Bài tập lớn: Thông tin VibaVệ tinh

Thông tin vệ tinh chỉ mới xuất hiệu trong hơn bốn thập kỹ qua nhưng đã phát triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra cho một thời kỳ mới cho sự phát triển trong mọi lĩnh vực khoa học cũng như đời sống nói chung và đặc biệt ngành viễn thông nói riêng. Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế giới của thông tin, nhu cầu thông tin giữa con người với con người ngày càng lớn thuận lợi hơn và hoàn hảo hơn nhờ vào các hệ thống truyền tin đa dạng như hệ thống thông tin vô tuyến hay hệ thống thông tin hữu tuyến. Các hệ thống này thật sự là phương tiện cực kỳ hữu ích vì 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 mặc dù quãng đường rất xa, giúp con người cảm nhận cảm nhận được cuộc sống hiện tại của thế giới xung quanh, thông tin qua vệ tinh không chỉ có ý nghĩa truyền dẫn đối với quốc gia, khu vực 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 hình dịch vụ khác nhau. Thông tin vệ tinh đã được ứng dụng vào nước ta bắt đầu từ những năm 80 mở ra một sự phát triển mới của viễn thông Việt Nam. Thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật là vùng phủ sóng rất rộng, triển khai lắp đặt nhanh và khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng cho người dụng. Nó là phương tiện hữu hiệu nhất để kết nối thông tin liên lạc với các vùng xa xôi, biên giới, hải đảo nơi mà mạng cố định không thể với tới được, đồng thời thông tin vệ tinh nhờ ưu điểm triển khai lắp đặt và thiết lập liên lạc nhanh sẽ là phương tiện liên lạc cơ động giúp ứng cứu kịp thời trong các tình huống khẩn cấp.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG VỆ THÔNG TIN VỆ TINH 2

1.1 Giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh 2

1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh quốc tế 2

1.1.2 Cấu trúc tổng thể và nguyên lý thông tin vệ tinh 2

1.1.3 Đặc điểm của thông tin vệ tinh 3

1.1.3.1 Vệ tinh và các dạng quỹ đạo của vệ tinh 3

1.1.3.2 Ưu, nhược điểm của thông tin liên lạc qua vệ tinh 5

1.2 Kỹ thuật thông tin vệ tinh 6

1.2.1 Phóng vệ tinh, định vị và duy trì vệ tinh trên quỹ đạo 6

1.2.1.1 Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh 6

1.2.1.2 Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo 6

1.3 Kết luận chương 7

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG VỆ TINH VIỄN THÔNG VINASAT 8

2.1 Tình hình chung 8

2.1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin vệ tinh thế giới 8

2.1.2 Sự phát triển hệ thống vệ tinh Việt Nam 8

2.1.3 Thông tin về vệ tinh viễn thông VINASAT-2 9

2.2 Vệ tinh viễn thông VINSAT 9

2.2.1 Tầm quan trọng của vệ tinh VINASAT-2 9

2.2.1.1 Nhà nước 9

2.2.1.2 Doanh nghiệp 9

2.2.1.3 Người dân 9

2.2.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của vệ tinh Vinasat-2 10

2.3 Quá trình vận hành và khai thác dịch thông qua VINASAT-2 12

2.3.1 Trạm điều khiển vệ tinh VINASAT-2 12

2.3.2 Khai thác dịch vụ vệ tinh VINASAT-2 13

2.4 Các dịch vụ từ vệ tinh VINASAT-2 14

2.4.1 VINASAT-2 cho Bộ quốc phòng và công an 14

2.4.1.1 Lựa chọn băng tần 14

2.4.1.2 Các dịch vụ của hệ thống thông tin vệ tinh quân sự 14

2.4.2 VINASAT-2 cho các nhà cung cấp dịch vụ 15

2.4.2.1 Truyền hình qua vệ tinh 15

2.4.2.2 Truyền hình hội nghi 16

2.4.2.3 Đào tại từ xa 17

2.4.2.4 Thông tin di động qua vệ tinh 17

2.4.2.3 Ứng dụng vệ tinh trong khí tượng thủy văn 18

2.5 Kết luận chương 19

KẾT LUẬN 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ đường thông tin vệ tinh 2

