bai thao luan vsat

BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS2

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN

THÔNG TIN VỆ TINH

GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân

Nhóm 6: Châu Xuân Lộc

Nguyễn Văn Sáng

Trần Ngọc Anh

Trần Văn Đoàn

Đoàn Tấn Phương

Trương Quang Hiệp

Nhóm 6


MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................4

I.GIỚI THIỆU CHUNG:......................................................................................5

II.KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VSAT:...................................................................5

1/ Mạng VSAT:..................................................................................................5

1.1 Sơ đồ khối trạm VSAT:...........................................................................7

1.2 . Trạm HUB:...........................................................................................11

2/ Định nghĩa hệ thống VSAT:.......................................................................14

3/ Cấu hình của hệ thống:...............................................................................14

3.1/ Mạng VSAT hình sao (STAR):............................................................16

3.2/ Mạng VSAT hình lưới (MESH):.........................................................18

4/ Tần số sử dụng:............................................................................................19

III. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CỦA VSAT:..............................20

1/ Tổng quan về các kiểu VSAT:....................................................................20

2/ Kỹ thuật trải phổ trong mạng VSAT:.......................................................20

2.1/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA:............................................................................................................20

2.2/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA:............................................................................................................21

2.3/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA:.......................................21

IV. MỘT SỐ NỘI DUNG QUẢN LÝ LIÊN QUAN ĐẾN MẠNG VSAT.....22

1. Kết nối:.........................................................................................................22

2. Đánh số:........................................................................................................24

3. Cung cấp dịch vụ:........................................................................................24

V. CÁC ĐẶT TÍNH TIÊU BIỂU CỦA VSAT:.................................................25

1/ Kích thước mạng, số lượng VSAT trong một mạng:...............................25

Nhóm 6


2/ Các yêu cầu đối với phần không gian (công suất và độ rộng băng tần vệ tinh):....................................................................................................................25

VI. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIAO THỨC VÀ GIAO DIỆN MẶT ĐẤT CỦA MẠNG VSAT:..............................................................................................26

1/ Mô hình giao thức mạng VSAT:................................................................26

2/ Kiến trúc bên trong của mạng VSAT và sự triển khai các giao thức:....27

VII. CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ CỦA HỆ THỐNG VSAT:.................31

1/ Tổng quát về tính ưu-nhược của hệ thống VSAT:...................................31

2/ Các ứng dụng trong thông tin một chiều:.................................................32

3/ Các ứng dụng trong thông tin hai chiều:...................................................33

VIII. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG MẠNG VSAT TRONG VIỄN THÔNG Ở VIỆT NAM:...........................................................................................................34

1/ Hiện trạng:...................................................................................................34

2/ Tiềm năng của dịch vụ VSAT trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá:.....35

3/ Giới thiệu hệ thống VSAT-IP ( mạng thông tin băng rộng qua vệ tinh thế hệ mới ) :...........................................................................................35

3.1/ Hoạt động của VSAT-IP băng rộng:...................................................36

3.2/ Giới thiệu vệ tinh IP-STAR-1:.............................................................38

IX.KẾT LUẬN:...................................................................................................39

Nhóm 6


LỜI MỞ ĐẦU

Nửa cuối thế kỷ 20, cùng với sự phát triển mạnh mẽ các công nghệ viễn thông, việc ra đời và lớn mạnh của thông tin vệ tinh là tất yếu để thay thế cho các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp tiếp mặt đất. Hệ thống thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật so với các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp mặt đất, thể hiện ở giá thành, khả năng quảng bá và độ linh hoạt cao.

Kỹ thuật thông tin vệ tinh bao gồm những công nghệ rất phức tạp bởi đặc điểm truyền dẫn của vệ tinh là có đường truyền rất xa và độ trễ lớn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc hệ thống vệ tinh sẽ phải chịu tổn hao môi trường, tạp âm, can nhiễu. Các kỹ thuật thông tin vệ tinh thông dụng nhất như xử lý băng gốc, điều chế, khuếch đại công suất, đa truy nhập, bù tổn hao, chống lỗi, …

Hệ thống VSAT (Verry Small Aperture Terminal) là một hệ thống thông tin vệ tinh với các trạm đầu cuối có khẩu độ nhỏ, cung cấp các đường truyền số liệu và điện thoại số qua vệ tinh chỉ cần sử dụng các anten có đường kính tương đối nhỏ. Sự xuất hiện của nó không ảnh hưởng tới các mạng hiện có mà còn hỗ trợ để tăng tính linh hoạt cho mạng. Nó cung cấp các tính năng ưu việt cho các khách hàng sử dụng.

Ở Việt Nam, công nghệ thông tin vệ tinh đã được ứng dụng từ năm 1980 (Đài vệ tinh Hoa Sen 1), đến nay sau hơn 20 năm đổi mới phát triển, ngành Viễn thông Việt Nam đã thiết lập mạng viễn thông quốc gia rộng lớn trong toàn quốc nhưng vẫn còn nhiều vùng sâu vùng xa có địa hình hiểm trở chưa được kết nối vào mạng viễn thông công cộng quốc gia. Để đáp ứng các yêu cầu thông tin cho các vùng sâu vùng xa, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (trước đây là Tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam) từ cách đây 10 năm đã thiết lập hệ thống thông tin VSAT (với nhiều ưu điểm hơn hẳn các hệ thông thông tin mặt đất) đến hàng chục tỉnh miền núi, các hải đảo, đưa dịch vụ điện thoại đến 100% xã trong toàn quốc. Ngày nay, dịch vụ đa dạng trên cơ sở hội tụ công nghệ thông tin và truyền thông là xu thế tất yếu của thế giới và ở Việt Nam đang được ứng dụng rộng rãi, việc dùng một hệ thống VSAT mới đa dịch vụ cho các vùng sâu, vùng xa và phục vụ an ninh quốc phòng cũng như các nhu cầu sử dụng đặc biệt là rất cần thiết. Do đó việc nghiên cứu những vấn đề lý thuyết, thực nghiệm về mạng VSAT và các ứng dụng trong điều kiện Việt Nam hiện nay có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của ngành Bưu chính Viễn thông nói riêng và phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nói chung.

Nhóm 6


I.GI Ớ I THIỆU CHUNG:

Lịch sử phát triển của ngành thông tin vệ tinh đã trải một thời gian dài phát triển, từ sự khởi đầu đơn giản cho đến những hệ thống phức tạp, ngày càng được hoàn thiện và không ngừng phát triển trong tương lai.

