Sự khác nhau chủ yếu giữa M Okvip1 store truyền thống và M Okvip1 store HTS là M Okvip1 store truyền thống có búp sóng rộng bao phủ cả một khu vực như một Liên Minh OKVIP - Hôm nay 1 tỷ ngày mai 1000 tỷ, châu lục. Ngược lại, M Okvip1 store HTS sử dụng đa búp sóng (multiple spot beams) để bao phủ một khu vực nhất định [3]. Điều này đem lại hai lợi thế: cho phép tái sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí giữa các búp sóng giúp dung lượng M Okvip1 store HTS tăng lên rất nhiều; công suất của búp sóng cao hơn giúp ăng ten của trạm mặt đất nhỏ hơn [4] thuận lợi cho người sử dụng.
Công nghệ đa búp sóng
Khác với M Okvip1 store truyền thống sử dụng ăng-ten một mặt phản xạ với một feed horn (đầu thu phát sóng của ăng-ten), ăng-ten M Okvip1 store HTS gồm nhiều mặt phản xạ với rất nhiều feed horn để tạo ra nhiều búp sóng. Sử dụng phổ biến nhất là hệ thống ăng-ten với 4 mặt phản xạ cùng với một dãy feed horn, mỗi feed horn tạo ra 1 búp sóng [5]. Thiết kế hệ thống ăng-ten được minh họa như hình sau:
Với M Okvip1 store HTS, các búp sóng càng nhỏ thì tái sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí càng lớn, dung lượng càng cao. Tuy nhiên, để thu nhỏ búp sóng cần tăng kích thước ăng-ten. ITU khuyến nghị về đường kính búp sóng [6]: Băng Ku từ 500 – 650 Km; băng Ka từ 190 – 300 Km; băng V/Q khoảng 125 Km; băng C không được khuyến nghị sử dụng để triển khai M Okvip1 store HTS do ở Okvip - hôm nay 1 tỷ này yêu cầu kích thước ăng-ten lớn.
Ngoài ra, với thiết kế nhiều búp sóng, dung lượng lớn yêu cầu M Okvip1 store HTS có kích thước lớn [7], công suất cao [8]
Tái sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí của M Okvip1 store HTS
Vệ tinh HTS sử dụng phương pháp 4 Okvip88 - liên minh giải trí-phân cực để tái sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí là phổ biến. Phương pháp này được thực hiện như sau (xem hình 3): 01 dải Okvip88 - liên minh giải trí được chia thành 02 đoạn Okvip - hôm nay 1 tỷ bằng nhau, mỗi đoạn Okvip - hôm nay 1 tỷ sử dụng hai phân cực khác nhau (phân cực tròn trái và phân cực tròn phải) để tạo ra 4 Okvip88 - liên minh giải trí-phân cực khác nhau. Một Okvip88 - liên minh giải trí-phân cực được tái sử dụng nhiều lần cho các búp sóng không phủ liền kề nhau (để tránh nhiễu). Với mô hình này thì hiệu quả sử dụng Okvip - hôm nay 1 tỷ tăng lên N/4 (N là số lượng búp sóng của M Okvip1 store) so với M Okvip1 store truyền thống.
Vệ tinh HTS Okvip - hôm nay 1 tỷ Ku, số búp sóng thường từ 80-160 thì hiệu quả sử dụng Okvip - hôm nay 1 tỷ tăng lên 20-40 lần. Với M Okvip1 store HTS Okvip - hôm nay 1 tỷ Ka, số búp sóng thường từ 200-400 thì hiệu quả sử dụng Okvip - hôm nay 1 tỷ tăng lên 50-100 lần [9]
Dự báo phát triển M Okvip1 store HTS trong thời gian tới
Năm 2005, M Okvip1 store HTS đầu tiên được phóng lên quỹ đạo là M Okvip1 store Anik F-2 (Telesat). Hiện nay có 120 M Okvip1 store HTS đang hoạt động, chiếm 32% tổng số M Okvip1 store địa tĩnh [10]. Một số dự án M Okvip1 store HTS của khu vực, của các công ty lớn đã triển khai điển hình:
- Thaicom (Thái Lan) phóng M Okvip1 store Thaicom 4 (năm 2005) là một trong các M Okvip1 store HTS đầu tiên, có 84 búp sóng băng Ku, dung lượng 45 Gbps.
