Nghiên cứu nâng cao hiệu năng mạng thông tin vệ tinh bộ công an

Mạng thông tin liên lạc mặt đất của các Bộ, Ban ngành được định hướng ưu tiên sử dụng phương án vệ tinh nhằm sớm đưa điện thoại, truyền hình, Internet đến với vùng sâu, vùng xa, biên giớ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.THÁI HỒNG NHỊ

HÀ NỘI – 2012

605270

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA 1

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 3

DANH MỤC KÝ HIỆU 5

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC BẢNG 8

DANH MỤC HÌNH VẼ 10

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH 14

1.1 Tóm lược lịch sử phát triển 14

1.2 Hệ thống thông tin vệ tinh 16

1.3 Vệ tinh thông tin 17

1.3.1 Khái niệm và phân loại 17

1.3.2 Cấu trúc, thông số cơ bản của vệ tinh 20

1.3.3 Vệ tinh thông tin Vinasat-I và Vinasat-II 23

1.4 Trạm mặt đất 25

1.4.1 Trạm mặt đất trung tâm - trạm Hub 26

1.4.2 Trạm mặt đất đầu cuối 29

1.5 Mạng thông tin vệ tinh 30

1.6 Hiệu năng mạng thông tin vệ tinh 33

CHƯƠNG 2: NHU CẦU VÀ THỰC TRẠNG MẠNG THÔNG TIN VỆ TINH NGÀNH CÔNG AN 35

2.1 Nhu cầu thông tin vệ tinh ngành Công an 35

2.2 Thực trạng mạng thông tin vệ tinh ngành Công an 37

2.2.1 Cấu hình mạng 37

2.2.2 Công nghệ DVB-S2 sử dụng trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an 40

2.2.3 Các loại trạm mặt đất 43

2.2.4 Địa điểm lắp đặt, trang bị 60

2.2.5 Một số vấn đề tồn tại 65

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG ĐƯỜNG TRUYỀN 68

3.1 Cơ sở tính toán năng lượng đường truyền 68

3.2 Phương pháp tính toán và một số giá trị kinh nghiệm phục vụ

thiết kế 71

3.3 Áp dụng tính toán năng lượng đường truyền kết nối lưới mạng thông tin vệ tinh ngành công an 78

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG MẠNG 87

4.1 Giải pháp nâng cao chất lượng kết nối kiểu lưới trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an 87

4.1.1 Nâng cao chất lượng kết nối lưới giữa trạm VSAT cố định có truyền hình với xe thông tin cơ động 87

4.1.2 Nâng cao chất lượng kết nối lưới giữa trạm VSAT cơ động có truyền hình với xe thông tin cơ động 91

4.2 Giải pháp tiết kiệm băng thông sử dụng 95

4.2.1 Tăng mức điều chế sóng mang 95

4.2.2 Thay đổi hệ số mã sửa lỗi 97

4.2.3 Giảm tốc độ thông tin của tuyến bằng cách tăng cường tỉ lệ nén tin đầu vào 98

4.2.4 Giảm tỉ lệ % các trạm hoạt động đồng thời 98

4.3 Giải pháp nâng cao hiệu năng hoạt động của trạm Hub Hà Nội 99

4.3.1 Bố trí nhà trạm 99

4.3.2 Thay đổi hệ thống điều hòa làm mát 101

4.3.3 Xây dựng hệ các quy trình khai thác vận hành 105

4.3.4 Các giải pháp bổ sung khác 107

KẾT LUẬN, ĐÓNG GÓP MỚI, VÀ ĐỀ XUẤT 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

DANH MỤC KÝ HIỆU

I

η Hệ số mặt phản xạ ăng ten (illumination efficiency)

tần

R earth (m) Giá trị trung bình bán kính trái đất

G/T SAT Hệ số phẩm chất ăng ten thu của vệ tinh

dB là -228,6 dB Joule/K

B alloc (Hz) Băng thông chiếm dụng của sóng vô tuyến

G/T ES Hệ số phẩm chất ăng ten thu tại trạm mặt đất

xuống mặt đất, tại vị trí đặt trạm

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ACI Adjacent Channel Interference Xuyên nhiễu kênh lân cận

BEP Bit Error Probability Xác suất lỗi bit

BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế dịch pha 2 mức

BSS Broadcasting Satellite Service Dịch vụ vệ tinh quảng bá

CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh

C/N Carrier to Noise ratio Tỉ số sóng mạng trên nhiễu

DAMA Demand Assignment Multiple

Access

Đa truy nhập theo yêu cầu

DVB-S Digital Video Broadcasting by

Satellite

Quảng bá video qua vệ tinh

EIRP Effective Isotropic Radiated

Đa truy nhập theo tần số

FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi trước

FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch pha

HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất

IF Intermediate Frequency Trung tần

IMUX Input Multiplexer Đầu vào bộ ghép kênh

IP Internet Protocol Giao thức Internet

LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp

LNB Low Noise Block Bộ khuếch đại tạp âm thấp và hạ

tần MCPC Multiple Channels Per Carrier Đa kênh trên một sóng mang

FTDMA Frequency-Time Division

Multiple Access

Đa truy nhập theo tần số và thời gian

NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng

OBO Output Back-Off Lùi công suất đầu ra

PABX Private Automatic Branch

PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha

QPSK Quaternary Phase Shift Keying Khóa dịch pha 4 mức

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh theo thời gian

TDMA Time Division Multiple

Access

Đa truy nhập theo thời gian

TTC Telemetry, Tracking and

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Quy hoạch băng tần số vô tuyến 15

Bảng 1.2: Độ cao quỹ đạo và chu kỳ quay của vệ tinh quanh trái đất 18

Bảng 1.3: Thông số vệ tinh Intelsat IS-23 21

Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật vệ tinh IS-23 23

Bảng 1.5: Thông tin cơ bản của vệ tinh Vinasat - I, II 24

Bảng 1.6: EIRP phát đáp băng Ku của vệ tinh Vinasat-I tại một số thành phố lớn 25

Bảng 1.7: Phân loại trạm mặt đất theo chuẩn của Intelsat 26

Bảng 2.1: Danh mục thiết bị trạm cố định có truyền hình 53

Bảng 2.2: Danh mục thiết bị trạm cơ động có truyền hình 55

Bảng 2.3: Danh mục thiết bị trạm thoại cố định 56

Bảng 2.4: Thống kê thiết bị của xe thông tin vệ tinh cơ động 58

Bảng 2.5: Địa điểm trang bị 16 trạm cố định có truyền ảnh 61

Bảng 2.6: Địa điểm trang bị 04 trạm cơ động có truyền ảnh 61

Bảng 2.7: Địa điểm trang bị 03 xe thông tin vệ tinh cơ động loại lớn 61

Bảng 2.8: Địa điểm trang bị 26 xe thông tin vệ tinh cơ động loại nhỏ 62

Bảng 2.9: Địa điểm trang bị 106 trạm thoại cố định và cơ động 65

Bảng 3.1: Cách xác định góc phương vị ăng ten trạm mặt đất 74

Bảng 3.2: Thông số đầu vào tính toán mô phỏng tuyến thông tin vệ tinh 79

Bảng 3.3: Thông số đầu ra tính toán mô phỏng tuyến thông tin vệ tinh 80

Bảng 3.4: Kết quả tính toán đường truyền kết nối hình lưới giữa xe thông tin cơ động và Hub 82

Bảng 3.5: Kết quả tính toán đường truyền kết nối kiểu lưới giữa trạm VSAT cố định có truyền hình và xe thông tin cơ động 84

Bảng 3.6: Kết quả tính toán đường truyền kết nối kiểu lưới giữa trạm VSAT cơ động có truyền hình và xe thông tin cơ động 85

Bảng 4.1: Tóm tắt kết quả tính toán đường truyền kết nối lưới giữa trạm VSAT cố định có truyền hình và xe thông tin cơ động 88

Bảng 4.2: Kết quả tính toán mô phỏng kết nối lưới giữa xe thông tin cơ động và VSAT cố định có truyền hình áp dụng tổng hợp ba giải pháp nâng cao hiệu năng 90

Bảng 4.3: Tính toán mô phỏng giải pháp tăng công suất bộ khuếch đại lên 20W 91 Bảng 4.4: Tóm tắt kết quả tính toán mô phỏng kết nối lưới giữa trạm VSAT

cơ động có truyền hình và xe thông tin cơ động 92 Bảng 4.5: Kết quả tính toán mô phỏng kết nối lưới giữa xe thông tin cơ động và VSAT cơ động có truyền hình áp dụng tổng hợp ba giải pháp nâng cao hiệu năng 93 Bảng 4.6: Tính toán mô phỏng giải pháp tăng công suất bộ khuếch đại lên 24W 94 Bảng 4.7: Kết quả mô phỏng tính toán giải pháp nâng mức điều chế lên 8PSK đối với kết nối giữa xe thông tin với Hub 96 Bảng 4.8: Thống kê yêu cầu diện tích nhà trạm 100 Bảng 4.9: Thống kê công suất tiêu thụ, công suất tỏa nhiệt của thiết bị trung tần và băng cơ sở 103 Bảng 4.10: Kết quả tính toán hệ cấp nguồn và điều hòa làm mát trạm Hub 104