VSAT (Verry Small Aperture Terminal) nghĩa là “trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ”, được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với một trạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ (HUB), từ đó kết nối qua mạng viễn thông mặt đất.

Cùng với việc hạ giá thành và kích thước, số lượng trạm vệ tinh mặt đất tăng lên không ngừng. Các trạm vệ tinh cỡ nhỏ, với kích thước an-ten từ 1,2m đến 1,8m đã trở nên quen thuộc với tên gọi VSAT được phát triển từ những năm 1980 bởi Công ty Telcom General (Mỹ). Một số quan điểm xem trạm vệ tinh VSAT như là thiết bị đầu cuối viễn thông (terminal) thay vì sử dụng khái niệm trạm mặt đất (earth station) với cách nhìn trạm VSAT như là thiết bị đầu cuối của mạng viễn thông (thoại, fax, Internet), của mạng quảng bá (xem truyền hình) hoặc như là thiết bị chuyển đổi lưu lượng trong nội bộ mạng VSAT. Quan điểm này cũng hoàn toàn phù hợp với định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU) về thiết bị đầu cuối số liệu DTE (Data Teminal Equipment) là thực hiện chức năng chuyển đổi lưu lượng số liệu đầu cuối. Nếu phân tích theo khía cạnh về kích thước trạm vệ tinh thì trạm VSAT được xem là bước trung gian của quá trình phát triển từ trạm vệ tinh mặt đất cỡ lớn đến máy đầu cuối thông tin di động vệ tinh hay từ nghiệp vụ thông tin cố định vệ tinh, đến nghiệp vụ thông tin di động vệ tinh.

Có thể xem mạng VSAT là mạng cố định vệ tinh và dịch vụ VSAT là dịch vụ cố định vệ tinh cho phép người sử dụng với an-ten vệ tinh cỡ nhỏ có thể sử dụng các loại hình dịch vụ viễn thông, truyền thông trực tiếp từ mạng VSAT thông qua đường truyền dẫn vệ tinh.

II.KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VSAT:

1/ Mạng VSAT:

Nhóm 6


Hình 1. Ví dụ tổng quan về hệ thống vệ tinh VSAT

Thông tin vô tuyến dùng khoảng không gian làm môi trường truyền tín hiệu. Chỉ cần lắp

đặt các thiết bị thu, phát ở một khoảng cách thích hợp hoặc chuyển tiếp qua vệ tinh. Bằng

phương pháp: Bên phát bức xạ các tín hiệu thông tin bằng sóng điện từ, phía thu nhận

sóng điện từ từ bên phát qua không gian hoặc qua vệ tinh, tách lấy tín hiệu gốc. Việc sử

dụng thông tin vô tuyến có nhiều tính năng ưu việt, tín hiệu không bị ngắt khi có các

thảm hoạ, thiết lập dễ dàng, phạm vi rộng, có tính hiệu quả kinh tế cao, được sử dụng

rộng rãi trong truyền hình, hàng không, quân sự, thông tin vệ tinh - vũ trụ... Tuy nhiên nó

có một số nhược điểm như là hiện tượng Fading, suy hao do mưa và nhiễu vì thông tin vô

tuyến dùng không gian làm môi trường truyền tín hiệu.

Một mạng VSAT bao gồm: Một vệ tinh thông tin, một trạm trung tâm (HUB) với anten khoảng từ 4,5m đến 11m và một mạng gồm nhiều trạm đầu cuối VSAT (các trạm Remote) với các anten nhỏ (thường từ 0,9 đến 2,4m).

Nhóm 6


1.1 Sơ đồ khối trạm VSAT:

Theo chức năng, trạm mặt đất VSAT được chia làm ba phần là anten, khối thiết bị ngoài ODU (Out Door Unit) và khối thiết bị trong nhà IDU (In Door Unit) được kết nối bởi một cặp dây cáp. Các VSAT trao đổi thông tin với nhau qua mạng đó là mạng VSAT.

a/ Anten:

VSAT là thiết bị được biết như là một trạm mặt đất, được dùng để nhận tín hiệu từ vệ tinh truyền tới.Cho phép truyền tín hiệu qua vệ tinh một cách đáng tin cậy, mà chỉ cần sử dụng đĩa anten có đường kính điển hình vào khoảng 0,69m đến 1,30m (2 feet – 4 feet). Các đĩa anten này được đặt trên nóc nhà hay trên mặt đất.

b/ODU:

Nhóm 6


Đối với một đặc điểm kỹ thuật thích hợp ODU, như một giao diện để cácvệ tinh, các thông số quan trọng sau:

- Truyền và nhận các băng tần; - Truyền và nhận kích thước bước nhảy để điều chỉnh tần số của tần số sóng mang phát hoặc điều chỉnh tần số sóng mang thu

- Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP), xác địnhhiệu suất của các đường lên tần số vô tuyến. các EIRPphụ thuộc vào độ lợi của ăng ten thu được, và do đó kích thước của nó vàtần số phát, và truyền công suất khuyếch đại ở đầu ra - Nhiệt độ hoạt động, gió, mưa và độ ẩm cũng có nhiều tác động đến sự vận hành củ hệ thống

Nhóm 6


Bảnghiển thị các giá trị tiêu biểu cho ODU của VSA

c/ IDU:

Nhóm 6


IDU được lắp đặt tại nhà trạm để kết nối từ thiết bị đầu cuối của người sủ dụng đến trạm VSAT.người sử dụng phải truy cập các cổng được gắn trên bảng điều khiển phía sau của ODU

Về mặt kỹ thuật, IDU như là một giao diện của người sử dụngthiết bị đầu cuối hoặc một mạng cục bộ (LAN),các thông số quan trọng như sau:

- Số các cổng;- Loại cổng: cơ khí, điện, chức năng và thủ tụcgiao diện. Điều này thường được xácđịnh bởi tham chiếu đến một tiêu chuẩn - Cổng tốc độ: điều này là tỷ lệ bit tối đa mà dữ liệu có thể làtrao đổi giữa các thiết bị đầu cuối người dùng và các đơn vị VSAT trong nhàtrên một cổng nhất định. -Tốc độ dữ liệu thực tế có thể thấp hơn.

Nhóm 6


1.2 . Trạm HUB :

Ngoài kích thước và số lượng các hệ thống con, có rất ítchức năng khác biệt giữa một hub và VSAT, vì vậy mà hầu hết cácnội dung của phần trên được áp dụng ở đây. Sự khác biệt chính làcác đơn vị trong nhà của một giao diện trạm hub hoặc một máy chủhoặc mạng chuyển mạch công cộng hoặc các đường riêng, tùy thuộc vàotrạm hub này được tập trung hoặc được chia sẻ .

