Các ứng dụng của thông tin vệ tinh

So với các hệ thống thông tin mặt đất thì thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật hơn trên rất nhiều ứng dụng. Một ưu điểm vượt trội của thông tin vệ tinh so với các hệ thống thông tin mặt đất khác là sự sẵn sàng của thông tin vệ tinh ở khắp mọi nơi, bởi vậy nó thực sự đặc biệt hữu ích ở những nơi mà các công nghệ khác không thể cung cấp. Ngoài ra thông tin vệ tinh còn cung cấp một loạt các dịch vụ có tính toàn cầu.

Cho tới nay đã có 280 vệ tinh thương mại đang hoạt động cung cấp một loạt các dịch vụ viễn thông trên thị trường thông tin vệ tinh quốc tế (khu vực châu Á có khoảng 20 nhà khai thác vệ tinh với 80 vệ tinh đang hoạt động cung cấp các loại dịch vụ thông tin khác nhau). Thoại và truyền hình là các ứng dụng đầu tiên của hệ thống thông tin vệ tinh. Cho tới năm 1988, khi hệ thống cáp quang xuyên biển được thực hiện thì thông tin vệ tinh được lựa chọn cho việc kết nối trung kế cho mạng điện thoại. Từ đó, các nhà khai thác mạng viễn thông sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh để mở rộng hạ tầng cơ sở của mạng mặt đất, đầu tiên là làm hệ thống dự phòng hoặc là được mở rộng để kết nối với mạng PSTN nhằm đáp ứng yêu cầu phục vụ viễn thông toàn cầu. Tuy nhiên, do tốc độ phát triển kinh tế nhanh nên nhu cầu sử dụng bộ phát đáp cho các cuộc gọi đường dài và một loạt các dịch vụ khác như: Internet, VoIP, băng rộng, mạng dùng chung, video, mạng thông tin di động... cũng phát triển theo. Dưới đây là một số ứng dụng của thông tin vệ tinh hiện nay.

Dịch vụ Internet qua vệ tinh:

Dịch vụ Internet qua vệ tinh được chia làm hai mảng chính: các dịch vụ trung kế (tương tự như trung kế trong hệ thống điện thoại), và truy nhập trực tiếp nhờ việc cài đặt VSAT hai chiều. Các dịch vụ trung kế được cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet và các nhà khai thác mạng Internet bao gồm:

- Đồng bộ, cận đồng bộ, song công

- Chia sẻ băng tần giữa các khu vực

- Truyền qua sóng mang số và băng tần video số

- Khả năng tích hợp các dịch vụ thuê riêng/mạng hiện có bởi các thiết bị đầu cuối mặt đất IP

Trong khi đó dịch vụ truy nhập trực tiếp được cung cấp chủ yếu cho các doanh nghiệp, các khách hàng sử dụng trực tiếp dịch vụ Internet. Các ứng dụng nói chung được chia làm nhóm: thời gian thực và thời gian không thực. Nhóm ứng dụng tương tác thời gian thực như: truy nhập Web, hội nghị truyền hình, đào tạo từ xa, trò chơi trực tuyến,... và cập nhập cơ sở dữ liệu, ánh xạ server Web, truyền các file có dung lượng lớn. Video quảng bá một chiều thuộc nhóm các ứng dụng thời gian không thực. Hiện nay, các ứng dụng này không còn phụ thuộc vào một công nghệ duy nhất, chẳng hạn như đàm thoại không chỉ được thực hiện qua mạng điện thoại truyền thống mà còn có thể được thực hiện trực tiếp qua mạng Internet (VoIP) và cũng không chỉ giới hạn ở phạm vi dưới mặt đất, khi đi trên máy bay cũng có thể sử dụng Internet.

Dịch vụ Internet qua vệ tinh được phát triển vào giữa những năm 1990. Năm 1996, hệ thống mạng Huges đã cung cấp dịch vụ truy nhập trực tiếp Internet từ máy tính cá nhân ở tốc độ 400 kbit/s (tốc độ luồng thông tin giữa máy tính cá nhân và vệ tinh). Tốc độ này lớn hơn 14 lần tốc độ truy nhập Internet thông qua modem thông thường với tốc độ 28,8 kbit/s trước đây và bây giờ là tốc độ 56 kbit/s và nhanh gấp 3 lần tốc độ truy nhập qua đường mạng tích hợp số ISDN (144 kbit/s). Vệ tinh cung cấp dịch vụ Internet này hoạt động trong băng tần Ku (14/11GHz) với 8 bộ phát đáp 54 MHz và 16 bộ phát đáp 27 MHz. Tuy nhiên với các dịch vụ yêu cầu băng thông rộng như đa phương tiện, hội nghị truyền hình, truyền tệp (file) lớn thì băng thông của băng tần Ku chưa thể đáp ứng đầy đủ. Chính vì lý do đó mà cần phải phát triển thông tin vệ tinh trên cơ sở sử dụng băng tần cao hơn như băng tần K (18-27 GHz), Ka (27-40 GHz) với băng thông tương ứng là 9 GHz và 13 GHz.

