh thế hệ thứ nhất: ba vệ tinh Marisat bao phủ 3 vùng đại dương, mỗi

vệ tinh cung cấp 10 kênh thông tin

Các vệ tinh thế hệ thứ nhất Thời gian phóng Tên lửa đẩy

Bảng 1 Các vệ tinh Inmarsat-1 + Các vệ tinh thế hệ thứ hai: vệ tinh này đã được thiết kế và xây dựng bởi liên hiệp 6 công ty quốc tế đứng đầu là Bristish Aerospace, cung cấp 250 kênh

lý thuyết được đưa vào quỹ đạo địa tĩnh năm 1990 và gọi là vệ tinh Inmarsat

Bảng 2 các vệ tinh thế hệ thứ 2 + các vệ tinh thế hệ thứ III: các vệ tinh thế hệ thứ 3 được đưa vào quỹ đạo địa tĩnh năm 1996 khác với các vệ tinh của thế hệ trước.Đặc điểm chính của các vệ tinh thế hệ này là cung cấp các chùm sóng hẹp cho từng tuyến thông tin lưu động kêt cả kỹ thuật lái sử dụng tần số ,cung cấp các tuyến truyền dẫn phân cực kép ,có khả năng cung cấp các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng kể cả dịch vụ thông tin mặt đất cố định qua vệ tinh với công suất nhỏ, giá thành hạ Nếu dùng ở chế độ toàn cầu vệ tinh thứ 3 tương đương với 355 kênh thoại INMARSAT A và nếu dùng cho chế độ khu vựcthì là 2.800 kênh

Bảng 3 Các vệ tinh thế hệ thứ ba

Hình 1.5:Hình ảnh vệ tinh thế hệ thứ ba + Các vệ tinh thế hệ thứ IV (I-4) ra đời từ năm 2005 đến năm 2008 nhằm cung cấp các dịch vụ băng thông rộng toàn cầu ,cho phép cung cấp tới thuê bao đồng thời cả dịch vụ thoại và truyền dữ liệu IP đạt tốc độ tối đa lên đến 432Kbps Các vệ tinh này gồm F1,F2 và F3

Hình 1.6: Vệ tinh thế hệ thứ tư

Các vệ tinh Inmarsat-4 Ngày phóng Tên lửa đẩy

Inmarsat-4 F3 (Inmarsat I-4 F3) 2008/08/18 Proton-M Briz-M (Ph.2 mod)

Bảng 4 các vệ tinh thế hệ thứ tư + Tổ chức Inmarsat đã dự kiến trong khoảng năm 2013-2014 sẽ cho ra mắt

vệ tinh thế hệ thứ 5 Thế hệ vệ tinh này sẽ tạo thành chòm vệ tinh để hỗ trợ cho các dịch vụ Inmarsat toàn cầu Inmarsat thế hệ thứ 5 hứa hẹn sẽ phủ sóng toàn cầu và cung cấp liên tục các dịch vụ băng thông rộng với tố độ lên tới 50Mbps cho người dùng trong hàng hải doanh nghiệp , chính phủ và các lĩnh vực về năng lượng và hàng không

Hình 1.7: Hình ảnh vệ tinh thế hệ thứ 5

• Các trạm điều khiển mặt đất của INMARSAT

a trung tâm điều khiển mạng NOC ( network openrating centre): đây là

cơ quan điều khiển cao nhất của hệ thống INMARSAT điều khiển toàn bộ mạng các trạm cố định, các trạm di động và vệ tinh, có trụ sở tại london

b trung tâm điều khiển vệ tinh SCC ( satellite control centre) : các vệ tinhINMARSAT được điều khiển bởi 3 SCC, có nhiệm vụ điều chỉnh tính chất vật

lý của 4 loại vệ tinh khác nhau được sử dụng trong hệ thống INMARSAT

c trạm phối hợp mạng NSC ( Network Co-ordinatiol Station): trong khi SCC quản lývề mặt phần cứng các vệ tinh thì NSC quản lý các dịch vụ thông tin trong mạng một trạm NSC sẽ quản lý một loại dịch vụ của hệ thống thông tin trong mỗi vùng vệ tinh INM NSC giám sát liện tục các yêu cầu và các luồng thông tin thoại, telex qua các vùng biển mà nó chịu trách nhiệm, nghiệp vụ này cần thiết để duy trì hoạt động chính xác giữa trạm cố định và di động

d đài vệ tinh mặt đất LES ( Land Earth Station): các đài LES của mỗi vùng vệ tinh có nhiệm vụ kết nối các đường thông tin giữa vệ tinh với các trạm thuê bao cố định trên mặt đất, nghĩa là đài LES làm công việc trung chuyển thông tin từ thuê bao mặt đất lên vệ tinh và ngược lại

