Tải bản đầy đủ
Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh.

Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh.

Tải bản đầy đủ

một bố phát đáp vệ tinh do nhiều công ty thực hiện, hàm ý việc sử dụng các kỹ
thuật đặc biệt gọi là các kỹ thuật đa truy nhập. Phương thức hoạt động của các kỹ
thuật này là khác nhau giữa một vệ tinh chỉ có một chùm( vệ tinh chùm đơn) và
một vệ tinh có nhiều chùm ( vệ tinh đa chùm )

vệ tinh bao gồm phần tải chính(payload) và phần thân (bệ-platform).
phần tải gồm các antne phát và thu tất cả các thiết bị điện tử để trợ giúp cho việc
truyền dẫn các sóng mạng.
phần thân gồm tất cả các hệ thống con cho phép phần tải chính hoạt động.Chúng
bao gồm:
-cấu trúc
-cấp nguồn điện
-điều khiển nhiệt độ
-điều khiển thiết bị bay vào quỹ đạo
-thiết bị đẩy
-thiết bị bám, đo xa và chỉ huy (TT&C)
khuếch đại các sóng mang nhận được để phát lại trên tuyến xuống.
công suất sóng tại phần đầu vào máy thu vệ tinh từ 100pW->1nW
công suất sóng tại đầu ra vào máy thu vệ tinh từ 100->130dB
Thay đổi tần số sóng mang để tránh đưa trở lại một phần công suất phát vào máy
thu. Khả năng loại bỏ các bộ lọc đầu vào tại tần sống tuyến xuống sẽ được kết hợp
với các bộ tăng ích anten thấp giữa đầu ra và phát và đầu vào thu bảo đảm độ phân
cách cỡ 150dB.
Để hoàn thành chức năng của mình, vệ tinh có thể hoạt động như một bộ chuyển
tiếp đơn giản. việc thay đổi tần số đạt được nhờ một bộ đổi tần. đó là trường hợp
6

các vệ tinh tinh thương mại đang hoạt động hiện nay. người ta nói về các vệ tinh
"trong suốt" hoặc "thông thường". Tuy nhiên, một thế hệ vệ tinh mới ( bắt đầu với
ACYS và ITALSAT) đã xuất hiện. chúng được gọi là các vệ tinh "tái tạo" và được
trang bị các bộ giải điều chế các tín hiệu băng tần gốc do vậy cũng có thể có trên
vệ tinh. việc thay đổi tần số đạt được nhờ điều chế một sóng mang mới cho tuyến
xuống.. Hoạt động điều chế và giải điều chế 2 lần có thể đi kèm với việc xử lý tín
hiệu băng tần gốc với các mức độ phức tạp khác nhau.
Để đảm bảo chắc chắn một dịch vụ có độ sẵn sàng qui định, hệ thống truyền thông
vệ tinh phải sử dụng 1 vài vệ tinh để đảm bảo dự phòng. một vệ tinh có thể không
còn khả năng sử dụng do bị hỏng hoặc do nó hết tuổi thọ. về khía cạnh này, nhất
thiết phải phân biệt giữa độ tin cậy vào tuổi thọ của một vệ tinh. độ tin cậy là đại
lượng đo xác suất bị ngừng hoạt động và phụ thuộc vào các cơ chế dự phòng nào
đó, tuổi thọ ( thời gian sống) tùy thuộc vào khả năng duy trì vệ tinh trên tạm theo
ví trí bình thường, nghĩa là lượng nhiên liệu đủ dùng cho hệ thống đẩy và điều
khiển vị thế và quỹ đạo (ARN-82). trong một hệ thống, thường người ta cung cấp
một vệ tinh hoạt động, một vệ tinh dự phòng trên quỹ đạo và một vệ tinh dự phòng
để dưới mặt đất. Độ tin cậy của hệ thống không chỉ liên quan đến độ tin cậy của
từng vệ tinh nói trên mà còn phụ thuộc vào quá trình phóng.
2.2 Đoạn mặt đất.
bao gồm tất cả các trạm mặt đất thường được đấu nối với thiết bị người dùng đầu
cuối qua một mạng dưới đất hoặc như trong trường hợp các trạm nhỏ (VSAY) thì
chúng được đấu nối trực tiếp với thiết bị người dùng đầu cuối, khác nhau theo kích
thước của chúng và trạm biến đổi theo khối lượng tải cần vận chuyển trên tuyến
không gian và loại tải (điện thoại. truyền hình hay số liệu). gồm 2 loại (lớn, nhỏ)
nhất
+Loại lớn được trang bị anten đường kính 30m(tiêu chuẩn A của mạng
INTELSAT).
+Loại nhỏ nhất được trang bị anten 0,6m (các trạm thu truyền hình trực tiếp).
Một số trạm gồm cả các máy phát và máy thu các trạm khác chỉ là các máy thu.
chẳng hạn như trường hợp các trạm thu dùng cho hệ thống truyền hình quảng bá
qua vệ tinh hoặc hệ thống phân bố các tín hiệu truyền hình hay số liệu.

