Đồ Án Mạng VSAT và ứng dụng trong truyền hình kĩ thuật số vệ tinh DTH tại Việt Nam

Lời giới thiệu
Cùng với sự phát triển như vũ bão của các công nghệ hiện đại trong cuộc sống mà chủ đạo là các công nghệ truyền thông. Các mạng viễn thông ngày nay đã có sự thay đổi rất lớn về công nghệ so với những năm trước kia. Nhu cầu về thông tin liên lạc giữa các vùng, miền ngày càng lớn. Để đáp ứng các yêu cầu này, các công nghệ mới liên tục được phát triển và một trong những công nghệ điển hình này là VSAT kết nối thông tin liên lạc qua vệ tinh. Với khả năng kết nối mềm dẻo, không phụ thuộc địa hình, khoảng cách cũng như giá thành thiết bị ngày càng hạ, mạng VSAT đã và đang được hình thành khắp nơi trên thế giới song song với việc khai thác triệt để những ứng dụng như thuê kênh riêng, kết nối Internet . và đặc biệt là dịch vụ truyền hình số vệ tinh DTH. Chính vì vậy em đã làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Mạng VSAT và ứng dụng trong truyền hình kĩ thuật số vệ tinh DTH tại Việt Nam”.
Nội dung đồ án gồm có:
Phần I - Mạng VSAT: Cơ sở lý thuyết và các công thức tính toán trong thực tế khi thực hiện thông tin liên lạc bằng vệ tinh. Gồm có:
 Giới thiệu về mạng VSAT, băng tần, trạm mặt đất, Topo mạng.
 Sử dụng vệ tinh trong mạng VSAT, chức năng, độ bao phủ, Payload của vệ tinh .
 Những ứng dụng cho mạng VSAT: giao thức, cách thức kết nối, liên kết mạng .
 Phân tích đường truyền tín hiệu, các yếu tố ảnh hưởng đến một đường truyền vệ tinh, nhiễu, tạp âm, suy hao và các công thức liên quan.
Phần II - Truyền hình số vệ tinh DTH: Giới thiệu về truyền hình vệ tinh và hệ thống truyền hình số vệ tinh DTH của Đài truyền hình Việt Nam.
 Giới thiệu về truyền hình số vệ tinh.
 Các thành phần của hệ thống DTH của Đài truyền hình Việt Nam.
 Tiêu chuẩn truyền dẫn tín hiệu vệ tinh của Đài THVN.
 Các loại Anten thu tín hiệu DTH phổ biến tại Việt Nam.
 Đầu thu vệ tinh cho hộ gia đình của hệ thống DTH.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng DTH.
 Các bước tiến hành lắp đặt thiết bị DTH và thông số kĩ thuật để lắp đặt thiết bị DTH tại 62 tỉnh thành Việt Nam sử dụng vệ tinh Vinasat-1.
Phần III - Chương trình thiết kế tuyến truyền hình vệ tinh.
Chương trình “Tính toán tuyến truyền hình vệ tinh” được thiết kế để tính toán các thông số cần thiết nhằm thiết lập một tuyến truyền hình số vệ tinh. Chương trình tính toán tuyến lên và xuống cho các tỉnh thành của Việt Nam và các thông số quan trọng khác để có thể áp dụng cho các trạm thu phát bất kì.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy Vương Hoàng Nam đã trực tiếp hướng dẫn em và em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Mục lục
Lời giới thiệu 1
Foreword .3
Danh sách hình vẽ .5
Danh mục bảng biểu .11
Các từ tiếng Anh viết tắt 12
Kí hiệu 15
PHẦN I MẠNG VSAT 22
1.Tổng quan về mạng VSAT 22
1.1 Giới thiệu 22
1.2 Cấu hình mạng VSAT 24
1.3 Kết nối thiết bị đầu cuối người dùng 26
1.4. Các tùy chọn cho mạng VSAT 27
1.4.1 Lựa chọn loại mạng hình sao hay hình lưới 27
1.4.1.1 Cấu trúc dòng thông tin bên trong mạng VSAT 27
1.4.1.2 Chất lượng đường truyền và dung lượng. 28
1.4.1.3 Trễ truyền 28
1.4.2 Dữ liệu, thoại, hình ảnh 28
1.4.3 Phân kênh cố định, thay đổi. 28
1.4.4 Băng tần 29
1.5 Các trạm VSAT mặt đất 34
1.5.1 Trạm VSAT 34
1.5.1.1 Thiết bị ngoài trời (ODU) 35
1.5.1.2 Thiết bị trong nhà (IDU) 37
1.5.2 Trạm Hub 38
1.5.2.1 Chức năng hoạt động 39
1.5.2.2 Chức năng quản trị 39
2. Sử dụng vệ tinh trong mạng VSAT 41
2.1. Các yêu cầu khi sử dụng vệ tinh 41
2.2 Quỹ đạo địa tĩnh 41
2.2.1 Các định luật Kepler 41
2.2.2 Các thông số cơ bản dùng trong hệ thống thu phát dùng vệ tinh 43
2.3 Chức năng chuyển tiếp 44
2.4 Payload không tái tạo và payload tái tạo 46
2.5. Độ bao phủ 47
2.6 Tái sử dụng tần số 50
3. Những ứng dụng cho mạng VSAT 51
3.1 Cấu hình vật lý và cấu hình giao thức của một mạng VSAT 51
3.2 Mô phỏng chuyển biến giao thức 52
3.3 Lí do chuyển biến giao thức 52
3.4 Công nghệ đa truy nhập 52
3.4.1 Những giao thức đa truy nhập cơ bản 53
3.4.2 Mạng hình lưới 55
3.4.3 Mạng hình sao 57
3.4.3.1 FDMA-SCPC inbound / FDMA-SCPC outbound. 57
3.4.3.2 FDMA-SCPC inbound / FDMA-MCPC outbound 58
3.4.3.3 FDMA-SCPC inbound / TDM-MCPC outbound 58
3.4.3.4 FDMA-MCPC inbound / TDM-MCPC outbound 60
3.4.3.5 TDM inbound / TDM-MCPC outbound 60
3.4.3.6 FDMA-TDMA inbound / FDMA-MCPC outbound 61
3.5 Phân kênh cố định và phân kênh yêu cầu 63
3.5.1 Phân kênh cố định với FDMA (FA-FDMA) 63
3.5.2 Phân kênh theo yêu cầu với FDMA (DA-FDMA) 65
3.5.3 Phân kênh cố định với TDMA (FA-TDMA) 66
3.5.4 Phân kênh theo yêu cầu với TDMA (DA-TDMA) 67
3.5.5 Thủ tục đa truy nhập phân kênh theo yêu cầu (DAMA) 68
3.5.6 Sự giới hạn phân kênh theo yêu cầu 69
4. Phân tích đường truyền tín hiệu 71
4.1 Nguyên lý 71
4.1.1 Tạp âm nhiệt 71
4.1.2 Tạp âm nhiễu 72
4.1.3 Tạp âm biến điệu 72
4.1.4 Công suất sóng mang trên mật độ phổ năng lượng tạp âm 73
4.1.5 Tạp âm tổng cộng 74
4.2 Phân tích tuyến lên 75
4.2.1 Mật độ dòng công suất tại khoảng cách vệ tinh 77
4.2.2 Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương của trạm mặt đất 78
4.2.3 Suy hao đường truyền tuyến lên 84
4.2.4 Hệ số phẩm chất của thiết bị thu của vệ tinh 90
4.3 Phân tích tuyến xuống 91
4.3.1 Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương của Anten 93
4.3.2 Mật độ dòng công suất tại bề mặt trái đất 93
4.3.3 Suy hao tuyến xuống 94
4.3.4 Hệ số phẩm chất của trạm thu mặt đất 94
4.4 Phân tích nhiễu biến điệu 102
4.5 Phân tích nhiễu 102
4.5.1 Biểu thức tỉ số sóng mang trên nhiễu 102
4.5.2 Phân loại nhiễu 104
4.5.3 Tự nhiễu 104
4.5.3.1 Nhiễu đồng kênh 105
4.5.3.2 Nhiễu kênh lân cận 114
4.5.4 Nhiễu ngoài 115
4.5.4.1 Nhiễu từ các hệ thống vệ tinh lân cận 115
4.5.4.2 Nhiễu mặt đất 120
4.5.5 Tổng kết 120
4.6 Chất lượng của toàn bộ liên kết 121
4.7 Xác định tỉ lệ lỗi bit 121
4.8 Sự thay đổi băng thông đối lập với công suất 123