+ Các chức năng của đài LES: chức năng của đài LES là thiết lập các kênh thông tin trong các dịch vụ của nó khi được yêu cầu từ các thuê bao mặt đất hoặc thuê bao trạm di động, kiểm tra các số nhận dạng của các trạm di động, ghi lại các cuộc liên lạc đã được thực hiện, các số liệu, và số nhận dạng của một cuộc gọi ưư tiên cấp cứu từ các đài

+ Các loại dịch vụ: các trạm LES có khả năng cho các loại dịch vụ sau: thoại và telex tự động, thoạivà telex nhân công, trợ giúp kỹ thuật, các dịch vụ điện tín, truyền dữ liệu,gọi nhóm tăng cường, trợ giúp y tế…

e trạm truy theo và điều khiển từ xa TT& C ( Satellite Tracking, Telemetry and Command) : truy theo và điều khiển từ xa là một vấn đề quan trọng đối với việc điều khiển các vệ tinh một cách chắc chắn và có hiệu quả trạm TT&C cũng được phân chia theo khu vực

• Các đài di động mặt đất MES ( Mobil Earth Station ):

Đây chính là khâu người sử dụng, là các thiết bị đầu cuối của các đài di động mặt đất MES, hoặc của các đài tàu SES trong hệ thống thông tin Inmarsat Các thiết bị này giúp liên hệ giữa mạng thộng tin Inmarsat với người sử dụng.

Các đài di động mặt đất gồm các thiết bị như sau:

- Một anten vệ tinh được đặt trên các phương tiện, hoặc các thiết bị di động đó

- Một thiết bị thu phát

- Một monitor để chỉ thị và để giao tiếp giữa người sử dụng và hệ thống.Các trạm MES thường có kích thước nhỏ gọn, chức năng phù hợp theo mỗi yêu cầu sử dụng nhằm đảm bảo giá thành thấp

1.2.2 Các hệ thống thông tin INMARSAT

Từ khi đưa vào khai thác và hoạt động ,hệ thống Inmarsat đầu tiên được gọi là hệ thống Inmarsat A năm 198.Đến nay tổ chức Inmarsat đã phát triển ,bổ sung các thế hệ Inmarsat khác như C,B,M,minim, E,Fleet và FleetBroadband Trong đó ,hệ thống Inmarsat E không phải cho viễn thông mà chỉ dành riêng cho nghiệp vụ cấp cứu khẩn cấp

• Hệ thống Inmarsat – A

Bắt đầu hoạt động từ 02/1982 phục vụ cho ngành hàng hải bao gồm dịch

vụ thoại ,telex, facsimile,email và truyền data tốc độ cao (56 và 64 Kbit/s).Sự phát triển của kỹ thuật nén dữ liệu tạo điều kiện cho truyền ảnh tĩnh có độ phân giải cao, truyền hình

Inmarsat-A sử dụng kỹ thuật analog do đó có những nhược điểm như :Kích thước anten lớn , đòi hỏi cơ cấu ổn định và truy theo phức tạp ,tốn năng lượng lớn ,thiết bị cồng kềnh tiêu tốn băng thông lớn và có ít khả năng mở rộng dịch vụ Thông tin thoại dùng phương thức điều tần nên chưa tiết kiệm được phổ tần, cước phí thông tin cao

Hệ thống Inmarsat-A đã chính thức ngừng cung cấp dịch vụ từ 31/12/2006

Hình1.8: Hình ảnh về Inmarsat-A

• Hệ thống Inmarsat-B

Hệ thống Inmarsat-B ra đời là sự thay thế kế tiếp ,cải tiến hoàn toàn cho

hệ thống Inmarsat-A và được đưa vào sử dụng năm 1993.Các dịch vụ cơ bản giống như Inmarsat-A nhưng Inmarsat-B sử dụng kỹ thuật thông tin số nên có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn ,hiệu quả thông tin cao hơn

- Kích thước anten của hệ thống gọn nhẹ chỉ vài chục kg và cho hiệu quả cao hơn Inmarsat – A

- Việc ứng dụng các kỹ thuật trên nên tốc độ thông tin nhanh, trọng lượng nhẹ, giá thành hợp lý hơn Inmarsat – A

