Bài giảng hệ thống thông tin hàng hải

ai từ mã lệnh, một biểu thị phương thức thông tin tiếp theo thứ nhất (thường sử dụng) được mã hóa theo bảng 11, một biểu thị phương thức thông tin tiếp theo thứ hai (ít dùng), bảng 12. Nếu không sử dụng phương thức thông tin tiếp theo nào thì từ mã tương ứng được gán bằng từ mã trọng số 126 (No information). - Message 2: bao gồm hai thành phần biểu thị kênh / tần số, mỗi thành phần gồm 3 từ mã số (biểu thị 6 chữ số thập phân), mã hóa theo bảng 13. Thành phần thứ nhất nếu chỉ thị tần số thì biểu thị tần số thu của đài được gọi, và thành phần tần số thứ hai sẽ biểu thị tần số phát. 21 BẢNG 11 : MÃ HÓA PHƯƠNG THỨC THÔNG TIN TIẾP THEO THỨ NHẤT 22 BẢNG 12 : MÃ HÓA PHƯƠNG THỨC THÔNG TIN TIẾP THEO THỨ HAI 23 BẢNG 13 : MÃ HÓA THÔNG TIN VỀ KÊNH /TẦN SỐ h. End of sequence- EOS : Ký tự kết thúc cuộc gọi . Từ mã này được phát 3 lần vị trí DX, 1 lần vị trí RX. Tùy yêu cầu của mỗi cuộc gọi, EOS có thể nhận một trong 3 từ mã 117, 122, 127. - EOS = 117 : kết thúc cuộc gọi có yêu cầu xác nhận (RQ) - EOS = 122 : kết thúc cuộc gọi trả lời yêu cầu xác nhận (BQ) - EOS = 127 cho tất cả các cuộc gọi khác. i. Error - check character ECC : Ký tự kiểm tra lỗi. - Chức năng : ECC là từ mã được phát sau cùng, được sử dụng để kiểm tra toàn bộ cuộc gọi, tìm ra những lỗi mà không thể phát hiện được bằng mã 10 bit error-detecting . - Cấu trúc tín hiệu : ECC cũng là một từ mã 10 bit error-detecting, 7 bit thông tin của ECC là tổng module-2 của các bit tương ứng của tất cả các từ mã thông tin trong chuỗi cuộc gọi DSC (kiểm tra chẵn lẻ theo chiều dọc chu trình). Câu hỏi ôn tập chương 2 : 1. Các đặc trưng cơ bản của công nghệ DSC. 2. Tín hiệu băng thông trong công nghệ DSC. 3. Tín hiệu băng gốc trong công nghệ DSC. 4. Cấu trúc kỹ thuật một cuộc gọi DSC 5. Các phương pháp kiểm soát lỗi trong công nghệ DSC 6. Địa chỉ hóa trong DSC 24 CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ NBDP 3.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Một số khái niệm : - NBDP - Narow Band Direct Printing : phương thức truyền chữ băng hẹp, thiết bị đầu cuối là máy in (In trực tiếp băng hẹp) Trong thông tin hàng hải, DSC và NBDP đều là các phương thức truyền tin băng hẹp, băng thông dưới 500 Hz, tốc độ thấp (100 bps). - Phương thức NBDP còn có nhiều tên gọi khác, như TOR (Telex Over Radio), hay SITOR (SImplex Telex Over Radio). 2. Các loại số nhận dạng trong phương thức thông tin NBDP . * Phương thức thông tin NBDP sử dụng hai loại số nhận dạng : SELCALL và MMSI. SELCALL - Selective call number (Số gọi chọn) được sử dụng để địa chỉ hóa các đài telex trong thời kỳ mới phát triển phương thức thông tin TOR (telex over Radio). SELCALL là hệ thống nhận dạng 4/5 chữ số thập phân, trong đó các đài bờ được nhận dạng bởi một số gồm 4 chữ số, còn các đài tàu được nhận dạng bởi một số gồm 5 chữ số. Rõ ràng là kho số nhận dạng SELCALL không đủ để địa chỉ hóa số lượng đài thông tin TOR ngày càng phát triển. Do đó ITU đã quy định sử dụng nhận dạng các đài thông tin hàng hải phương thức thông tin số sóng mặt đất kiểu MMSI : Maritime Mobile Service Identyfication, 9 chữ số thập phân (sử dụng cùng số nhận dạng cho cả phương thức DSC và phương thức NBDP). Hiện nay các đài bờ telex có thể sử dụng đồng thời cả hai loại số nhận dạng SELCALL (4 chữ số) và MMSI (9 chữ số dạng 00 MID XXXX), trong khi các đài tàu telex chủ yếu sử dụng số nhận dạng MMSI (dạng MID XXX XXX). * Số nhận dạng (Identity numbers) và ký tự nhận dạng (Identity signals). Số nhận dạng được sử dụng để địa chỉ hóa đài telex trong các thủ tục khai thác (thủ tục liên lạc giữa các người sử dụng), còn ký tự nhận dạng được sử dụng để nhận dạng đài telex trong các thủ tục công nghệ (thủ tục liên lạc giữa các thiết bị đầu cuối). Khuyến nghị ITU-R M.491 đưa ra các quy định chuyển đổi giữa số nhận dạng và ký tự nhận dạng, tương ứng với số nhận dạng SELCALL (4 or 5-digit identity number) là ký tự nhận dạng gồm 4 chữ (4-signal identity) và tương ứng với số nhận dạng MMSI (9- digit identity number) là ký tự nhận dạng gồm 7 chữ (7-signal identity). * Thủ tục chuyển đổi từ số nhận dạng SELCALL (4 or 5-digit identity number) sang ký tự nhận dạng gồm 4 chữ (4-signal identity) được quy định như trong các bảng dưới đây. 25 * Thủ tục chuyển đổi từ số nhận dạng MMSI (9-digit identity number) sang ký tự nhận dạng 7 chữ (7-signal identity) phức tạp hơn, theo khuyến nghị ITU-R M.491, gồm các bước sau : Bước 1 : Chia số nhận dạng (9 chữ số) cho 20 được giá trị nguyên I1 và dư R1 Bước 2 : Chia giá trị nguyên I1 cho 20 được giá trị nguyên I2 và dư R2. Bước 3 : Lặp lại bước 2 cho tới khi nhận được giá trị nguyên bằng 0. Như vậy sẽ phải thực hiện 7 lần phép chia modul 20. Bước 4 : Nếu trong lần chia nào trước lần thứ bảy giá trị nguyên bằng 0 thì số dư các lần chia tiếp theo bằng 0 (ví dụ : nếu I4 là giá trị nguyên đầu tiên bằng 0 thì R4, R5, R6 và R7 đều bằng 0). Bước 5 : Chuyển đổi các số dư R1, R2, … , R7 thành các ký tự nhận dạng IS7, IS6, …, IS1 theo bảng dưới đây. Giá trị số dư Ký tự nhận dạng 0 1 V X 26 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Q K M P C Y F S T B U E O I R Z D A Thủ tục chuyển đổi từ 7 ký tự nhận dạng sang 9 chữ số nhận dạng như sau : Bước 1 : Chuyển các 7 ký tự nhận dạng IS1-IS7 sang 7 số dư R7-R1. Bước 2 : Số nhận dạng (9 chữ số) nhận được bằng cách thực hiện phép tính : Số nhận dạng 20R1 20R2 20R3 20R4 20R5 20R6 20R7. Ví dụ : Số nhận dạng là 364775427, ký tự nhận dạng nhận được bằng cách : 364775427 : 20 được I 1 18238771 dư R1 7  tương ứng với IS7 Y 18238771 : 20 được I 2 911938 dư R2 11  tương ứng với IS6 B 911938 : 20 được I 3 45596 dư R3 18  tương ứng với IS5 D 45596 : 20 được I 4 2279 dư R4 16  tương ứng với IS4 R 2279 : 20 được I 5 113 dư R5 19  tương ứng với IS3 A 113 : 20 được I 6 5 dư R6 13  tương ứng với IS2 E 5 : 20 được I 7 0 dư R7 5  tương ứng với IS1 P Vậy ký tự nhận dạng tương ứng với số nhận dạng 364775427 là PEARDBY 3. Một số mã truyền chữ trong thông tin hàng hải : * Mã Morse là một loại mã truyền chữ nhân công, một bộ mã không đều . Do có tính chất nhân công nên thông