Các dịch vụ truy nhập trực tiếp có hiệu quả kinh tế cao được thiết kế cung cấp dịch vụ cho những địa điểm nhỏ như văn phòng, công ty nhỏ, người sử dụng đơn lẻ. Theo như dự đoán của các nhà nghiên cứu thị trường thì tới năm 2010 sẽ có khoảng 250 triệu gia đình và 38 triệu doanh nghiệp sử dụng dịch vụ băng thông rộng như các tuyến kết nối 2 Mbit/s hoặc cao hơn.

Băng rộng

Các nhà cung cấp viễn thông bên cạnh việc sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh làm môi trường truyền dẫn, còn cung cấp các dịch vụ bao phủ toàn cầu bởi việc sử dụng các băng tần đã có như băng tần C, băng tần Ku và tiếp theo là băng tần Ka. Thông tin vệ tinh khắc phục được một nhược điểm “nút cổ chai” trong các hệ thống mạng mặt đất bằng việc đóng vai trò như là một mạng chuyển tiếp cung cấp dịch vụ trực tiếp tới khách hàng.

Kỹ thuật nền tảng cho dịch vụ quảng bá của thông tin vệ tinh là dựa trên nền tảng giao thức Internet (IP) cho việc thiết lập các mạng đa phương tiện băng rộng. Lưu lượng IP bùng nổ mạnh mẽ kể từ năm 1997, và đó cũng là một trong những xu hướng phát triển có mức tăng trưởng cao đối với các nhà khai thác vệ tinh. Truy cập băng rộng qua Internet là truy cập hai chiều giống như truy nhập trực tiếp đường dây thuê bao số (DSL), các giải pháp tích hợp, các lớp dịch vụ và kích thước mạng được thiết kế phù hợp với nhu cầu, khách hàng chỉ cần mua lưu lượng mà họ cần, tin cậy và toàn cầu.

Cho đến nay việc sử dụng các bộ phát đáp cho các tuyến trung kế Internet tăng đáng kể. Vệ tinh có thể truyền tải lưu lượng lên tới 1300 Mbit/s cho mạng đường trục Internet. Đối với các nhà khai thác vệ tinh thì lợi nhuận của họ chủ yếu nằm ở khu vực phát thanh, truyền hình quảng bá (chiếm tới 70% lợi nhuận từ việc cho thuê các bộ phát đáp). Tuy nhiên, con số này sẽ giảm do nhu cầu sử dụng các bộ phát đáp cho các kết nối Internet trung kế, trực tiếp hay các mạng doanh nghiệp tăng cao. Trong thời gian 1998-2000, sự tăng trưởng của các dịch vụ Internet qua vệ tinh rất đáng kinh ngạc, ở phạm vi toàn thế giới với tốc độ tăng trưởng này là 958 %. Theo dự báo việc sử dụng các bộ phát đáp cho các tuyến ISP sẽ tăng 17% vào năm 2009.

VoIP
VoIP là một phần của thoại được truyền qua giao thức Internet theo hai kiểu: điện thoại Internet và thoại được truyền bằng giao thức Internet. Điện thoại Internet là một dịch vụ “không quản lý” qua mạng Internet công cộng. Thoại được truyền bằng giao thức Internet là một dịch vụ được quản lý sử dụng giao thức Internet. Các gói thoại được quản lý để cung cấp các mức độ chất lượng khác nhau. VoIP được cung cấp bởi các nhà khai thác mạng theo các tuyến riêng. VoIP truyền qua vệ tinh có một số thuận lợi như: triển khai nhanh, luôn sẵn sàng và đáng tin cậy, vùng phủ toàn cầu, dễ mở rộng, có thể truy nhập từ mọi địa hình khác nhau: đất liền, biển, hải đảo, rừng, núi,... Chỉ với một (hoặc vài) nút mạng có thể truy cập tới các điểm truy cập mạng chính khác tránh được tình trạng tắc nghẽn mạch so với các mạng IP khác.