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các phân đoạn của hệ thống thông tin vệ tinh 17

Hình 1.2: Các quỹ đạo vệ tinh 18

Hình 1.3: Vệ tinh quỹ đạo tia chớp 19

Hình 1.4: Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh 20

Hình 1.5: Các khối chức năng cơ bản của vệ tinh 21

Hình 1.6: Vùng phủ búp sóng hướng tây của IS-23 22

Hình 1.7: Vùng phủ sóng búp sóng hướng đông của IS-23 22

Hình 1.8: EIRP phát đáp băng Ku của vệ tinh Vinasat-I 24

Hình 1.9: Sơ đồ khối trạm Hub 27

Hình 1.10: Sơ đồ khối trạm đầu cuối điển hình 29

Hình 1.11: Mạng thông tin vệ tinh 31

Hình 1.12: Cấu trúc mạng hình sao 31

Hình 1.13: Cấu trúc mạng hình lưới 32

Hình 2.1: Kết nối kiểu sao trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an 38

Hình 2.2: Kết nối kiểu lưới trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an 39

Hình 2.3: Mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an 40

Hình 2.4: Sơ đồ khối chức năng của hệ thống DVB-S2 42

Hình 2.5: Mặt trước rack thiết bị cao tần và băng cơ sở trạm Hub 46

Hình 2.6: Mặt sau rack thiết bị cao tần và băng cơ sở trạm Hub 47

Hình 2.7: Bộ khuếch đại công suất MPKO đang sử dụng 48

Hình 2.8: Bố trí nhà trạm tại Hub Hà Nội 49

Hình 2.9: Sơ đồ các nguồn điện đầu vào của Hub 51

Hình 2.10: Sơ đồ cấp nguồn phòng máy trạm Hub 52

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý trạm cố định có truyền hình 54

Hình 2.12: Ăng ten trạm cơ động triển khai nhanh 55

Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý trạm thoại cố định 56

Hình 2.14: Sơ đồ hệ thống tự động dò tìm vệ tinh của xe thông tin cơ động 59

Hình 2.15: Xe thông tin vệ tinh cơ động 60

Hình 3.1: Đường lên và đường xuống trong thông tin vệ tinh 69

Hình 3.2: Sơ đồ các tầng xử lý tín hiệu của bộ phát đáp 70

Hình 3.3: Các tầng xử lý tín hiệu của trạm mặt đất và thông số chính 70

Hình 3.4: Ăng ten phát (a) và ăng ten thu (b) 72

Hình 3.5: Tính khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh 74

Hình 3.6: Quan hệ tỉ lệ lỗi bit BER và tỉ số Eb/No 77

Hình 3.7: Mô hình kết nối lưới trong mạng thông tin vệ tinh ngành Công an 78

Hình 4.1: Chạy đồng thời 03 máy điều hòa trong buồng cao tần 102

Hình 4.2: Ảnh chụp phía sau bộ khuếch đại công suất, rack cao tần 105

MỞ ĐẦU

Năm 2008, vệ tinh VINASAT, vệ tinh thông tin đầu tiên của Việt Nam được đưa lên quỹ đạo, mở ra một trang mới cho lĩnh vực viễn thông Việt Nam nói riêng và khoa học công nghệ vũ trụ Việt nói chung Mạng thông tin liên lạc mặt đất của các Bộ, Ban ngành được định hướng ưu tiên sử dụng phương án vệ tinh nhằm sớm đưa điện thoại, truyền hình, Internet đến với vùng sâu, vùng xa, biên giới hải đảo đồng thời thúc đẩy dự án Vinasat quốc gia, khai thác hiệu quả tài nguyên băng thông của vệ tinh

Trong bối cảnh đó, Bộ Công an đã sớm xây dựng và đưa vào hoạt động Mạng thông tin vệ tinh ngành công an Mạng đã chính thức thông luồng kỹ thuật đầu năm 2010 Trong quá trình vận hành khai thác 02 năm qua đã nảy sinh một

số vấn đề cần thực hiện: (1) nâng cao chất lượng tuyến truyền dẫn mạng lưới và (2) nhu cầu vừa giảm thiểu băng thông vệ tinh để tiết kiệm chi phí, vừa đảm bảo chất lượng thông tin trong mạng Bên cạnh đó, khi khai thác trạm Hub cũng xuất hiện một số bất cập: thiếu thốn diện tích buồng phòng, hệ thống làm mát điều hòa buồng cao tần không hiệu quả, nhân viên chưa có hướng dẫn khai thác vận hành chuẩn trong nhiều tình huống

Trên cơ sở những tồn tại nhận thấy trong quá trình khai thác vận hành, luận văn đã phân tích và xác định được nguyên nhân, từ đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu năng mạng, cụ thể là các giải pháp: nâng cao chất lượng kết nối mạng lưới; tiết giảm băng thông vệ tinh sử dụng Bên cạnh hai vấn đề nêu trên, luận văn cũng đề cập, chỉ rõ nguyên nhân, nêu giải pháp cho một số tồn tại trong thực

tế như việc bố trí nhà trạm, lắp đặt thiết bị và hệ thống điều hòa phụ trợ của trạm Hub tại Hà Nội

Luận văn bao gồm 4 chương

chung của thông tin vệ tinh như trạm mặt đất, vệ tinh, mạng thông tin vệ tinh, hiệu năng mạng

công an

chỉ ra nguyên nhân sự giảm cấp chất lượng kết nối kiểu lưới cũng như những tác động đến băng thông chiếm dụng của mạng

Chương 4: Tính toán mô phỏng và tiến hành thực nghiệm các giải pháp nâng cao hiệu năng mạng Một số nội dung trong Chương 4 đã được thực nghiệm cho kết quả tốt và đang được áp dụng trong thực tế

vệ tinh ngành công an, nêu bật các đóng góp và đề xuất áp dụng

Một số giải pháp đề xuất đã được kiểm nghiệm, đánh giá và đang được áp dụng hiệu quả trong vận hành khai thác thực tế của mạng thông tin vệ tinh Trải qua thời gian khai thác vận hành, các vấn đề cũ được làm rõ thì đồng thời vấn đề mới cũng nảy sinh cần được giải quyết

Phạm vi của Luận văn không tham vọng giải quyết toàn bộ vấn đề nâng cao hiệu năng mà tập trung giải quyết một số vấn đề đặt ra trước mắt, kịp thời đáp ứng yêu cầu của công tác chuyên môn của mạng thông tin vệ tinh ngành công

an

CHƯƠNG 1

1.1 Tóm lược lịch sử phát triển

Năm 1945, Arthur Charles Clarke, một nhà khoa học và nhà văn viễn tưởng

đã mô tả việc sử dụng các vệ tinh có người lái trong các quỹ đạo cao có chu kỳ quay quanh trái đất 24 giờ trên những vùng đất của thế giới để phân phối các chương trình truyền hình Mặc dù ý tưởng này được Clarke nhắc đi nhắc lại nhiều lần cho đến đầu những năm 50 cùng thế kỷ song đã không nhận được nhiều sự quan tâm của giới khoa học

Đến năm 1954, John Robinson Pierce, AT&T's Bell Telephone Laboratories, có bài viết đánh giá nêu khá rõ ràng về khả năng sử dụng vệ tinh như tấm gương phản xạ thông tin ở quỹ đạo tầm trung và quỹ đạo địa tĩnh ổn định 24/24 giờ

Tuy người Mỹ nghĩ đến thông tin vệ tinh đầu tiên song Liên Xô mới là nước đi đầu trong ngành công nghệ cao hướng ra ngoài trái đất này Vệ tinh nhân tạo đầu tiên đồng thời là vệ tinh thông tin đầu tiên: Sputnik-1 được Liên bang Xô viết phóng ngày 4 tháng 10 năm 1957 Sputnik được trang bị máy phát radio làm việc trên hai tần số 20,005 và 40,002 MHz và phát ra tiếng bip, bip trên đầu mọi người tại nơi bay qua

Cuộc chạy đua vào vũ trụ trong thời kỳ chiến tranh lạnh không cho phép

Mỹ chấp nhận vị trí thứ II Năm 1960, Mỹ phóng vệ tinh ECHO là một quả cầu

có thể phản xạ sóng điện từ làm nhiệm vụ chuyển tiếp tín hiệu một cách thụ động Ngày 10 tháng 7 năm 1962, Telstar là vệ tinh liên lạc tiếp âm trực tiếp và động đầu tiên trên thế giới được NASA phóng lên từ mũi Canaveral Vệ tinhTelstar thuộc về công ty điện thoại, điện báo Mỹ (AT&T) như là một phần của hợp đồng đa quốc gia giữa AT&T, phòng thí nghiệm điện thoại Bell, NASA, bưu điện Anh, viễn thông Pháp để phát triển liên lạc vệ tinh Telstar được đặt trên một quỹ đạo elip (hoàn thành một chu kỳ sau 2 giờ and 37 phút),

và quay ở một góc 45° trên xích đạo

Năm 1965, vệ tinh Intelsat-1 được đưa lên quỹ đạo địa tĩnh và tổ chức Intelsat được thành lập mở đầu cho kỷ nguyên thông tin toàn cầu bằng vệ tinh