- Hệ thống này sử dụng phương pháp mã hóa 1/2 FEC mang lại hiệ quả trong việc phát hiện và sửa lỗi do đó chất lượng thông tin được nâng cao

- Băng tần phát: ( 1626.500 ÷ 1646.500 )MHz

- Băng tần thu: ( 1525.000 ÷ 1545.000 )MHz

Hình 1.9: Hình ảnh anten cua Inmarsat-B

• Hệ thống Inmarsat-C

Inmarsat-C được đưa vào sử dụng năm 1991 ,đây là hệ thống Inmarsat tối thiểu nhưng đủ để đáp ứng yêu cầu của công ước quốc tế GMDSS Hệ thống sử dụng kỹ thuật số cung cấp các dịch vụ telex và data.Đặc tính của Inmarsat-C là Store and Forward ,có thể giao tiếp với bất kỳ mạng dữ liệu mặt đất nào như PSTN ,ISDN,PSDN

Hệ thống Inmarsat-C có ưu điểm là giá thành thấp ,sử dụng anten vô hướng, kích thước và khối lượng gọn nhẹ nên phù hợp cho lắp đặt ở những nơi

có kích thước vật lý nhỏ

Hệ thống Inmarsat-C sử dụng trên tàu biển thường tích hợp trên một máy thu gọi nhóm tăng cường EGC để phù hợp với công ước quốc tế về GMDSSEGC là một dịch vụ rất quan trọng trong hệ thống Inmarsat-C ,đây là dịch

vụ phát thông tin an toàn Hàng Hải phủ sóng toàn cầu

Hình 1.10:Hình ảnh ví dụ về SES cua Inmarsat-C

• Hệ thống Inmarsat-M /mM

Inmarsat-M được đưa vào sử dụng năm 1993,1994 và cũng sử dụng công nghệ thông tin số Hệ thống Inmarsat-M có thể coi là hệ thống thu nhỏ của hệ thống Inmarsat-B

Hệ thống Inmarsat-M dung chung phần không gian và các hệ thống mặt đất khác như trạm LES,NCS,OCC,SCC,TT&Cvới hệ thống Inmarsat-B để giảm chi phí hệ thống do đó giảm được giá cước thông tin

Inmarsat-B chỉ có thể cung cấp các dịch vụ như: Thoại ,fax,không có telex nên chỉ được sủ dụng cho các tàu có kích thước nhỏ Tuy nhiên nó không thông dụng vì không có chức năng kêu cứu và thông tin an toàn nên không nằm trong tiêu chuẩn về cứu nạn và an toàn Hàng hải cảu công ước quốc tế GMDSS

Hệ thống Inmarsat-mM(mini M) cung cấp chủ yếu dịch vụ thoại phủ sóng Sport beam,ứng dụng sự phát triển của công nghệ điện tử ,thiết bị nhỏ gọn,giá thành hạ,giá cước thông tin thấp so với Inmarsat-M.Tuy nhiên Inmarsat-Mm có hạn chế là không có chức năng thông tin cứu nạn và an toàn Hàng hải nên chỉ là

hệ thống thông tin bổ sung trong GMDSS

• Hệ thống Inmarsat-F

Để đáp ứng nhu cầu ngày cang gia tăng của thông tin hàng hải ,Inmarsat

đã phát triển thêm hệ thống thông tin vệ tinh mới : F).Inmarsat-F bao gồm :F77,F55,F33

Inmarsat-Fleet(Inmarsat-Tháng 4-2002 ,F77 được đưa vào sử dụng F77 có thể nói là hệ thống thông tin với các dịch vụ đày đủ nhất trong hệ thống Fleet F77 có đường kính anten khoảng 77cm ,kích cỡ anten lớn nhất trong các thiết bị đài tàu Inmarsat-F

F77 cho phép kết nối thông tin nhanh ,dung lượng lớn ,đường truyền ổn định,bao gồm dịch vụ thoại toàn cầu ,dịch vụ di động toàn cầu ISDN ,dịch vụ gọi 2 chiều GMDSS phù hợp với tiêu chuẩn IMO (tổ chức Hàng hải quốc

tế ),trong đó có ứng dụng cuộc gọi ưu tiên cho phép các cuộc gọi cứu nạn và cứu

hộ luôn được kết nối trước các cuộc gọi khác ,dịch vụ truyền gói dữ liệu di động MPDS (tốc độ có thể lên đến 128Kbps) chỉ tính cước theo dung lượng tập tin gửi đi và nhận về ,không tính theo thời gian truy nhập F77 với đường kính anten lớn ,giá thành cao nên thường được áp dụng trên các tàu viễn dương ,tàu khách …có trọng tải lớn

