Hệ thống MSS/ATC: Tình hình triển khai và những thách thức (P1)

Bài báo giới thiệu tóm tắt về tình hình triển khai hệ thống MSS/ATC và một số thách thức phát sinh trong quá trình tích hợp phần đoạn mặt đất và vệ tinh.

1.  GIỚI THIỆU

Kể từ khi ra đời năm 1957 đến nay, thông tin vệ tinh đã có một chặng đường phát triển khá dài, luôn là một thành phần quan trọng trong truyền dẫn tín hiệu phát thanh truyền hình, cung cấp thông tin liên lạc,...

Hai ưu điểm chính của thông tin vệ tinh, một là vùng phủ sóng rất rộng do vệ tinh ở độ cao lớn trên quỹ đạo, đặc điểm này rất phù hợp cho các ứng dụng quảng bá; hai là sự linh hoạt trong thiết lập đường truyền, triển khai dịch vụ mới.

Tuy nhiên, nếu so sánh với hệ thống mặt đất, thông tin vệ tinh có hạn chế về mặt công suất và băng tần. Điều này khiến nó bị cạnh tranh mạnh mẽ từ các công nghệ di động mặt đất trong một số dịch vụ ứng dụng. Bởi các công nghệ di động mặt đất có ưu thế về độ tin cậy, khả thi và vùng phủ sóng gần như toàn cầu. Ngoài ra, các dịch vụ di động vệ tinh MSS (Mobile Satellite Services) đòi hỏi đường truyền thẳng, LOS (light of sight), rất khó đảm bảo đối với vùng đô thị và không thể thực hiện với môi trường trong nhà.

Do đó, đầu những năm 2000, để giúp cho thông tin vệ tinh phát triển, các cơ quan quản lý viễn thông của nhiều khu vực trên thế giới như Bắc Mỹ, Liên minh châu Âu, Nhật Bản, đã cho phép tích hợp thành phần mặt đất hỗ trợ, ATC (Ancillary Terrestrial Component) với mạng vệ tinh. Với ATC, ngoài lợi thế là vùng phủ sóng rộng khắp, hệ thống di động vệ tinh còn có được những ưu điểm của mạng di động mặt đất như tái sử dụng tần số, thông tin khi không có tầm nhìn thẳng (NLOS). Mạng tích hợp này được gọi là mạng MSS/ATC.

2.TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MSS/ATC

Việc tích hợp mạng di động mặt đất và vệ tinh giúp khai thác lợi thế của cả hai hệ thống với ý tưởng sử dụng phần mặt đất để bổ sung cho phần vệ tinh. Trước đó, ATC đã được sử dụng cho mạng vệ tinh quảng bá, trong đó, ATC đóng vai trò chuyển tiếp tín hiệu tại những điểm lõm trong vùng phủ sóng vệ tinh.

MSS/ATC mang lại những lợi ích bao gồm việc phủ lấp những khoảng trống trong vùng phủ sóng MSS, tăng dung lượng mạng MSS và phát triển thông tin số vệ tinh mọi nơi. ATC có thể tuân thủ bất kỳ tiêu chuẩn di động mặt đất nào đã có như GSM, WCDMA, LTE,... Tuy nhiên, băng tần hoạt động của ATC phải giống với băng tần cho vệ tinh (thường là băng S hoặc L). MSS/ATC được vận hành bởi cùng một nhà khai thác vệ tinh. Hình 2 cho thấy sơ đồ hệ thống MSS/ATC tích hợp.

Tại Mỹ, giấy phép ATC đầu tiên được Ủy ban viễn thông Liên bang (FCC) cấp vào 2004 cho công ty Lightsquared. Kể từ đó, các giấy phép lần lượt được cấp cho các nhà khai thác MSS để tích họp ATC vào mạng vệ tinh hiện có. Ủy ban châu Âu (EC) cũng cấp giấy phép tương tự vào 2009. Bảng 1 liệt kê chi tiết các nhà khai thác được cấp phép mở rộng phần mặt đất cho mạng vệ tinh.

Liên quan tới thiết bị người dùng, các máy cầm tay MSS/ATC đang được phát triển. Khác với các máy cầm tay hai chế độ đã sẵn có trên thị trường, các đầu cuối này hoạt động cả ở chế độ vệ tinh và chế độ mạng di động mặt đất với hai nhà cung cấp khác nhau có thỏa thuận kết hợp dịch vụ. Đầu cuối MSS/ATC hoạt động trên một hệ thống tích hợp, chuyển mạch tự động giữa hai phân đoạn của một mạng với cùng một băng tần.

Trong 6 nhà cung cấp được phép triển khai hệ thống ATC tích hợp với MSS, Globalstar được FCC cấp giấy phép từ 2006 nhưng giấy phép đã bị rút lại vào 2010 do không triển khai ATC đúng hạn định.

Công ty Lightsquared, thành lập năm 1995 chuyên cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng cho khu vực Bắc và Trung Mỹ, là đơn vị đầu tiên được FCC cấp giấy phép vào 2004 cho băng tần L với vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh. Đến nay Lightsquared đã triển khai hệ thống tích hợp mặt đất và vệ tinh nhằm đảm bảo kết nối liên tục rộng khắp. Các vệ tinh thế hệ mới của Lightsquared do Boeing chế tạo được phóng lên quỹ đạo địa tĩnh trên khu vực Bắc Mỹ vào tháng 11/2010. Đây là vệ tinh thông tin tiên tiến nhất đảm bảo cung cấp vùng phủ sóng rộng khắp cho người dùng khi nằm ngoài vùng phủ sóng của ATC. Công nghệ lựa chọn cho ATC là 4G- LTE, một chuẩn công nghệ của 3GPP với tốc độ dữ liệu tối đa đạt trên 100Mb/s.

Inmarsat, tập đoàn viễn thông lớn được thành lập năm 1979 bởi Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) chuyên cung cấp dịch vụ viễn thông vệ tinh cho ngành hàng hải, được EC cấp phép triển khai hệ thống tích hợp MSS/ATC vào 2009 cho băng tần Svới vệ tinh địa tĩnh. Hệ thống MSS/ATC được Inmarsat triển khai với vệ tinh Alphasat được phóng vào tháng 7/2013. Đây cũng là vệ tinh viễn thông có công nghệ tiên tiến nhất với trọng lượng lên tới 6,6 tấn, làm việc ở băng S, cung cấp dịch vụ di động vệ tinh cùng với hệ thống ATC với công nghệ 3G-UMTS.

Bên cạnh các hệ thống trên, các nhà cung cấp khác như ICO, Eutelsat và đặc biệt là Terrestar đều đã triển khai giai đoạn đầu của MSS/ATC sau khi được cấp giấy phép năm 2009. Các hệ thống này đều được triển khai trên băng S với vệ tinh địa tĩnh thế hệ mới nhất.

ThS. Nguyễn Viết Minh 

(còn nữa)