PHẦN II TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH DTH 124
1. Tổng quan về Truyền hình vệ tinh 124
2. Hệ thống DTH của Đài Truyền Hình Việt Nam 125
2.1 Các thành phần của hệ thống phát và thu DTH của Đài THVN 126
2.2 Trạm phát mặt đất (Uplink station) 127
2.3 Vệ tinh (Satellite) 128
2.4 Trạm thu tín hiệu vệ tinh 130
3. Tiêu chuẩn truyền dẫn tín hiệu vệ tinh của Đài THVN 131
4. Các loại anten thu 132
4.1 Chảo anten 133
4.2 Bộ khuếch đại tạp âm nhiễu thấp 133
5. Đầu thu vệ tinh 140
5.1 Sơ đồ khối 140
5.2 Thông số kỹ thuật của đầu thu DTH 140
6. Các bước tiến hành lắp đặt 142
6.1. Xác định vị trí lắp đặt 142
6.2. Các bước tiến hành lắp đặt 143

PHẦN III CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ TUYẾN
TRUYỀN HÌNH VỆ TINH 150
1 Mục đích . . 150
2 Tiêu chuẩn kĩ thuật của chương trình 150
3 Giao diện chương trình và các menu chính . 150
3.1 Menu chính . . 150
3.2 Giao diện chương trình . . . 151
3.2.1 Tuyến lên . 151
3.2.2 Tuyến xuống . . . 153
3.2.3 Các thông số 155
3.2.4 Giới thiệu . . 156
KẾT LUẬN 157
TÀI LIỆU THAM KHẢO . .158
PHỤLỤC .159