Nhóm 6


Người ta có thể lưu ý trong hình trên rằng trạm hub được trang bị mộthệ thống quản lý mạng (NMS). NMS là một máy tính minihoặc một trạm làm việc, được trang bị một phần mềm chuyên dụng của nó vàmàn hình, và được sử dụng cho chức năng hoạt động và hành chính.

Nhóm 6


Nhóm 6


2/ Định nghĩa hệ thống VSAT:

Các hệ thống vệ tinh sử dụng các trạm mặt đất cỡ nhỏ (anten có đường kính 0,69m đến

1,30m và sử dụng băng tần C) được sử dụng phổ biến trong các dịch vụ vệ tinh cố định

FSS (Fixed Service Satellite).

Với các trạm một chiều (one–way) trang bị các anten có đường kính 0,6m và có khả

năng thu dữ liệu tốc độ bít thấp (300-9600bit/s) được phát đi từ một trạm mặt đất trung

tâm (Hub). Do việc thu tín hiệu được thực hiện bởi một anten có tín hiệu nhỏ nên phải

cần có một công xuất phát xạ đẳng hướng tương đương EIRP (Equivalent Isotropic

Radiation Power) rất lớn trên vệ tinh, cho nên kỹ thuật truy nhập và điều chế trải phổ

được áp dụng để tránh can nhiễu đến từ các hệ thống thông tin khác cũng sử dụng băng

tần C.

Các hệ thống hai chiều (two – way) dựa trên các nguyên lý trên cũng được đưa vào sử dụng. Tuy nhiên, sau đó xuất hiện một hệ thống mới với băng tần Ku với khả năng đảm bảo thông lượng dữ liệu rất cao (56 – 64 Kbit/s) và sử dụng kỹ thuật điều chế khác (kết hợp giữa TDM và TDMA) .

Tên gọi VSAT ban đầu là một nhãn hiệu thương mại đã được thừa nhận rộng rãi để gọi các hệ thống vệ tinh lẫn các mạng (mạng VSAT). Sự thành công về khái niệm tên gọi VSAT xuất phát từ một vài yếu tố:

+ Do nhu cầu thị trường (các mạng thông tin thương mại) cần phải có các kết nối trực tiếp, với giá thành rẻ giữa các đầu cuối từ xa với thiết bị xử lý trung tâm (máy chủ) .

+Sự ra đời các vệ tinh có công suất lớn.

+ Các quy định đối với công nghệ vệ tinh ngày càng trở nên dễ dàng hơn.

+Những tiến bộ to lớn trong công nghệ trạm mặt đất đã cho phép giảm giá thành và nâng cao khả năng hệ thống VSATs.

3/ Cấu hình của hệ thống:Mạng VSAT là mạng cố định vệ tinh sử dụng vệ tinh địa tĩnh có độ cao 35.786 km so

với bề mặt trái đất và độ trễ đường truyền cho một bước nhảy khoảng 0.25 s (theo đường: trạm mặt đất - vệ tinh - trạm mặt đất). Mạng VSAT có ba cấu hình tiêu biểu: mạng sao (STAR), mạng lưới (MESH) và cấu hình kết hợp cả mạng sao và mạng lưới (Star-Mesh).

Nhóm 6


Hình 2 Cấu hình sao và cấu hình lưới của mạng VSAT

Trong cấu hình hình sao, mỗi một trạm VSAT truyền và nhận tín hiệu thông qua trạm chủ HUB. Điều này không cho phép các trạm VSAT được kết nối trực tiếp với nhau vì thông tin giữa VSAT và VSAT được thực hiện thông qua HUB và qua hai lần nhảy vệ tinh. Hầu hết các mạng VSAT đều sử dụng cấu hình này vì với độ tăng ích an-ten của trạm chủ HUB sẽ cho phép tối ưu phần không gian và giảm nhỏ kích thước an-ten của người sử dụng. Nhược điểm lớn nhất của cấu hình hình sao là trễ đường truyền thông thông tin giữa trạm VSAT và VSAT.

Cấu hình lưới cho phép các trạm VSAT được liên hệ trực tiếp với nhau.Một trạm chủ HUB được thiết lập để điều khiển các quá trình thiết lập liên lạc nhưng không cần thiết cho điều khiển lưu lượng.Trong một số trường hợp cụ thể, một trạm VSAT được kết hợp cùng các chức năng quản lý và điều khiển nên xem như không có trạm chủ HUB. Do cấu hình lưới đòi hỏi mỗi một trạm VSAT phải có công suất đủ lớn để liên lạc giữa các trạm VSAT với nhau nên yêu cầu kích thước an-ten lớn. Cấu hình lưới được sử dụng thích hợp với những ứng dựng mà yêu cầu trễ nhỏ như điện thoại.

Cấu hình hỗn hợp cho phép nhóm các trạm VSAT liên lạc giữa cấu hình lưới với cấu hình sao.Cấu hình này phù hợp với mạng mà một số trạm sử dụng có nhu cầu về lưu lượng lớn hơn hẳn các trạm VSAT khác ở trong mạng. Các trạm có nhu cầu lưu lượng cao được cung cấp bởi cấu hình lưới (MESH) và giảm chi phí do không cần phải thiết lập thêm phần thiết bị trạm chủ HUB và phần mạng còn lại vẫn sử dụng cấu hình mạng sao.

Nhóm 6


3.1/ Mạng VSAT hình sao (STAR):

Hình 3 Mạng hình sao

Hiện nay, các đường truyền của hầu hết những hệ thống VSAT đều dựa trên kỹ thuật TDM/TDMA và được xây dựng theo cấu trúc hình sao.

Mạng VSAT hình sao (star) gồm có N VSAT và một trạm Hub. Mỗi trạm VSAT có thể phát tới k sóng mang, tương ứng với các kết nối giữa các đầu cuối gắn tới VSAT và tương ứng với những ứng dụng tại máy tính chủ kết nối với trạm Hub. Đây là cấu hình mạng tập trung, nơi tất cả mọi liên lạc đến và đi từ các thiết bị đầu cuối đều thông qua bộ phận điều khiển trung tâm. Các đường truyền của hầu hết các trạm VSAT đều dựa trên kỹ thuật TDM/TDMA và các tuyến thông tin được thiết lập trong một mạng giữa các trạm VSAT tới trạm Hub.

