Luận Văn Thông tin vệ tinh địa tĩnh - Lê Đình Dũng

LỜI NÓI ĐẦU
Chỉ với lịch sử hơn 40 năm ra đời và phát triển trong diễn biến nhanh như vũ bão
của cuộc cách mạng công nghệ Viễn thông, thông tin vệ tinh ngày nay đã trở nên quá
quen thuộc trên phạm vi toàn cầu, trong đó có Việt Nam.
Trong tình hình chung của thế giới hiện nay, các quốc gia đều chú trọng phát triển
theo xu hướng hội nhập với khu vực và toàn cầu hoá, vì lẽ đó vai trò của thông tin là
rất quan trọng. Điều này đặt ra yêu cầu là phải có một mạng lưới thông tin hiện đại, đử
sức đáp ứng những nu cầu kết nối đường thông tin đến mọi nơi, mọi lúc. Một trong
những công nghệ viễn thông mới hiện nay là hệ thống thông tin sử dụng vệ tinh. Loại
hình thông tin này tuy mới bắt đầu ứng dụng thực tiễn từ những năm 60, nhưng do có
nhiều ưu điểm cho hệ thống viễn thông mà đến nay đã có sự phát triển mạnh mẽ về số
lượng và chất lượng.
Trong bối cảnh vừa cạnh tranh khốc liệt vừa thừa kế những thành tựu vượt bậc với
các phương thức truyền dẫn khác (điển hình là cáp sợi quang), thông tin vệ tinh ngày
nay vẫn giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực truyền thông, đặc biệt tính quảng bá của
nó đã và đang đảm nhiệm một tỷ trọng không nhỏ trong việc chuyển tải nhiều loại
hình dịch vụ từ mạng viễn thông Quốc tế cho tới tận từng hộ gia đình.
Tiến trình áp dụng công nghệ thông tin vệ tinh vào mạng Viễn thông nước ta được
bắt đầu từ năm 1980 đến nay đã là một yếu tố góp phần đem lại sự phồn vinh của
ngành Bưu điện Việt Nam nói riêng và nền kinh tế quốc dân nói chung trong 25 năm
qua. Hệ quả tất yếu của quá trình phát triển này là dự án phóng vệ tinh Viễn thông
riêng của Việt Nam đang được triển khai một cách khẩn trương và dự kiến sẽ trở thành
hiện thực trong thời gian sắp tới.
Trong bản luận văn này em nghiên cứu tổng quan về lý thuyết thông tin vệ tinh
địa tĩnh và ứng dụng để phân tích và tính toán đường truyền cho kênh thuê riêng qua
vệ tinh.


____________________________________________________________________
1
Khoá luận tốt nghiệp Lê Đình Dũng
Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
____________________________________________________________________
CHƯƠNG 1 THÔNG TIN VỆ TINH ĐỊA TĨNH

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Sự ra đời của hệ thống thông tin vệ tinh
Thông tin vô tuyến qua vệ tinh là thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực truyền
thông nhằm mục đích khắc phục các nhược điểm của mạng vô tuyến mặt đất, đạt được
mức gia tăng chưa từng có về cự ly và dung lượng, đem lại cho khách hàng nhiều dịch
vụ mới với chi phí thấp nhất có thể có.
Trong chiến tranh thế giới lần thứ hai, để tạo ra các vũ khí, khí tài ngày càng hiện
đại, các nước tham chiến buộc phải nghiên cứu hai kỹ thuật mới là: tên lửa tầm xa và
truyền dẫn viba. Hai kỹ thuật này lúc đầu chỉ là những kỹ thuật riêng rẽ, xuất phát từ
nghiên cứu này, về sau người ta tìm cách kết hợp hai kỹ thuật này với nhau và thông
tin vệ tinh bắt đầu được đề cập đến. Dịch vụ cung cấp qua thông tin vệ tinh bổ sung
một cách hữu ích cho các dịch vụ mà trước đó duy nhất chỉ do các mạng ở dưới đất
cung cấp, sử dụng vô tuyến và cáp.
Kỷ nguyên vũ trụ được bắt đầu vào năm 1957 với việc phóng vệ tinh nhân tạo đầu
tiên (vệ tinh Sputnik của Liên Xô cũ). Những năm tiếp sau đã để lại những ấn tượng
bởi rất nhiều các cuộc thử nghiệm, trong đó phải kể đến các sự kiện sau: Lời chúc
mừng Giáng sinh của Tổng thống Mỹ Eisenhower qua vệ tinh SCORE năm 1958,
phóng thành công vệ tinh phản xạ ECHO năm 1960, truyền dẫn kiểu lưu trữ và chuyển
tiếp bằng vệ tinh COURIER năm 1960, các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng TELSTAR
và RELAY năm 1962 và vệ tinh địa tĩnh đầu tiên SYNCOM năm 1963.
Trong năm 1965, vệ tinh địa tĩnh thương mại đầu tiên INTELSAT-1 (hay Early
Bird) được đưa lên quỹ đạo, đánh dấu sự mở đầu cho hàng loạt các vệ tinh
INTELSAT. Cùng năm đó, Liên Xô cũ cũng phóng vệ tinh truyền thông đầu tiên trong
hàng loạt vệ tinh truyền thông mang tên MOLNYA.
1.1.2. Quá trình phát triển của thông tin vệ tinh
Các hệ thống vệ tinh đầu tiên chỉ có khả năng cung cấp một dung lượng thấp với
giá thuê bao tương đối cao. Ví dụ vệ tinh INTELSAT-1 nặng 68kg khi phóng và chỉ có
480 kênh thoại với giá thuê bao 32.500USD một kênh một năm. Giá thành quá cao này
là do thời điểm lúc bấy giờ khả năng của tên lửa đẩy còn thấp nên người ta không thể
đưa lên được một vệ tinh quá nặng có dung lượng lớn lên quỹ đạo. Việc giảm giá