Do hạn chế của vệ tinh liên lạc tầm thấp, tầm trung là thời gian “gặp” trạm mặt đất mỗi ngày rất ngắn, vệ tinh địa tĩnh được sử dụng ngày càng nhiều cho thông tin quảng bá và liên lạc Từ 1975, Liên xô sản xuất thành công tên lửa

Proton đủ sức đưa vệ tinh lên thẳng quỹ đạo địa tĩnh, đã phóng một loạt vệ tinh địa tĩnh dùng cho viễn thông

Bên cạnh đó, sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và công nghệ cũng cho phép phát triển hệ thống các vệ tinh tầm thấp có thể trao đổi thông tin giữa các vệ tinh với nhau để phục vụ nhu cầu liên lạc Tuy nhiên chi phí thiết lập và duy trì hoạt động cho hệ thống kiểu này là không nhỏ, ví dụ như hệ thống Globalstar, Iridium Vệ tinh hiện đại ngày nay không chỉ thụ động thu-phát tín hiệu như trạm lặp mà còn có khả năng xử lý tại chỗ (OBP-onboard proccessing) như: tách ghép kênh, điều chế, mã hóa, chuyển mạch, tái sử dụng tần số, phủ sóng đốm Thông tin vệ tinh đã phát triển băng tần sử dụng từ băng C, Ku, L,

X đến các băng có tần số rất cao như Ka, V (xem bảng 1.1)

Bảng 1.1: Quy hoạch băng tần số vô tuyến

Sự hạn chế trong năng lượng mang theo lên vệ tinh khiến tuổi thọ của mọi

vệ tinh đều hạn chế trong khoảng 10-15 năm Tuy nhiên, lợi ích về thông tin, truyền thông do vệ tinh mang lại là rất đáng kể Ưu thế về băng thông rộng, truyền dẫn với khoảng cách cực lớn, triển khai các hệ thông tin mặt đất trong thời gian ngắn mà không cần quan tâm đến cơ sở hạ tầng truyền dẫn đã đưa thông tin vệ tinh thành một trong những lĩnh vực được quan tâm hàng đầu Hầu hết các cuộc gọi xuyên đại dương được thực hiện qua vệ tinh

Từ đầu những năm 80, nước ta đã sử dụng thông tin vệ tinh, bắt đầu bằng trạm mặt đất Hoa Sen ở Phủ Lý Việt Nam tham gia cả 2 tổ chức thông tin vệ tinh có quy mô toàn cầu là Intelsat và Intersputnik với 8 trạm mặt đất

Năm 2008 Việt Nam đã có vệ tinh thông tin riêng (Vinasat-I) Toàn bộ 20

bộ phát đáp (08 bộ phát đáp băng tần C mở rộng, 12 bộ phát đáp băng tần Ku) của Vinasat-I đã được sử dụng hết chỉ sau 02 năm đưa lên không gian Bốn năm

sau ngày phóng vệ tinh đầu tiên, ngày 16/05/2012, Việt Nam đưa vệ tinh thứ hai lên quỹ đạo địa tĩnh, hình thành hệ thống vệ tinh thông tin Việt Nam

Nhu cầu và tiềm năng phát triển của thông tin vệ tinh ở Việt Nam nói chung và của Vinasat-II là rất đáng chú ý Hiện tại mạng Thông tin vệ tinh của nhiều Bộ, Ban ngành và các cơ quan Chính phủ đang sử dụng Vinasat-I

Trong khi Vinasat-I chỉ có 12 bộ băng tần Ku thì toàn bộ 24 bộ phát đáp của Vinasat-II đều ở băng tần Ku Vinasat-II chú trọng vào băng Ku vì lượng khách hàng có nhu cầu sử dụng băng tần này nhiều hơn Chính vì vậy khả năng đáp ứng, phục vụ thương mại của Vinasat-II tại Việt Nam chắc chắn sẽ lớn hơn nhiều so với Vinasat-I

Ngoài phục vụ thông tin liên lạc cho vùng sâu vùng xa, biên giới hải đảo,

vệ tinh Vinasat đáp ứng một lượng không nhỏ nhu cầu về phát thanh, truyền hình, đa dịch vụ phục vụ quốc kế dân sinh Hầu hết các doanh nghiệp, tổ chức,

cơ quan nhà nước có nhu cầu sử dụng thông tin vệ tinh đều xác định ưu tiên số một là vệ tinh Vinasat, có thể kể đến những tên tuổi lớn đang dùng vệ tinh này như Đài truyền hình Việt Nam, Đài tiếng nói Việt Nam, VNPT, VTC, Vietsovpetro, các công ty viễn thông Lào, Thái Lan, Singapore và những khách hàng tiềm năng như K+, HTV, SCTV, ngôi sao mới nổi AVG

Trong các cơ quan Chính phủ, Bộ Quốc phòng, Bộ Công an đều có mạng Thông tin vệ tinh riêng hoạt động với vệ tinh Vinasat-I

1.2 Hệ thống thông tin vệ tinh

Hệ thống thông tin vệ tinh cơ bản được chia làm hai phân đoạn: phân đoạn không gian (space segment) và phân đoạn mặt đất (ground segment) Một số tài liệu còn phân chia chi tiết hơn thành các phân đoạn điều khiển (control segment)

và phân đoạn người dùng (user segment)

Phân đoạn không gian bao gồm vệ tinh hoặc hệ thống vệ tinh cùng với các trạm điều khiển giúp cho vệ tinh hoạt động bình thường trên quỹ đạo Trạm điều khiển có nhiệm vụ theo dõi, giám sát, điều khiển hoạt động của vệ tinh, căn chỉnh thông số để đảm bảo vệ tinh luôn được an toàn và đáp ứng tốt nhất yêu cầu thông tin liên lạc

Phân đoạn mặt đất gồm các trạm mặt đất (trạm quản lý điều hành mạng và trạm đầu cuối) Trạm mặt đất gồm trạm trung tâm điều hành quản lý nhiều trạm đầu cuối Trạm đầu cuối là trạm có giao tiếp với người sử dụng, là nơi cho phép người dùng gọi điện thoại, xem truyền hình, truy nhập mạng

Hình 1.1: Các phân đoạn của hệ thống thông tin vệ tinh

Đối với hệ thống Vinasat, phân đoạn không gian là vệ tinh địa tĩnh Vinasat

I, II và trạm điều khiển vệ tinh đặt tại Quế Dương Phân đoạn mặt đất gồm trạm mặt đất của các đơn vị, tổ chức, Bộ Ban ngành đặt rải rác trên khắp cả nước

1.3 Vệ tinh thông tin

1.3.1 Khái niệm và phân loại

Vệ tinh là vật thể bay theo quỹ đạo xung quanh một hành tinh hay một ngôi sao Vệ tinh tự nhiên chiếm một số lượng rất nhỏ so với vệ tinh nhân tạo của trái đất Vệ tinh nhân tạo thực hiện rất nhiều nhiệm vụ trên quỹ đạo: chụp ảnh, đo đạc bề mặt trái đất, quan sát thiên hà xa xôi, dẫn đường cho xe cộ tàu bè, thu tín hiệu phát ra từ các hành tinh khác, khám phá lỗ đen, tìm kiếm vật chất tối song chiếm số lượng đông đảo nhất vẫn là các vệ tinh thông tin

Vệ tinh thông tin có thể được phân chia theo loại hình quỹ đạo hoặc chức năng thông tin

Theo loại hình quỹ đạo có thể phân chia thành một số loại vệ tinh như sau:

Hình 1.2: Các quỹ đạo vệ tinh

Vệ tinh quỹ đạo thấp: Quỹ đạo thấp LEO (Low Earth Orbit) là những quỹ

đạo tròn ở độ cao 400~1200 km Độ cao của quỹ đạo quyết định chu kỳ quay của vệ tinh quanh trái đất (xem trong bảng 1.2)

Bảng 1.2: Độ cao quỹ đạo và chu kỳ quay của vệ tinh quanh trái đất

Quỹ đạo của các chòm vệ tinh thông tin di động là những quỹ đạo thấp có mặt phẳng quỹ đạo nằm nghiêng (độ nghiêng phụ thuộc vào nhiệm vụ của vệ tinh, nhưng càng gần 900 thì vùng bao phủ càng lớn) Ví dụ cho vệ tinh tầm thấp

là hệ thống Iridium với 66 vệ tinh, tầm cao 780km, có 06 quỹ đạo với 11 vệ tinh trên mỗi quỹ đạo, chu kỳ quay 100 phút

Vệ tinh quỹ đạo trung bình: Quỹ đạo trung bình MEO ở độ cao 10.000km ~

20.000 km Ở độ cao này, chỉ cần 10 vệ tinh là phủ sóng toàn cầu, trong khi ở quỹ đạo thấp có thể cần đến hàng trăm quả

So với vệ tinh địa tĩnh, vệ tinh quỹ đạo trung bình cho chất lượng truyền thông tốt hơn (ít tiếng vọng, thời gian trễ ngắn), dùng ít công suất hơn để truyền tin Ví dụ điển hình cho vệ tinh thông tin quỹ đạo thấp là hệ thống GlobalStar

với 48 vệ tinh ở tầm cao 14.000km và quỹ đạo nghiêng 520 so với mặt phẳng xích đạo

