Tình hình phát triển, quản lý của chùm vệ tinh phi địa tĩnh băng rộng và công nghệ, thiết bị kiểm soát

1. Tình hình phát triển chùm vệ tinh phi địa tĩnh băng rộng và vấn đề quản lý

Trong thời gian những năm gần đây, công nghệ vệ tinh chùm phát triển rất mạnh mẽ với hàng ngàn vệ tinh phi địa tĩnh đã và đang tiếp tục được triển khai trên quỹ đạo tầm thấp (LEO) cho phép cung cấp dịch vụ băng rộng trên toàn cầu, nhất là tại các vùng khó tiếp cận với độ trễ thấp, tốc độ cao và dung lượng lớn. Một số chùm vệ tinh phi địa tĩnh băng rộng thương mại lớn đã triển khai hoặc có kế hoạch triển khai trong thời gian 2-3 năm tới như sau:

Trong đó, SpaceX đã phóng lên quỹ đạo hơn 3500 vệ tinh Starlink (20/10/2022), chiếm hơn 70% số vệ tinh thế hệ 1 dự kiến trên quỹ đạo, sẵn sàng cung cấp dịch vụ internet băng rộng tại 40 quốc gia [6] (chưa có tại Việt Nam) và hiện đã đạt trên 1 triệu người dùng (19/12/2022); OneWeb đã đưa lên quỹ đạo 504 vệ tinh, đạt gần 80% (08/12/2022) và sẽ hoàn thành phóng chùm vệ tinh lên quỹ đạo, cung cấp dịch vụ toàn cầu vào cuối 2023[7].

Những yêu cầu quản lý nhà nước cần phải xem xét để đảm bảo an ninh, quốc phòng, an toàn mạng lưới và thị trường viễn thông cạnh tranh lành mạnh, bao gồm:

- Chính sách cấp phép kinh doanh dịch vụ viễn thông để đảm bảo thực hiện cam kết quốc tế trong kinh doanh viễn thông, đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu về an toàn, an ninh quốc phòng, các mục tiêu chính sách công cộng chính đáng;

- Yêu cầu về việc đấu nối thông qua cổng kết nối quốc tế (đài gateway) tại một quốc gia để đảm bảo an toàn an ninh và cạnh tranh lành mạnh giữa doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông qua vệ tinh và doanh nghiệp cung cấp dịch vụ cố định và di động mặt đất;

- Chính sách cấp phép tần số vô tuyến điện đối với vệ tinh, đài gateway và thiết bị của người sử dụng để bảo vệ cho các hệ thống thông tin vô tuyến điện hiện đang được cấp phép hoạt động không bị ảnh hưởng can nhiễu;

- Giám sát thường xuyên hoạt động phát sóng và việc tuân thủ các quy định của quốc gia và quốc tế trong lĩnh vực thông tin vô tuyến vệ tinh của các hệ thống vệ tinh NGSO băng rộng;

- Xử lý các trường hợp can nhiễu phát sinh từ các hệ thống vệ tinh NGSO băng rộng đến các đài trái đất thuộc nghiệp vụ cố định và quảng bá qua hệ thống vệ tinh GSO; đài vô tuyến cố định mặt đất vi ba; và các đài trái đất, gateway của hệ thống vệ tinh NGSO khác.

2. Kinh nghiệm quốc tế về quản lý hệ thống vệ tinh NGSO

2.1. Cấp giấy phép kinh doanh dịch vụ và yêu cầu về gateway

- Cấp giấy phép cung cấp dịch vụ viễn thông vệ tinh: Các quốc gia thuộc liên minh Châu Âu (EU), New Zealand miễn giấy phép cung cấp dịch vụ. Mỹ[8], Canada[9] yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ phải có giấy phép (trừ trường hợp đã được cấp giấy phép vệ tinh). Úc[10] quy định phải có giấy phép cung cấp dịch vụ. Brazil[11] yêu cầu phải có giấy phép thông qua một công ty viễn thông trong nước.

- Yêu cầu về đặt đài gateway: Các quốc gia thuộc EU, Anh[12], Brazil, Mỹ, Úc không nêu yêu cầu cụ thể phải đặt gateway trong nước. Canada, Nga[13], Trung Quốc[14] yêu cầu tất cả các nhà cung cấp dịch vụ vệ tinh nước ngoài phải đặt đài gateway tại nước mình.