tin Morse không còn được sử dụng trong hàng hải theo quy định của công ước Quốc tế về GMDSS (SOLAS74/88). Về cơ bản cấu trúc bộ mã Morse, quy định mỗi ký tự (trong bộ chữ Latin viết hoa) là một tổ hợp các tín hiệu ‘tịch’ (ký hiệu là chấm [.] ) và ‘tà’ (ký hiệu là gạch [-] ). Nếu lấy thời gian phát một ‘tịch’ làm đơn vị, thì một ‘tà’ có thời gian phát bằng 3 đơn vị, thời gian nghỉ giữa hai tín hiệu bằng một đơn vị, giữa hai ký tự trong cùng một từ cách nhau 3 đơn 27 vị, giữa hai từ cách nhau 7 đơn vị. Người ta thống kê nhiều bản điện để tìm xác suất xuất hiện các ký tự, ký tự nào có xác suất xuất hiện nhiều hơn được mã hóa bởi tín hiệu ngắn hơn . Và bảng mã Morse được ấn định như sau : A . _ B _ . . . C _ . _ . D _ . . E . F . . _ . G _ _ . H . . . . I . . J . _ _ _ K _ . _ L . _ . . M _ _ N _ . O _ _ _ P . _ _ . Q _ _ . _ R . _ . S . . . T _ U . . _ V . . . _ W . _ _ X _ . . _ Y _ . _ _ Z _ _ . . 0 _ _ _ _ _ 1 . _ _ _ _ 2 . . _ _ _ 3 . . . _ _ 4 . . . . _ 5 . . . . . 6 _ . . . . 7 _ _ . . . 8 _ _ _ . . 9 _ _ _ _ . [.] . _ . _ . _ [,] _ _ . . _ _ [?] . . _ _ . . [SOS] . . . _ _ _ . . . * Mã Telex hay mã ITA2: International Telegraph Alphabet No 2 - Bộ mã ITA2 được sử dụng trong mạng Telex quốc tế, một mạng truyền chữ tốc độ chậm (50 Bd). - Sử dụng 5 bit mã hóa 32 từ mã (25= 32 từ mã) tạo nên một bộ mã đầy, không có khả năng phát hiện lỗi. - 26 từ mã (từ từ mã thứ nhất trong bảng 3.1 đến từ mã thứ 26) có thể mã hoá 52 kí tự, trong đó mỗi từ mã có 2 ý nghĩa thông tin : Letter : thông tin dạng chữ cái in hoa (UPPER CASE) Figure : thông tin dạng chữ số và một số dấu, Trước chuỗi từ mã, để phân biệt ý nghĩa thông tin, người ta dùng từ mã Letter shift (ký hiệu ) và Figure shift (ký hiệu  ) . - 3 từ mã điều kiển trang in : trở về đầu dòng () xuống dòng () ký tự trống () -1 từ mã rỗng để chèn thông tin khi đường truyền thông tin không liên tục . * Mã NBDP là bộ mã truyền chữ dựa trên cơ sở bộ mã ITA2 (5 bit), nhưng có khả năng phát hiện lỗi : mã 7 bit error- detecting - Cơ chế phát hiện lỗi : với 7 bit có 128 tổ hợp mã, sử dụng 35 từ mã có tỉ lệ 4B/3Y - 32 trong số 35 tổ hợp mã- tương ứng với mã ITA2 (bảng 3.2) - Còn 3 tổ hợp mã, ký hiệu là , , RQ dùng để điều khiển đường truyền vô tuyến Như vậy, mã NBDP có 2 đặc điểm : - Có cơ sở là ITA2 - Có khả năng phát hiện lỗi (4B/3Y) - Căn cứ phương thức sửa lỗi, phân loại phương thức làm việc của NBDP : Mode A - ARQ và Mode B - FEC 28 Số TT Mã hóa ITA2 1 2 3 4 5 6666 7 bit error- detecting 1 2 3 4 5 6 7 66Letter- case Figure -case 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z - ? : ) 3 (5) (5) (5) 8 ( ) ( ) . , 9 0 1 4 ’ 5 7  2 / 6 + ZZAAA ZAAZZ AZZZA ZAAZA ZAAAA ZAZZA AZAZZ AAZAZ AZZAA ZZAZA ZZZZA AZAAZ AAZZZ AAZZA AAAZZ AZZAZ ZZZAZ AZAZA ZAZAA AAAAZ ZZZAA AZZZZ ZZAAZ ZAZZZ ZAZAZ ZAAAZ AAAZA AZAAA ZZZZZ ZZAZZ AAZAA AAAAA BBBYYYB YBYYBBB BYBBBYY BBYYBYB YBBYBYB BBYBBYY BYBYBBY BYYBYBB BYBBYYB BBBYBYY YBBBBYY BYBYYBB BYYBBBY BYYBBYB BYYYBBB BYBBYBY YBBBYBY BYBYBYB BBYBYYB YYBYBBB YBBBYYB YYBBBBY BBBYYBY YBYBBBY BBYBYBY BBYYYBB YYYBBBB YYBBYBB YBYBBYB YBBYBBY YYBBBYB YBYBYBB  (Carriage return)  (Line feed)  (Letter shift)  Figure shift)  (Space)
(No information) 29 * Mã ASCII hay mã IA5 (International Alphabet 5) - Phạm vi ứng dụng : Dịch vụ truyền chữ latin trong Email, một dịch vụ của Internet. ASCII được dùng làm mã chuẩn của dịch vụ Telex trong INMARSAT C - Cấu trúc mã : đây là một bộ mã đầy 7 bit, với 27= 128 từ mã. Một số hệ thống thông tin thường chèn thêm 1 bit kiểm tra chẵn lẻ để tạo nên một từ mã có 8 bit = 1 byte. Với 128 từ mã, được chia thành nhóm các từ mã điều khiển và nhóm các ký tự (in được), trong đó các ký tự bao gồm : 26 chữ cái viết hoa (letter UPPER case) : từ tổ hợp trọng số 65 .. 90 26 chữ cái viết thường (letter lower case) : từ tổ hợp trọng số 97 .. 122 10 chữ số thập phân (Figure) : từ tổ hợp trọng số 48 .. 57 Nhiều dấu, trong đó có các dấu không có trong mã ITA2 : @ , #, $ … Kí tự điều khiển ASCII Binary Deca Hexa Viết tắt Truy nhập bàn phím Tên/Ý nghĩa tiếng Anh Tên/Ý nghĩa tiếng Việt Binary 000 0000 0 00 NUL ^@ Null character Kí tự rỗng 000 0000 000 0001 1 01 SOH ^A Start of Header Bắt đầu Header 000 0001 000 0010 2 02 STX ^B Start of Text Bắt đầu văn bản 000 0010 000 0011 3 03 ETX ^C End of Text Kết thúc văn bản 000 0011 000 0100 4 04 EOT ^D End of Transmission Kết thúc truyền 000 0100 000 0101 5 05 ENQ ^E Enquiry Truy vấn 000 0101 000 0110 6 06 ACK ^F Acknowledgement Xác nhận 000 0110 000 0111 7 07 BEL ^G Bell Chuông 000 0111 000 1000 8 08 BS ^H Backspace Xoá ngược 000 1000 000 1001 9 09 HT ^I Horizontal Tab Tab ngang 000 1001 000 1010 10 0A LF ^J Line feed Nhảy dòng 000 1010 000 1011 11 0B VT ^K Vertical Tab Tab dọc 000 1011 000 1100 12 0C FF ^L Form feed 000 1100 000 1101 13 0D CR ^M Carriage return 000 1101 000 1110 14 0E SO ^N Shift Out 000 1110 000 1111 15 0F SI ^O Shift In 000 1111 001 0000 16 10 DLE ^P Data Link Escape 001 0000 001 0001 17 11 DC1 ^Q Device Control 1 — oft. XON 001 0001 001 0010 18 12 DC2 ^R Device Control 2 001 0010 30 Binary Deca Hexa Viết tắt Truy nhập bàn phím Tên/Ý nghĩa tiếng Anh Tên/Ý nghĩa tiếng Việt Binary 001 0011 19 13 DC3 ^S Device Control 3 — oft. XOFF 001 0011 001 0100 20 14 DC4 ^T Device Control 4 001 0100 001 0101 21 15 NAK ^U Negative Acknowledgement 001 0101 001 0110 22 16 SYN ^V Synchronous Idle 001 0110 001 0111 23 17 ETB ^W End of Trans. Block 001 0111 001 1000 24 18 CAN ^X Cancel 001 1000 001 1001 25 19 EM ^Y End of Medium 001 1001 001 1010 26 1A SUB ^Z Substitute 001 1010 001 1011 27 1B ESC ^[ hay ESC Escape 001 1011 001 1100 28 1C FS ^\ File Separator 001 1100 001 1101 29 1D GS ^] Group Separator 001 1101 001 1110 30 1E RS ^^ Record Separator 001 1110 001 1111 31 1F US ^_ Unit Separator 001 1111 111 1111 127 7F DEL DEL hay Backspace Delete 111 1111 Kí tự ASCII in được Binary Deca Hexa In Binary Deca Hexa In Binary Deca Hexa In 010 0000 32 20 (space) 100 0000 64 40 @ 110 0000 96 60 ` 010 0001 33 21 ! 