Hình 1.2: Vệ tinh quỹ đạo thấp 3

Hình 1.3: Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh 4

Hình 1.4: Sơ đồ qũy đạo Holmonn 6

Hình 2.1: Vệ tinh VINASAT-2 10

Hình 2.2: Tầm bao phủ của sóng băng tần Ku 11

Hình 2.3: Tầm bao phủ của sóng băng tần C 11

Hình 2.4: Trung tâm điều khiển vệ tinh VINASAT-2 Quế Dương 12

Hình 2.5: Trung tâm điều khiển vệ tinh VINASAT-2 Bình Dương 13

Hình 2.7: Sơ đồ truyền hình hội nghị 16

Hình 2.8: Mô hình dịch vụ đào tạo từ xa 17

Hình 2.9: Các thành phần chính cho cơ sở hạ tầng mạng di động qua vệ tinh 18

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin vệ tinh chỉ mới xuất hiệu trong hơn bốn thập kỹ qua nhưng đã phát triểnrất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra cho một thời kỳ mới cho

sự phát triển trong mọi lĩnh vực khoa học cũng như đời sống nói chung và đặc biệtngành viễn thông nói riêng

Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế giới của thông tin, nhu cầu thông tingiữa con người với con người ngày càng lớn thuận lợi hơn và hoàn hảo hơn nhờ vàocác hệ thống truyền tin đa dạng như hệ thống thông tin vô tuyến hay hệ thống thông tinhữu tuyến Các hệ thống này thật sự là phương tiện cực kỳ hữu ích vì nó có khả năngkết nối mọi nơi trên thế giới để vượt qua cả khái niệm về không gian và thời gian giúpcon người gần gũi nhau hơn mặc dù quãng đường rất xa, giúp con người cảm nhậncảm nhận được cuộc sống hiện tại của thế giới xung quanh, thông tin qua vệ tinhkhông chỉ có ý nghĩa truyền dẫn đối với quốc gia, khu vực còn mang tính xuyên lụcđịa như vệ tinh toàn cầu Nhờ có vệ tinh mà quá trình truyền thông tin diễn ra giữa cácchâu lục trở nên tiện lợi và nhanh chóng thông qua nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.Thông tin vệ tinh đã được ứng dụng vào nước ta bắt đầu từ những năm 80 mở ramột sự phát triển mới của viễn thông Việt Nam Thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểmnổi bật là vùng phủ sóng rất rộng, triển khai lắp đặt nhanh và khả năng cung cấp dịch

vụ đa dạng cho người dụng Nó là phương tiện hữu hiệu nhất để kết nối thông tin liênlạc với các vùng xa xôi, biên giới, hải đảo nơi mà mạng cố định không thể với tớiđược, đồng thời thông tin vệ tinh nhờ ưu điểm triển khai lắp đặt và thiết lập liên lạcnhanh sẽ là phương tiện liên lạc cơ động giúp ứng cứu kịp thời trong các tình huốngkhẩn cấp

Từ những vấn đề đó mà đề tài chỉ đi sâu nghiên cứu khảo sát về hệ thống thông tin

vô tuyến mà cụ thể là hệ thống thông tin vệ tinh Phần nội dung của đề tài được phân

Em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Trà Vinh người đã trực tiếp hướng dẫn

và chỉ bảo để em có thể hoàn thành bài tập này Em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày 21 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mỹ Viên

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN HỆ THỐNG VỆ THÔNG TIN VỆ TINH

1.1 Giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh

1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh quốc tế

- Tháng 10 năm 1957 lần đầu tiên trên thể giới, Liên Xô phóng thành công vệ tinhnhân tạo SPUTNIK-1 Đánh dấu một kỷ nguyên về thông tin vệ tinh

- Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SOCRE của Mỹ, bay ở vĩ đạothấp

- Năm 1964 thành lập tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTELSAT

- Cuối năm 1965 Liên Xô phóng thông tin vệ tinh MOLNYA lên quỹ đạo elip

- Năm 1971 thành lập tổ chức thông tin vệ tinh quốc tế INTERSPTNIK gồm Liên

Xô và 9 nước XHCN

- Năm 1927-1976 Canada, Mỹ, Liên Xô và Indonnesia sử dụng vệ tinh chi thông tinnội địa

- Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hành hải quốc tế qua vệ tinh INMARSAT

- Năm 1984 Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tuyến qua vệ tinh

- Năm 1987 thử nghiệm thành công vệ tin phục vụ cho thông tin di động qua vệ tinh

1.1.2 Cấu trúc tổng thể và nguyên lý thông tin vệ tinh

Hình 1.1: Sơ đồ đường thông tin vệ tinh

Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lênquỹ đạo và có khả năng thu sóng vô tuyến điện.Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động, chỉphản xạ sóng vô tuyến một cách thu động và không khuếch đại và biến đổi tần số Hầuhết các vệ tinh thông tin hiện nay là vệ tinh địa tĩnh Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ trạm mặt

đất, (SES: Satellite Earth Station) biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiềutrạm mặt đất khác.