2.2. Cấp giấy phép tần số vô tuyến điện

Hệ thống vệ tinh NGSO bao gồm 3 thành phần chính: vệ tinh, đài gateway và thiết bị người sử dụng. Cách tiếp cận cấp phép cho các thành phần của hệ thống vệ tinh NGSO như sau:

- Cấp phép vệ tinh: Mỹ và Canada chịu trách nhiệm thực hiện nộp hồ sơ (filing) mạng vệ tinh đăng ký với ITU cho hệ thống vệ tinh NGSO nào thì cấp phép cho hệ thống vệ tinh NGSO đó. Trong các quốc gia thuộc EU, Đức[15] và Pháp[16] yêu cầu phải có giấy phép tần số.

- Cấp phép đài gateway: Các quốc gia như Mỹ, Anh, Úc, Brazil, Canada, EU đều cấp giấy phép theo từng đài.

- Cấp phép đài trái đất: Các quốc gia thuộc EU miễn cấp phép. Anh, Mỹ, Brazil, Canada và Úc cấp phép một giấy phép chung cho nhà cung cấp dịch vụ mà không cấp phép riêng cho từng người sử dụng.

2.3. Giám sát tuân thủ các quy định của quốc gia và quốc tế

Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đã quy định mức giới hạn mật độ thông lượng công suất tương đương (EPFD bằng tổng PFD của các vệ tinh NGSO) trên bề mặt trái đất được phát xạ từ hệ thống vệ tinh NGSO tại điều 22 của Thể lệ vô tuyến điện ITU (Radio Regulations) để bảo vệ cho các đài trái đất thuộc nghiệp vụ cố định và quảng bá qua hệ thống vệ tinh GSO, đài vô tuyến thiên văn, và đài vô tuyến cố định mặt đất vi ba đã được cấp phép hoạt động từ trước không bị ảnh hưởng can nhiễu từ hệ thống vệ tinh NGSO.

Hiện nay, có 12 quốc gia (bao gồm Việt Nam) đã xây dựng hệ thống kiểm soát vô tuyến điện vệ tinh với trang thiết bị kiểm soát ở các mức độ khác nhau[17] để giám sát hoạt động phát sóng cung cấp dịch vụ và việc tuân thủ theo các điều kiện kỹ thuật và quy định trong giấy phép tần số, cụ thể là:

- Hệ thống kiểm soát vô tuyến điện vệ tinh GSO và NGSO: Có 5 quốc gia, gồm Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Oman và Đức (Đức chia sẻ thông tin khai thác theo thỏa thuận chung giữa một số quốc gia thành viên của CEPT gồm có Đức, Pháp, Anh, Luxembourg, Hà Lan và Thụy Sỹ)

- Hệ thống kiểm soát vô tuyến điện vệ tinh GSO: Có 7 quốc gia, gồm Mỹ, Ukraine, Kazakhstan, Brazil, Indonesia, Malaysia và Việt Nam.

3. Các trường hợp can nhiễu phát sinh từ hệ thống vệ tinh NGSO

Các chùm vệ tinh phi địa tĩnh băng rộng thế hệ mới như Starlink, OneWeb…sử dụng công nghệ chùm tia đa điểm (spot beams) và lái chùm tia (steerable beams) để tạo ra mạng lưới các ô (cells) phủ sóng trên bề mặt trái đất tương tự như các hệ thống thông tin di động tế bào số mặt đất và cấu hình các ô phủ sóng có thể được điều chỉnh năng động, linh hoạt nhờ sử dụng kỹ thuật ăng ten mảng pha trên vệ tinh. Ví dụ vệ tinh Starlink có 16 chùm tia, mỗi chùm tia tạo ra 7 ô phủ sóng trên mặt đất với đường kính mỗi ô 24,13 km và vùng phủ của một vệ tinh là 6064 km2[18].

Khi các chùm vệ tinh phi địa tĩnh băng rộng hoàn thành triển khai hàng trăm đến hàng ngàn vệ tinh NGSO bay trên bầu trời, có khả năng xảy ra can nhiễu từ các hệ thống vệ tinh NGSO đến các đài trái đất thuộc nghiệp vụ cố định và quảng bá qua hệ thống vệ tinh GSO, đài vô tuyến thiên văn, và các đài trái đất, gateway của hệ thống vệ tinh NGSO khác sử dụng chung hoặc lân cận băng tần Ku và Ka như sau[19]:

a) Can nhiễu giữa các hệ thống vệ tinh NGSO với nhau

Can nhiễu khi các vệ tinh của các hệ thống NGSO khác nhau xuất hiện trong cùng vùng không gian từ hướng thu-phát của thiết bị người sử dụng (in-line events: khi chùm tia của hai hệ thống hướng quá gần nhau trong một một khoảng thời gian ngắn). Mặc dù, thời gian xảy ra in-line events rất ngắn, có thể vài giây nhưng có thể lặp lại và làm cho thiết bị người sử dụng mất nhiều thời gian hơn để kết nối lại với mạng. Mặt khác, in-line events sẽ có tác động can nhiễu nghiêm trọng hơn đối với đài gateway vì có thể dẫn tới hàng trăm thiết bị đầu cuối người sử dụng bị ảnh hưởng. In-line events thường xuyên xảy ra có thể làm gián đoạn hoặc làm suy giảm các dịch vụ được cung cấp cho người dùng.

