Tài liệu Thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (hub) băng ku của hệ thống thông tin vệ tinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku của hệ thống thông tin vệ tinh PHẠM KIM ANH [email protected] Ngành Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Tài Hưng Viện: Điện tử - viễn thông HÀ NỘI, 7/2022 Chữ ký của GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Phạm Kim Anh Đề tài luận văn: Thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku của hệ thống thông tin vệ tinh Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số SV: 20202204M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 11/7/2022 với các nội dung sau: - Hiệu chỉnh phần Mở đầu rõ ràng, đầy đủ, phản ánh đủ bối cảnh nghiên cứu, lý do chọn đề tài, mục tiêu, đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu - Chỉnh sửa các mục 2.4, 3.5, 4.4, 5.5 thành các Kết luận Chương 2,3,4,5. - Hiệu chỉnh kết luận của luận văn, bổ sung đóng góp của bản thân tác giả đối với đề tài. - Chỉnh sửa lại bìa và lỗi chính tả của luận văn. Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm 2022 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku của hệ thống thông tin vệ tinh. Giáo viên hướng dẫn Ký và ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Tài Hưng đã luôn tận tình hướng dẫn, quan tâm, tạo điều kiện trong quá trình hoàn thành luận văn của bản thân. Xin chân thành cảm ơn ban Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku của hệ thống thông tin vệ tinh quân sự” đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn tác giả hoàn thành các nội dung kiến thức của luận văn. Xin cảm ơn PGS.TS Lê Nhật Thăng, TS. Trần Thị Ngọc Lan đã cho tôi những những nhận xét quý báy, chỉnh sửa những sai sót của tôi trong bản thảo luận văn. Do giới hạn về kiến thức lý luận và kinh nghiệm do vậy trong quá trình thực hiện không tránh được những thiếu sót, kính mong nhận được sự chỉ dẫn và đóng góp của các thầy, cô để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung luận văn Hệ thống trạm HUB của mạng thông tin vệ tinh đang sử dụng hai loại thiết bị UPC-A và UPC-2 của hãng Miteq, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thiết kế đối với các hệ thống trạm HUB hiện tại được triển khai. Tuy nhiên hãng không còn hỗ trợ kỹ thuật cho UPC-A. Thiết bị UPC-2 là sản phẩm mới được đưa ra thị trường từ năm 2014, được triển khai lắp đặt cho các trạm HUB thuộc dự án Vinasat 2 vào năm 2016 với nhiều tính năng mới và hỗ trợ triển khai đa mạng tích hợp, tuy nhiên thiết bị này không sử dụng để thay thế cho UPC-A. Chính vì lý do trên, việc “Thiết kế, chế tạo thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku của hệ thống thông tin vệ tinh” có ý nghĩa quan trọng trong bảo đảm hoạt động của mạng thông tin vệ tinh và giảm giá thành sản phẩm. Mục đích của đề tài cần đạt được: Nghiên cứu, chế tạo thành công thiết bị tự động điều khiển công suất đường lên (UPC) trạm điều khiển trung tâm (HUB) có tính năng không thấp hơn thiết bị nhập ngoại. Nhằm mục đích thay thế các thiết bị UPC hiện đang sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh. Cấu trúc luận văn gồm 5 chương Chương 1: Tổng quan mạng thông tin vệ tinh Chương 2: Xây dựng tính năng, chỉ tiêu thiết bị UPC Chương 3: Thiết kế phần cứng thiết bị UPC Chương 4: Thiết kế phần mềm thiết bị UPC Chương 5: Kết quả thử nghiệm sản phẩm Trong quá trình thực hiện đề tài cần sử dụng: phần mềm thiết kế mạch Altium, phần mềm thiết kế cơ khí AutoCAD. Các thiết bị đo: máy phân tích phổ, máy hiện sóng và một số thiết bị, phần mềm khác. Kết quả luận văn đẫ đạt được các mục tiêu và phù hợp với các vấn đề đã đặt ra. Hướng phát triển: nghiên cứu, chế tạo thành công thiết bị UPC, tạo tiền đề để nghiên cứu, chế tạo thay thế các bộ phận khác của hệ thống Thông tin vệ tinh, đặc biệt là các bộ phận hay xảy ra hư hỏng như bộ khuếch đại công suất (BUC). Nâng cao khả năng làm chủ, duy trì hoạt động ổn định của Hệ thống thông tin vệ tinh. HỌC VIÊN Ký và ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .......................................................... 1 1.1. Nghiên cứu tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh...................................... 1 1.1.1. Giới thiệu chung .................................................................................. 1 1.1.2. Quỹ đạo vệ tinh ................................................................................... 4 1.1.3. Băng tần sử dụng trong thông tin vệ tinh ............................................ 5 1.1.4. Các phương pháp đa truy nhập đến một vệ tinh ................................. 