7

Cấu trúc một trạm mặt đất có cả phát và thu:

Phần III: CÁC KĨ THUẬT ĐA TRUY
NHẬP
Mở đầu
Kĩ thuật đa truy nhập là nói đến các kĩ thuật cho phép một số trạm trên cùng một
mạng trao đổi thông tin qua một điểm nút mà vệ tinh là đại diện.
Chuyển tải thông tin giữa một số trạm mặt đất nghĩa là phải thiết lập 1 tuyến nối
giữa 2 trạm trên cùng 1 kênh vệ tinh
Ở phần này chúng ta sẽ tìm hiểu các vấn đề định tuyến thông tinh và đa truy nhập
qua 3 kĩ thuật cơ bản:
-

Đã truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

-

Đã truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

-

Đã truy nhập phân chia theo mã (CDMA)
8

3.1. định tuyến lưu lượng
- Vấn đề: căn cứ vào một như cầu lưu lượng trong 1 mạng N trạm, lưu lượng
này được định tuyến như thế nào?
-

Để làm việc này nhất thiết phải thiết lập một dung lượng chuyển tải thôn tin
thích hợp giữa mỗi cặp trạm. Có 2 giải pháp sau:

-

thiết lập mỗi sóng mang một tuyến

-

thiết lập mỗi sóng mang một trạm phát

Định tuyến lưu lượng:
a.
b.

mỗi sóng mang một tuyến

Mỗi sóng mang một trạm phát

So sánh:
Phương pháp “ mỗi sóng mang một tuyến”:
-nhiều sóng mang
-sóng mang dung lượng nhỏ
-trạm thu nhận được lưu lượng dự định cho nó,không phải tách lưu lượng ra
khỏi lưu lượng tổng từ sóng mang
Thực tế thì giải pháp “mỗi sóng mang một trạm phát” được sử dụng nhiều vì
số lượng sóng mang ít.
9

3.2. Nguyên tắc đa truy nhập:
Vấn đề đa truy nhập xuất hiện khi một số sóng mang được trạm chuyển tiếp
trên vệ tinh sử lý đông thời, trạm này là một điểm nút của mạng.
Xem xét khía canh:
-