b) Can nhiễu từ vệ tinh NGSO đến đài trái đất GSO

Can nhiễu giữa chùm vệ tinh NGSO băng rộng với các hệ thống vệ tinh GSO cũng có 2 cơ chế chính: Nhiễu từ một vệ tinh NGSO khi gần sát đường truyền dẫn của vệ tinh GSO đến đài trái đất (in-line events) và nhiễu cộng gộp (aggregate interference) từ nhiều vệ tinh NGSO phát xạ vào búp sóng phụ (side lobe) của ăng ten đài trái đất GSO.

c) Xử lý các trường hợp can nhiễu phát sinh từ hệ thống vệ tinh NGSO

Đặc điểm nhiễu từ các hệ thống vệ tinh NGSO có thể sẽ cục bộ, nhất thời nhưng có thể lặp lại, và thay đổi theo thời gian, không gian và vị trí địa lý. Do đó, tại các Hội nghị về kiểm soát vô tuyến điện vệ tinh quốc tế (ISRMM), đại diện của Ofcom đã đề xuất cách tiếp cận mới trong giám sát nhiễu sóng vệ tinh, trong đó các phép đo được thực hiện gần hoặc tại địa điểm bị nhiễu [20] bằng hệ thống kiểm soát tần số vệ tinh lưu động. ITU cũng khuyến nghị[21] kiểm soát các phát xạ từ đài vũ trụ vệ tinh GSO và NGSO (downlink) sử dụng trạm kiểm soát cố định.

4. Tình hình quản lý thông tin vô tuyến điện vệ tinh tại Việt Nam

Cấp giấy phép kinh doanh dịch vụ viễn thông: Hiện nay, dịch vụ viễn thông vệ tinh cung cấp qua biên giới đang được quản lý thông qua thỏa thuận thương mại với doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thông vệ tinh quốc tế được cấp phép hoạt động tại Việt Nam theo cam kết quốc tế và được quy định tại Điều 11 Nghị định 25. Luật Viễn thông 2009 chưa có quy định cụ thể về kinh doanh dịch vụ vệ tinh, mới chỉ nêu nguyên tắc theo các cam kết quốc tế mà Việt Nam là thành viên..

Cấp giấy phép tần số vô tuyến điện: Theo quy định của pháp luật hiện nay, đối tượng được cấp giấy phép sử dụng tần số và quỹ đạo vệ tinh là tổ chức hoạt động hợp pháp tại Việt Nam[22]. Hiện nay, Cục đã cấp giấy phép cho Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam sử dụng tần số và quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh đối với 2 vệ tinh Vinasat 1 và 2; đài trái đất (Gateway và thiết bị người sử dụng) phải có giấy phép sử dụng tần số và thiết bị vô tuyến điện cấp cho từng đài khi sử dụng tại Việt Nam[23].

 5. Giải pháp thiết bị, công nghệ kiểm soát hệ thống vệ tinh NGSO

Theo khuyến nghị của ITU[24], giải pháp kiểm soát hệ thống vệ tinh NGSO bao gồm hệ thống kiểm soát vệ tinh cố định và xe kiểm soát vệ tinh lưu động. Hai hệ thống này có cấu trúc chung, gồm có ăng ten, máy thu và phần mềm kiểm soát phổ tần. Để kiểm soát hệ thống vệ tinh NGSO cần ăng ten có khả năng quay với vận tốc cao và các góc quay có khả năng chuyển động toàn phần để có thể bám vệ tinh NGSO di chuyển với tốc độ cao. Hiện nay, có 2 loại công nghệ ăng ten kiểm soát hệ thống vệ tinh NGSO[25]:

(1) Ăng ten mặt phản xạ parabol (parabolic reflector antenna):

- Ưu điểm: công nghệ đã hoàn thiện, chất lượng ổn định và đã thương mại hóa trên thị trường; góc quan sát rộng; tăng ích ăng ten cao và không thay đổi theo góc quan sát;

- Nhược điểm: Chỉ có thể bám sát một vệ tinh tại thời điểm nhất định; kích thước ăng ten lớn; cấu trúc quay cơ khí phức tạp; bảo dưỡng và sửa chữa phức tạp.