Các mạng hình sao có thể được sử dụng để triển khai các đường truyền một chiều hay hai chiều giữa các trạm Hub và các trạm VSAT từ xa.

Các mạng VSAT một chiều được sử dụng rộng rãi cho mục đích phân phối dữ liệu. Một trung tâm dữ liệu được kết nối tới trạm Hub, trạm này sẽ quảng bá các tín hiệu dữ liệu đến các VSAT. Trong hầu hết các trạm Hub hiện nay đang sử dụng tốc độ bít của luồng dữ liệu được phân phối thay đổi từ thấp (dưới 9600 bit/s) đến cao (1,5 Mbit/s hay 2Mbit/s). Trong các trường hợp này, các trạm VSAT từ xa thường chỉ được trang bị để thu tín hiệu.

Nhóm 6


Các mạng VSAT hai chiều cung cấp các tuyến thông tin dữ liệu hai chiều giữa một thiết bị xử lý dữ liệu trung tâm (một hay nhiều máy tính chủ) được kết nối tới các trạm Hub và các thiết bị dữ liệu đầu cuối được kết nối tới trạm VSAT. Lúc này các trạm VSAT được trang bị cả hai mục đích phát/thu.

* Một số đặc tính cơ bản của mạng hình sao:

- Khả năng thiết lập đồng thời các tuyến thông tin giữa trạm Hub với các trạm VSAT, kể cả một chiều lẫn hai chiều.

- Trong trường hợp các mạng hai chiều, hầu hết các ứng dụng chính đều liên quan đến truyền số liệu giữa các VSAT ở xa và trạm Hub. Trong mạng hai chiều, tổng lưu lượng từ một trạm Hub đến trạm VSAT (tuyến ra, nhiều kênh). Lưu lượng này thường bao gồm các cụm tín hiệu dữ liệu, thường được tập hợp dưới dạng các mạng dữ liệu chuyển mạch gói PSDN.

- Các kênh tuyến ra từ trạm Hub đến các trạm VSAT yêu cầu công suất RF tương đối cao từ bộ phát đáp vệ tinh, trong khi đó kênh tuyến vào từ mỗi VSAT tới trạm Hub chỉ yêu cầu nhỏ (trừ khi nhiễu có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng đường truyền). Cho nên bộ phát đáp vệ tinh nói chung chỉ được sử dụng ở một chế độ công suất giới hạn, với toàn bộ công suất RF được điều khiển bởi các yêu cầu trên kênh tuyến ra.

- Vấn đề kinh tế, mô hình tối ưu của mỗi trạm mặt đất (Hub và VSAT) sao cho chi phí (Thiết bị và phần không gian) phải tương xứng với lưu lượng thông tin của nó.

Trong các mạng hình sao, vẫn có thể thiết lập các đường thông tin giữa các VSAT thông qua trạm Hub, nhưng phải chấp nhận độ trễ truyền vệ tinh lên gấp đôi (khoảng 500ms). Trong trường hợp các đường thông tin dữ liệu, thường vấn đề trễ được giải quyết bằng các cách tính toán độ trễ trong giao thức thông tin. Những đường thông tin thoại cũng chấp nhận độ trễ truyền này nếu được trang bị bộ triệt phản hồi chất lượng cao.

Nhóm 6

Vệ tinh

VSAT A

VSAT B

VSAT C

A to B

B to A

B to C

C to B

C to A

A to C

VSAT

VSATVSAT

VSAT VSAT


3.2/ Mạng VSAT hình lưới (MESH):

Hình 4 Mạng hình lưới

Nhóm 6


Trong mạng VSAT hình lưới (mesh) các kết nối được triển khai trực tiếp giữa các VSAT ở xa với nhau. Tất nhiên một trạm mặt đất trung tâm vẫn có thể cần thiết cho việc ấn định, kết nối, huỷ kết nối cuộc gọi. Tuy nhiên trong suốt thời gian cuộc gọi hoạt động của trạm mặt đất trung tâm là không liên tục, và các đường truyền trực tiếp đóng vai trò tích cực. Đây là lý do tại sao các mạng VSAT hình lưới thường được xem như là các mạng VSAT không Hub.

Mạng lưới rất lý tưởng cho các yêu cầu đường trung kế điểm-điểm. Trạm mặt đất có yêu cầu thông tin cho một trạm khác được kết nối thẳng tới trạm đó bằng các liên kết đơn kênh trên mỗi sóng mạng SCPC (Signal Channel Per Carrier) hay đa kênh trên mỗi sóng mang MCPC (Multiple Channel Per Carrier).

Mạng lưới không yêu cầu các trạm VSAT lớn. Bất cứ một đầu cuối nào trong mạng lưới cũng có thể chỉ định là trạm điều khiển và được gắn với hệ thống điều khiển mạng. Hệ thống bao gồm các bộ xử lý điều khiển mạng và các chức năng quản lý mạng như tính cước, ổn định kênh truyền, thống kê và bảo dưỡng.

4/ Tần số sử dụng: Mạng VSAT thường sử dụng băng tần số nghiệp vụ cố định vệ tinh (FSS) được quy

định bởi ITU (trừ trường hợp mạng VSAT được sử dụng cho cung cấp dịch vụ phát thanh hoặc truyền hình quảng bá thì sử dụng băng tần nghiệp vụ quảng bá vệ tinh BSS) là băng tần C và băng tần Ku. Đối với băng tần sử dụng của mạng VSAT là băng tần Ku và băng C thì các ưu, nhược điểm được tóm tắt ở .

Bảng 1. Tóm tắt ưu, nhược điểm của băng tần C, Ku

Ưu điểm Nhược điểm

Băng tần C Thiết bị sẵn có

ít bị ảnh hưởng của thời tiết

An-ten lớn (1 đến 3 m)

ảnh hưởng bởi nhiễu vệ tinh và nhiễu mặt đất

Dùng chung băng tần với nhiều hệ thông vi-ba

Băng tần Ku Kích thước an-ten nhỏ (từ 0.6m đến 1.8m)

Nhiễu mặt đất thấp

Thiết bị không sẵn có

ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết

Nhóm 6


III. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CỦA VSAT:

1/ Tổng quan về các kiểu VSAT: Hầu hết các ứng dụng VSAT đều dựa trên khái niệm: cấu hình kết hợp cả mạng sao và

mạng lưới (Star-Mesh) của mạng VSAT.