Tín hiệu từ trạm mặt đất lên vệ tinh, gọi là đường lên (uplink) và tín hiệu từ vệ tinh

về một trạm mặt đất khác đường xuống (downlink) Thiết bị thông tin qua vệ tin baogồm một số bộ phát sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một công suất đủlớn và phát về mặt đất

1.1.3 Đặc điểm của thông tin vệ tinh

1.1.3.1 Vệ tinh và các dạng quỹ đạo của vệ tinh

Khái niệm: Một vệ tinh có khả năng thu và phát sóng vô tuyến điện khi được

phóng vào vũ trụ ta gọi là vệ tinh thông tin Khi đó vệ tinh sẽ khuếch đại sóng vôtuyến điện nhận được từ các trạm mặt đất và phát lại sóng vô tuyến điện đến các trạmmặt đất khác

Do vệ tinh chuyển động khác nhau khi quan sát từ mặt đất, phụ thuộc vào quỹ đạobay của vệ tinh, vệ tinh có thể phân ra vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh địa tĩnh

Mỗi loại vệ tinh có nhưng đặc điểm riêng, tùy theo từng loại ứng dụng mà việc sửdụng vệ tinh cũng khác nhau

Quỹ đạo của vệ tinh:

Khi quan sát từ mặt đất, sự di chuyển của vệ tinh theo quỹ đạo bay người ta thươngphân vệ tinh thành hai loại:

+ Vệ tinh quỹ đạo thấp: là vệ tinh chuyển động liên tục so với mặt đất, thời gian

cần thiết cho vệ tinh để chuyển động xung quanh quỹ đạo của nó khác với chu kỳquay của quả đất

Hình 1.2: Vệ tinh quỹ đạo thấp

 Ưu điểm:

Phủ sóng được các vùng có vĩ độ cao > 81,3o

Góc ngẫng lớn nên giảm được tạp âm do mặt đất gây ra

Quỹ đạo elip

 Nhược điểm:

Mỗi trạm phải có ít nhất hai anten và anten phải có cơ cấu điền chỉnh chùmtia

Để đảm bảo liên lạc liên tục trong 24 giờ thì phải cần nhiều vệ tinh

 Ứng dụng: Tổn hao đường truyền nhỏ do vệ tinh bay ở độ cao thấp, nên phùhọp với thông tin di động

+ Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh được phóng lên quỹ đạo tròn ở độ cao khoảng 36.000

km so với đường kính quỹ đạo Vệ tinh này bay xung quanh trái đất 1 vòng mất 24giờ Do T(thời gian) bay của vệ tinh bằng T(thờ gian) quay của Trái đất và cùng phương hướng(hướng Đông) bởi vậy vệ tinh dường như đứng yên khi quan sát từ mặt đất, gọi là vệtinh địa tĩnh

Hình 1.3: Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh

 Vùng phủ sóng của vệ tinh lớn bằng 42,2% bề mặt trái đất

 Các trạm mặt đất ở xa có thể liên lạc trực tiếp và hệ thống 3 quả vệ tinh có thểphủ sóng toàn cầu

 Nhược điểm:

 Quỹ đạo địa tĩnh là quỹ đạo duy nhất tồn tại trong vũ trụ và được coi là một tàinguyên thiên nhiên có hạn Tài nguyên này đang cạn kiệt do số lượng vệ tinh củacác nước phóng lên ngày càng nhiều

 Không phủ sóng được những vùng có vĩ độ lớn hơn 81,30

 Tính bảo mật không cao

 Suy hao công suất cho đường truyền lớn

 Ứng dụng: Được sử dụng làm quỹ đạo cho vệ tinh thông tin bảo đảm thông tincho các vùng co vĩ độ nhỏ hơn 81,30 Là loại vệ tinh được sử dụng phổ biến nhất, vớinhiều loại hình dịch vụ

Nhận xét: 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 vị trí cố định trên trái đất.Nghĩa là thông tin sẽ được bảo đảm liên lục, ổn định trong 24 giờ với các trạm nằmtrong vùng phủ sóng của vệ tinh mà không cần chuyển đổi sang một vệ tinh khác Bởivậy hầu hết các hệ thống thông tin vệ tinh cố định đều sử dụng vệ tinh địa tĩnh