Ăng ten Parabol XY dùng cho kiểm soát vệ tinh NGSO

(2) Ăng ten mảng pha (phased-array antenna):

- Ưu điểm: Bám sát nhiều vệ tinh bằng nhiều búp sóng tại cùng một thời điểm; kích thước nhỏ gọn; không cấu trúc quay cơ khí; dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa thay thế; có hiệu suất tốt hơn, độ tin cậy cao hơn và chi phí thấp hơn.

- Nhược điểm: công nghệ đang phát triển cho kiểm soát vô tuyến vệ tinh và hiện chưa có sản phẩm thương mại hóa trên thị trường.

6. Kết luận

Với sự phát triển mạnh mẽ và mạng lưới phủ dịch vụ băng rộng toàn cầu ngày càng rộng lớn của các chùm vệ tinh phi địa tĩnh đặt ra những yêu cầu quản lý nhà nước để đảm bảo an ninh, quốc phòng, an toàn mạng lưới và thị trường viễn thông cạnh tranh lành mạnh. Vì vậy, mỗi quốc gia cần có chính sách quản lý phù hợp với các quy định, pháp luật hiện hành, cùng với đó là các giải pháp để giám sát có hiệu quả việc thực thi của các chùm vệ tinh khi được cấp phép cung cấp dịch vụ.                                               

                                                                                                                                                                     Trung tâm Tần số vô tuyến điện KV I

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]FCC Authorizes Kuiper Satellite Constellation | Federal Communications Commission July 30 2020

[2]FCC Grants Kepler Communications Access to US Market | Federal Communications Commission

[3]FCC Grants OneWeb U.S. Market Access for Expanded NGSO Constellation| Federal Communications Commission

[4]FCC Ruling on SpaceX Modification, FCC-21-48A1.pdf, April 2021.

[5]Telesat modifies its constellation: 2378318.pdf (fcc.report).

[6]www.nasaspaceflight.com/2022/10/spacex-3500-starlink/; https://broadbandnow.com/starlink;

[7]https://spacenews.com/spacex-launches-40-satellites-in-first-of-three-missions-for-oneweb/ (8/12/2022)

[8]Code of Federal Regulation – Telecomunication CRF 47 § 25.114; § 25.115; § 25.137;

[9]ised-isde.canada.ca/site/spectrum-management-telecommunications/en/learn-more/key-documents/procedures/client-procedures-circulars-cpc/cpc-2-6-02-licensing-space-stations

[10]www.acma.gov.au/licences/space-licence; www.acma.gov.au/licences/earth-licence-0;

[11]www.gov.br/anatel/pt-br/regulado/satellite/process-for-granting-satellite-landing-rights

[12]www.ofcom.org.uk/__data/assets/pdf_file/0018/229311/statement-ngso-licensing.pdf;

[13]https://www.zdnet.com/article/russia-limits-operations-of-foreign-communications-satellite-operators/;

[14]https://spacenews.com/satcom-companies-willing-to-partner-with-china-to-gain-market-access/;

[15]www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/EN/BNetzA/PressSection/PressReleases/2020/20201218_StarLink.pdf;jsessionid=B30DFE55F3E9A011F06FBEB0D0D38953?__blob=publicationFile&v=2;

[16]https://spacenews.com/starlink-regains-permission-to-operate-in-france/;

[17]REPORT ITU-R SM.2182-2 - Measurement facilities available for for the measurement of emissions from both GSO & non-GSO space stations; Report ITU-R SM.2453-0 6/2019 Cooperation in the field of space radio monitoring

[18]Techniacal information to supplement schedule S (Fcc 2016)

[19]Space Spectrum Strategy (15/3/2022): www.ofcom.org.uk/__data/assets/pdf_file/0024/233853/consultation-space-spectrum-refresh.pdf

[20]Handling NGSO satellite interference –ISRMM Meeting 23/9/2021 - Bharat Dudhia MIET - Ofcom - UK

[21]Sổ tay kiểm soát phổ tần của ITU (ITU Spectrum Monitoring Handbook 2011)

[22]Theo Điều 21 Luật Tần số vô tuyến điện số 42/2009/QH12, sửa đổi bổ sung số 09/2022/QH15

[23]Điều 21 Thông tư số 04/2021/TT-BTTTT quy định chi tiết và hướng dẫn thủ tục cấp giấy phép sử dụng tần số vô tuyến điện; cho thuê, cho mượn thiết bị vô tuyến điện; sử dụng chung tần số vô tuyến điện.

[24]Sổ tay kiểm soát phổ tần của ITU (ITU Spectrum Monitoring Handbook 2011); Report ITU-R SM.2424-0 (6/2018) Measurement techniques and new technologies for satellite monitoring

[25]https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=9594858: Review of Multibeam Phased Array Antennas as LEO Satellite Constellation Ground Station.pdf