Để đáp ứng yêu cầu sử dụng Inmarsat-F trên các tàu có trọng tải lớn trung bình nhỏ ,yêu cầu thiết bị nhỏ gọn ,dễ lắp đắt,bảo dưỡng ,giá thành thấp nên năm 2003 F55 đã được đưa vào khai thác và sử dụng F55 có đương kính anten nằm trong khoảng từ 50cm đến 60cm.và F55 sử dụng kỹ thuật phát phát chùm điểm của hệ thống Inmarsat có thể lên tới 64Kbps với dịch vụ ISDN và MPDS

Tiếp tục theo hướng cải tiến của F55 trong việc giảm kích thước thiết bị ,dễ lắp đặt ,bảo dưỡng và giảm giá thành để đưa dịch vụ Inmarsat ứng dụng rộng rãi hơn trong tất cả các phân khúc Hàng hải ,cuối năm 2003 hệ thống thông tin Inmarsat F33 được đưa vào sử dụng ,F33 có đường kính anten khoảng từ 30cm đến 40cm Inmarsat F33 thường được sử dụng trên các tàu có trọng tải nhỏ ,tàu

cá tàu tuần tra ven biển tuy nhiên ở F33 không có ứng dụng ISDN

1.2.3 Các loại hình dịch vụ

• Dịch vụ điện thoại đường dài.

Cung cấp các tuyến đường trục mà mạng mặt đất chưa triển khai tới hoặc khi các mạng mặt đất quá tải giờ cao điểm và làm tuyến dự phòng cho các mạng mặt đất khi có sự cố

Trong hang hải thông tin thoại được dùng cho các cuộc gọi khẩn cấp ,cấp cứu, an toàn và trợ giúp y tế Ngoài ra nó còn hỗ trợ các hoạt động thương mại trong ngành hàng hải

• Telex.

Là một trong những phương thức thông tin phổ biến trong thông tin Hàng hải Dùng để truyền đi các bức điện dưới dạng văn bản Có thể phát các bức điện cấp cứu khẩn cấp và an toàn Hàng hải ,và bức điện thông thường

• Truyền số liệu.

Khi một đài tàu đã được đăng ký dịch vụ này và truy nhập vào các ngân hàng dữ liệu, Các ngân hàng dữ liệu này sẽ cung cấp tất cả những thông báo mới nhất về thời tiết, những báo cáo về tài chính và các thông tin giải trí như thể thao Đặc biệt dịch vụ này còn cung cấp những thông báo về hàng hải cần thiết như: Các thông báo về phòng tránh hàng hải, các thông báo cho các thuyền viên trên biển Loại dịch vụ này mang tính toàn cầu

Ngoài ra hệ thống thông tin Inmarsat còn có khả năng truyền số liệu tốc

độ cao 56 hoặc 64 kbps Do có sự tiện lợi của loại dịch vụ này, kết hợp với sự hiện đại của các thiết bị các đài di động MES, các đài mặt đất LES đang ngày càng phát triển loại dịch vụ này

• Fax.

Nếu các trạm di động MES được trang bị các thiết bị phù hợp, thì hệ thống có khả năng gửi các bức điện bằng Fax tới các thuê bao Fax thích hợp trên đất liền

• Phát gọi nhóm tăng cường EGC

Hệ thống gọi nhóm tăng cường cho phép người sử dụng lựa chọn ra tập hợp một số tàu nhất định để phát đi những thông tin có liên quan đến các tàu đó

và chỉ có các tàu đó mới nhận được thông tin này

Có hai loại dịch vụ trong hệ thống gọi nhóm tăng cường đó là SafetyNet

và FleetNet Dịch vụ SafetyNet được sử dụng để phát đi những bức điện liên quan đến an toàn hàng hải, nó được gửi tới tất cả các tàu trong một vùng địa lý nhất 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 chiều từ bờ tới tàu hoặc các thông tin quan trọng khác Dịch vụ FleetNet được sử dụng vào các mục đích thông tin thương mại chiều từ bờ đến tàu phục vụ cho việc khai thác trên tàu

Bên cạnh các dịch vụ thương mại ,Inmarsat cung cấp cho cấp cứu các dịch

vụ an toàn Hàng hải toàn cầu GMDSS cho các tàu cá và máy bay miễn phí như một dịch vụ công cộng