Vệ tinh quỹ đạo elip: Vệ tinh thông tin cho những vùng vĩ độ cao phải dùng

quỹ đạo ellip dẹt

Hình 1.3: Vệ tinh quỹ đạo tia chớp

Vệ tinh Molnya của Liên Xô cũ, với cận điểm ở 400-600 km trên nam bán cầu và viễn điểm ở 40.000 km trên bắc bán cầu, mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 630, chu kỳ T = 12 giờ Mỗi vệ tinh bay ở phần trên của quỹ đạo trong 2/3T ở trong tầm nhìn của phần lớn bán cầu Bắc và lướt nhanh qua cận điểm Do vậy vệ tinh này có tên là tia chớp Để thông tin 24/24 giờ, cần có 3 vệ tinh bố trí cách đều

nhau trên cùng một quỹ đạo (hình 1.3)

Vệ tinh địa tĩnh: là vệ tinh nằm trên quỹ đạo tròn trong mặt phẳng xích đạo,

cao độ 35.800 km, thời gian vệ tinh bay một vòng bằng thời gian quay của trái đất, do đó hầu như nằm bất động ở thiên đỉnh một điểm nào đó trên mặt đất Xem hình 1.4

Do ảnh hưởng của một số yếu tố: quả đất không phải hình cầu lí tưởng, tác động trọng trường của Mặt trời, Mặt trăng , vị trí vệ tinh trên quỹ đạo bị xê

dịch, trạm điều khiển ở mặt đất phải định kỳ dùng các tên lửa đẩy trên vệ tinh đưa nó về đúng vị trí (dung sai cho phép: 0,050 theo hướng Bắc-Nam, 0,050 theo hướng Đông-Tây, tức là trong một hình vuông mỗi bề 0,10, hoặc 74 km)

Hình 1.4: Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh

Ngoài cách phân loại theo quỹ đạo, vệ tinh còn được phân loại theo đối tượng phục vụ: vệ tinh dân sự, vệ dành cho an ninh-quốc phòng, vệ tinh phục vụ công tác nghiên cứu, vệ tinh tư nhân Vệ tinh thông tin cũng được phân chia theo loại hình dịch vụ thông tin như: vệ tinh phát thanh-truyền hình, vệ tinh định

vị dẫn đường, vệ tinh thám sát, vệ tinh liên lạc

1.3.2 Cấu trúc, thông số cơ bản của vệ tinh

Cấu trúc vệ tinh gồm hai thành phần chính là khung vệ tinh (bus) và tải vệ tinh (payload) Tải vệ tinh là toàn bộ thiết bị lắp đặt trên vệ tinh nhằm phục vụ nhu cầu của người sử dụng Khung vệ tinh là vật mang tải vệ tinh, đồng thời cung cấp các hệ thống phụ trợ (subsystems) như năng lượng, điều khiển quỹ đạo, điều khiển vĩ độ, điều khiển nhiệt, đo xa để tải vệ tinh hoạt động

Vệ tinh thông tin thường kèm theo khái niệm bộ phát đáp: là thiết bị tạo đường kết nối giữa đường lên và đường xuống của tín hiệu, giữa ăng ten thu và ăng ten phát của vệ tinh Tải vệ tinh thông tin được hình thành từ các bộ phát đáp và ăng ten thu phát

Thành phần của vệ tinh chi tiết bao gồm: ăng ten thu/ phát, các bộ phát đáp,

hệ thống cấp nguồn, hệ điều khiển quỹ đạo và độ cao, khối xử lý lệnh và dữ liệu,

hệ điều khiển nhiệt, hệ thông tin dùng để trao đổi thông tin với trung tâm điều khiẻn vệ tinh dưới mặt đất, tên lửa đẩy để điều chỉnh vị trí vệ tinh, khung và các cấu trúc cơ khí Tùy thuộc vào chức năng, mục đích hoạt động mà vệ tinh có thể được trang bị một vài hệ thống khác bổ sung như camera chụp ảnh, máy dò quét trên dải sóng nhìn thấy và không nhìn thấy (vệ tinh viễn thám), máy phát tia laser công suất cao (vệ tinh quốc phòng), kính viễn vọng (vệ tinh khoa học, ví

dụ vệ tinh Hubble)

Hình 1.5: Các khối chức năng cơ bản của vệ tinh

Các thông số cơ bản của vệ tinh bao gồm thông số bản thân vệ tinh và thông số dịch vụ do vệ tinh đem đến cho người sử dụng Thông tin về vệ tinh thường đề cập là chủ sở hữu/nhà điều hành, ngày phóng lên quỹ đạo, tuổi thọ, chức năng nhiệm vụ, vùng phủ sóng, quỹ đạo hoạt động, thông tin về hệ thống

vệ tinh (nếu có), dung lượng phục vụ ngoài ra đối với các vệ tinh thông tin có thể đề cập đến sơ đồ EIRP của phát đáp, SFD, OBO, IBO, băng thông phát đáp, tần số hoạt động Ví dụ thông số cơ bản của vệ tinh Intelsat IS-23 tại 530W (xem bảng 1.3)

IS-23 là vệ tinh chuẩn bị phóng lên quỹ đạo thuộc hệ thống Intelsat, dự kiến để dành cho nhu cầu tương lai gần

Tên vệ tinh: Intelsat 23 (IS-23)

Trạng thái: nằm trong kế hoạch

Nhà sản xuất: Orbital Sciences Corporation (OSC)

Model (bus): GEOStar-2.4 Bus

Quỹ đạo: GEO

Tuổi thọ: 15 năm.

Bảng 1.3: Thông số vệ tinh Intelsat IS-23

IS-23 hoạt động trên cả băng tần C và Ku Hình 1.6 và hình 1.7 mô tả vùng phủ của búp sóng băng C hướng tây và hướng đông

Hình 1.6: Vùng phủ búp sóng hướng tây của IS-23

Hình 1.7: Vùng phủ sóng búp sóng hướng đông của IS-23

Thông số kỹ thuật cơ bản của vệ tinh IS-23 cho băng C như trong bảng 1.4

Thông số vệ tinh IS-23, băng C

Hướng tây GT = -8.4 dB/K Hướng đông GT = -7.6 dB/K Toàn cầu GT = -9.6 dB/K

Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật vệ tinh IS-23

1.3.3 Vệ tinh thông tin Vinasat-I và Vinasat-II

Để đáp ứng nhu cầu thông tin liên lạc và phục vụ nhu cầu truyền thông của nhân dân, năm 2008 Việt Nam quyết định phóng vệ tinh thông tin riêng (Vinasat-I) Vinasat-I là khởi đầu thành công cho tham vọng hướng ra vũ trụ của Việt Nam trong thế kỷ 21 Toàn bộ 20 bộ phát đáp (08 bộ phát đáp băng tần C

mở rộng, 12 bộ phát đáp băng tần Ku) của Vinasat-I đã được sử dụng hết chỉ sau

02 năm đưa lên không gian Bốn năm sau ngày phóng vệ tinh đầu tiên, ngày 16/05/2012, Việt Nam đưa vệ tinh thứ hai lên quỹ đạo địa tĩnh, hình thành hệ thống vệ tinh thông tin Việt Nam

Thông tin cơ bản của vệ tinh Vinasat-I, II xem trong bảng 1.5

TT Nội dung Vinasat-I Vinasat-II

2 Kinh phí đầu tư Hơn 300 triệu USD 280 triệu USD

3 Đơn vị sản xuất vệ tinh Lockheed Martin Lockheed Martin

4 Tên lửa phóng Ariane 5 ECA Ariane 5 ECA

13 Vùng phủ sóng Băng Ku: Việt Nam, Lào,

Campuchia, Thái Lan và một phần Myanmar

Băng C: Việt Nam, Lào, Campuchia, Đông Nam

Á, đông Trung Quốc, Triều Tiên, Ấn Độ, Nhật Bản và Australia

Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, Singapore, Myanmar và một phần Malaysia

Bảng 1.5: Thông tin cơ bản của vệ tinh Vinasat - I, II

Biểu đồ EIRP phát đáp băng Ku của vệ tinh Vinasat-1 xem hình 1.8

Hình 1.8: EIRP phát đáp băng Ku của vệ tinh Vinasat-I

Chi tiết giá trị EIRP phát đáp tại một số thành phố lớn trong khu vực xem trong bảng 1.6

Thành phố EIRP (dBW)

Tp Hồ Chí Minh 54.2 Phnom Penh 54.2 Vientiane 54.2

Hoàng Sa 49.1 Trường Sa 48.3

Phân chia theo khả năng cơ động của trạm mặt đất, có các loại: trạm cơ động, trạm cố định, trạm di động

Trạm di động là trạm có khả năng thực hiện liên lạc trong khi di chuyển

Trước đây ITU quy ước sử dụng riêng băng tần L (1-2GHz) cho các trạm di động song sự phát triển của công nghệ ăng ten giàn pha hiện đại đã cho phép trạm di động sử dụng băng tần Ku (11-14GHz) Tuy nhiên, do chi phí cho trạm

di động loại này rất cao nên thường được dùng rất hạn chế trong các tình huống yêu cầu đặc biệt trong lĩnh vực an ninh – quốc phòng