1.1.3.2 Ưu, nhược điểm của thông tin liên lạc qua vệ tinh

- Ưu điểm:

+ Giá thành thông tin vệ tinh không phục thuộc vào cự ly giữa hai trạm

+ Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm nối điểm

+ Có khả năng băng rộng

+ Dung lượng thông tin lớn

+ Dịch vụ thông tin vệ tinh băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nàotrên thế giới

- Nhược điểm:

+ Không hoàn toàn cố định

+ Khoảng cách truyền dẫn xa nên suy hao lớp, ảnh hưởng của tạp âm lớn+ Giá thành lắp đặt hệ thông rất cao, nên chi phí phóng vệ tinh tốn kém màvẫn tồn tại xác suất rủi ro

+ Thời gian sử dụng hạn chế khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp

1.2 Kỹ thuật thông tin vệ tinh

1.2.1 Phóng vệ tinh, định vị và duy trì vệ tinh trên quỹ đạo

1.2.1.1 Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh

Mỗi vệ tinh được đưa lên qũy đạo theo một trong hai cách sau: Dùng tên lửa đẩynhiều tầng

+ Dùng phương tiên phóng nhiều lần: tàu con thoi

Phương pháp phóng dựa trên quỹ đạo Holmonn:

Hình 1.4: Sơ đồ qũy đạo Holmonn

- Giai đoạn 1: Dùng tên lửa đẩy nhiều tầng để đưa vệ tinh lên quỹ đạo LEO có độcao 200Km, V = 7.784m/s

- Giai đoạn 2: Tại điểm nâng của quỹ đạo LEO, dùng tên lửa đẩy nhiều tầng thựchiện tăng tốc với V = 10.234m/s để đưa vệ tinh sang quỹ đạo chuyển tiếp Elip có viễnđiểm thuộc quỹ đạo địa tĩnh (h = 35.786 km) và cận điểm thuộc quỹ đạo LEO (h =200km), còn được gọi là quỹ đạo Hohmann

- Giai đoạn 3: Khi vệ tinh chuyển động qua viễn điểm của quỹ đạo Hohmonn thì sửdụng động cơ đẩy viễn điểm đặt trong vệ tinh để đưa vệ tinh về quỹ đạo địa tĩnh

và về vị trí của nó

1.2.1.2 Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo

Các công việc chính được thực hiện trong quá trình duy nhất trì vệ tinh trên quỹ đạolà:

- Các dao động của vệ tinh xung quanh vị trí quỹ đạo theo hướng Đông Tây, NamBắc phải được duy trì trong khoảng ± 0.050

- Tư thế vệ tinh phải được giám sát và hiệu chỉnh để bảo đảm anten vệ tinh luônluôn hướng về các vùng mong muốn của trái đất

1.3 Kết luận chương

Vệ tinh được đưa vào sử dụng rất sớm, có thể nói vệ tinh là một ngành khoa học

kỹ thuật đòi hỏi trình độ cao và cần có kinh nghiệm thực tiễn Cho đến nay hệ thống vệtinh trên thế giới hoàn thiện, với nhiều mô hình khác nhau như: vệ tinh toàn cần(GPS), vệ tinh giám sát, vệ tinh địa tĩnh… trong đó vệ tinh địa tĩnh dùng để truyền dẫnthông tin là phổ biến nhất Với ưu điểm và sự tiện lợi của việc truyền dẫn thông tin qua

vệ tinh, dẫn đến số lượng vệ tinh trên toàn Thế giới tăng nhanh, làm cho tài nguyên vịtrí và tần số ngày càng bị co hẹp Do đó buộc phải ứng dụng kỹ thuật truyền dẫn mới

và sử dụng ở tần số cao hơn, mới có thể áp ứng được nhu cần tăng nhanh về lượngthông tin

CHƯƠNG II:

HỆ THỐNG VỆ TINH VIỄN THÔNG VINASAT

2.1 Tình hình chung

2.1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin vệ tinh thế giới

Ngày nay thông tin đã được truyền trực tiếp tới khắp nơi trên thế giới nhờ hệ thống

vệ tinh chằng chịt trên bầu trời Ngày 4 tháng 10 năm 1957, Liên Bang Xô Viết phóngthành công Sputnik 1, vệ tinh nhân tạo đầu tiên của loài người vào quỹ đạo Trái Đất