Mạng hình sao: Gồm một trạm mặt đất trung tâm gọi là Hub, được trang bị một anten tương đối lớn và một trạm mặt đất từ xa được trang bị anten cỡ nhỏ. Mọi đường thông tin giữa các trạm VSAT từ xa đều thông qua Hub.

Luồng thông tin từ Hub tới VSAT được thực hiện trên kênh tuyến ra (outbound), còn luồng thông tin giữa VSAT tới Hub được thực hiện trên kênh tuyến vào (inbound). Các chế độ thông tin trên các kênh tuyến ra được phân phối đồng thời từ Hub tới các VSAT. Trong khi các kênh tuyến vào yêu cầu được phúc đáp riêng lẻ được thiêt lập từ mỗi một trạm VSAT từ xa tới Hub.

Phần lớn các đặc điểm áp dụng cho thông tin hai chiều (các VSAT thu/phát). Tuy nhiên cũng có thể áp dụng được trong ứng dụng của mạng thông tin VSAT một chiều.

2/ Kỹ thuật trải phổ trong mạng VSAT: Do VSAT là mạng thương mại tư nhân, các anten trạm mặt đất có kích thước nhỏ nên

phải dùng kỹ thuật đa truy cập và điều chế trải phổ. Bởi đây là phương pháp duy nhất có thể hạn chế đến mức tối thiểu ảnh hưởng can nhiễu từ hệ thống RF khác (do đây là loại anten nhỏ mà chịu một tải lớn trên băng tần). Trong kỹ thuật trải phổ độ rộng của băng tần tín hiệu được tăng lên, thường thì thông qua mã hoá thông tin với một chuổi tín hiệu giả ngẫu nhiên. Với công suất cho trước, nó làm giảm đi đáng kể mật độ công suất. Ở đầu thu, tín hiệu ban đầu được khôi phục lại bằng cách tương quan các bit với chuổi gốc.

Đối với mạng thông tin VSAT hai chiều sử dụng phương pháp đa truy cập trải phổ (thường sử dụng đa tuy cập phân chia theo mã: CDMA) dùng trong các kênh phát tuyến vào.

Mặc dù các hệ thống VSAT sử dụng kỹ thuật trải phổ có khả năng thích ứng tốt với băng tần 6/4Ghz nhạy với nhiễu. Nhưng ưu điểm này tỏ ra không quan trọng khi các bộ phát đáp vệ tinh VSAT sử dụng băng tần 14/10-12Ghz

2.1/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA: Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) là phương pháp đa truy cập phổ biến nhất

dùng để thiêt lập các đường truyền vệ tinh điểm đối điểm. Khi các sóng mang được đưa vào sử dụng thì các mạng điểm đối đa điểm được thiêt lập. Nếu các đặc tính của vệ tinh đặc biệt là thông số EIRP cho phép sử dụng các trạm mặt đất thu-phát cỡ nhỏ trong việc

Nhóm 6


triển khai các đường truyền và các mạng như vậy, thì có thể gọi chúng là các mạng, các trạm mặt đất VSAT-FDMA. Chú ý, nếu có yêu cầu thì cần phải đảm bảo các đường thông tin trực tiếp liên kết giữa tất cả các trạm mặt đất và không cần đến một trạm trung tâm, ngoại trừ trường hợp mạng cần đến giám sát và điều khiển (C&M).

2.2/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: TDMA là phương pháp đa truy cập phân chia theo thời gian, TDMA thường đi kèm với

ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM), là phương pháp đa truy cập hoàn toàn bằng kỹ thuật số rất hiệu quả cho việc thiêt lập các mạng có cấu hình điểm đối điểm, điểm đối đa điểm và cấu hình mạng lưới (Mesh).

Tuy nhiên, TDMA ở dạng TDMA băng thông hẹp có thể là sự lựa chọn thích hợp nhất đối với các mạng thông tin có dung lượng vừa (dưới 40Mbit/s). Nếu các đặc tính của vệ tinh đặc biệt là thông số EIRP cho phép sử dụng các trạm mặt đất thu-phát cỡ nhỏ trong việc triển khai các đường truyền và các mạng như vậy, thì có thể gọi chúng là các mạng VSAT-TDMA. Chú ý rằng cần phải có một trạm trung tâm ít nhất là để cung cấp các tín hiệu đồng bộ chuẩn. Nhưng cũng cần chú ý rằng các kênh thông tin trực tiếp cũng có thể được thiết lập giữa tất cả các trạm mặt đất.

2.3/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA: Phần lớn các mạng VSAT hiện nay sử dụng kết hợp cả hai kỹ thuật TDM và TDMA, và

hoạt động trong cấu trúc hình sao. Chi tiết của các hệ thống và mạng VSAT sử dụng TDM/TDMA chi tiết như sau:

Các chế độ ghép kênh và truy cập của hệ thống VSAT TDM/TDMA:

Trong các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA, một tuyến ra liên tục không sử dụng TDMA được tải bởi một sóng mang TDM (256 hoặc 512Kbit/s) phát đi từ một Hub, trong khi các kênh tuyến vào xuất phát từ sóng mang ra này được phát đi bởi các sóng mang TDMA có tốc độ bit thấp hơn (băng hẹp 64 hoặc 128Kbit) mỗi sóng mang tuyến vào sẽ chiếm một khoảng thời gian được phân chia giữa một số trạm VSAT (có thể lên tới 31 khe thời gian). Trong trường hợp nhiều trạm VSAT hơn thì các sóng mang TDMA ghép kênh sẽ được sử dụng. Cũng tương tự như các kênh sóng mang tuyến ra TDM, nó cũng dựa trên kỹ thuật FDMA. Hệ thống TDM/TDMA hình sao này và sự chiếm dụng của các bộ phát đáp vệ tinh như hình.

Nhóm 6

Phần vệ tinh được phân bố

Các kênh TDMATuyến vào

Các kênh TDMTuyến ra

Các tần số Sóng mang RF

Hình 5 Hoạt động của hệ thống VSAT sử dụng TDM/TDMA

Từ VSAT số: 7,8,9 5,6 ... 1,2 TừHub


Các bản tin tuyến ra thường được Hub chấp nhận ngay từ lần đầu tiên. Mỗi một trạm VSAT từ xa sẽ theo dõi toàn bộ luồng thông tin trên đường truyền tuyến ra, nhưng chỉ giải mã luồng thông tin tuyến ra khi nào được đánh địa chỉ tới một trong các cổng của nó (các giao diện mặt đất với người sử dụng).