100 0001 65 41 A 110 0001 97 61 a 010 0010 34 22 " 100 0010 66 42 B 110 0010 98 62 b 010 0011 35 23 # 100 0011 67 43 C 110 0011 99 63 c 010 0100 36 24 $ 100 0100 68 44 D 110 0100 100 64 d 010 0101 37 25 % 100 0101 69 45 E 110 0101 101 65 e 010 0110 38 26 & 100 0110 70 46 F 110 0110 102 66 f 010 0111 39 27 ‘ 100 0111 71 47 G 110 0111 103 67 g 010 1000 40 28 ( 100 1000 72 48 H 110 1000 104 68 h 010 1001 41 29 ) 100 1001 73 49 I 110 1001 105 69 i 010 1010 42 2A * 100 1010 74 4A J 110 1010 106 6A j 010 1011 43 2B + 100 1011 75 4B K 110 1011 107 6B k 010 1100 44 2C , 100 1100 76 4C L 110 1100 108 6C l 010 1101 45 2D - 100 1101 77 4D M 110 1101 109 6D m 010 1110 46 2E . 100 1110 78 4E N 110 1110 110 6E n 010 1111 47 2F / 100 1111 79 4F O 110 1111 111 6F o 31 011 0000 48 30 0 101 0000 80 50 P 111 0000 112 70 p 011 0001 49 31 1 101 0001 81 51 Q 111 0001 113 71 q 011 0010 50 32 2 101 0010 82 52 R 111 0010 114 72 r 011 0011 51 33 3 101 0011 83 53 S 111 0011 115 73 s 011 0100 52 34 4 101 0100 84 54 T 111 0100 116 74 t 011 0101 53 35 5 101 0101 85 55 U 111 0101 117 75 u 011 0110 54 36 6 101 0110 86 56 V 111 0110 118 76 v 011 0111 55 37 7 101 0111 87 57 W 111 0111 119 77 w 011 1000 56 38 8 101 1000 88 58 X 111 1000 120 78 x 011 1001 57 39 9 101 1001 89 59 Y 111 1001 121 79 y 011 1010 58 3A : 101 1010 90 5A Z 111 1010 122 7A z 011 1011 59 3B ; 101 1011 91 5B [ 111 1011 123 7B { 011 1100 60 3C < 101 1100 92 5C \ 111 1100 124 7C | 011 1101 61 3D = 101 1101 93 5D ] 111 1101 125 7D } 011 1110 62 3E > 101 1110 94 5E ^ 111 1110 126 7E ~ 011 1111 63 3F ? 101 1111 95 5F _ 3.2. TÍN HIỆU THÔNG DẢI - Trong thông tin hàng hải phương thức NBDP được sử dụng ở dải MF/HF : MF : hai băng tần 0,4 MHz và 2 MHz HF : 4, 6, 8, 12, 16, 18, 22, và 25MHz NBDP không định kênh ở dải VHF - Phương thức điều chế : F1B /J2B Đối với phương thức J2B : độ dịch tần là 170 Hz xung quanh sóng mang phụ 1700 Hz. - Tốc độ điều chế: 100 bps (thời gian phát 1 bit là 10 ms) - Độ rộng băng thông : F = 270  340 Hz ở độ suy giảm là 6 db 3.3. MODE A - ARQ 1. Khái quát chung - ARQ - Automatic request – Retransmit : Tự động phát lại khi có yêu cầu, một phương thức kiểm soát lỗi trong thông tin truyền số liệu. - Phương thức NBDP Mode ARQ được sử dụng trong thông tin truyền chữ hai chiều, giữa hai đài có số nhận dạng duy nhất . 2. Nguyên lí ARQ - Trong phương thức NBDP Mode ARQ giữa hai đài A và B, ký tự có thể thông tin hai chiều, hoặc từ đài A đến đài B, hoặc ngược lại có thể chuyển hướng thông tin từ đài B đến đài A. Nhưng vì là dạng thông tin Simplex, hai hướng thông tin không tồn tại đồng thời, ở mỗi thời điểm, thông tin (information) chỉ truyền theo 1 chiều từ đài phát tin (ISS- 32 Informations Sending Station) đến đài thu tin (IRS-Information Receiving Station), trong khi đó một kênh truyền tín hiệu ngược lại từ IRS đến ISS vẫn được duy trì để truyền tín hiệu phản hồi (Feed back). - Nguyên lý ARQ : Đài phát tin ISS phát thông tin theo từng khối ba ký tự, rồi dừng lại chờ đài thu tin IRS thu khối ba ký tự đó, kiểm tra phát hiện lỗi (theo tỷ lệ 4B/3Y) và phát một tín hiệu phản hồi (dạng tín hiệu CS – Control signal). Nếu đài phát tin ISS thu tín hiệu phản hồi xác định đài thu tin IRS thu khối ba ký tự trước không lỗi thì phát tiếp khối ba ký tự tiếp theo, nếu ngược lại đài phát tin ISS thu tín hiệu phản hồi xác định đài thu tin IRS thu khối ba ký tự trước có lỗi thì phát lại. Thủ tục công nghệ quy định số lần phát lại cho mỗi khối ba ký tự cực đại là 32. 3. Chu trình thời gian cơ sở (Basic timing cycle) - Đài khởi xướng cuộc gọi được coi là đài chủ động (Master) và đài kia là đài thụ động (Slave). Đài chủ động điều khiển đồng bộ thời gian cho quá trình thông tin, cho dù vai trò ISS và IRS có sự thay đổi giữa hai đài khi chuyển hướng thông tin. Chuẩn thời gian của đài chủ động phải có độ chính xác 30 phần triệu giây. - Quá trình trao đổi thông tin và tín hiệu phản hồi giữa hai đài được đồng bộ theo Chu trình thời gian cơ sở. - Chu trình thời gian cơ sở là một khung thời gian 450 ms, bao gồm : thời gian phát khối ba ký tự thông tin của ISS (210 ms), thời gian phát tín hiệu phản hồi của IRS (70 ms), và các khoảng thời gian trễ đường truyền (tP) và xử lý tín hiệu (tE) của cả hai đài I n f o r m a t i o n F e e d b a c k I S S I R S
33 4. Các thủ tục công nghệ trong phương thức NBDP mode ARQ Các thủ tục công nghệ trong phương thức NBDP mode ARQ được quy định trong khuyến nghị ITU-R M.476-5 (áp dụng cho thiết bị có số nhận dạng bởi SELCALL - 4/5 chữ số) và ITU-R M.625-3 (áp dụng cho thiết bị có số nhận dạng bởi MMSI - 9 chữ số), bao gồm: - Thủ tục “bắt tay” (Phasing procedure), - Thủ tục “bắt tay lại” (Rephasing procedure), - Thủ tục “ARQ” (Traffic flow), - Thủ tục chuyển hướng thông tin (Change over procedure), - Thủ tục kết thúc thông tin (End off communication procedure). Phương pháp thảo luận mục 4 “Một số thủ tục thông tin trong NBDP mode ARQ” : - Chia thành các nhóm, mỗi nhóm có thể tập hợp một số sinh viên quan tâm đến một nội dung, trong đó nội dung “thủ tục bắt tay” đáng quan tâm nhất và có thể hình thành một bài tập lớn của môn học GMDSS. - Mỗi nhóm tham khảo tài liệu GMDSS hand book để viết một chuyên đề, giảng viên bố trí thời gian cho từng nhóm cử đại diện trình bày trước lớp, giảng viên đánh giá và kết luận . 3.4. MODE B – FEC 34 1. Khái quát chung : - FEC – Forward Error Correction : sửa lỗi trước ARQ FEC Mode ARQ duy trì cả hai kênh truyền tin : kênh Forward để truyền thông tin từ ISS đến IRS, còn kênh Feedback để truyền tín hiệu phản hồi. Trong khi mode FEC chỉ có một kênh thông tin Forward, không sử dụng kênh phản hồi. - Phương thức NBDP mode FEC còn chia ra hai hình thức thông tin : CB : Collective B-mode – FEC thu chung ( không địa chỉ hoá đài thu). SB : Selective B-mode – FEC lựa chọn (địa chỉ hóa đài thu). 2. Collective B-mode * Nguyên lý FEC Collective : - Đài phát ở mode CB (CBSS – Collective B-mode Send Station) phát chuỗi ký tự liên tục không ngắt quãng, mỗi ký tự được phát hai lần hai lần (DX- Direct transmission và RX- Retransmission), khoảng thời gian giãn cách giữa hai lần phát của mỗi ký tự bằng 4 lần thời gian phát một ký tự tgc = 4 x 70 ms = 280ms - Đài thu (không địa chỉ hóa) thu mỗi ký tự 2 lần (DX và RX), và In ký tự nếu ít nhất một lần thu không bị lỗi (4B/3Y), hoặc In dấu (*) nếu cả hai lần thu đều bị lỗi (4B/3Y) * Một số thủ tục (Procedure) : - thủ tục mào đầu ( phasing), - thủ tục sửa lỗi (Traffic), - kết thúc phát (End of transmission). 3. Selective B-mode: *Nguyên lý FEC Selective : F o r w a r d F e e d b a c k X I S S I R S      F o r w a r d F e e d b a c k I S S I R S