Trạm cơ động là trạm có khả năng di chuyển đến vị trí mới để thực hiện

cuộc gọi Phương thức di chuyển có thể là tự di chuyển (trạm lắp sẵn trên xe ô tô) hoặc tháo dỡ trạm để vận chuyển sau đó lắp đặt lại nhanh chóng ở vị trí mới

Trạm cố định là loại trạm mặt đất thông dụng, được lắp đặt cố định tại một

điểm, hoạt động trong thời gian lâu dài Phần lớn các trạm mặt đất dân sự đều là loại cố định do yêu cầu độ chính xác của hướng ăng ten và hạn chế về chi phí

Khi tổ chức Intelsat ra đời năm 1965, việc phân loại các trạm mặt đất được xác định theo kích cỡ ăng ten và tương ứng là loại hình dịch vụ cung cấp Trong một thời gian dài, việc phân loại trạm mặt đất của Intelsat được coi là một chuẩn

để các nước, tổ chức khác tham khảo, áp dụng Xem trong bảng 1.7

Bảng 1.7: Phân loại trạm mặt đất theo chuẩn của Intelsat

1.4.1 Trạm mặt đất trung tâm - trạm Hub

Là trạm điều khiển, quản lý và giám sát toàn bộ hoạt động của mạng, đồng thời làm nhiệm vụ giao diện giữa mạng thông tin vệ tinh với các mạng viễn thông hiện có (PABX/PSTN, GSM, Internet, WAN ) để truyền tải và phân tải lưu lượng thông tin Một số hệ thống còn phân định trạm Hub chính và trạm Hub dự phòng (khi trạm Hub chính có sự cố sẽ chuyển ngay sang trạm HUB dự phòng để điều khiển, đảm bảo không làm gián đoạn hoạt động của toàn bộ hệ thống)

Trạm Hub thường được kết nối với Trung tâm điều khiển vệ tinh qua kênh điện thoại hoặc kênh dành riêng để phối hợp sử dụng hiệu quả phát đáp vệ tinh theo yêu cầu sử dụng

Trạm Hub gồm các chức năng chính như sau:

- Điều khiển, quản lý và giám sát: phân chia, ấn định và cấp phát, thu hồi kênh truyền qua vệ tinh của các trạm mặt đất; đặt tên và theo dõi, quản lý tình trạng vận hành trạm mặt đất; cập nhật phần mềm từ xa; định tuyến cuộc gọi; tính cước;

- Kết nối mạng vệ tinh với mạng viễn thông mặt đất và mạng vệ tinh khác như: mạng truyền dẫn cáp quang, cáp đồng; mạng điện thoại cố định PSTN; mạng điện thoại di động GSM, CDMA; mạng diện rộng WAN; Internet

- Làm trung tâm kết nối cho các trạm mặt đất, là đầu mối chuyển tiếp luồng truyền dẫn dự phòng cho mạng đường trục mặt đất Các cuộc gọi trong mạng mình sao đều được chuyển tiếp qua Hub trước khi đến trạm đầu cuối

- Phối hợp trung tâm điều khiển vệ tinh qua kênh thoại hoặc kênh dành riêng nhằm sử dụng hiệu quả phần băng thông phát đáp được cấp

Sơ đồ khối trạm Hub điển hình được nêu trong hình 1.9

Hình 1.9: Sơ đồ khối trạm Hub

Ăng ten cố định đường kính lớn 4-11m, thường yêu cầu có đặc tính phản

xạ tốt, búp phụ nhỏ, chịu được các biến đổi của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ môi trường ngoài trời Ăng ten thường là loại được điều khiển tự động quay bám vệ tinh Tùy thuộc yêu cầu băng thông dịch vụ và số lượng trạm đầu cuối để tính toán lựa chọn đường kính ăng ten phù hợp Trong lịch sử, các trạm yêu cầu chất lượng thông tin cao (đạt tiêu chuẩn phát quảng bá hoặc phát chương trình truyền

hình đến trực tiếp các trạm đầu cuối – DTH, Direct To Home) thường chọn băng tần C và có ăng ten đường kính rất lớn (≥ 10 m)

Máy phát công suất cao tần có công suất đủ lớn đảm bảo chất lượng tuyến thông tin cho Hub hoạt động Ngoài ra khuếch đại công suất còn phải có hệ số khuếch đại lớn và ít biến động theo nhiệt độ, đường đặc tính khuếch đại phẳng, hài thấp

Bộ khuếch đại tạp âm thấp và hạ tần LNB: có độ nhạy thu đầu vào cao, hệ

số khuếch đại lớn, đường đặc tính khuếch đại phẳng và ít biến động do nhiệt độ hay theo thời gian

Tín hiệu thu tại đầu vào ăng ten được chuyển qua LNB vào bộ hạ tần Theo hướng phát, tín hiệu đi ngược lại từ bộ nâng tần qua khuếch đại công suất, qua ống dẫn sóng đến ăng ten và phát lên vệ tinh

Thiết bị ghép và chia trung tần, bộ nâng/hạ tần: có tần số bộ dao động nội chất lượng cao, có đầu vào cho tín hiệu tham chiếu, bước điều chỉnh tần số nhỏ,

độ ổn định tần số cao trước sự biến động của nhiệt độ cũng như thời gian sử dụng

Bộ định thời: cung cấp tần số chuẩn cho các thiết bị trong Hub, tạo tín hiệu tham chiếu để đồng bộ sóng mang từ các trạm đầu cuối

Các router và switch dùng trong nội bộ trạm Hub để tạo mạng riêng, và lưu chuyển dữ liệu, thông tin, tín hiệu trong phần băng cơ sở

Thiết bị kết nối đường backbone và đường trục nhánh: modem quang, ghép kênh quang, chuyển đổi luồng E1

Thiết bị kết nối VSAT: server quản lý, server VoIP, thiết bị chuyển đổi báo hiệu số 7

Thiết bị kết nối truyền ảnh: bộ thu và giải mã video, bộ nén và phát video Phần mềm quản lý điều hành mạng M&C được cài đặt trong server quản lý điều hành Ngoài ra trạm Hub còn có thêm một số máy tính được kết nối đến các server thông qua mạng nội bộ để phục vụ công tác giám sát, quản lý mà không nhất thiết phải tiếp cận trực tiếp với rack đặt thiết bị đặt trong phòng riêng biệt

Hệ thống thu beacon và điều khiển ăng ten bám vệ tinh: máy thu cần có độ nhạy thu cao, khả năng điều chỉnh bước tần số để thu beacon nhỏ, chu kỳ quét tín hiệu và điều khiển bám cao

Hệ thống nguồn: UPS, tủ phân phối điện, máy nổ

Hệ thống điều hòa, chiếu sáng, thông gió

Hệ thống tiếp địa và chống sét, cắt lọc sét lan truyền

1.4.2 Trạm mặt đất đầu cuối

Trạm đầu cuối là các trạm cung cấp dịch vụ trực tiếp đến người sử dụng qua giao diện với người dùng như điện thoại, máy tính, fax, màn hình, camera Các trạm đầu cuối được tổ chức theo hình sao, lưới hoặc sao lưới hỗn hợp, truy nhập theo phương thức truy nhập ngẫu nhiên theo yêu cầu (DAMA) hay truy nhập ấn định trước (PAMA) Các trạm đầu cuối có thể kết nối với trạm Hub hoặc kết nối trực tiếp với nhau không qua Hub để tiết kiệm băng thông

Người dùng có thể sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau tại trạm đầu cuối như thoại/fax, truyền số liệu, truy cập mạng riêng, truy cập Internet, video streaming, truyền hình hội nghị

Mạng thông tin vệ tinh về mặt quản lý thường có cấu hình tập trung Lưu lượng cuộc gọi vào mạng mặt đất (và từ mạng mặt đất vào mạng vệ tinh) được đưa đến Hub sau đó đi theo mạng PSTN đến máy bị gọi Các cuộc gọi từ mạng mặt đất vào mạng thông tin vệ tinh được tập hợp về gateway, theo đường cáp quang đến trạm Hub trung tâm mạng thông tin vệ tinh và phát lên không gian tới trạm đầu cuối bị gọi

Hình 1.10: Sơ đồ khối trạm đầu cuối điển hình

Thiết bị chính của trạm đầu cuối bao gồm:

- Ăng ten

- Bộ khuếch đại công suất (BUC-Block Up Converter)

- Bộ khuếch đại tạp âm thấp và hạ tần (LNB-Low Noise Block)

- Bộ nâng/hạ tần: trong trạm mặt đất hiện đại, BUC và LNB kiêm nhiệm chức năng nâng hạ tần Tín hiệu đầu ra modem là băng L (1-2GHz) được đưa trực tiếp tới đầu vào BUC, khuếch đại và chuyển tới ăng ten phát lên vệ tinh Tín hiệu thu từ vệ tinh sau khi qua ăng ten, tới LNB và đưa thẳng tới đầu vào modem để giải điều chế, giải

mã để xuất thông tin ra thiết bị đầu cuối người sử dụng

- Thiết bị điều chế/giải điều chế (modem)

- Thiết bị tách ghép kênh: đối với hệ thống sử dụng công nghệ IP, thiết

bị ghép kênh đầu vào được thay bằng thiết bị chuyển mạch (switch)