Kể từ đó đến nay đã gần 6 thập kỷ trôi qua Hiện nay có khoảng 1100 vệ tinh nhân tạođang làm việc trên quỹ đạo Trái Đất, gồm vệ tinh của các chính phủ cũng như của cáccông ty tư nhân Ngoài ra còn khoảng 2600 vệ tinh không làm việc nữa nhưng vẫnđang bay trên đầu chúng ta

2.1.2 Sự phát triển hệ thống vệ tinh Việt Nam

- Ngay từ tháng 8/1980 Việt Nam đã sử dụng thông tin vệ tinh qua hệ thốngInterSputnik của Liên Xô (cũ)

- Từ năm 1990 VNPT đã triển khai một hệ thống trạm mặt đất lớn để sử dụng vệtinh INTELSAT của Australia, chủ yếu phục vụ các hướng liên lạc quốc tế và truyềndẫn đường trục trong nước

- 19/4/2008 vệ tinh viễn thông VINASAT- 1 chính thức đi vào vũ trụ sau hơn mộttháng thử nghiệm đã đưa vào sử dụng

- 16/5/2012 vệ tinh viễn thông VINASAT- 2 đi vào vũ trụ để thay thế cho vệ tinhVINASAT- 1

- 21/07/2012 Vệ tinh siêu nhỏ do Việt Nam tự chế tạo được phóng lên quỹ đạo.Nhưng không thu được tín hiệu (Vệ tinh Nano F-1)

- 7/5/2013 đã phóng thành công vệ tinh viễn thám do Việt Nam chế tạo(VNREDSat-1)

- 4/8/2013 đã phóng thành công một vệ tinh của Việt Nam tự chế hoạt động thànhcông ngoài không gian (Pico Dragon)

Dự khiến Việt Nam những năm tới

- NanoDragon 2018 Giám sát rừng, tàu biển và thử nghiệm công nghệ

- MicroDragon 2018 Quan sát vùng biển ven bờ nhằm đánh giá chất lượng nước,định vị nguồn thủy sản, theo dõi sự thay đổi các hiện tượng xảy ra ở vùng biển ven bờ

- LOTUSat-1 3/2019 phòng chống, giảm nhẹ thiên tai và biến đổi khí hậu

- LOTUSat-2 2012/2022 phòng chống, giảm nhẹ thiên tai và biến đổi khí hậu

2.1.3 Thông tin về vệ tinh viễn thông VINASAT-2

- Chủ đầu tư: Tập đoàn bưu chính viễn thông Viêt Nam (VNPT)

- Tập đoàn Lockheed Martin của Mỹ chịu trách nhiệm sản xuất và thực hiện côngtác phóng vệ tinh VINASAT-2

- Vệ tinh VINASAT-2 được phóng vào lúc từ 5 giờ 13 phút (giờ Việt Nam) ngày 16tháng 5 năm 2012 tại bãi phóng Kourou ở Guyana bằng tên lửa Ariane5 ECA

- Vinasat-2 có tổng kinh phí khoảng 260 - 280 triệu USD

2.2 Vệ tinh viễn thông VINSAT

2.2.1 Tầm quan trọng của vệ tinh VINASAT-2

2.2.1.1 Nhà nước

 Giúp Việt Nam hội nhập với công nghệ và viễn thông thế giới

 Việt Nam khẳng định được chủ quyền của Việt Nam đối với nguồn tài nguyênhữu hạn là quỹ đạo vệ tinh và các tần số liên quan, đảm bảo cung cấp dịch vụ thông tin

vệ tinh cho các mục đích chính trị, an ninh quốc phòng

 Công tác thông tin phục vụ cuộc sống của ngư dân, và phát triển kinh tế biển

 Vệ tinh có thể hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết

2.2.1.2 Doanh nghiệp

 Giúp các doanh nghiệp có thể cung cấp nhiều dịch vụ (Internet và truyền hìnhtới vùng sâu vùng xa, miền núi và hải đảo)

 Giúp thị trường viễn thông phát triển nhanh nên các doanh nghiệp Việt Nam

sẽ có rất nhiều tiềm năng và cơ hội kinh doanh trong việc cung cấp những dịch

vụ 4G, Internet tốc độ cao

2.2.1.3 Người dân

 Một trong những hiệu quả to lớn có thể mang lại là người dân vùng sâu vùng

xa, miền núi và hải đảo sẽ có cơ hội sử dụng những dịch vụ mà từ lâu họ mong muốnnhư điện thoại, truyền hình và Internet

 Với việc cung cấp dịch vụ qua vệ tinh, người dân sẽ được tiếp nhận chất lượngdịch vụ tốt hơn