7 1.1.5. Trạm mặt đất ..................................................................................... 11 1.1.6. Hệ thống VSAT................................................................................. 12 1.2. Nghiên cứu về suy hao tín hiệu trên đường truyền tự do ........................ 13 1.2.1. Các điều kiện môi trường truyền sóng .............................................. 13 1.2.2. Suy hao tín hiệu trên đường truyền tự do ......................................... 18 1.2.3. Các biện pháp khắc phục các ảnh hưởng .......................................... 19 1.3. Cơ chế điều chỉnh tín hiệu dựa trên sóng mang beacon .......................... 20 1.3.1. Nguyên lý giám sát đường truyền vệ tinh dựa trên sóng mang Beacon ..................................................................................................................... 20 1.3.2. Phân tích phổ tín hiệu siêu cao tần dải băng L và băng Ku sử dụng trong thông tin vệ tinh băng rộng ................................................................ 22 1.3.3. Cơ chế điều chỉnh tín hiệu dựa trên sóng mang Beacon................... 23 1.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 29 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH NĂNG, CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ UPC ........................................................................... 30 2.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 30 2.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị UPC .................................................... 30 2.3. Tính năng và chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị UPC ...................................... 33 2.3.1. Thiết bị UPC đang sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh ........... 33 2.3.2. Thiết bị UPC nghiên cứu thiết kế...................................................... 35 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 37 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG THIẾT BỊ UPC ................................. 38 3.1 Giới thiệu tổng quan thiết kế phần cứng của thiết bị UPC ....................... 38 3.2. Bảng mạch điều khiển suy hao ATT........................................................ 39 3.2.1. Thiết kế các khối mạch con của khối ATT ....................................... 39 3.2.2. Mạch in khối suy hao ATT ............................................................... 43 3.3. Bảng mạch giám sát và điều khiển MCU ................................................ 44 3.3.1. Tính năng và tổng quan phần cứng bảng mạch MCU ...................... 44 3.3.2. Thiết kế các khối mạch con của bảng mạch MCU ........................... 45 3.3.3. Mạch in của bảng mạch MCU........................................................... 49 3.4. Bảng mạch điều khiển trung tâm.............................................................. 50 3.4.1. Chức năng và tổng quan phần cứng của bảng mạch CPU ................ 50 3.4.2. Thiết kế các khối mạch con của bảng mạch CPU ............................. 51 3.4.3. Mạch in của bảng mạch CPU ............................................................ 55 Kết luận chương 3 ........................................................................................... 57 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM THIẾT BỊ UPC.................................... 58 4.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 58 4.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển của thiết bị UPC ........................................ 58 4.2.1. Bảng mạch CPU ................................................................................ 58 4.2.3. Bảng mạch MCU ............................................................................... 69 4.2.4. Bảng mạch ATT ................................................................................ 76 4.3. Chương trình giám sát và điều khiển thiết bị UPC qua giao diện Web và giao diện phần mềm......................................................................................... 80 4.3.1. Giao diện Web ................................................................................... 80 4.3.2 Giao diện phần mềm........................................................................... 85 Kết luận chương 4 ........................................................................................... 87 CHƯƠNG 5: KIỂM TRA VÀ HOÀN THIỆN THIẾT BỊ ................................. 88 5.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 88 5.2. Hình ảnh thiết bị UPC .............................................................................. 