- Thiết bị đầu cuối giao tiếp người sử dụng: điện thoại, màn hình, máy tính cá nhân

- Thiết bị nguồn: UPS

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành viễn thông, nhiều loại hình trạm mặt đất xuất hiện Điển hình có thể kể đến:

Trạm chỉ thu là trạm mặt đất chỉ thu tín hiệu phát xuống từ vệ tinh, thông

tin một chiều Một ví dụ phổ thông cho loại hình này là các trạm thu truyền hình

vệ tinh DTH (Direct To Home) có ăng ten kích thước nhỏ (0,6 - 0,8m) kèm theo

bộ thu truyền hình kiêm chức năng giải nén, giải mã Tín hiệu sau giải mã được đưa thẳng đến lối vào ăng ten TV

Trạm vệ tinh khẩu độ nhỏ VSAT (Very Small Aperture Terminal) thực hiện

thông tin tương tác hai chiều đến vệ tinh Đặc điểm của VSAT là có ăng ten dưới 2,4m Do đường kính ăng ten nhỏ, công suất phát thấp nên để đạt được mức tín hiệu tốt ở đầu vào máy thu, trạm VSAT thường hoạt động ở tần số cao (băng Ku: 11-14GHz, Ka: 27-40GHz) VSAT thường được sử dụng trong mô hình mạng cần đưa cùng một thông tin đến nhiều người dùng đầu cuối hoặc các người dùng tản mát về loại hình dịch vụ với dung lượng thấp (truy nhập mạng, dịch vụ dữ liệu, thoại, mạng máy tính ) VSAT thường có giá trị thấp, khoảng dưới 5000USD Có thể nói VSAT là hình thức trạm đầu cuối cấp độ thấp (lower end) phục vụ đa dạng các loại hình dịch vụ Trạm mặt đất cấp độ cao (upper end) là trạm hoạt động với dung lượng đến mức trăm Mbs, năng lực phục vụ tương đương vài ngàn kênh thoại, giá trị lên đến chục triệu USD, ví dụ: trạm trung chuyển quốc tế

1.5 Mạng thông tin vệ tinh

Trạm thông tin mặt đất thực hiện kết nối với nhau và với các hệ thống viễn thông khác như mạng truyền dẫn, mạng riêng chuyên dùng, mạng di động, PSTN, Internet thông qua vệ tinh dưới sự điều khiển kết nối, phân phối tài nguyên băng thông của một trạm quản lý trung tâm gọi là Hub Các trạm thông tin mặt đất có cùng cách thức vận hành, áp dụng cùng một quy định hoạt động

và do cùng một bộ phận quản lý (HUB) tạo nên mạng lưới thông tin vệ tinh Minh họa mô hình mạng thông tin vệ tinh điển hình xem hình 1.11

Hình 1.11: Mạng thông tin vệ tinh

Cấu hình mạng thông tin vệ tinh thực chất là mô hình kết nối thông tin của các trạm trong mạng Về cơ bản cấu hình mạng bao gồm: hình sao, lưới, và sao-lưới hỗn hợp Nhiều tài liệu còn đề cập đến các cấu hình khác như cấu hình sao

đa cấp, lưới không toàn phần song về cơ bản vẫn có thể xếp gọn vào trong ba loại hình nêu trên

Cấu trúc mạng hình sao:

Mạng được xây dựng quanh một trạm trung tâm “Hub” Trạm này thông tin với tất cả các trạm đầu cuối còn lại Thông tin trực tiếp chỉ có giữa trạm đầu cuối và Hub Trong mạng sao, không có kết nối trực tiếp giữa hai trạm đầu cuối Các trạm đầu cuối muốn liên lạc với nhau phải qua Hub làm trung gian Như vậy, khoảng cách cũng như thời gian trễ đường truyền tăng gấp đôi so với hình thức liên lạc trực tiếp

Sơ đồ cấu trúc mạng dạng hình sao được trình bày trên hình 1.12

trạm Hub với khả năng dự phòng công suất cao Nhờ vậy, kích thước trạm đầu cuối nhỏ, giá thành thấp, mạng có hiệu quả kinh tế cao đặc biệt khi 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 phổ biến là thiết lập thông tin từ một số lớn người dùng tản mát về trung tâm)

vụ Kiểu tổ chức mạng này có sức sống còn rất cao, rất phù hợp với các mạng thông tin phục vụ an ninh quốc phòng

Sơ đồ cấu trúc mạng dạng hình lưới được trình bày trên hình 1.13

VSAT

VSAT

Trên thực tế, mạng lưới ít được sử dụng do giá thành cao hơn nhiều so với mạng hình sao khi số lượng trạm ≥ 200 Tuy nhiên, mạng thông tin chiến lược với số lượng trạm dưới 100 rất phù hợp với cấu hình này

Mạng vệ tinh thực tế thường là sự kết hợp giữa hai cấu hình cơ bản nêu trên nhằm tận dụng các ưu điểm của cả hai loại cấu trúc và phù hợp với các ứng dụng cụ thể Các điểm có lưu lượng thông tin lớn được ưu tiên kết nối với nhau theo kiểu lưới, điểm có dung lượng thông tin thấp kết nối theo kiểu sao nhằm đảm bảo tính cơ động, đơn giản về thiết bị và giảm chi phí hệ thống

1.6 Hiệu năng mạng thông tin vệ tinh

Khi xây dựng mạng thông tin vệ tinh, ba vấn đề luôn được quan tâm hàng đầu về hiệu năng mạng là:

- Đạt được mục tiêu, yêu cầu phục vụ của mạng;

- Chất lượng thông tin;

- Hiệu quả kinh tế trên cơ sở đáp ứng được yêu cầu đặt ra

Đối với mạng thông tin được xây dựng để kinh doanh, ba vấn đề nêu trên vẫn không thay đổi tuy thứ tự ưu tiên có khác khi tính hiệu quả kinh tế thường được xếp hàng đầu

Mạng thông tin phục vụ công ích, vấn đề hiệu quả kinh tế ít khi được xem xét cẩn thận do tính mục đích được chú ý nhiều hơn

Để đạt mục tiêu đề ra, mạng thông tin vệ tinh cần phải cung cấp được các dịch vụ phù hợp đến người sử dụng đầu cuối có nhu cầu tương ứng như: thoại/fax, truyền số liệu, truy nhập mạng riêng, truy nhập mạng Internet, truyền hình ảnh, truyền hình hội nghị, chia sẻ ngang hàng Loại hình dịch vụ được xác định ngay từ khi lập dự án xây dựng hệ thống Bên cạnh đó, hệ thống phải có khả năng vận hành trơn tru, ít lỗi và sự cố, thuận tiện cho công tác khai thác, bảo trì bảo dưỡng Đối với một số hệ thống chuyên dụng, tính sống còn của hệ thống rất được quan tâm thể hiện qua yêu cầu về dự phòng thiết bị, dự phòng trạm đầu cuối, dự phòng hệ quản lý điều hành

Chất lượng thông tin lưu chuyển trong mạng được xác định thông qua nhiều chỉ số khác nhau như S/N, C/N, Eb/No, BER Đối với mạng thông tin vô tuyến số, chỉ tiêu thường được sử dụng là BER hoặc Eb/No Chỉ tiêu chất lượng phụ thuộc nhiều vào công nghệ thiết bị, kỹ thuật điều chế, mã hóa, sửa lỗi Mạng thông tin vệ tinh ngành Công an sử dụng công nghệ DVB-S2 hiện đại với cơ chế tự điều khiển thông số đường truyền (công suất phát, mã hóa, sửa lỗi) yêu cầu BER tối thiểu đạt 10-5 (tương đương Eb/No ≈ 9dB) có tính đến dự

phòng cho mưa trên tuyến là 12dB cho đường lên (uplink-UL) và 7dB cho đường xuống (downlink-DL)

Chỉ tiêu hiệu quả kinh tế là vấn đề rất khó đoán định Thông thường hiệu quả kinh tế chỉ được xác định trên cơ sở lý thuyết với thông tin khảo sát về nhu cầu dịch vụ, số lượng người sử dụng, tần suất sử dụng, chi phí người dùng sẵn sàng bỏ ra để hưởng dịch vụ, khả năng phát triển người dùng, chi phí thuê băng thông, khấu hao thiết bị và hàng loạt các tham số về tình hình kinh tế chính trị, tốc độ phát triển kinh tế, xu hướng công nghệ, sở thích cá nhân Công tác khảo sát càng chi tiết càng hạn chế rủi ro đầu tư Đánh giá hiệu quả kinh tế dựa trên một số chỉ số như: suất đầu tư, thời gian thu hồi vốn

Mạng thông tin vệ tinh ngành Công an, với đặc thù là mạng viễn thông chuyên dùng, phục vụ riêng cho công tác thông tin liên lạc trong ngành, đáp ứng yêu cầu nghiệp vụ nên vấn đề hiệu năng mạng tập trung chủ yếu vào hai yếu tố:

- Đạt được mục tiêu, yêu cầu phục vụ đặt ra khi xây dựng mạng; mạng lưới vận hành thuận lợi, ít xảy ra lỗi hay sự cố, dễ dàng khai thác, bảo trì bảo dưỡng