PSTN
Mạng PSTN là nguồn kết nối chủ yếu cho hầu hết các nhà khai thác mạng. Chất lượng các tuyến thoại khác nhau được thiết kế để đáp ứng nhu cầu thực tế phụ thuộc vào hiệu chỉnh lỗi theo yêu cầu và phương pháp điều chế. Trước đây truyền dẫn thoại qua vệ tinh chiếm một tỷ lệ lớn của các bộ phát đáp vệ tinh, tuy nhiên con số này ngày càng nhỏ do việc phát triển các dịch vụ mới nhiều triển vọng hơn.

Mạng doanh nghiệp

Các doanh nghiệp có thể sử dụng dịch vụ này như: ngân hàng, các tổ chức tài chính, dầu lửa, khách sạn, hàng không, giáo dục, viễn thông... Các dịch vụ mà các tổ chức này có thể sử dụng như: truy nhập Internet, thoại, hội nghị truyền hình, kiểm tra thẻ tín dụng, đào tạo từ xa, phát hiện thảm hoạ, và hỗ trợ trong các trường hợp khẩn cấp.

Mô hình đào tạo từ xa qua hệ thống thông tin vệ tinh đang được ứng dụng hết sức có hiệu quả đối với những nước có địa hình phức tạp (nhiều quần đảo, đồi núi,..). Việt Nam có tới 80% dân cư sống ở khu vực nông thôn và có địa hình đồi núi hiểm trở , do đó đây là một mô hình đào tạo có hiệu quả cao và đem lại lợi ích nhiều mặt cho nền giáo dục quốc gia cũng như nâng cao trình độ dân trí của đại bộ phận nhân dân.

Truyền hình qua vệ tinh

Hiện nay, dịch vụ video qua vệ tinh được phân bố toàn cầu với các dịch vụ truyền trực tiếp tới nhà (dịch vụ DTH), thể thao, tin tức, sự kiện, HDTV... Ở nước ta, Đài truyền hình Việt Nam đã triển khai dịch vụ này.

Thông tin di động qua vệ tinh

Thông tin di động qua vệ tinh có nhiều ưu điểm như: có thể phát triển mạng toàn cầu, dễ dàng phân bố và cân bằng lại lưu lượng mạng, chi phí hạ tầng cơ sở thấp, có nhiều khả năng gia tăng lợi nhuận ở các dịch vụ mới.

Vệ tinh khí tượng là một loại vệ tinh nhân tạo được dùng chủ yếu để quan sát thời tiết và khí hậu trên Trái Đất. Các vệ tinh khí tượng không chỉ quan sát được mây và các hệ mây. Nó có thể quan sát được ánh sáng của thành phố, các vụ cháy, ô nhiễm, cực quang, cát và bão cát, vùng bị tuyết bao phủ, bản đồ băng, hải lưu, năng lượng lãng phí... và các thông tin môi trường khác được thu thập bởi vệ tinh khí tượng.

Vệ tinh khí tượng thường có hai loại quỹ đạo cơ bản: quỹ đạo địa tĩnh (vệ tinh địa tĩnh) và quỹ đạo cực.

Ảnh chụp ánh sáng bình thường của vệ tinh khí tượng chụp ban ngày người bình thường vẫn có thể hiểu được; mây, hệ mây như bão nhiệt đới, hồ, rừng, núi, tuyết, cháy, ô nhiễm, khói, sương mù... đều hiện ra. Ngay cả gió vẫn có thể xác định được dựa trên hình dạng mây, cách sắp xếp và sự di chuyển từ những bức ảnh trước đó.

Ảnh hồng ngoại và ảnh chụp nhiệt độ được chụp bằng các sensor cho phép các nhà phân tích xác định độ cao và loại mây, tính nhiệt độ mặt đất và mặt nước, đặt điểm mặt biển. Các ảnh hồng ngoại mô tả những xoáy nước trên biển và bản đồ các dòng hải lưu có giá trị kinh tế và công nghiệp hàng hải. Ngư dân và nông dân cũng cần biết nhiệt độ mặt đất và mặt nước để bảo vệ mùa màng trước sự băng giá hoặc tăng sản lượng đánh bắt trên biển. Hiện tượng El Niño cũng có thể được xác định. Dùng kỹ thuật tô màu ảnh kỹ thuật số, các sắc độ xám của ảnh được chuyển thành các màu để xác định các thông tin mong muốn một cách dễ dàng.

Kết luận

Với những ưu điểm nổi bật của mình về khả năng truyền dẫn, khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng, các dịch vụ truy nhập Internet băng rộng và với phát triển của các nền kinh tế khu vực châu Á - Thái Bình Dương thì thị trường thông tin vệ tinh của khu vực này sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, hứa hẹn một viễn cảnh tốt đẹp đối với các nhà khai thác vệ tinh châu Á trong đó có vệ tinh Vinasat của Việt Nam.