88 5.3. Kiểm tra chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị UPC ............................................. 89 5.3.1. Phương tiện đo kiểm ......................................................................... 89 5.3.2. Tổn hao thông qua thiết bị................................................................. 89 5.3.3. Khả năng điều chỉnh công suất và hệ số dự trữ công suất tối đa ...... 91 5.3.4. Bước điều chỉnh công suất cực tiểu .................................................. 92 5.3.5. Công suất đầu ra tại điểm nén 1 dB .................................................. 93 5.3.6. Điểm chặn bậc 3 tín hiệu vào ............................................................ 94 5.3.7. Số kênh điều khiển tuyến phát .......................................................... 95 5.3.8. Trở kháng đầu vào/ra danh định trên mỗi kênh tín hiệu ................... 96 5.3.9. Điện áp nguồn cấp ............................................................................. 96 5.3.10. Dòng điện tiêu thụ ........................................................................... 97 5.4. Hiệu chỉnh thiết bị .................................................................................... 99 5.4.1. Hiệu chỉnh phần cứng........................................................................ 99 5.4.2. Hiệu chỉnh phần mềm ..................................................................... 100 Kết luận chương 5 ......................................................................................... 101 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 104 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ARM BUC C/N CPU CUCM DC DTR ĐL-CL HPA HUB IC IF iNMS ITU KHCN KHQS LCD LNA LNB M&C PC PCB PP RBU TC-ĐL-CL UC UPC VSAT Tiếng Anh Tiếng Việt Advanced RISC Machine Block Upconverter Carrier-to-Noise Central Processing Unit Cisco Unified Communications Manager Down Converter Digital Tracking Receiver Kiến trúc RISC nâng cao Khối chuyển đổi đường lên Tỉ số tín/tạp Bộ xử lý trung tâm Quản lý truyền thông hợp nhất của Cisco Bộ chuyển đổi xuống Bộ thu bám số Đo lường – Chất lượng Khối khuếch đại công suất lớn Trạm quản lý Trung tâm Mạch tích hợp Tần số trung tần High Power Amplifier Integrated Circuit Intermediate Frequency Integrated Network Management Hệ thống quản lý mạng tích hợp System International Liên hiệp viễn thông quốc tế Telecommunication Union Khoa học công nghệ Khoa học quân sự Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp Khối chuyển đổi đường xuống Low-Noise Block Downconverter tạp âm thấp Monitor and Control Giám sát và điều khiển Personal Computer Máy tính cá nhân Printed Circuit Board Bảng mạch in Process Protocol Khối xử lý giao thức Redundant Block Khối điều chỉnh chuyển đổi Upconverter đường lên Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng Up Converter Bộ chuyển đổi lên Uplink Power Control Điều khiển công suất đường lên Very Small Aperture Trạm thông tin vệ tinh mặt đất Terminal cỡ nhỏ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ đường thông tin vệ tinh ............................................................... 3 Hình 1.2. Đường liên lạc thông tin vệ tinh ........................................................... 3 Hình 1.3. Ba dạng quỹ đạo cơ bản trong thông tin vệ tinh................................... 4 Hình 1.4. Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh ........................................................................ 5 Hình 1.5. Đa truy nhập phân chia theo tần số ...................................................... 8 Hình 1.6. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ................................................. 8 Hình 1.7. Hệ thống VSAT .................................................................................... 12 Hình 1.8. Suy hao phụ thuộc vào thành phần hơi nước trong không khí ........... 14 Hình 1.9. Phân bố mây có thời gian tồn tại 20% thời gian cả năm với thành phần hơi nước chuẩn hóa ............................................................................................. 15 Hình 1.10. Cường độ mưa với thời gian 0.01% thời gian của cả năm............... 17 Hình 1.11. Pointing để xác định góc nhìn của Đài trái đất tới vệ tinh .............. 21 Hình 1.12. Tín hiệu beacon băng Ku của vệ tinh VINASAT 1 được thu đo bởi một trạm HUB ............................................................................................................ 22 Hình 3.1. Sơ đồ khối tổng quát của thiết bị UPC. .............................................. 38 Hình 3.2. Sơ đồ khối của bảng mạch điều khiển suy hao. .................................. 