IV. MỘT SỐ NỘI DUNG QUẢN LÝ LIÊN QUAN ĐẾN MẠNG VSAT

1. Kết nối:Kết nối giữa mạng VSAT với mạng viễn thông công cộng luôn là một vấn đề phức tạp

do người sử dụng VSAT không bị giới hạn về vị trí địa lý và không kết nối trực tiếp đến tổng đài chuyển mạch nội hạt. Tổ chức Liên minh viễn thông thế giới ITU đã đưa ra nhiều khuyến nghị liên quan đến nội dung này, trong đó có các khuyến nghị chính: Khuyến nghị ITU-T Rec. I.571 (08/96) (“Connection of VSAT based private networks to the public ISDN”); Khuyến nghị ITU-T Rec. I.572 (03/2000) (“VSAT Interconnection with the PSTN”); Khuyến nghị ITU-T Rec. X.361 (10/96) (“Connection of VSAT systems with Packet-Switched Public Data Networks based on X.25 procedures”); Khuyến nghị ITU-R Rec.725 (1992) (“Technical characteristics for very small aperture terminals”). Khuyến nghị ITU-T Rec. I.572 phân loại kết nối giữa mạng VSAT với mạng PSTN thành bảy trường hợp điển hình, cụ thể:

- Trường hợp 1 - Một số ít thiết bị đầu cuối kết nối với mạng quốc gia thông qua mạng VSAT;

Nhóm 6


- Trường hợp 2 - Nhiều người sử dụng kết nối với một trạm mặt đất VSAT;

- Trường hợp 3 - Phân vùng địa lý đối với nhiều người sử dụng ở xa;

- Trường hợp 4 - Mở rộng trường hợp 3 cho trường hợp đa truy nhập vào mạng quốc gia;

- Trường hợp 5 - Kết nối với tổng đài nội bộ (PABX) tại phía người sử dụng VSAT;

- Trường hợp 6 - Kết nối với tổng đài nội bộ tại trạm chủ;

- Trường hợp 7 - Kết nối tổng đài nội bộ cả hai phía.

Hình 4 minh họa trường hợp 4 của khuyến nghị ITU-T Rec. I.572 cho kết nối giữa mạng VSAT và mạng PSTN thông qua nhiều cổng. Việc thực hiện định tuyến cuộc gọi vào, ra mạng VSAT được thực hiện qua tổng đài chuyển mạch được lắp đặt cùng với trạm chủ HUB và người sử dụng VSAT được xem như là một thuê bao của tổng đài này.

Hình 6: Kết nối mạng VSAT với mạng PSTN cho trường hợp đa kết nối

Nhìn chung, việc kết nối giữa mạng VSAT và mạng PSTN được thực hiện thông qua một tổng đài chuyển mạch của mạng VSAT với mạng cộng cộng. Tổng đài nội hạt (LE) của mạng VSAT kết hợp với trạm chủ HUB sẽ đảm nhận chức năng định tuyến lưu lượng đi/đến các thuê bao VSAT trong mạng của mình.

Nhóm 6


2. Đánh số:Tuỳ thuộc vào quy mô mạng VSAT mà có thể cần hoặc không cần phải có một đầu số

riêng (ở Việt Nam, VNPT sử dụng đầu 99 cho đánh số mạng VSAT). Vấn đề lớn nhất cho định tuyến này là tránh việc trễ quá lớn do định tuyến trong khi mạng VSAT đã phải chịu một độ trễ khá lớn (05 s). Như vậy, việc đánh số cho mạng VSAT phụ thuộc nhiều vào định hướng, chiến lược và tổ chức mạng lưới của doanh nghiệp viễn thông trong cung cấp dịch vụ VSAT cho công cộng hơn là quy định bắt buộc.

3. Cung cấp dịch vụ:Hình 5 minh họa các đối tượng liên quan trong quá trình cung cấp và sử dụng dịch vụ

VSAT trong viễn thông. Doanh nghiệp viễn thông cung cấp dịch vụ VSAT có trách nhiệm thuê dung lượng vệ tinh của nhà khai thác dịch vụ vệ tinh để thiết lập mạng VSAT của mình. Việc cung cấp dịch vụ VSAT được thực hiện trực tiếp giữa doanh nghiệp cung cấp dịch vụ VSAT (là doanh nghiệp viễn thông và được cơ quan quản lý có thẩm quyền cấp giấy phép được thiết lập mạng và cung cấp dịch vụ cố định vệ tinh VSAT) và người sử dụng dịch vụ thông qua hợp đồng ký kết giữa hai bên. Ngoài ra, để sử dụng dịch vụ VSAT, người sử dụng dịch vụ VSAT phải có Giấy phép sử dụng tần số và thiết bị thu phát vô tuyến điện cho trạm VSAT của mình theo quy định.

Hình 7: Các đối tượng liên quan đến cung cấp và sử dụng dịch vụ VSAT

Nhóm 6


V. CÁC ĐẶT TÍNH TIÊU BIỂU CỦA VSAT:

1/ Kích thước mạng, số lượng VSAT trong một mạng: Mạng được định nghĩa ở đây như một công cụ phục vụ cho một nhóm người sử dụng

khép kín. Nó có thể là một mạng hoàn toàn độc lập hoặc là một mạng con được triển khai trên cơ sở một Hub chia sẽ. Nhưng xét về mặt thiết bị thì kích thước của mạng vẫn tuỳ thuộc vào dung lượng luồng dữ liệu, tức là dựa trên:

Số người cần phục vụ, nói chung một người sử dụng cũng chính là một VSAT (từ xa). Tuy nhiên một VSAT cũng có thể phục vụ cho một số người sử dụng bằng cách kết nối nó với một mạng dữ liệu nội hạt (LANs) hoặc kể cả với một mạng mặt đất.

Đặc tính luồng dữ liệu, khả năng biến đổi và các yêu cầu về dung lượng. Ở đây các đặc điểm quan trọng nhất có liên quan đến các kiểu luồng dữ liệu và khả năng tương thích của nó, đó là:

- Các luồng dữ liệu tốc độ bit thấp liên kết qua lại.

- Tốc độ truyền bản tin mong muốn (nghĩa là khoảng thời gian trung bình giữa hai bản tin, đặc biệt là trong các thời điểm thông lượng là cực đại) và chiều dài bản tin cần truyền đi từ các VSAT từ xa.

- Nội dung của các bản tin phúc đáp từ Hub.

- Độ trể đáp ứng chấp nhận được.