35 - Đài phát ở mode SB (SBSS – Seletive B-mode Send Station) cũng như CBSS, phát chuỗi thông tin liên tục không ngắt quãng, mỗi ký tự cũng vẫn được phát hai lần (DX và RX) gián cách 280 ms. - Nhưng so với tín hiệu phát của CBSS, tín hiệu phát của SBSS có hai sự khác biệt cơ bản : - một là, các ký tự không sử dụng cơ chế phát hiện lỗi 4B/3Y mà chuyển thành 4Y/3B - hai là, có địa chỉ hóa đài thu bằng cách gọi 6 lần tín hiệu nhận dạng của đài thu. - Các đài thu kiểm tra tín hiệu gọi, nếu đúng nhận dạng của mình thì thu và xử lý tín hiệu theo cơ chế phát hiện lỗi đảo 4Y/3B, nếu tín hiệu gọi không đúng nhận dạng của mình thì không in bản tin được phát đi từ SBSS. * Một số thủ tục (Procedure) : - thủ tục mào đầu ( phasing), - thủ tục sửa lỗi (Traffic), - kết thúc phát (End of transmission). Câu hỏi ôn tập chương 3 : 1. Các loại mã truyền chữ trong thông tin hàng hải. 2. Nguyên lý mode A-ARQ trong công nghệ NBDP. 3. Nguyên lý mode B - FEC Colective trong công nghệ NBDP. 4. Nguyên lý mode B - FEC selective trong công nghệ NBDP. 36 37 38 39 CHƯƠNG 4 KHÁI QUÁT VỀ INMARSAT 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG - INMARSAT: International Maritime satellite organization - Tổ chức thông tin vệ tinh hàng hải quốc tế (1979), sau đổi thành International Mobile satellite organization (1994). - Cấu trúc hệ thống : * Vệ tinh: GEO: Hệ thống vệ tinh địa hình (GEO-Geostationary Earth Orbit). + AOR - W + AOR - E + IOR + POR với 2 dạng phủ sóng: Global: phủ sóng rộng với Anten một chùm Conebeam Sportbeam: phủ sóng chùm nhỏ (Sportbeam), có thể tái sử dụng tần số, làm tăng dung lượng của kênh thông tin. 0 Vùng Vệ tinh chính Vị trí Vệ tinh dự phòng Vị trí AOR-E Inmarsat-2 F2 15.5 0 W Marecs - B2 15 0 W AOR-W Inmarsat-2 F4 54 0 W Inmarsat-2 F2 31 0 W IOR Inmarsat-3 F1 64 0 E Inmarsat-2 F3 65 0 E POR Inmarsat-2 F3 178 0 E Marisat-F3 182 0 E 40 * Gateway: Trong Hệ thống INMARSAT các Gateway được gọi là LES (Land Erath Station). INMARSAT B/M LES Service Provider Country AOR-E AOR-W IOR POR Beijing Marine China 868 868 British Telecom UK 002 002 002 Comsat Mobile Communications USA 001 001 001 001 DeTeSat - Deutsche Telekom Germany 111 111 111 111 Eik Global Communications Norway 004 004 004 004 France Telecom France 011 011 011 011 Indosar Indonesia 007 007 007 007 KDD Japan 003 003 003 003 Korea Telecom South Korea 006 006 006 006 Malaysia Telecom Malaysia 060 060 060 060 Morsviasputnik Russian Federation 015 015 015 015 OTE Greece 005 005 005 005 Polish Telecom Poland 016 016 Saudi Telecom Co. Saudi Arabia 025 025 Singapore Telecom Singapore 210 210 210 210 41 Station 12 Netherlands 012 012 012 012 Stratos Mobile Networks Canada 013 013 013 013 Telecom Italia Italy 555 555 Telstra Australia 222 222 222 222 VSNL India 306 306 306 306 Vishipel Vietnam 009 * Users : Thiết bị đầu cuối thuê bao trong INMARSAT được gọi là MES (Mobile Earth Staion), được dùng trong nhiều lĩnh vực : Hàng hải, Hàng không, Giao thông, … 4.2 MARITIME - INMARSAT Các hệ thống INMARSAT cung cấp dịch vụ thông tin Hàng hải : INMARSAT A, B, M, mini-M, C, F … Các đặc tính công nghệ cơ bản của các hệ thống INMASAT cung cấp dịch vụ thông tin hàng hải có thể tham khảo bảng dưới đây. Main Characteristics of the INMARSAT Systems a) Hệ thống INMARSAT-A: - Bắt hoạt động từ 02/1982 phục vụ cho ngành Hàng hải bao gồm dịch vụ thoại 2 đường, telex, facsimile, email và truyền data tốc độ cao (56 và 64 kbit/s). Hiện nay sự phát triển của kỹ thuật nén dữ liệu tạo điều kiện cho truyền ảnh tĩnh có độ phân giải cao, truyền hình. - INMARSAT-A sử dụng kỹ thuật analog do đó có những nhược điểm như: anten có kích thước lớn (đường kính khoảng 1,2m), đòi hỏi cơ cấu ổn định và truy theo phức tạp, tiêu tốn năng lượng lớn, thiết bị cồng kềnh, tiêu tốn băng thông lớn và ít có khả năng mở rộng dịch vụ. 42 - Hệ thống INMARSAT A đã chính thức ngừng cung cấp dịch vụ từ 31/12/2006. b) Hệ thống INMASAT-B: - INMARSAT-B ra đời là sự thay thế kế tiếp, cải tiến hoàn thiện cho hệ thống INMARSAT-A và được đưa vào sử dụng năm 1993. Về nguyên tắc cơ bản giống như INMARSAT-A nhưng INMARSAT-B sử dụng kỹ thuật thông tin số nên có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn, tiêu thụ nguồn ít hơn, chất lượng thông tin cao hơn. Ngoài ra INMARSAT-B còn có thể hoạt động theo chế độ khu vực của vệ tinh INMARSAT F3. Block diagram of basic configuration of a ship earth station (SES). - Anten của INMARSAT-B giống như anten của INMARSAT-A nhưng do tiến bộ kỹ thuật nên nhỏ gọn hơn (đường kính khoảng 0,9m), tính tự động hoá cao hơn bởi có thêm bộ phận truy theo vệ tinh. c) Hệ thống INMARSAT-C: 43 - INMARSAT-C được đưa vào khai thác năm 1991, đây là hệ thống INMARSAT tối thiểu nhưng đủ để đáp ứng yêu cầu của công ước quốc tế GMDSS. Hệ thống sử dụng kỹ thuật số cung cấp các dịch vụ telex và data. Đặc tính của INMARSAT-C là Store and Forward, có thể giao tiếp với bất kỳ mạng dữ liệu mặt đất nào như PSTN (Fax), ISDN, PSDN. - Hệ thống INMARSAT-C có ưu điểm là giá thành thấp, sử dụng anten vô hướng, kích thước, khối lượng gọn nhẹ nên phù hợp cho lắp đặt ở những nơi có kích thước vật lý nhỏ. - Hệ thống INMARSAT-C sử dụng trên tàu biển thường tích hợp với một máy thu gọi nhóm tăng cường EGC để phù hợp với công ước quốc tế về GMDSS. EGC là một dịch vụ rất quan trọng trong hệ thống INMARSAT-C, đây là dịch vụ thông tin an toàn Hàng hải. d) INMARSAT-M/mM: - INMARSAT-M được đưa vào hoạt động vào những năm 1993, 1994 và cũng sử dụng công nghệ thông tin số. Hệ thống INMARSAT-M có những đặc tính gần như hệ thống INMARSAT-B nhưng có phần hiện đại hơn. 44 - Anten của INMARSAT-M được chế tạo để phát chùm tia có độ rộng hẹp theo bề ngang nhưng rộng theo góc ngẩng để dễ truy theo vệ tinh nhưng có thể giảm được công suất phát xạ. - Hệ thống INMARSAT-M dùng chung phần không gian và các hệ thống mặt đất khác như trạm LES, NCS, OCC, SCC, TT&C với hệ thống INMARSAT-B để giảm chi phí hệ thống, do đó giảm được giá cước thông tin. - INMARSAT-M chỉ có thể cung cấp các dịch vụ như: thoại, fax, không có telex nên chỉ được ứng dụng trong các tàu có kích thước nhỏ. Tuy nhiên, loại này không thông dụng vì nó không có chức năng kêu cứu và thông tin an toàn nên không nằm trong tiêu chuẩn về an toàn và cứu nạn Hàng hải của công ước quốc tế GMDSS. - Hệ thống INMARSAT-mM ra đời dựa vào sự phát triển của công nghệ điện tử, áp dụng triệt để các ưu điểm của hệ thống INMARSAT-M nhằm làm cho thiết bị nhỏ gọn, giá thành thiết bị hạ, giá cước thông tin thấp nên nó phát triển rất nhanh chóng và trở thành xu hướng phát triển của thông tin vệ tinh di động. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là không có chức năng kêu cứu và thông tin an toàn nên không nằm trong tiêu chuẩn về an toàn và cứu nạn Hàng hải. e) INMARSAT-E: Thiết bị EPIRB là một yếu tố quan trọng của hệ thống GMDSS, theo quy định thì mọi tàu đều phải trang bị thiết bị này. Trong hệ thống GMDSS EPIRB được quy định là loại kín nước và tự nổi. Thông thường, khi EPIRB chìm thì hệ thống kích hoạt thuỷ tĩnh sẽ tự động kích hoạt EPIRB phát tín hiệu báo động cứu nạn. Tín hiệu phát đi từ EPIRB ít nhất sẽ bao gồm tín hiệu báo động cứu nạn phù hợp với hệ thống vô tuyến thích hợp, tín hiệu nhận dạng của tàu hay phương tiện bị nạn và một số thông tin hữu ích khác phục vụ cho việc định vị tình huống cứu nạn. 45 Từ 31/12/2007 INMARSAT-E không còn cung cấp dịch vụ, các chức năng của nó được hệ thống COSPAS-SARSAT đảm nhiệm đầy đủ. f) INMARSAT-F: Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong việc truyền dữ liệu thoại nhanh hơn, chất lượng tốt hơn, nhu cầu bảo mật thông tin, giảm giá thành trong việc thông tin liên lạc trong lĩnh vực Hàng hải, INMARSAT đã phát triển thêm hệ thống thông tin vệ tinh mới: INMARSAT-Fleet . INMARSAT-Fleet (F) bao gồm: F77, F55, F33. Tháng 4-2002, F77 được đưa vào sử dụng. F77 có thể nói là hệ thống thông tin với các dịch vụ đầy đủ nhất trong hệ thống Fleet. F77 có đường kính antena khoảng 77cm lớn nhất trong hệ thống. F77 cho phép kết nối thông tin nhanh, dung lượng lớn, đường truyền ổn định, bao gồm dịch vụ thoại toàn cầu, dịch vụ di động toàn cầu ISDN , dịch vụ gọi 2chiều GMDSS phù hợp với các tiêu chuẩn IMO (tổ chức Hàng hải quốc tế), trong đó có ứng dụng cuộc gọi ưu tiên cho phép các cuộc gọi cứu nạn và cứu hộ luôn được kết nối trước các cuộc gọi khác, dịch vụ truyền gói dữ liệu di động MPDS ( tốc độ có thể lên 128 kbps) chỉ tính cước theo dung lượng tập tin gửi đi và nhận về chứ không tính theo thời gian truy nhập. F77 với đường kính anten lớn, giá thành cao nên thường được áp dụng trên các tàu viễn dương, tàu khách… có trọng tải lớn. Để đáp ứng yêu cầu sử dụng INMARSAT-F trên các tàu có trọng tải trung bình- nhỏ, yêu cầu thiết bị nhỏ gọn, dễ lắp đặt, bảo dưỡng, giá thành thấp nên đầu năm 2003 F55 đã được đưa vào khai thác và sử dụng. F55 có đường kính anten nằm trong khoảng từ 50cm đến 60cm. Và F55 sử dụng kỹ thuật phát chùm điểm của hệ thống INMARSAT có thể lên tới 64 kbps với dịch vụ ISDN và MPDS. Tiếp tục theo hướng cải tiến của F55 trong việc giảm kích thước thiết bị, dễ lắp đặt, bảo dưỡng và giảm giá thành để đưa dịch vụ INMARSAT ứng dụng rộng rãi hơn trong tất cả các lĩnh vực Hàng hải, tháng 4-2003 hệ thống thông tin INMARSAT F33 được đưa vào khai thác, F33 có đường kính anten khoảng từ 30cm đến 40cm. INMARSAT F33 thường được ứng dụng trên các tàu có trọng tải nhỏ, tàu khách, tàu cá, tàu tuần tra ven biển. Tuy nhiên ở F33 không có ứng dụng mạng ISDN. Các ưu điểm của hệ thống INMARSAT- F: + Dịch vụ truyền thoại rõ ràng, phủ sóng gần như toàn cầu thông qua hệ thống vệ tinh của Inmarsat. + Dịch vụ truyền dữ liệu 9.6 kbps cho hiệu quả cao. + Dịch vụ MPDS thuận tiện cho phép người dùng luôn trong trạng thái kết nối, giá cước rẻ, giá cước được tính theo dung lượng tệp tin gửi đi và nhận về chứ không tính theo thời gian sử dụng. Câu hỏi ôn tập chương 4 : 1. Đặc tính các hệ thống INMARSAT cung cấp dịch vụ thông tin hàng hải 46 CHƯƠNG 5 COSPAS- SARSAT 5.1. KHÁI QUÁT CHUNG - COSPAS : Phiên âm La tinh của một cụm từ tiếng Nga (КОСПАС- Космическая Система Поиска Аварийных Судов - COsmicheskaya Sistyema Poiska Avariynikh Sudov), có ý nghĩa tương tự như SARSAT. SARSAT: Search And Rescue Satellite Added Tracking - Hệ thống vệ tinh trợ giúp tìm kiếm và cứu nạn. Các thành phần của hệ thống COSPAS- SARSAT: EPIRB - Emergency position-indicating radio beacon ELT - Emergency locator transmitter PLB - Personal locator beacon LUT - Local user terminal MCC - Mission control centre RCC - Rescue coordination centre SAR - Search and rescue 47 - COSPAS - SARSAT (dưới đây viết tắt là CS) là một hệ thống thông tin vệ tinh liên kết quốc tế (SARSAT do Mỹ, Pháp và Canada phát triển, COSPAS do Nga phát triển) nhằm mục đích phát hiện tín hiệu báo động cứu nạn và xác định vị trí các phương tiện giao thông thủy, bộ và hàng không bị nạn khi phát tín hiệu báo động cứu nạn khẩn cấp. CS có sự phối hợp hoạt động với nhiều tổ chức quốc tế, như : Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO), Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO), Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) và nhiều tổ chức quốc tế khác . - CS là hệ thống thông tin vệ tinh, nên có cấu trúc cơ bản gồm ba thành phần như sau Khâu vệ tinh : bao gồm nhiều vệ tinh cho hệ thống liên kết toàn cầu với hai hệ thống vệ tinh : hệ thống vệ tinh tầm thấp LEOSAR và hệ thống vệ tinh địa tĩnh GEOSAR. Khâu trạm mặt đất GATEWAY : trong CS gọi là các Trạm sử dụng khu vực LUT (cũng có GEOLUT và LEOLUT), các Trung tâm phối hợp MCC, thu thập xử lý thông tin và liên kết dữ liệu tạo nên một mạng thông tin toàn cầu. Khâu USERs : là các thiết bị đầu cuối mang theo trên các phương tiện giao thông (hàng hải, hàng không …) phát tín hiệu khẩn cấp khi bị tai nạn, còn có thể gọi là các BEACONs. Các BEACONs được quan sát chung bởi cả hai hệ thống vệ tinh LEOSAR và GEOSAR, và có các chuẩn tín hiệu để phù hợp với cả 2 hệ thống vệ tinh phát hiện và xác định vị trí. Trong CS tùy lĩnh vực ứng dụng các BEACONs có các tên gọi khác nhau, như : - EPIRB (hàng hải), sử dụng tần số phát lên là 406 MHz. - ELT (hàng không), sử dụng tần số phát lên là 121.5 MHz - PLB (cá nhân), sử dụng tần số phát lên là 121.5 MHz. Cần chú ý là tần số phát lên từ BEACON 121.5 MHz sẽ không được sử dụng trong hệ thống CS từ 01 FEB 2009, tất cả các BEACON chỉ sử dụng một dải tần số phát lên 406 MHz. Hệ thống CS đã có kế hoạch thích ứng cho sự chuyển đổi này. 5.2. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH LEOSAR 1. Cấu trúc hệ thống * Khâu vệ tinh: Hệ thống LEOSAR gồm nhiều vệ tinh tầm thấp (LEO) của COSPAS (Nga) và SARSAT (Mỹ, Canada, Pháp). Quỹ đạo vệ tinh LEOSAR có đặc điểm : - Quỹ đạo cực, - Độ cao khoảng 1000 km (COSPAS), hoặc 850 km (SARSAT), - Chu kỳ bay quanh trái đất xấp xỉ 100 phút với tốc độ bay khoảng 7 km/s, - Kích thước vệt vệ tinh khoảng 5000-6000 km. - Làm việc với cả hai kênh đường lên 406 MHz và 121.5 MHz . 48 49 Số liệu về vệ tinh LEOSAR ở thời điểm tháng 10/2000 như trong bảng dưới đây. THỰC TRẠNG VỆ TINH LEOSAR vào tháng 10/2000 COSPAS-SARSAT 406 MHz 406 MHz 121.5 MHz 243 MHz Payload SARP SARR SARR SARR Global Mode Local Mode Cospas-4 O O NA O NA Cospas-6 O O NA O NA Cospas-8 O O NA O NA Cospas-9 O O NA O NA Sarsat-3 N N O O O Sarsat-4 O O N O O Sarsat-6 N N O O O Sarsat-7 O O O O Sarsat-8 UT UT UT UT UT Các ký hiệu trong bảng : O - đang hoạt động (Operational) NA- Không áp dụng (Not applicable). N - Không hoạt động (Not operational). SARP - xử lý tín hiệu tức thời (SAR processor). SARR - lưu trữ và phát lại (SAR repeater). UT - đang thử nghiệm (Under test). * Khâu GATEWAY : LUT-LEO tới nay (số liệu cập nhật tới tháng 02/2008) có 46 LUT của 28 nước, có một số nước diện tích rộng có từ 2 LUT trở lên. Bản đồ vùng tác dụng của LUT trong hệ thống LEOSAR cập nhật đến tháng 02 năm 2008 như trong hình dưới đây. Mỗi nước tham gia LEOSAR (có LUT) có một MCC , các MCC được liên kết quốc tế tạo thành một mạng toàn cầu: - Xác định trạng thái vệ tinh. - Thông tin về các sự kiện của các BEACONs. 50 LEOSAR Coverage (February 2008) 1 - ALGIERS, ALGERIA 2 - OUARGLA, ALGERIA 3 - PARANA, ARGENTINA 4 - RIO GRANDE, ARGENTINA 5 - ALBANY, AUSTRALIA 6 - BUNDABERG, AUSTRALIA 7 - BRASILIA, BRAZIL 8 - MANAUS, BRAZIL 9 - RECIFE, BRAZIL 10 - CHURCHILL, CANADA 11 - EDMONTON, CANADA 12 - GOOSE BAY, CANADA 13 - EASTER ISLAND, CHILE 14 - PUNTA ARENAS, CHILE 15 - SANTIAGO, CHILE 16 - BEIJING, CHINA 17 - HONG KONG, CHINA 18 - TOULOUSE, FRANCE 19 - PETELLI, GREECE 20 -BANGALORE, INDIA 21 -LUCKNOW, INDIA 22 -JAKARTA, INDONESIA 23 - BARI, ITALY 24 - KEELUNG, ITDC 25 - GUNMA, JAPAN 26 -INCHEON, KOREA 27 - ABUJA, NIGERIA 28 -WELLINGTON, NEW ZEALAND 29 - TROMSOE, NORWAY 30 - SPITSBERGEN, NORWAY 31 - CALLAO, PERU 32 - ARKHANGELSK, RUSSIA 33 - NAKHODKA, RUSSIA 34 - JEDDAH, SAUDI ARABIA 35 - CAPE TOWN, SOUTH AFRICA 36 - SINGAPORE 37 - MASPALOMAS, SPAIN 38 - BANGKOK, THAILAND 39 - ANKARA, TURKEY 40 - COMBE MARTIN, UK 41 - ALASKA, USA 42 - CALIFORNIA, USA 43 - FLORIDA, USA 44 - GUAM 45 - HAWAII, USA 46 - HAIPHONG, VIETNAM 51 2. Nguyên lí xác định vị trí ứng dụng hiệu ứng Dopoler Khi một vệ tinh LEOSAR bay qua vùng có một EPIRB được kích hoạt thì EPIRB có thể coi đứng yên, còn vệ tinh chuyển động, nên khoảng cách giữa vệ tinh và EPIRB thay đổi, trong khi EPIRB phát tín hiệu có tần số ổn định , vệ tinh sẽ thu được tín hiệu có tần số thay đổi (hệ quả của hiệu ứng Doppler), các thông tin đó được chuyển tiếp tới LUT, kết hợp với các thông tin về vị trí vệ tinh sẽ xác định được vị trí EPIRB. Nguyên lý xác định vị trí bằng hiệu ứng Doppler có thể diễn giải ngắn gọn như sau: Hiệu ứng Doppler là một khái niệm công nghệ diễn tả hiện tượng tần số tín hiệu thu được thay đổi theo tốc độ chuyển động tương đối giữa máy thu và máy phát. Nếu khoảng cách giữa máy thu và máy phát giảm nhỏ (tốc độ chuyển động hướng tâm âm) thì tần số thu được sẽ tăng, ngược lại nếu khoảng cách gia tăng (tốc độ chuyển động hướng tâm dương) thì tần số thu được sẽ giảm đi. Và nếu tốc độ chuyển động hướng tâm bằng 0 thì tần số tín hiệu thu được bằng đúng tần số tín hiệu phát đi. Khi BEACON được kích hoạt, nó sẽ phát các mẫu rời rạc (chu kỳ khoảng 50 s, độ rộng thời gian mẫu khoảng 160 ms) tín hiệu có tần số chuẩn (460.025 MHz  10 Hz). Đáp ứng của Hệ thống sẽ tạo nên đường biểu diễn tần số - thời gian (rời rạc) của tín hiệu thu được từ vệ tinh, điểm uốn của đường cong sẽ tương ứng với thời điểm vệ tinh gần BEACON nhất (TCA - Time of Closest Approach). Độ dốc của đường cong tại điểm gần nhất xác định khoảng cách từ BEACON tới vệ tinh. Biết vị trí của vệ tinh ở thời điểm TCA sẽ xác định được hai điểm trên mặt đất thỏa mãn các điều kiện đã biết. Việc loại trừ tính đa trị của phép đo này sẽ thực hiện được kết hợp với phép đo các chu kỳ sau, khi mà vệt vệ tinh không lặp lại chu kỳ trước vì có sự chuyển dịch tương đối quỹ đạo vệ tinh quanh trục trái đất . 52 3. Các phương thức hoạt động của hệ thống LEOSAR. - Phương thức bao phủ khu vực, xác định vị trí tức thời (Real time) Phương thức này được sử dụng với vùng tác dụng bao quanh một LUT với bán kính khoảng 2500 km, vì LUT và BEACON khi được kích hoạt cùng nằm trong vùng quan sát của vệ tinh. Phương thức bao phủ khu vực làm việc với cả 2 tần số 406 và 121.5 MHZ. - Phương thức bao phủ toàn cầu: xác định vị trí có trễ thời gian (Delay time), chỉ dùng với tần số phát lên từ BEACON 406 MHZ. Đây là phương thức cho phép vệ tinh lưu trữ số liệu thu nhận khi bay qua vùng không có LUT, rồi phát trễ lại khi bay qua vùng có bố trí LUT. Phương thức này sẽ khắc phục thực trạng còn tồn tại một số vùng trên mặt đất ‘mù LUT’. Tuy nhiên tín hiệu báo động cấp cứu khẩn cấp phát đi từ những vùng này chỉ có thể xử lý trễ sau một khoảng thời gian không quá một chu kỳ bay của vệ tinh (khoảng 100 phút). 53 5.3. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH GEOSAR 1. Cấu trúc hệ thống . * Hệ thống vệ tinh GEOSAR Hệ thống GEOSAR bao gồm nhiều vệ tinh địa tĩnh, thực trạng được cập nhật tới tháng 10 năm 2008 như trong bảng dưới đây cùng bản đồ vùng phủ sóng của GEOSAR. 54 GEOLUT GEOSAR Satellite GOES-East 075 W GOES-West 0135 W INSAT 3A 093.5 E MSG-1 09.5 E MSG-2 00 1 - Algiers, Algeria 2 - Ezeiza, Argentina 3 - Brasilia, Brazil 4 - Recife, Brazil 5 - Edmonton, Canada 6 - Ottawa, Canada 7 - Santiago, Chile 8 - Toulouse, France 9 - Pentelli, Greece 10 - Bangalore, India 11 - Bari, Italy 12 - Wellington (1), New Zealand 12 - Wellington (2), New Zealand 13 - Fauske, Norway 14 - Maspalomas (1), Spain 14 - Maspalomas (2), Spain 15 - Ankara, Turkey 16 - Combe Martin, UK 17 - Maryland (1), USA 17 - Maryland (2), USA * Nguyên lý hoạt động của hệ thống GEOSAR - GEOSAR chỉ làm việc với tần số phát lên f = 406 MHz, không làm việc với f = 121.5 MHz - Nguyên lí hoạt động: Các BEACON được cập nhật vị trí, hoặc từ máy thu định vị vệ tinh tích hợp trong thiết bị, hoặc bằng các phương thức khác. Hệ thống GEOSAR thực hiện chức năng thông tin khẩn cấp, chuyển tiếp các tín hiệu phát đi từ BEACON qua các vệ tinh GEO, tới các GEOLUT, sử lý để thu nhận các tin tức được điều chế trong tín hiệu được BEACON phát đi , bao hàm : - Số nhận dạng ID (MMSI) - Vị trí bị nạn. - Một số thông tin tìm kiếm cứu nạn khác. 55 Tuy nhiên trong tín hiệu phát đi từ BEACON, vẫn có “burst” phát tín hiệu tần số chuẩn - không điều chế (160 ms) để làm cơ sở cho hệ thống LEOSAR “khoanh vùng” vị trí bị nạn, duy trì sự kết hợp nguyên lý hoạt động của hai hệ thống GEOSAR và LEOSAR. 5.4. TÍN HIỆU EPIRB 1. Tín hiệu băng thông - Tần số sóng mang 406,025 MHz  2 KHz Độ ổn định tần số 9 2.10 (trong khoảng thời gian ngắn 100 ms) Độ ổn định tần số trong các khoảng thời gian dài hơn có các quy định chi tiết. - Công suất ra 5W 2dB trên anten trở kháng 50 ôm - Phương thức điều chế Điều chế pha - Rời rạc hóa tín hiệu dải thông Chu kỳ lặp lại : thay đổi ngẫu nhiên trong khoảng từ 47.5 s đến 52.5 s (nhằm giảm sự xung đột tín hiệu khi có nhiều BEACON cùng được kích hoạt) Thời gian phát 440 ms (đối với loại bức điện ngắn 112 bits) 520 ms(đối với loại bức điện dài 144 bits) Trong đó : Phần mào đầu (phát tín hiệu không điều chế - CW) 160 ms Phần điều chế tin tức 280 ms / 360 ms Tốc độ điều chế 400 bps Thời gian duy trì hoạt động tối thiểu là 24h Cùng với việc hoạch định tần số phát lên của các BEACON là 406.025 MHz, để góp phần mở rộng dung lượng hệ thống, CS đã cho phát triển kế hoạch sử dụng đồng thời tần số thứ hai cho các BEACON là 406.028 MHz . 2. Tín hiệu băng gốc Tín hiệu băng gốc trong BEACON được điều chế pha với tốc độ 400 bps, gồm hai loại: điện ngắn với độ dài 112 bits và điện dài với độ dài 144 bits, bao gồm các thông tin và các thành phần tín hiệu cơ bản sau : - Các thông tin nhận dạng BEACON - Một số thông số tai nạn, như : vị trí, tính chất bị nạn … (chỉ có trong loại điện dài) - Một số thành phần phục vụ mục đích đồng bộ và kiểm soát lỗi. Data Fields of the Short Message Format 56 Data Fields of the Long Message Format 5.5. MEOSAR – một hướng phát triển của hệ thống CS Các nước Mỹ, Nga và Liên minh Châu Âu đã thống nhất một kế hoạch chung phát triển hệ thống chuyển tiếp tín hiệu BEACON 406 MHz qua các vệ tinh tầm trung MEO của các hệ thống định vị vệ tinh (GPS, Glosnass và Galileo). Hệ thống CS MEOSAR đảm bảo khả năng cung cấp dung lượng đường truyền BEACON-to-Satellite tức thời toàn cầu, còn chức năng xác định chính xác vị trí BEACON sẽ được thực hiện một cách độc lập bởi một máy thu định vị vệ tinh tích hợp trong BEACON. Hệ thống sẽ được đưa vào hoạt động vào khoảng những năm 2016-2017. 57 Câu hỏi ôn tập chương 5 : 1. Trình bày nguyên lý hệ thống COSPAS_SARSAT. 2. Trình bày nguyên lý xác định vị trí bằng hiệu ứng dịch chuyển tần số Dopple 3. Các đặc tính EPIRB 406 MHz. 58 CHƯƠNG 6 HỆ THỐNG PHÁT BÁO THÔNG TIN AN TOÀN HÀNG HẢI. 6.1 KHÁI QUÁT CHUNG * MSI - Maritime safety Information - Thông tin an toàn hàng hải là các thông tin dự báo thời tiết, khí tượng, các thông tin cảnh báo hàng hải và các thông tin liên quan đến an toàn, khẩn cấp hàng hải khác. Có thể chia thông tin an toàn hàng hải thành ba loại thông tin sau đây : - Thông tin liên quan đến tìm kiếm cứu nạn trên biển (viết tắt là SAR-Search And Rescue). Loại thông tin này được cung cấp từ các Trung tâm phối hợp cứu nạn (RCC- Rescue Co-ordinate Center, MRCC-Maritime RCC) - Các thông tin dự báo, cảnh báo thời tiết, khí tượng, thuỷ văn (viết tắt là MET), các thông tin này được cung cấp từ các tổ chức quốc tế cũng như các đơn vị thành viên có liên quan đến khí tượng và thuỷ văn (IHO, WMO). - Các thông tin an toàn hàng hải khác (viết tắt là NAV), như các thông tin liên quan đến luồng lạch, băng trôi, sửa đổi hải đồ, hiệu chỉnh các hệ thống dẫn đường, các thông tin về các công trình triển khai trên biển, tập trận trên biển, cướp biển, … Những thông tin này được cung cấp bởi các tổ chức quốc tế hoặc các đơn vị thành viên liên quan đến bảo đảm an toàn hàng hải. * Trong Hệ thống GMDSS, MSI được phát rộng khắp (World-Wide Navigational Warning Service-WWNWS) bởi 3 hệ thống: - Hệ thống NAVTEX quốc tế : phát MSI bởi hệ thống các đài phát sóng trung - Hệ thống SafetyNET: phát MSI qua INMARSAT C - Hệ thống HF NBDP mode FEC : phát MSI cho vùng biển xa không phủ sóng bởi INMARSAT * Yêu cầu trang bị máy thu thông tin an toàn hàng hải MSI là yêu cầu bắt buộc đối với một đài tàu trong hệ thống GMDSS, với sự kết hợp linh hoạt các loại thiết bị sau : - Máy thu NAVTEX (518 kHz hoặc 518 kHz + 490 kHz). - Máy thu dịch vụ EGC (một dịch vụ tích hợp trong hệ thống INMARSAT C) - Máy thu toàn dải sóng HF có thu được phương thức NBDP mode FEC. 6.2 HỆ THỐNG NAVTEX QUỐC TẾ. NAVTEX là một hệ thống phát quảng bá thông tin MSI và được thu tự động bởi việc ứng dụng công nghệ NBDP mode FEC. Hệ thống NAVTEX quốc tế là hệ thống NAVTEX sử dụng tần số 518 kHz với ngôn ngữ tiếng Anh và có sự phối hợp quốc tế. Hệ thống NAVTEX khu vực là hệ thống NAVTEX sử dụng các tần số khác với 518 kHz (490 kHz hoặc 4209.5 kHz) và có thể sử dụng ngôn ngữ khác tiếng