39 Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý khối mạch điều khiển trung (MCU1)........................ 40 Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp RS485................................................. 41 Hình 3.5. Nguyên lý mạch suy hao RF................................................................ 42 Hình 3.6. Nguyên lý mạch nguồn suy hao. ......................................................... 43 Hình 3.7. Hình ảnh mặt trước bảng mạch ATT .................................................. 44 Hình 3.8. Hình ảnh mặt sau bảng mạch ATT ..................................................... 44 Hình 3.9. Sơ đồ khối của bảng mạch giám sát và điều khiển MCU. .................. 45 Hình 3.10: Tín hiệu beacon băng Ku của vệ tinh VINASAT 1 được thu đo bởi Trạm trung tâm - HUB A61 của Lữ đoàn 134 - Binh chủng Thông tin liên lạc. 46 Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý khối mạch xử lý tín hiệu Beacon. ........................... 47 Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý khối mạch điều khiển của MCU. ............................ 47 Hình 3.13. Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp của MCU. ...................................... 48 Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn MCU. ................................................. 49 Hình 3.15. Hình ảnh mặt trước bảng mạch MCU. ............................................. 49 Hình 3.16. Hình ảnh mặt sau bảng mạch MCU. ................................................ 49 Hình 3.17. Hình ảnh thực tế bảng mạch MCU ................................................... 50 Hình 3.18. Sơ đồ khối của bảng mạch CPU. ...................................................... 50 Hình 3.19. Nguyên lý mạch điều khiển trung tâm............................................... 51 Hình 3.20. Sơ đồ nguyên lý khối mạch bàn phím và hiển thị. ............................ 52 Hình 3.21. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bàn phím và LCD. ....................... 53 Hình 3.22. Sơ đồ nguyên lý mạch giao thức Ethernet. ....................................... 53 Hình 3.23. Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp......................................................... 54 Hình 3.24. Sơ đồ nguyên lý mạch RAM. ............................................................. 54 Hình 3.25. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn của CPU. ............................................ 55 Hình 3.26: Hình ảnh mặt trước bảng mạch CPU. .............................................. 55 Hình 3.27. Hình ảnh mặt sau bảng mạch CPU................................................... 56 Hình 3.28. Hình ảnh thực tế bảng mạch CPU. ................................................... 56 Hình 4.1. Mô hình kết nối giữa CPU và các khối khác ...................................... 58 Hình 4.2. Lưu đồ thuật toán của bảng mạch CPU.............................................. 59 Hình 4.3. Lưu đồ thuật toán xử lý dữ liệu TTL ................................................... 61 Hình 4.4. Lưu đồ thuật toán tạo luồng xử lý dữ liệu RS485/RS422.................... 62 Hình 4.5: Lưu đồ thuật toán xử lý truyền thông Ethernet ................................... 64 Hình 4.6. Lưu đồ thuật toán xử lý bàn phím ....................................................... 66 Hình 4.7. Lưu đồ thuật toán xử lý hiển thị LCD ................................................. 67 Hình 4.8. Mô hình kết nối giữa khối MCU và các khối khác.............................. 69 Hình 4.9. Lưu đồ thuật toán tổng thể của khối MCU ......................................... 70 Hình 4.10. Lưu đồ thuật toán xử lý dữ liệu RS485.............................................. 71 Hình 4.11. Lưu đồ thuật toán xử lý dữ liệu TTL ................................................. 73 Hình 4.12. Lưu đồ thuật toán tạo luồng xử lý dữ liệu điều khiển ....................... 75 Hình 4.13. Lưu đồ thuật toán tổng quát của khối ATT ....................................... 76 Hình 4.14. Lưu đồ thuật toán tạo luồng giám sát nhiệt độ ................................. 77 Hình 4.15. Lưu đồ thuật toán điều khiển mức suy hao ....................................... 79 Hình 4.16. Lưu đồ thuật toán xử lý dữ liệu RS485.............................................. 80 Hình 4.17. Nguyên lý hoạt động của chức năng quản lý giám sát và điều khiển từ xa của thiết bị UPC thông qua giao diện Web .................................................... 81 Hình 4.18. Giao diện Web trang chủ “index.html” của thiết bị UPC ................ 