Bên cạnh đó, do công nghệ phát triển đã cho phép nâng cao công suất bức xạ đẳng hướng của vệ tinh (EIRP) bằng công nghệ đa búp sóng, cấu hình vùng phủ vệ tinh dạng tổ ong và sử dụng công nghệ mã hóa điều chế thích ứng ACM (Adaptive Coding and Modulation) của tiêu chuẩn công nghệ DVB-S2 (Digital Video Broadcasting - Satellite - Second Generation) đã cải thiện đáng kể yêu cầu tỷ lệ công suất sóng mang trên công suất tạp âm C/N (carrier-to-noise ratio) của hệ thống, giúp bù được suy hao do mưa ở băng tần Ka. Do đó, các nước thuộc khu vực nhiều mưa như khu vực Châu Á, trong đó có Việt Nam đã có thể phóng vệ tinh, cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh ở băng tần Ka. Điều này trước đây không thực hiện được.
Kỹ thuật và công nghệ
Dịch vụ vệ tinh băng rộng ở băng tần Ka là một cách tiếp cận mới đối với công nghệ thông tin vệ tinh ở khu vực Châu Á. Hiện nay, công nghệ vệ tinh băng tần Ka đã được phát triển ở nhiều mặt như:
(1) Hệ thống sử dụng búp sóng nhỏ, phủ diện tích nhỏ (spot beams) thay cho việc phải thiết kế một vùng phủ sóng duy nhất trên một khu vực. Việc sử dụng hiệu quả băng thông dẫn đến chi phí truyền dẫn thấp hơn, thông lượng cao hơn trên mỗi Mbytes. Ở khu vực Châu Âu, vệ tinh băng tần Ka đã được ký hợp đồng hoặc có kế hoạch phóng trong thời gian tới được thiết kế từ hàng chục, thậm trí lên đến vài trăm búp sóng spot beam cho các hệ thống truy cập băng thông rộng. Spot beam thường có khẩu độ nhỏ hơn 0,3° và sử dụng kỹ thuật sửa lỗi định hướng búp sóng tiên tiến. Kiểu kiến trúc mới này đánh dấu một bước chuyển tiếp về công nghệ đối với thông tin vệ tinh. Đó là vệ tinh có đa búp sóng đã chứng minh tính hiệu quả trong việc truy cập Internet băng thông rộng và các ứng dụng đa phương tiện khác.
(2) Do băng thông băng tần Ka lớn và sự cần thiết phải hỗ trợ đa búp sóng, vệ tinh Ka-band thường thực hiện bộ thu băng rộng (bộ phát đáp băng thông lên tới 300MHz - 600MHz), cao hơn khoảng mười lần so với bộ phát đáp băng C, Ku (điển hình là với băng thông 27MHz, 36MHz hoặc 54MHz). Điều này kết hợp với kết quả công nghệ truyền dẫn VSAT tiên tiến ở các vệ tinh băng tần Ka, cho phép tăng năng lực gấp 10-100 lần so với các vệ tinh Ku truyền thống. Do vậy, các thế hệ mới của vệ tinh băng tần Ka còn được gọi là vệ tinh dung lượng lớn (High Throughput Satellites hoặc HTS).
(3) Ở tần số cao hơn (đối với một khẩu độ ăng ten vệ tinh cho trước) sẽ có thể tạo ra búp sóng nhỏ hơn (cho phép tạo ra vùng phủ vệ tinh với nhiều vùng phủ nhỏ (tế bào nhỏ-small cell)) với lợi thế:
* Ở hướng đi (gateway - đến - thiết bị đầu cuối): Cho phép công suất vệ tinh được sử dụng một cách hiệu quả với công suất bức xạ đẳng hướng (e.i.r.p.) cao ở khu vực đã định.
* Ở hướng về (thiết bị đầu cuối - đến - gateway): Cho phép cải thiện hệ số số phẩm chất của vệ tinh G/T (Antenna gain-to-noise-temperature) đảm bảo cho một tỷ lệ lỗi bit nhỏ (so với các băng tần số thấp hơn) dẫn tới thiết bị đầu cuối người sử dụng nhỏ hơn.
EIRP và G/T cao sẽ cho phép sử dụng anten kích thước nhỏ (ví dụ anten có đường kính 40cm) tương thích với các yêu cầu về khả năng di chuyển. Hệ thống không yêu cầu ăng-ten với đường kính lớn, hoặc công suất lớn để truyền dẫn tốc độ cao, dẫn đến chi phí thiết bị thấp hơn cho người tiêu dùng. Hơn nữa, các tiêu chuẩn băng tần Ka càng được phổ biến, thì nó sẽ càng làm giảm các chi phí của thiết bị người dùng. Tuy nhiên, nói chung, thiết bị đầu cuối vệ tinh nhỏ hơn sẽ đòi hỏi khoảng cách giữa hai vệ tinh lớn hơn để đảm bảo các hệ thống vệ tinh địa tĩnh băng tần Ka có thể hoạt động cùng tần số. Điều này gây khó khăn cho công tác phối hợp vệ tinh. Kích thước của thiết bị đầu cuối sẽ là một tham số cần phải tính toán và thỏa hiệp dựa trên khả năng phối hợp tần số, quỹ đạo vệ tinh.