- Measat (Malaysia) phóng M Okvip1 store MEASAT-3d (năm 2022), có 8 búp sóng băng Ka, dung lượng 30 Gbps.
- PSN (Indonesia) dự kiến phóng M Okvip1 store SATRIA-1 (quý III/2023), có 116 búp sóng băng Ka, dung lượng 150 Gbps và M Okvip1 store Nusantara Lima (quý IV/2023), dung lượng 160 Gbps.
- Viasat (Mỹ) phóng M Okvip1 store HTS đầu tiên Viasat-1 (năm 2011), dung lượng 140 Gbps; Viasat-2 (năm 2017), dung lượng 260 Gbps. Viasat đang có kế hoạch xây dựng hệ thống 03 M Okvip1 store HTS phủ toàn cầu băng Ka, dung lượng lên tới 3000 Gbps.
- Eutelsat (Pháp) phóng M Okvip1 store M Okvip1 store KA-SAT (năm 2010), dung lượng 90 Gbps băng Ka; phóng 4 M Okvip1 store HTS Eutelsat 65 West A (năm 2016), Eutelsat 172B (2017), Eutelsat Konnect (2020), Eutelsat 10B (2021). Vệ tinh Konnect VHTS (năm 2022), dung lượng 500 Gbps cung cấp dịch vụ cho Châu Âu và Châu Phi.
- Hughes (Mỹ) phóng M Okvip1 store Jupiter 1 (năm 2012), dung lượng 120Gb/s; Jupiter 2 (năm 2016), dung lượng 200Gb/s; dự kiến phóng Vệ tinh Jupiter-3 (năm 2023), dung lượng 500 Gbps.
Inmarsat (Anh) phóng 3 M Okvip1 store (GX1- GX3) trong chùm M Okvip1 store Global Xpress (GX) Okvip - hôm nay 1 tỷ Ka, cung cấp dịch vụ toàn cầu; M Okvip1 store thứ tư GX4 (năm 2017); M Okvip1 store GX5 (năm 2019) có dung lượng bằng 4 M Okvip1 store trước đó cộng lại (GX1-GX4). Inmarsat dự kiến phóng 3 M Okvip1 store GX7, GX8, GX9 năm 2023.
Theo dự báo của Euroconsult thì M Okvip1 store HTS tiếp tục tăng trưởng trong tương lai [11]. Tuy nhiên, tăng trưởng của M Okvip1 store HTS chỉ ở mức khiêm tốn so với chùm M Okvip1 store. Dự báo đến năm 2026 tổng dung lượng M Okvip1 store băng rộng đạt 62,7 Tbps trong đó M Okvip1 store HTS chiếm khoảng 10%.
Nhu cầu M Okvip1 store HTS tại Việt Nam
- Thực tế thị trường thông tin qua M Okvip1 store tại Việt Nam ước khoảng 1 Gbps [12]. Nếu phóng M Okvip1 store HTS (ở Okvip - hôm nay 1 tỷ Ku, vị trí 132oE mà Việt Nam đang có quyền sử dụng) thì dung lượng đạt khoảng 27-36 Gpbs [13], dư thừa rất nhiều so với nhu cầu của thị trường.
- Cáp quang biển Việt Nam kết nối quốc tế qua Hồng Kông, Singapore, Nhật Bản, Malaysia có tổng dung lượng trên tuyến khoảng 18 Tbps, dự kiến cuối 2023 đầu 2024 dung lượng tăng thêm 36 Tbps lên 54 Tbps. Dung lượng thực tế đang sử dụng trên tuyến thường khoảng 8-10 Tbps.
Nếu dùng M Okvip1 store HTS dự phòng cho cáp quang biển thì triển khai các búp sóng phủ sóng cho 4 nước nêu trên. Tại điểm trung chuyển của cáp quang (HUB), mỗi nơi chỉ được phủ tối đa bởi một búp sóng ở Okvip - hôm nay 1 tỷ Ku và một búp sóng Okvip - hôm nay 1 tỷ Ka. Do đó, dung lượng M Okvip1 store kết nối với mỗi HUB sẽ là dung lượng của 1 búp sóng ở Okvip - hôm nay 1 tỷ Ku (khoảng 6-8 Gbps) [14] cộng với dung lượng của 1 búp sóng ở Okvip - hôm nay 1 tỷ Ka (khoảng 18-24 Gbps) [15], tương đương khoảng 24-32 Gbps. Vì vậy, tổng dung lượng M Okvip1 store kết nối với 4 HUB nêu trên sẽ khoảng 96-128 Gbps, so với dung lượng thực tế đang sử dụng trên tuyến cáp quang chỉ đạt khoảng 0,96-1,6%.