- Chất lượng các loại hình dịch vụ thông tin đạt yêu cầu cho công tác nghiệp vụ chuyên ngành

CHƯƠNG 2

NGÀNH CÔNG AN

2.1 Nhu cầu thông tin vệ tinh ngành Công an

Hoạt động điều hành chỉ huy trong lực lượng Công an vừa mang tính chất điều hành của hệ thống tổ chức cơ quan hành chính Nhà nước, vừa mang phương thức chỉ huy chiến đấu của lực lượng vũ trang và hoạt động nghiệp vụ chuyên sâu Hệ thống thông tin liên lạc của Bộ Công an đã từng bước được nâng cấp và hiện đại hóa về cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu thông tin liên lạc của Ngành là: Vừa đáp ứng sự điều hành của bộ máy hành chính Nhà nước, vừa có

sự tập trung thống nhất cao về chỉ huy lãnh đạo, phù hợp đặc thù công tác chiến đấu của lực lượng Công an, đảm bảo huy động được những khả năng chiến đấu thích ứng và sức mạnh tổng hợp của toàn lực lượng

Một trong các yếu tố tạo nên sức mạnh phục vụ công tác nghiệp vụ công an đảm bảo an ninh quốc gia trật tự an toàn xã hội là đảm bảo công tác thông tin liên lạc phục vụ công tác chỉ huy, chỉ đạo của lãnh đạo công an các cấp Hệ thống thông tin liên lạc của ngành phải nhanh chóng, chính xác, an toàn, ổn định, thông suốt trong mọi tình huống và kết nối liên lạc được với bất cứ địa điểm nào trên toàn lãnh thổ

Trước đây, công tác đảm bảo an ninh quốc gia và trật tự an toàn xã hội thường tập trung vào các khu vực Hà Nội các thành phố lớn, các tỉnh trọng điểm Trong tình hình hiện nay công tác đảm bảo an ninh quốc gia, trật tự an toàn xã hội cần phải triển khai đến các địa bàn biên giới Tây Nam, Tây Nguyên, Tây Bắc, vùng sâu, vùng xa Công tác đảm bảo an ninh chính trị tại các điểm này mang tính sống còn, đòi hỏi các cấp các ngành nhất là lực lượng Công an phải quan tâm hơn nữa đến các vùng này trong đó có vấn đề thông tin liên lạc Việc phóng vệ tinh viễn thông Việt Nam (Vinasat) là điều kiện tốt để thực hiện nhiệm vụ bảo vệ an ninh quốc gia, trật tự an toàn xã hội tại các vùng sâu, vùng

xa, thông tin cơ động mà hệ thống thông tin liên lạc hiện thời chưa đáp ứng được

Mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an sẽ tạo ra năng lực mới cho mạng viễn thông ngành Công an Mạng có thể hỗ trợ, bổ sung và kết hợp với mạng viễn thông hiện có, tạo ra bước chuyển biến về chất lượng và khả năng đáp ứng các yêu cầu chỉ huy, tác chiến của lực lượng Công an các cấp

Mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an không phải là sự lặp lại mạng viễn thông mặt đất của Bộ Công an Mục tiêu của mạng thông tin vệ tinh là tập trung xây dựng đáp ứng yêu cầu thông tin cho công tác chuyên ngành bổ sung cho những địa bàn mà mạng viễn thông hiện tại không thực hiện được Đồng thời, hệ thống còn tạo nên độ tin cậy, an toàn cao hơn cho mạng viễn thông (mặt đất) của lực lượng CAND Qua khảo sát thực tế tại các đơn vị địa phương cho thấy bốn nhóm yêu cầu về thông tin vệ tinh như sau:

- Nhu cầu liên lạc cơ động của các đơn vị tác chiến Nhu cầu liên lạc của các lực lượng này là từ Trung tâm chỉ huy đến bất kỳ vị trí nào

mà đơn vị đóng quân hoặc đang tác chiến cơ động đặc biệt khi tác chiến tại các vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo Thiết bị liên lạc

vệ tinh cần đáp ứng yêu cầu nhỏ, gọn, dễ triển khai, sử dụng đơn giản Hệ thống có khả năng truyền thoại, truyền fax, truyền số liệu tốc độ thấp và trung bình, kết nối mạng máy tính

- Nhu cầu liên lạc vệ tinh cố định của đơn vị ở vùng sâu, vùng xa Do địa hình hiểm trở nên nhiều nơi các đơn vị không có đường liên lạc nào về các trung tâm Thông tin chủ yếu được truyền qua người đi

bộ, đi xe đạp, xe máy Không có liên lạc, việc phối hợp giữa các lực lượng rất khó khăn, kém hiệu quả, gây cản trở nhiều đến công tác

Hệ thống liên lạc cần thực hiện được các chức năng: truyền thoại, truyền fax, truyền số liệu, kết nối mạng máy tính

- Nhu cầu thông tin cơ động phục vụ chỉ huy điều hành và tác chiến của các Trung tâm chỉ huy Thông tin cung cấp cho các trung tâm chỉ huy qua hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm: thông tin cơ động, đột xuất, yêu cầu triển khai nhanh giữa sở chỉ huy với các đơn vị tác chiến độc lập hoặc giữa các đơn vị với nhau; thông tin truyền hình ảnh hiện trường cơ động trực tiếp từ các khu vực có tình huống bất thường; thông tin chỉ huy dã chiến, phản ứng nhanh, xử lý tại chỗ trong các tình huống đột xuất, khẩn cấp, cứu nạn cứu hộ, thiên tai trên địa bàn rộng Hệ thống cần thực hiện được các chức năng: truyền thoại, fax, truyền số liệu, truy nhập mạng máy tính và nhất là khả năng truyền ảnh hiện trường trực tiếp, truyền hình hội nghị

- Yêu cầu tăng cường, hỗ trợ, dự phòng cho mạng thông tin mặt đất

Hệ thống cần có khả năng truyền dẫn luồng nhằm dự phòng cho các tuyến truyền dẫn đường trục (cáp quang, vi ba)

Trên cơ sở khảo sát nhu cầu thực tế, mạng thông tin vệ tinh ngành công an xác định mục tiêu xây dựng mạng là:

- Đáp ứng các yêu cầu về thông tin liên lạc phục vụ chỉ huy, chỉ đạo tác chiến trong ngành Công an từ Bộ đến Công an các tỉnh, thành phố, các đơn vị Công an đóng quân, tác chiến tại các vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo nơi mà mạng thông tin mặt đất chưa đáp ứng được

- Đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về thông tin liên lạc của các đơn vị tác chiến cơ động độc lập

- Làm đường truyền dẫn dự phòng cho mạng viễn thông Bộ Công an

- Bảo đảm thông tin liên lạc cho một số nhu cầu đặc biệt khác

2.2 Thực trạng mạng thông tin vệ tinh ngành Công an

Để thực hiện mục tiêu đề ra, mạng thông tin vệ tinh ngành công an được xây dựng lựa chọn công nghệ đa truy nhập MFTDMA và TDM băng rộng, toàn

bộ mạng hoạt động trên nền IP nhằm đáp ứng yêu cầu đa dịch vụ, mạng có cấu hình sao - lưới hỗn hợp linh hoạt trong phân bổ băng thông và phù hợp với nhiều loại trạm đầu cuối kích cỡ khác nhau, sử dụng hai trạm Hub có khả năng chuyển đổi dự phòng để nâng cao mức sống còn

2.2.1 Cấu hình mạng

Mạng thông tin vệ tinh có 02 trạm Hub Hub chính đặt tại Hà Nội, trạm Hub dự phòng đặt tại Tp Hồ Chí Minh Hub Tp Hồ Chí Minh có năng lực điều hành như Hub Hà Nội song năng lực xử lý lưu lượng thông tin chỉ đạt 50% của toàn hệ thống Cấu hình hệ thống tại Hub chính được cập nhật liên tục đến Hub

dự phòng qua kết nối cáp quang và kênh thông tin vệ tinh riêng giữa hai trạm Trên cơ sở khảo sát nhu cầu sử dụng thông tin trong ngành Công an hiện nay và có tính đến khả năng phát triển tương lai, mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an phải đáp ứng các yêu cầu thông tin sau:

- Đảm bảo thông tin liên lạc cho các đơn vị tác chiến cơ động và các vùng liên lạc khó khăn là những nơi có lưu lượng không lớn, chủ yếu là nhu cầu thoại

và fax, truyền số liệu tốc độ thấp Các trạm đầu cuối phải liên lạc được với trạm Trung tâm nhưng đồng thời phải liên lạc được giữa các trạm đầu cuối với nhau Tuyến thông tin có dung lượng thấp dưới 128 kbps

- Đảm bảo thông tin chỉ huy tác chiến cơ động Loại hình này tuy có tần suất sử dụng không cao song do tính chất vô cùng quan trọng nên được xếp hàng đầu về mức ưu tiên, tiêu tốn băng thông vệ tinh do dùng các dịch vụ băng rộng

như truyền ảnh hiện trường, truyền hình hội nghị Dung lượng cho mỗi trạm đầu cuối phải đạt mức 1024kbps