(4) Cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần:
Do tái sử dụng tần số (sử dụng kỹ thuật đa búp sóng). Đối với khu vực dịch vụ nhất định, tế bào nhỏ hơn (vùng phủ tế bào) thì khả năng tái sử dụng tần số cao hơn. Nhiều hệ thống tái sử dụng tần số sẽ được sử dụng, điển hình là hệ thống 04 tế bào được sử dụng để đảm bảo tỷ số giữa công suất sóng mang mong muốn trên công suất nhiễu C/I (Carrier to Interference) tốt.
Về mặt kỹ thuật, công suất hệ thống cao hơn có thể cho phép: Tăng tốc độ dữ liệu đến và đi từ các thiết bị đầu cuối; nâng cao chất lượng dịch vụ; tăng số lượng các thiết bị đầu cuối trong hệ thống.
Về mặt thương mại: Kết hợp những yếu tố trên giúp cho hệ thống vệ tinh băng tần Ka giảm chi phí cung cấp dịch vụ, làm cho truy cập băng thông rộng với giá cả phải chăng cho thị trường tiêu dùng.
Truyền dẫn ở băng tần Ka có bất lợi so với các băng tần số thấp hơn, nhưng việc áp dụng các kỹ thuật loại trừ đối với cả người sử dụng và vệ tinh sẽ giúp giảm nhẹ bất lợi này. Ví dụ, phân bố đa dạng vị trí (location) của các gateway để tránh suy hao do mưa.
Liên quan đến vấn đề phối hợp tần số quỹ đạo vệ tinh, việc phối hợp tần số ở băng tần Ka có một số lợi thế, tạo thuận lợi khi thực hiện các cuộc đàm phán phối hợp vệ tinh:
Băng tần Ku tắc nghẽn khó triển khai hệ thống vệ tinh địa tĩnh băng rộng do trên quỹ đạo đã dầy đặc vệ tinh.
Ở các khu vực có không quá 1.000MHz cho mỗi hướng được phân bổ cho dịch vụ vệ tinh cố định FSS (Fixed-satellite service) trong băng tần Ku, trong khi ở băng tần Ka ít nhất là 2.500MHz.
Phối hợp tần số quỹ đạo vệ tinh ở băng tần Ka cho phép triển khai đài trái đất với đường kính ăng-ten nhỏ (66cm) với khoảng cách phân cách quỹ đạo giữa hai vệ tinh là 2 độ. Đường kính anten các đài trái đất thậm chí còn nhỏ hơn (40-45cm) nếu khoảng cách giữa các vệ tinh xa hơn.
Băng tần Ka cho phép cải thiện hiệu quả sử dụng phổ tần (tái sử dụng qua kỹ thuật đa búp sóng).
Tình hình đăng ký vị trí quỹ đạo vệ tinh băng tần Ka ở khu vực Châu Á và thế giới
Vệ tinh bao phủ khu vực Châu Á có quỹ đạo khoảng từ 74 độ Đông tới 165 độ Đông. Qua phân tích dữ liệu của Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) cho thấy:
Từ năm 2011 đến nay, Châu Á có 271 mạng vệ tinh được đăng ký ở băng tần Ka (đối với hồ sơ mạng vệ tinh ở giai đoạn phối hợp).
Có 28 nước đăng ký mạng vệ tinh băng tần Ka. Các nước không thuộc khu vực Châu Á cũng đăng ký vị trí quỹ đạo phủ khu vực Châu Á, đó là các nhà khai thác mạng vệ tinh lớn, cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh toàn cầu.
Các nước lớn của khu vực Châu Á đăng ký khá nhiều hồ sơ mạng vệ tinh băng Ka: Trung Quốc với 42 mạng (chiếm 15%), Nhật Bản 38 mạng (chiếm 14%), Hàn Quốc 13 mạng vệ tinh (chiếm 5%).
Trên phạm vi toàn cầu có 52 nước đã đăng ký băng tần Ka với 1.074 mạng vệ tinh được đăng ký từ năm 2011 đến nay (đối với hồ sơ mạng vệ tinh ở giai đoạn phối hợp). Trong đó, Pháp là nước đăng ký nhiều nhất, chiếm 18%.
Như vậy, số lượng hồ sơ đăng ký vị trí quỹ đạo vệ tinh ở băng tần Ka đang gia tăng; việc phối hợp tần số quỹ đạo vệ tinh ở băng tần Ka sẽ không còn dễ dàng. Hiện nay, Việt Nam đang nỗ lực tìm kiếm vị trí quỹ đạo phù hợp để sớm đăng ký ở băng tần này.