Từ những phân tích trên có thể thấy, M Okvip1 store HTS cho phép tăng dung lượng của M Okvip1 store hơn nhiều so với M Okvip1 store truyền thống. Tuy nhiên, M Okvip1 store đòi hỏi thiết kế phức tạp và chi phí cao hơn. Trong thời gian tới, Việt Nam cần tiếp tục nghiên cứu khả năng ứng dụng của M Okvip1 store và chủ động chuẩn bị sẵn sàng về Okvip88 - liên minh giải trí, quỹ đạo cho M Okvip1 store HTS.
Phòng HT&PHTSQT
[1] Theo Euro Consult 2021, nguồn: https://www.itu.int/en/ITU-D/Conferences/ET/2021/Documents/presentations/ 09072021S6-opportunity-of-satellite-connectivity.pdf
[2] Theo Viasat, nguồn: https://www.viasat.com/about/viasat-3/
[3] Theo khuyến nghị ITU-R S.1782-1, nguồn: https://www.itu.int/rec/R-REC-S.1782/en
[4] Ăng ten trạm mặt đất của M Okvip1 store truyền thống có đường kính 60-120 cm, ăng-ten của trạm mặt đất M Okvip1 store HTS có đường kính 40-45cm.
[5] Daniel Martinez-de-Rioja (2021) – Parapolic reflectarray antenna to generate multiple beams for geostationary high throughput satellites in Ka-band. International Journal of Microwave and Wireless Technologies.
[6] Theo khuyến nghị ITU-R S.1782-1, nguồn: https://www.itu.int/rec/R-REC-S.1782/en
[7] Vệ tinh truyền thống như VINASAT-1 có khối lượng 2,6 tấn, trong khi các M Okvip1 store HTS như M Okvip1 store Viasat-2 có khối lượng 6,4 tấn, Jupiter-1 có khối lượng 6,1 tấn, M Okvip1 store Konnect VHTS có khối lượng 6,4 tấn.
[8] VINASAT-1 có công suất 2kW, trong khi M Okvip1 store Viasat-2 có công suất 12 kW, M Okvip1 store Jupiter-1 có công suất 16,1 kW, M Okvip1 store Konnect VHS có công suất 20 kW.
[9] Hệ số này là tính toán theo lý thuyết, thực tế chỉ đạt khoảng 50-75% so với mức lý thuyết (Innovations in Satellite communications-Wiley).
[10] Nguồn SES cung cấp, https://www.ses.com/
[11] Nguồn: High throughput satellite report 6th edition - https://www.euroconsult-ec.com/press-release/high-throughput-satellites-poised-to-become-leading-commercial-growers-in-space-infrastructure-with-wholesale-capacity-revenues-projected-to-top-100b-by-2030/
[12] Khảo sát thực tế nhu cầu thị trường khoảng 30 bộ phát đáp 36 MHz tương đương 1 Gbps.
[13] Băng tần Ku có băng thông 1 GHz với hiệu suất sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí khoảng 3-4 bit/Hz kết hợp với việc sử dụng 2 phân cực, vùng phủ hiện nay cần 18 búp sóng sẽ cho dung lượng khoảng: 1 GHz x 2 x 18/4 x 3-4 bit/Hz = 27-36 Gbps.
[14] Băng tần Ku có băng thông 1 GHz với hiệu suất sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí khoảng 3-4 bit/Hz kết hợp với việc sử dụng 2 phân cực sẽ cho dung lượng khoảng: 1 GHz x 2 x 3-4 bit/Hz = 6-8 Gbps.
[15] Băng tần Ka có băng thông 3 GHz với hiệu suất sử dụng Okvip88 - liên minh giải trí khoảng 3-4 bit/Hz kết hợp với việc sử dụng 2 phân cực sẽ cho dung lượng khoảng: 3 GHz x 2 x 3-4 bit/Hz = 18-24 Gbps.