- Tạo các tuyến thông tin có dung lượng 2048kbps làm cơ sở hạ tầng truyền dẫn giữa các trung tâm vùng (Hà Nội, Đà Nẵng và Tp Hồ Chí Minh) với một số địa phương trọng điểm Đây là các tuyến thông tin dự phòng cho truyền dẫn mặt đất E1, rất hiếm khi phải sử dụng song bắt buộc phải có

Căn cứ nhu cầu thông tin liên lạc, căn cứ hướng thông tin đi-đến và tần suất

sử dụng, mức ưu tiên cho từng loại hình kết nối, mạng Thông tin vệ tinh Bộ Công an được xác định sử dụng cấu hình sao lưới hỗn hợp Mạng gồm nhiều loại trạm mặt đất với chức năng khác nhau nhằm đáp ứng tốt nhất yêu cầu thông tin phục vụ tác chiến nghiệp vụ

Các trạm có dung lượng nhỏ, mức ưu tiên thấp kết nối trong mạng theo cấu hình mạng sao Trạm có tần suất liên lạc lớn, mức ưu tiên cao, thực hiện nhiệm

vụ chỉ huy tác chiến được thiết lập để có thể hoạt động ở cả hai dạng cấu hình kết nối mạng sao và lưới Khi có yêu cầu, các trạm này có thể trực tiếp liên hệ với nhau không thông qua Hub tại Hà Nội nhằm giảm băng thông chiếm dụng, tiết kiệm chi phí thuê băng tần vệ tinh

Kết nối kiểu hình sao được áp dụng cho kết nối giữa trạm Trung tâm vùng

và các trạm đầu cuối cố định/ cơ động (băng Ku) (trạm VSAT thoại, VSAT có truyền ảnh) được trang bị tại các đơn vị và Công an các tỉnh, thành phố

Mô hình kết nối trạm áp dụng dạng hình sao của mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an được trình bày trên hình 2.1

Hình 2.1: Kết nối kiểu sao trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an

Theo dự kiến, tổng số trạm mặt đất trong tương lai có thể lên đến 500 trong

đó chủ yếu là VSAT thoại có đường kính ăng ten nhỏ 1,2m và số ít trạm VSAT

có truyền ảnh với đường kính ăng ten 2,4m

Một phần số lượng không lớn trong mạng là xe thông tin cơ động song lại chiếm vị trí đặc biệt quan trọng Xe thông tin vừa có chức năng thông tin liên lạc, vừa làm nhiệm vụ trung tâm chỉ huy dã chiến khi có sự vụ Cấu hình của xe đảm bảo cho việc tiến hành nhiều tác vụ: hội nghị truyền hình với trung tâm chỉ huy tại Hà Nội và các điểm khác trên khắp cả nước, truyền hình ảnh thu được từ hiện trường về xe và phát về trụ sở Bộ Công an tại Hà Nội, camera thu hình có khả năng di chuyển xa và thu hình đưa về xe qua đường truyền vô tuyến công nghệ COFDM, xe có thể độc lập tác chiến liên tục trong một vài ngày mà không cần bất kỳ yêu cầu nào về cơ sở hạ tầng thông tin, năng lượng

Kết nối kiểu lưới được áp dụng cho các kết nối tốc độ cao (dự phòng luồng E1, truyền hình hội nghị, truyền ảnh hiện trường) giữa các trạm Trung tâm tại

Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh và giữa Trung tâm với Công an một số tỉnh thành có lưu lượng tập trung cao Kết nối kiểu lưới thường được áp dụng, khi có yêu cầu, đối với các xe thông tin cơ động nhằm giảm mức băng thông chiếm dụng qua đó tiết kiệm chi phí

Mô hình kết nối áp dụng dạng hình lưới mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an được trình bày trên hình 2.2

Hình 2.2: Kết nối kiểu lưới trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an

Cấu trúc sao - lưới hỗn hợp là cấu trúc mạng áp dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh - Bộ Công an Cấu trúc hỗn hợp cho phép mạng tận dụng được hết ưu điểm của mỗi dạng cấu hình Các trạm tham gia mạng hình sao có đường kính ăng ten nhỏ, công suất tiêu thụ thấp, thiết bị đơn giản rất có lợi khi lắp đặt tại các điểm vùng sâu vùng xa Trạm tham gia mạng hình lưới vừa tiết giảm được

băng thông sử dụng, vừa đảm bảo yêu cầu thông tin tác chiến bí mật, triển khai nhanh Tuy nhiên, việc áp dụng nhiều loại cấu hình mạng trong một hệ thống cũng như phân tách thành nhiều loại trạm mặt đất khác nhau gây khó khăn không nhỏ trong quá trình lựa chọn thiết bị triển khai xây dựng mạng, đẩy giá thành hệ thống lên cao

Hình 2.3: Mạng thông tin vệ tinh Bộ Công an

2.2.2 Công nghệ DVB-S2 sử dụng trong mạng thông tin vệ tinh ngành công an

Công nghệ được lựa chọn sử dụng trong mạng thông tin vệ tinh Bộ Công

an phải là công nghệ hiện đại, tiên tiến; là công nghệ mở, đã được tiêu chuẩn hóa trên phạm vi quốc tế, tin cậy, phù hợp với hoạt động của mạng thông tin vệ tinh phục vụ tác chiến nghiệp vụ; đồng thời công nghệ cũng phải đảm bảo tiết kiệm băng thông sử dụng, chất lượng thông tin cao, cấu hình linh hoạt, dễ dàng thay đổi phân bố tài nguyên băng tần khi có yêu cầu

Mạng Thông tin vệ tinh Bộ Công an đã lựa chọn công nghệ DVB-S2 DVB-S2 là thế hệ truyền dẫn thứ hai cho phát quảng bá vệ tinh Sự ra đời của DVB-S2 là một bước đột phá về công nghệ so với thế hệ thứ nhất DVB-S

bởi những cải tiến trong mã sửa sai mới (BCH & LPDC) và kết hợp với các kiểu điều chế và mã hoá cấp cao Ứng dụng công nghệ DVB-S2 sẽ làm tăng đáng kể hiệu suất sử dụng băng thông trong truyền dẫn vệ tinh: từ 30% đến 131% so với DVB-S đồng nghĩa với việc giảm chi phí thuê phát đáp vệ tinh

Những năm 90, công nghệ phát quảng bá qua vệ tinh đã phát triển rộng rãi sau khi ETSI công bố chuẩn DVB-S đầu tiên, kết hợp điều chế QPSK với mã sửa lỗi hướng truyền trong và ngoài (Viterbi và Reed-Solomon)

Nhìn thoáng qua (Hình 2.4) thì tiêu chuẩn DVB-S2 (ETSI TR 102 376) có

ít sự thay đổi đáng kể nào khi so sánh với tiêu chuẩn DVB-S (EN-301210 và EN-300421): Mã sửa sai trong Viterbi và ngoài Reed-Solomon được thay thế bằng mã sửa sai LDPC (Low-Density Parity Check) và BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) tương ứng

Tiêu chuẩn mới cung cấp các kiểu điều chế QPSK (2 bit/hz), 8PSK (3 bit/Hz), 16APSK (4 bit/Hz) và thậm chí là 32APSK (5 bit/Hz) So sánh với kiểu điều chế QAM, các cấu hình điều chế APSK (Amplitude and Phase-Shift Keying ) cho phép bù dễ dàng với bộ phát đáp-transponder phi tuyến

Một đặc tính nổi bật của công nghệ DVB-S2 là các dịch vụ khác nhau có thể phát trên cùng một sóng mang Mỗi dịch vụ vẫn giữ cấu hình điều chế và tỷ

lệ mã sửa sai riêng Đây là một kiểu ghép kênh trên lớp vật lý được gọi là điều chế và mã hoá thay đổi – VCM (Variable Coding and Modulation)

Khi DVB-S2 được ứng dụng với các ứng dụng điểm-điểm như IP unicasting, gain của tín hiệu DVB-S2 còn lớn hơn DVB-S Chức năng điều chế

và mã hoá thay đổi (VCM) cho phép thực hiện điều chế và mức bảo vệ lỗi khác nhau để sử dụng hoặc thay đổi trên từng frame Chức năng này còn có thể kết hợp với việc sử dụng kênh đường về (return channel) để đạt được điều chế mã hoá tương thích khoá vòng (closed-loop)

Vì vậy các thông số truyền dẫn được tối ưu cho mỗi thuê bao riêng biệt phụ thuộc vào điều kiện đường truyền

VCM thực sự phát huy hiệu quả khi các dịch vụ khác nhau không cần tỷ lệ

mã sửa sai giống nhau (chẳng hạn có thể chấp nhận mất một kênh thứ hai trong trường hợp fading do mưa) hoặc các dịch vụ khác nhau được chỉ định cho các trạm khác nhau trong những điều kiện thu thông thường khác nhau

Chức năng điều chế và mã hoá tương thích - ACM (Adaptive Coding and Modulation) cho phép thay đổi động cấu hình điều chế và mức bảo vệ lỗi cho mỗi khung dữ liệu Khi kết hợp các dòng dữ liệu với các đầu cuối thu có cơ cấu hồi tiếp, tính năng ACM đặc biệt thích hợp cho việc tối ưu băng thông cho một