- Chuyển đổi và chuyển tải dữ liệu khối.

- Có thể có các yêu cầu truyền dẫn với mật độ luồng thông tin cao ở tuyến ra và kể cả tuyến vào (ở thời gian cao điểm và không cao điểm).

- Có thể có các yêu cầu về luồng thông tin thoại.

2/ Các yêu cầu đối với phần không gian (công suất và độ rộng băng tần vệ tinh) : Các yếu tố chính quyết định các yêu cầu về phân vùng không gian (và vì vậy quyết định

chi phí phân vùng không gian, là một phần quan trọng của chi phí toàn bộ hệ thống).

Các đặc tính của bộ phát đáp vệ tinh (EIRP, dải biến đổi mật độ công suất thu, độ rộng băng tần).

Thông số G/T của các trạm mặt đất thu, và đặc biệt là các trạm mặt đất từ xa.

Nhóm 6


Số lượng và dữ liệu của các sóng mang TDM tuyến ra. Do kích thước nhỏ của anten VSAT nên đây chính là yếu tố quyết định chủ yếu cho toàn bộ thông số EIRP cần thiết của bộ phát đáp (bộ phát đáp thường hoạt động ở chế độ công suất giới hạn).

Số lượng và tốc độ dữ liệu của các sóng mang TDM tuyến vào. Đây là yếu tố quyết định cho độ rộng băng tần của bộ phát đáp.

Tất nhiên, bên cạnh đó vẫn còn một số yếu tố khác nữa như chất lượng truyền dẫn (lỗi BER), độ sẵn dùng và môi trường can nhiễu.

VI. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIAO THỨC VÀ GIAO DIỆN MẶT ĐẤT CỦA MẠNG VSAT:

Một mô hình mạng VSAT bao gồm không chỉ phần cứng của các trạm mặt đất mà còn cả phần mềm đầy đủ đảm bảo sự hoạt động của các đầu cuối (end-to-end)/(user-to-user), bao gồm các giao thức và các chức năng giao diện

1/ Mô hình giao thức mạng VSAT:Các phương thức thông tin định hướng gói thường được sử dụng trong các mạng VSAT.

Trong các tuyến thông tin dữ liệu gói, thông tin được truyền đi bằng cách nhóm dữ liệu thành các gói. Tuy nhiên, việc các mạng VSAT hoạt động theo phương thức gói vẫn không bắt buộc những người sử dụng nhất thiết phải tuân theo thông tin gói, bởi vì các chức năng gói hóa có thể được thực hiện trong các khối giao thức người dùng ở các đầu cuối mạng VSAT.

Trong các tuyến thông tin dữ liệu, các hệ thống mở giao thức với nhau thông qua các chức năng thông tin được chia thành các lớp. Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa (ISO) đã phối hợp với tiểu ban chuẩn hóa về thông tin viễn thông của ITU-R (ITU-T) để xây dựng nên mô hình tham chuẩn giao thức kết nối hệ thống mở (OSI), gồm 7 lớp. Bốn lớp trên chứa các giao thức thông tin điểm nối điểm giữa các hệ thống thông tin. Ba lớp dưới chứa các giao thức mạng và giao tiếp mạng phục vụ việc truyền ảo không lỗi (Virtually error-free transmition) các gói dữ liệu của người dùng qua các mạng. Các mạng dữ liệu chuyển mạch gói sử dụng các giao thức thông tin trong 3 lớp này để chuyển các dữ liệu của người sử dụng qua mạng và cung cấp các phục vụ cho 4 lớp trên có chứa các giao thức điểm - đối - điểm.

- Lớp vật lý (lớp1) là lớp dưới cùng trong mô hình OSI. Lớp này bao gồm các đặc tính vật lý và các thông số kỹ thuật của các kết nối dành cho việc truyền ở mức bit qua mạng và thông qua giao diện mạng.

Nhóm 6


- Lớp liên kết dữ liệu (Lớp 2) chứa các thủ tục và giao thức thông tin giữa các đầu cuối của mạng, hoặc giữa các mạng với nhau. Các giao thức này thường thực hiện việc phát hiện và sửa lỗi cho các gói dữ liệu đã được đóng khung. Nếu các lỗi không thể sửa được, một thông báo lỗi sẽ được gửi tới lớp 3. Các giao thức này cũng có thể có các chức năng đánh địa chỉ và điều khiển luồng dữ liệu. Lớp 2 còn cung cấp khả năng đồng bộ giữa các đầu cuối và mạng.

- Lớp mạng (lớp3) thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối dữ liệu qua mạng. Tại lớp 3 các gói dữ liệu được cung cấp các thông tin địa chỉ để thực hiện việc định tuyến qua mạng, các lỗi sẽ được sửa và các luồng gói dữ liệu sẽ được điều khiển. Các gói dữ liệu quá dài có thể sẽ được chia ra và sau đó được kết hợp lại.

Các tuyến thông tin theo phương thức gói trong mạng VSAT thường chỉ dùng các chức năng và các chức năng thuộc 3 lớp OSI dưới cùng này. Chúng được sử dụng trong khuôn khổ mạng, cũng như các giao diện của nó với mạng bên ngoài.

Các mạng VSAT được sử dụng chủ yếu dưới dạng các mạng dữ liệu riêng độc lập, kết nối một số đầu cuối dữ liệu của người sử dụng (hoặc một số nhóm đầu cuối). Các đầu cuối dữ liệu này giao tiếp với các VSAT ở xa, và với các máy chủ giao thức với trạm Hub của mạng VSAT. Gần đây, các mạng VSAT còn được dùng để kết nối những người sử dụng VSAT từ xa tới các mạng dữ liệu trên mặt đất (cả mạng công cộng lẫn mạng riêng), và có thể trong tương lai là mạng ISDN. Các kết nối này được thực hiện hoặc thông qua Hub hoặc thông qua một VSAT khác.

2/ Kiến trúc bên trong của mạng VSAT và sự triển khai các giao thức:

Xét về mặt giao thức và mặt các thủ tục thông tin, một mạng VSAT có thể được chia thành phần trung tâm của mạng và phần giao diện mạng.