Anh được latin hóa. 59 1. Phân kênh trong hệ thống NAVTEX quốc tế: Hệ thống đài phát NAVTEX quốc tế vì chỉ sử dụng duy nhất một tần số 518 kHz, với vùng phủ sóng của một đài phát (thường có công suất phát 1- 5 kW) khoảng 400 Nm, nên cần có quy hoạch phân kênh cho các đài phát NAVTEX quốc tế để tránh can nhiễu lẫn nhau. IMO quy định 3 phương thức phân kênh cho hệ thống NAVTEX quốc tế : phân kênh theo vùng địa lý, phân kênh theo thời gian, và phân kênh theo quy hoạch quốc tế. a) Phân kênh theo vùng địa lý. IMO phân chia vùng chạy tàu trên toàn thế giới thành 16 vùng địa lý với kích thước đủ lớn so với vùng phủ sóng của mỗi đài phát NAVTEX, gọi là các NAVAREA. Nếu trong cùng một khoảng thời gian mỗi vùng NAVAREA chỉ có một đài phát NAVTEX (với sự phân bổ vị trí hợp lý) hoạt động, thì dù sử dụng chung tần số phát 518 kHz nhưng với khoảng cách đủ xa (có thể tới hàng nghìn Nm) các đài phát NAVTEX cũng không gây can nhiễu lẫn nhau. Bản đồ quy hoạch 16 vùng NAVAREA được vẽ dưới đây. b) Phân kênh theo thời gian. Trong mỗi NAVAREA, các đài phát NAVTEX lại được phân kênh theo thời gian. IMO chia khoảng thời gian phát cho hệ thống NAVTEX quốc tế thành nhiều khe thời gian, mỗi khe thời gian có độ rộng 10 phút, bắt đầu từ phút chẵn chục (theo giờ quốc tế UTC). Trong ngày mỗi đài phát NAVTEX được quy định phát nhiều lần với chu kỳ lặp 60 lại là 04 giờ. Do đó có thể bố trí 24 khe thời gian không trùng nhau quy hoạch cho 24 đài phát NAVTEX cho mỗi vùng địa lý, với mã nhận dạng bởi 24 chữ cái latin từ A đến X, như trong bảng dưới đây. c) Phân kênh theo quy hoạch quốc tế. IMO có quy hoạch hệ thống đài phát NAVTEX phân bố tương đối đồng đều trong mỗi vùng NAVAREA và có cách quy định các đài phát NAVTEX cùng mã nhận dạng (phát cùng thời gian) ở các vùng NAVAREA khác nhau có khoảng cách địa lý xa nhau. Hướng phân bố vị trí các đài phát theo mã nhận dạng từ A đến Z (tức là vị trí khe thời gian tăng dần) được IMO quy định như trên bản đồ các vùng NAVAREA. 2. Định dạng một bức điện NAVTEX Trong định dạng điện NAVTEX, tín hiệu mào đầu (Phasing signals) và tín hiệu kết thúc (End of emissions) theo đúng thủ tục công nghệ NBDP mode FEC. 61 Phần ký tự được phát bao gồm các thành phần sau : ZCZC là cụm ký tự mở đầu một bức điện NAVTEX NNNN là cụm ký tự kết thúc bức điện 1 2 3 4B B B B là cụm ký tự nhận dạng bức điện, trong đó B1 là ký tự nhận dạng đài phát NAVTEX B2 là ký tự nhận dạng chủ đề nội dung điện 3 4B B là số bức điện gồm hai chữ số thập phân 3 4B B = 00 : số bức điện đặc biệt, loại điện khẩn cấp 3 4B B = 01 .. 99 : số bức điện các loại điện khác Có thể trong khoảng thời gian 10 phút cho phép, một đài phát có thể phát hai hoặc nhiều hơn số bức điện NAVTEX. 6.3 HỆ THỐNG SAFETY NET. 1. Khái quát chung. SafetyNET là một dịch vụ phát báo thông tin an toàn hàng hải MSI trong hệ thống GMDSS qua vệ tinh INMARSAT, có vùng phủ sóng rất rộng. Về công nghệ, SafetyNET là một trong hai dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống EGC (Enhanced Group Calling system), một tiểu hệ thống được tích hợp trong Hệ thống INMARSAT C. 2. Hệ thống EGC . Trong cấu trúc kênh thông tin của Hệ thống INMARSAT C, các bức điện EGC được phát trên kênh TDM của NCS. 62 Hệ thống EGC cung cấp hai dịch vụ : - Dịch vụ SafetyNET : được dùng để phát quảng bá thông tin an toàn hàng hải MSI, và - Dịch vụ FleetNet : được dùng để phát thông tin công cộng, hay thông tin quản lý khai thác đội tàu (non GMDSS). Các bức điện (Shore-to-Ship) của EGC có thể được địa chỉ hóa hoặc theo vùng địa lý (area calls) hoặc địa chỉ hóa theo nhóm đài tàu (group calls) : - Các cuộc gọi theo vùng địa lý có thể địa chỉ hóa theo vùng địa lý ấn định (16 NAVAREAs), hoặc địa chỉ hóa theo vùng địa lý nhất định (temporary geographical area)dạng hình tròn (với thông số là tọa độ tâm điểm và bán kính) hay dạng hình chữ nhật (với thông số là tọa độ điểm cực Tây Nam và kích thước hai cạnh). Các cuộc gọi theo vùng địa lý được đài tàu thu nhận tự động thông qua lựa chọn một hoặc một số vùng địa lý cần thu thông tin, hoặc thông qua xác định vị trí cập nhật của đài tàu liên quan đến vùng địa lý nhất định. - Các cuộc gọi theo nhóm cũng được đài tàu thu tự động thông qua thông số nhận dạng nhóm liên quan đến từng loại điện. Điện EGC là một loại thông tin một chiều (Shore-to-Ship) ứng dụng phương thức sửa lỗi FEC (forward error-correction techniques), tốc độ thấp (1200 bps), với mã truyền chữ ASCII. 3. Hệ thống SafetyNET. SafetyNET là một hệ thống cấu thành của Hệ thống GMDSS, sử dụng dịch vụ EGC để phát quảng bá thông tin an toàn hàng hải MSI. 63 Đã có quy hoạch quốc tế về cơ chế phối hợp thông tin và lịch trình phát của hệ thống SafetyNET. Điện SafetyNET có mã chỉ dẫn đặc biệt, gọi là mã C (C code), gồm 5 thành phần mô tả thông số đặc trưng cơ bản của bức điện, viết dưới dạng - C1:C2:C3:C4:C5. Trong đó : C1 : mã mức ưu tiên (priority code) 1 chữ số thập phân (distress, urgency, safety, routine) C2 : mã dịch vụ (service code) 2 chữ số thập phân (ví dụ : dự báo thời tiết - meteorological forecast ….) C3 : mã địa chỉ (address code) 12 ký tự (chữ số và chữ cái latin) (ví dụ : vùng cảnh báo thời tiết hình tròn - meteorological warning to circular area) C4 : mã chu kỳ phát lặp lại (repetition rate) 2 chữ số thập phân (ví dụ : phát lặp lại một lần - transmit once on receipt …) C5 : mã trình bày (presentation code) 2 chữ số thập phân (ví dụ : mã IA5 - International Alphabet number 5,odd parity …) 64 Mô tả khái quát về SafetyNET 65 66 67 6.5. HỆ THỐNG HF NBDP. Để phát thông báo an toàn hàng hải MSI cho các vùng biển không có khả năng phủ sóng bởi các hệ thống NAVTEX quốc tế và SafetyNET, Hệ thống GMDSS còn có hệ thống HF NBDP mode FEC. Các tần số quốc tế được quy định phát MSI ở dải tần HF là : Dải 4 MHz 4210 kHz 6 MHz 6314 kHz 8 MHz 8416.5 kHz 12 MHz 12579 kHz 16 MHz 16806.5 kHz 19 MHz 19680.5 kHz 22 MHz 22376 kHz 26 MHz 26100.5 kHz Nhiều quốc gia đã có kế hoạch phát triển hệ thống HF NBDP MSI . 68 Câu hỏi ôn tập chương 6 : 1. Các hệ thống phát MSI trong GMDSS. 2. Đặc tính hệ thống NAVTEX quốc tế. 3. Đặc tính hệ thống SafetyNet quốc tế