____________________________________________________________________
2
Khoá luận tốt nghiệp Lê Đình Dũng
Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
____________________________________________________________________
thành là kết quả của nhiều nỗ lực, những nỗ lực đó đã dẫn đến việc tạo ra các tên lửa
phóng có khả năng đưa các vệ tinh càng ngày càng nặng hơn lên quỹ đạo (3750kg khi
phóng vệ tinh INTELSAT-6). Ngoài ra, nhờ khả năng phát triển trong kỹ thuật siêu
cao tần càng ngày càng tăng đã tạo điều kiện thực hiện các anten nhiều tia có khả năng
tạo biên hình mà búp sóng của chúng hoàn toàn thích ứng với hình dạng của lục địa,
cho phép tái sử dụng cùng một băng tần giữa các búp sóng và kết hợp sử dụng các bộ
khuếch đại truyền dẫn công suất cao hơn. Dung lượng vệ tinh tăng lên dẫn đến giảm
giá thành mỗi kênh thoại (80000 kênh trên INTELSAT-6 có giá thuê bao mỗi kênh là
380 USD trong một năm).
Ngoài việc giảm chi phí truyền thông, đặc điểm nổi bật nhất là tính đa dạng của
các dịch vụ mà các hệ thống thông tin vệ tinh cung cấp. Lúc đầu, các hệ thống này
được thiết kế để thực hiện truyền thông từ một điểm đến một điểm khác, như đối với
các mạng cáp và diện bao phủ rộng của vệ tinh đã được lợi dụng để thiết lập các tuyến
thông tin vô tuyến cự ly xa, như vệ tinh Early Bird cho phép thiết lập các trạm ở bên
bờ Đại Tây Dương kết nối được với nhau. Do hiệu năng hạn chế của vệ tinh, người ta
thường sử dụng các trạm mặt đất có anten lớn và do vậy mà giá thành rất cao (khoảng
10 triệu USD cho một trạm mặt đất có anten đường kính 30m). Kích thước và công
suất của các vệ tinh càng tăng lên thì càng cho phép giảm kích thước của trạm mặt đất
và do vậy giảm giá thành của chúng, đồng thời tăng số lượng các trạm mặt đất. Bằng
cách này, có thể khai thác một tính năng khác của vệ tinh, đó là khả năng thu thập và
phát quảng bá các tín hiệu từ hoặc tới một số điểm. Thay vì phát các tín hiệu từ điểm
này tới điểm khác, bây giờ có thể phát từ một máy phát duy nhất tới rất nhiều các máy
thu trong một vùng rộng lớn, hoặc ngược lại, có thể phát từ nhiều trạm tới một trạm
trung tâm duy nhất được gọi là một HUB. Nhờ đó mà các mạng truyền số liệu đa
điểm, các mạng phát quảng bá qua vệ tinh và các mạng thu thập dữ liệu đã được khai
thác. Có thể phát quảng bá hoặc tới các máy phát chuyển tiếp (hoặc các trạm đầu cáp)
hoặc trực tiếp tới khách hàng cá nhân (trường hợp này được gọi là phát quảng bá trực
tiếp qua các hệ thống truyền hình qua vệ tinh). Các mạng này hoạt động với các trạm
mặt đất nhỏ có đường kính anten từ 0.6m đến 3.5m với giá thành từ 500 USD đến
50000USD.
1.1.3. Các dạng quỹ đạo vệ tinh
Tuỳ thuộc vào các mục đích khác nhau mà vệ tinh có thể bay ở các quỹ đạo: