Nghiên cứu, xây dựng mạng truyền thông quang tốc độ cao dựa trên HAP phục vụ khắc phục thảm họa thiên nhiên

Trong những năm gần đây, đã có một sự gia tăng lớn về số lượng thiên tai, thảm họa thiên nhiên như động đất, sóng thần và lũ lụt diễn ra trên toàn hành tinh. Ở Việt Nam, tình hình lũ lụt, đặc biệt ở khu vực miền Trung và miền Đông Nam Bộ xảy ra thường xuyên. Trong trường hợp thiên tai nghiêm trọng, khả năng một số khu vực bị cô lập rất cao. Sự gián đoạn thông tin ảnh hưởng đến hoạt động cứu hộ và di tản. Những vấn đề như khắc phục sự gián đoạn của mạng truyền thông cần được giải quyết khẩn cấp… Mặc dù nhiều giải pháp truyền thông đã được triển khai trong điều kiện xảy ra thảm họa thiên nhiên. Nhìn chung, các giải pháp này chủ yếu dựa trên các hệ thống thông tin vệ tinh với kết nối ở tần số vô tuyến (RF). Hạn chế của các giải pháp này là tốc độ truyền dẫn thấp, chỉ có thể đáp ứng nhu cầu truyền dẫn các dịch vụ cơ bản như tiếng nói, SMS, truy cập internet tốc độ thấp với số lượng người sử dụng ít. Việc triển khai các kết nối vệ tinh phụ thuộc vào tài nguyên sẵn có khả dụng của các vệ tinh do đó không linh hoạt và đòi hỏi chi phí cao. Giải pháp sử dụng các hạ tầng trên cao HAP (các khí cầu, thiết bị bay không người lái…) có ưu điểm là thời gian triển khai nhanh, linh hoạt (về vị trí triển khai), chi phí hợp lý (tiết kiệm hơn so với thông tin vệ tinh), khả năng phủ sóng rộng hơn (so với các hệ thống vô tuyến mặt đất).

Chính vì thế, nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Đặng Thế Ngọc, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đứng đầu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, xây dựng mạng truyền thông quang tốc độ cao dựa trên HAP phục vụ khắc phục thảm họa thiên nhiên”. Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu giải pháp kết hợp HAP với truyền thông quang qua không gian FSO trong việc triển khai mạng truyền thông tốc độ cao phục vụ khắc phục thảm họa thiên nhiên.

Sau một thời gian triển khai, đề tài đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu đặt ra. Đóng góp chính của đề tài là đề xuất mô hình kiến trúc và xây dựng mô hình giải tích phân tích hiệu năng hệ thống truyền thông quang tốc độ cao dựa trên HAP cho 03 kịch bản ứng dụng khắc phục thảm họa thiên nhiên như sau:

- Hệ thống FSO chuyển tiếp đơn HAP với phân tập không gian ứng dụng cho kết nối backhaul trong mạng di động nhằm thay thế tạm thời cho các đường backhaul sợi quang bị đứt. Phân tập không gian kết hợp vớii điều chế PPM và tác sóng heterodyne giúp cải thiện hiệu năng (giảm BER, giảm công suất phát yêu cầu, tăng cự ly truyền dẫn của hệ thống)

 - Hệ thống FSO chuyển tiếp đơn HAP với xử lý toàn quang ứng dụng chuyển tiếp ảnh/thông tin viễn thám từ vệ tinh LEO nhằm cập nhật thông tin về tình hình thảm họa giúp cho công việc dự báo và tìm kiếm cứu nạn. Kỹ thuật xử lý toàn quang giúp đơn giản hóa kiến trúc trạm chuyển tiếp đặt tại HAP, giúp xử lý dữ liệu tốc độ cao, giảm năng lượng tiêu thụ và tăng thời gian sống của HAP.

- Hệ thống FSO chuyển tiếp nhiều HAP với xử lý toàn quang ứng dụng trong thiết lập mạng quang đường trục dung lượng cao dựa trên HAP, kết nối các trạm mặt đất ở những vùng bị cô lập ở xa mạng lõi với khoảng cách hàng trăm km.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14811/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.T.T (NASATI)