82 Hình 4.19. Giao diện Web trang cài đặt “UPC_setting.html” của thiết bị UPC ............................................................................................................................. 83 Hình 4.20. Giao diện Web trang sự kiện “UPC_event.html” của thiết bị UPC 84 Hình 4.21. Giao diện Web trang báo lỗi truy cập “404.html” của thiết bị UPC. ............................................................................................................................. 85 Hình 4.22. Sơ đồ kết nối thiết bị .......................................................................... 85 Hình 4.23. Giao diện hiển thị, cài đặt tham số hoạt động của kênh tín hiệu tham chiếu đầu vào ................................................................................................................. 86 Hình 4.24. Giao diện hiển thị, cài đặt tham số hoạt động của kênh suy hao ..... 87 Hình 5.1. Mặt trước thiết bị UPC........................................................................ 88 Hình 5.2. Mặt sau thiết bị UPC ........................................................................... 89 Hình 5.3. Sơ đồ đo kiểm thiết bị UPC ................................................................. 90 Hình 5.4. Sơ đồ đo điểm chặn bậc 3 tín hiệu vào thiết bị UPC .......................... 94 Hình 5.5. Sơ đồ đo điện áp nguồn cấp cho thiết bị UPC .................................... 97 Hình 5.6. Sơ đồ đo dòng điện tiêu thụ của thiết bị UPC .................................... 97 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng phân chia tần số........................................................................... 6 Bảng 1.2. Phân loại mây ..................................................................................... 16 Bảng 1.3. Suy hao theo tần số ứng với các loại mây .......................................... 16 Bảng 2.1. Bảng công thức tính toán mức suy hao kênh. ..................................... 31 Bảng 2.2. Thuật ngữ thường dùng liên quan đến thiết bị UPC. ......................... 32 Bảng 2.3. Chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị UPC-L và UPC2 đang sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh nước ta............................................................................ 34 Bảng 2.4. Chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị UPC nghiên cứu ................................... 36 Bảng 5.1. Danh mục phương tiện đo kiểm chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị UPC. ......... 89 Bảng 5.2. Kết quả đo chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị UPC .................................... 98 LỜI NÓI ĐẦU Thiết bị UPC (Uplink Power Control) – tự động điều khiển công suất đường lên trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku có vai trò rất quan trọng đối với hoạt động của trạm HUB nói riêng và mạng thông tin vệ tinh nói chung. Ở Việt Nam, công nghệ truyền thông ở dải siêu cao tần đã và đang được nghiên cứu phát triển, ứng dụng nhiều trên thực tế. Tuy nhiên việc nghiên cứu, sản xuất các thiết bị sử dụng mạch siêu cao tần có phẩm chất tốt vẫn còn là một vấn đề khó khăn, phần lớn vẫn phụ thuộc vào thị trường nước ngoài với chi phí nhập khẩu rất cao. Hiện nay thiết bị UPC đi kèm dự án Vinasat 1 (2008) và Vinasat 2 (2012) sau hơn 10 năm hoạt động đã xuất hiện nhiều hiện tượng hư hỏng và không sửa chữa được. Đồng thời hãng sản xuất cũng ngừng hỗ trợ thiết bị phiên bản cũ này. Do vậy để duy trì hoạt động của UPC nói riêng và của hệ thống Vinasat nói chung cần phải sản xuất được thiết bị thay thế các sản phẩm trên. Mục đích của luận văn “Nghiên cứu, chế thử thiết bị tự động điều khiển công suất phát trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku” là chế thử thành công thiết bị UPC có thể thay thế cho các thiết bị đang hoạt động trên mạng lưới hiện nay. - Nghiên cứu, chế tạo thành công thiết bị tự động điều khiển công suất trạm điều khiển trung tâm (HUB) băng Ku có tính năng không thấp hơn thiết bị nhập ngoại. - Đưa thiết bị vào khai thác, sử dụng, nâng cao chất lượng, độ vững chắc của hệ thống thông tin vệ tinh của nước nhà. Ý nghĩa: - Tăng cường khả năng bảo đảm thông tin liên lạc, luôn thông suốt, vững chắc trong mọi tình huống. - Tạo điều kiện nâng cao khả năng thiết kế và chế tạo của đội ngũ cán bộ trong lĩnh vực hệ thống thông tin vệ tinh. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1. Nghiên cứu tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh 1.1.1. Giới thiệu chung Trong những năm trở lại đây, thông tin vệ tinh đã có những phát triển vượt bậc, việc sử dụng những kỹ thuật mới làm cho các dịch vụ của thông tin vệ tinh trở thành một dịch vụ phổ thông trên khắp thế giới. Hàng ngày hai hệ thống thông tin vệ tinh toàn cầu lớn là Intelsat và Intersputnyk bay xung quanh trái đất cung cấp hàng ngàn kênh thoại cố định nối hàng trăm quốc gia với nhau. Ngoài ra cũng có các vệ tinh khu vực như Aussat, Eusat, Arbsat… cung cấp các dịch vụ thoại cố định, phát thanh truyền hình, truyền số liệu, đảm bảo thông tin dẫn đường cho hàng không, cứu hộ hàng hải, thăm dò tài nguyên bằng hệ thống vệ tinh tầm thấp, các chương trình đào tạo giáo dục từ xa… Tóm lại, ngày nay thông tin vệ tinh có mặt hầu hết trong mọi lĩnh vực về viễn thông. Thông tin vệ tinh là thông tin giữa các trạm mặt đất nhờ trạm lặp là trạm vệ tinh và là một trong ba loại thông tin vô tuyến vũ trụ để phân biệt với hai loại thông tin vô tuyến vũ trụ khác là thông tin giữa một trạm mặt đất với một trạm vũ trụ hay thông tin giữa hai trạm vũ trụ với nhau. Intelsat là một tổ chức viễn thông quốc tế hoạt động phi lợi nhuận do hơn một trăm nước thành viên góp vốn. Mạng thông tin vệ tinh do Intelsat cung cấp ngày nay đang là mạng vệ tinh lớn nhất thế giới, cung cấp hơn 2/3 tổng số kênh liên lạc quốc tế toàn cầu. Intersputnyk có mạng vệ tinh cho hơn chục nước tham gia vào mạng thông tin liên lạc cố định và phủ sóng phát thanh truyền hình. a) Đặc điểm Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ tinh để chuyển tiếp tín hiệu đến các trạm trên mặt đất. Vì trạm chuyển tiếp vệ tinh có độ cao rất lớn nên thông tin vệ tinh có những ưu điểm [1, 2] so với các hệ thống viễn thông khác đó là: - Giá thành thông tin vệ tinh không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm. Giá thành như nhau khi truyền ở cự ly 5000km và 100 km. - Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm nối điểm. Một vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh ở búp sóng toàn cầu có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt quả đất). Như vậy một trạm mặt đất có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó. Nếu có 3 vệ tinh địa tĩnh phóng lên ở vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu do đó các dịch vụ thông tin toàn cầu sẽ được thực hiện. 1 - Có khả năng băng rộng. - Ít chịu ảnh hưởng bởi địa hình của mặt đất. - Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào trên thế giới đưa đến việc tìm ra các thị trường mới cũng như mở rộng các thị trường dịch vụ hạ tầng và các đường thông tin đã được sử dụng trên mặt đất. Nhờ vệ tinh đã đẩy nhanh sự phát triển của các mạng truyền hình, đào tạo từ xa, ngân hàng, y tế... - Các dịch vụ mới do những khả năng đặc biệt của thông tin vệ tinh nên đã đưa vào các khái niệm mới cho lĩnh vực viễn thông. Các dịch vụ cá nhân của khách hàng. Các trạm mặt đất nhỏ với anten kích thước bé có thể truy nhập đến các cơ sở dữ liệu, các cơ quan bộ và các hệ thống quản lý thông tin. Các trạm này có các thiết bị đầu cuối kích thước rất nhỏ, gọi là VSAT (very small aperture terminals). Các đầu cuối này thường được đặt tại nhà của khách hàng hay các khu vực có các yêu cầu dịch vụ phổ thông với dung lượng nhỏ. b) Cấu trúc đường thông tin vệ tinh Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lên quỹ đạo và có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện. Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động mà không khuếch đại và biến đổi tần số. Hầu hết các vệ tinh thông tin là vệ tinh tích cực. Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ một trạm mặt đất, biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác. Không giống như trong các hệ thống thông tin khác là thông tin giữa các phần tử trên mặt đất, mà tuyến thông tin trong thông tin vệ tinh là tuyến liên lạc giữa một phần tử trên mặt đất và một phần tử trong không gian vũ trụ là vệ tinh nên trong tuyến liên lạc thông tin vệ tinh bao gồm hai phần là phần không gian và phần mặt đất. - Phần không gian bao gồm vệ tinh, các thiết bị trên vệ tinh, thiết bị điều khiển đo xa, các thiết bị cung cấp nguồn. - Phần mặt đất cũng gọi là các trạm mặt đất bao gồm anten thu phát và các thiết bị điều khiển bám vệ tinh, ống dẫn sóng các bộ chia cao tần và ghép công suất, máy thu tạp âm thấp và các bộ giải điều chế, các bộ đổi tần lên xuống, các bộ khuếch đại công suất lớn và các bộ điều chế. Hình 1.1 chỉ ra một đường thông tin qua vệ tinh giữa hai trạm mặt đất. Tín hiệu từ một trạm mặt đất đến vệ tinh, gọi là đường lên (uplink) và tín hiệu từ vệ tinh trở về một trạm mặt đất khác, đường xuống (dowlink). Thiết bị thông tin trên vệ tinh bao gồm một số bộ phát đáp sẽ khuếch đại tín hiệu ở các băng tần nào đó lên một công suất đủ lớn và phát trở về mặt đất. 2