Đa truy nhập tới một kênh cụ thể của bộ chuyển tiếp (repeater)
3.2.1. Đa truy nhập tới một kênh cụ thể của bộ chuyển tiếp.
Vấn đề: Mỗi kênh ( mỗi bộ đáp phát) khuếch đại một sóng mang mà phổ của
sóng mang này rơi vào dải thông của nó vào thởi điểm kênh này đang trong
trạng thái hoạt động. Các sóng mang chiếm tài nguyên mà mỗi kênh cung
cấp ( thể hiện bằng 1 hình chữ nhật trên mặt bằng thời gian/tần số) cùng 1
lúc và gây nhiễu cho nhau. Để tránh điều này thì các máy thu của trạm mặt
đất phải có khả năng phân biệt giữa các sóng mang thu được.
Nếu phổ của sóng mang chiếm một dải con khác nhau thì máy thu có thể
phân biệt giữa các sóng mang với một bộ lọc. Đây là nguyên lý đa truy
nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Như một hàm vị trí thời gian trong các năng lượng của sóng mang, một số
sóng mang được máy thu theo thứ tự thời gian có thể được phân biệt theo
kiểu chọn cửa thời gian ngay cả khi chiếm cùng một băng tần. Đây là
nguyên lý đa truy nhập nhờ phân chia theo thời gian(TDMA).

10

Bằng việc thêm một “chữ ký” mà máy thu biết rõ và là đặc trưng cho mỗi
sóng mang. Điều này đảm bảo nhận dạng song mang ngay cả khi tất cả
chiếm đồng thời một băng tần. Kĩ thuật này là kĩ thuật đa truy nhập phân
chia theo mã (CDMA).

Kết hợp 3 kiểu đa truy nhập cơ bản thành các kiểu đa truy nhập hỗn hợp,
tổng hợp này được xem như tiêu biểu cho đa truy nhập tới một bộ chuyển
tiếp vệ tinh.

11

3.3 Đa truy nhập phân chia theo tần số.
Tổng quát:
Dải thông của bộ chuyển tiếp được chia thành các dải con, mỗi dải con được
phân bố cho các sóng mang do một trạm mặt đất phát đi.

Với kiểu truy nhập này các trạm mặt đất phát đi liên tục và các kênh sẽ phát
đi đồng thời một sóng mang tại các tần số khác nhau. Máy thu tuyến dưới
chon lọc sóng mang cần thiết với tần số phù hợp. Bộ khuếch đại trung tần
đảm bảo việc loc này.
Tùy vào các kĩ thuật ghép kên và điều chế ta có một số cơ chế truyền dẫn

12

3.3.1. FDM/FM/FDMA. (hình a)
-Các tín hiệu tương tự từ các thuê bao hoặc từ các mạng được tổ hợp lại để
hình thành một tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số(FDM).
-Tần số tín hiệu tương tự đã được ghép kênh này dùng để điều chế một sóng
mang đi tới vệ tinh trên một tần số riêng tại cùng thời điểm với các sóng
mang khác, từ các trạm khác trên tần số khác.
-định tuyến lưu lượng theo nguyên tắc “ mỗi sóng mang một trạm phát” do
vậy tín hiệu ghép kên FDM gồm tất cả các tần số của tín hiệu đi tới các trạm
khác.
3.3.2. TDM/PSK/FDMA. ( hình b)
-Các tín hiệu gốc từ thuê bao là các tín hiệu số được tống hợp lại để hình
thành một tín hiệu ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM).
-Dòng nhị phân biệu thị tín hiệu được ghép kênh này sẽ điều chế một sóng
mang theo khóa dịch pha(PSK), sóng mang này truy cập vệ tinh tại tần số
riêng tại cùng thời điểm với các sóng mang khác, trên các tần số khác từ
trạm khác.
-tuyến lưu lượng được thực hiện theo nguyên tắc “mỗi sóng mang một trạm
phát”
3.3.3. SCPC/FDMA. ( Hình c )
-Mỗi tín hiệu băng tần gốc từ thuê bao điều chế trực tiếp một song mang
hoặc dưới dạng dưới dạng tượng tự hoặc dạng số tùy thuộc bản chất tín hiệu
đang xét (SCPC).
-Mỗi sóng mang truy nhập vệ tinh trên tần số riêng của nó tại cùng một thời
điểm như các sóng mang khác trên các tần số khác từ cùng một trạm hoặc từ
các trạm khác. Do đó, định tuyến thống tin theo nguyên tắc “mỗi sóng mang
một tuyến”.

13