Nhóm 6

VSAT

Các lớpcao dành cho

người dùng

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Các lớpcao dành cho

người dùng

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Cổng giao tiếp

Giao thức

Giao diện

Giao diệnvật lý

Phần trung tâm mạng

Cổng giao tiếp

Giao thức

Giao diện

Giao diệnvật lý

Phần trung tâm mạng

MẠNG VSAT

TRẠM HUBĐầu cuối của người sử dụng Đầu cuối của người sử dụng

Đường truyền mặt đất

Đường truyền vệ tinh

Hình 8Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT


Các giao diện mạng được bố trí ở các điểm rìa của mạng mà thông qua đó người sử dụng mạng VSAT được kết nối với mạng VSAT. Một giao diện mạng cũng được cung cấp tại Hub mạng, nơi được kết nối tới một máy chủ hoặc một mạng mặt đất khác. Mỗi một giao diện mạng VSAT có thể được cấu hình sao cho hỗ trợ được một trong nhiều loại giao diện người dùng khác nhau, không phụ thuộc vào giao diện mạng VSAT khác. Các giao diện mạng dựa vào phần trung tâm của mạng để cung cấp một cấp độ dịch vụ nào đó.

Nhóm 6


*Phần trung tâm của mạng ( Network kernel ):

Phần trung tâm của mạng VSAT có cấu trúc và giao thức thông tin của riêng nó nhằm mục đích truyền các dữ liệu thông qua phương tiện truyền tin vệ tinh theo phương pháp hiệu quả nhất. Phần trung tâm của mạng đảm bảo viêc thưc hiện phân phối dữ liệu đáng tin cậy và cả việc chỉ báo tình trạng mất mát dữ liệu do các loại lỗi khác nhau hoặc do lỗi thiết bị.

Phần trung tâm của mạng gồm các chức năng sau:

- Các giao thức truy cập vệ tinh.

- Cơ chế đánh địa chỉ gói.

- Các thủ tục điều khiển tắc nghẽn trên các kênh vệ tinh.

- Định tuyến và chuyển mạch gói.

- Quản trị mạng.

Các chức năng quản trị mạng được sử dụng để cấu hình và vận hành mạng, ví dụ để cảnh báo cho người quản trị mạng một số trường hợp cần phải loại trừ trong một số giao diện với người sử dụng, chẳng hạn như hủy bỏ một đường tryền không mong muốn hoặc phát lại để truy cập.

*Giao thức truy cập vệ tinh:

Giao thức truy cập vệ tinh thường là bất cân bằng. Có một số dạng truy cập từ VSAT đến Hub thông dụng đang được sử dụng như: Aloha chia khe (slotted Aloha) hoặc TDMA dành riêng (reservation TDMA). Theo hướng từ Hub đến VSAT, phương thức truy cập thường là TDMA.

*Các giao thức thông tin dữ liệu bên trong mạng:

Các giao thức truy cập điểm-điểm, điểm đa điểm có thể được sử dụng để thiết lập các đường thông tin đáng tin cậy thông qua mạng, trong đó có cả các chức năng khôi phục lỗi và điều khiển luồng dữ liệu. Đây là các giao thức thông tin bên trong mạng được thiết kế dành riêng cho cho việc truyền dẫn qua vệ tinh trong mạng VSAT. Các yếu tố cần được đưa vào tính toán khi thiết kế các giao thức bên trong mạng VSAT bao gồm các đặc tính quan trọng của mạng như: topology hình sao của các mạng VSAT cũng như cũng như các phương pháp đa truy cập. Các đặc tính này có ảnh hưởng lớn đến thông lượng dữ liệu và thời gian thiết lập cuộc gọi của mạng VSAT.

Nhóm 6


Các thông tin đã được gói hóa được cấu trúc thành các khuôn dạng có chứa cả các mã điều khiển lỗi để thông báo là đã nhận đúng hoặc loại bỏ các gói thông tin nhận được nhưng bị lỗi và yêu cầu phát lại. Trong các mạng VSAT sử dụng TDMA/RA để truyền các gói dữ liệu từ VSAT đến Hub thì quá trình chỉ báo (ACK) và quá trình phát lại gói tin đều nằm dưới sự điều khiển của phần mềm quản trị mạng VSAT.

Tỉ lệ lỗi bit BER trên đường truyền vệ tinh phải đủ thấp để tránh hiện tượng phát lại quá nhiều lần các bản tin.

Nếu các cơ chế sửa lỗi ở các thiết bị đầu cuối (end-to-end) trong các lớp cao hơn được sử dụng thì có thể dẫn đến thông lượng thông tin rất thấp do dữ liệu bị lỗi sẽ được lặp lại sau một thời gian trễ rất dài. Nếu không có các phương pháp sửa lỗi tại các lớp thấp thì tỉ lệ lỗi bit BER trên đường truyền vệ tinh sẽ phải thấp hơn nhiều.

*Chức năng chuyển mạch gói:

Các mạng VSAT với cấu hình hình sao chủ yếu là các mạng chuyển mạch gói với một trung tâm chuyển mạch gói đảm nhận các chức năng định tuyến và chuyển mạch. Các chức năng chuyển mạch được triển khai thông qua các thiết bị xử lý băng gốc và thiết bị điều khiển trong các trạm mặt đất VSAT và Hub.

Có hai cơ chế chuyển mạch gói cơ bản: datagram và kênh ảo. Với datagram, các gói được phân phối với một độ tin cậy nhất định. Kênh ảo đảm bảo sự phân phối tuần tự các gói tin và không có sự nhân đôi. Trong mạng VSAT thì các cơ chế đều có ưu điểm và nhược điểm. Các kênh ảo yêu cầu ít thông tin mào đầu cho một gói dữ liệu hơn nhưng sự cần thiết phải duy trí các thông tin trạng thái ở mỗi kết nối trong mạng có thể sẽ trở thành một vấn đề phức tạp trong một mạng VSAT lớn có một số lượng lớn kết nối cần được hỗ trợ. Với phần thông tin mào đầu lớn hơn trong một gói, một chuyển mạch trên cơ sở datagram có thể đảm bảo một thông lượng cao hơn và mang lại một ưu điểm quan trọng: khả năng khởi động lại không cần thiết lập lại các kết nối trên mạng.

Mô hình bên trong của một mạng chuyển mạch gói có thể được xem như một liên mạng giữa các hệ thống chuyển mạch và các thành phần xử lý. Do vậy các giao thức lớp mạng các giao thức lớp mạng trong mô hình OSI được sử dụng làm kiến trúc cho việc xây dựng cấu trúc bên trong của một mạng chuyển mạch gói VSAT.

Một số mạng đã sử dụng chuyển mạch gói cải tiến để cung cấp chức năng X.25 PSDN.

Các mạng VSAT khác nhau có thể sử dụng các giao thức thích hợp để thực hiện cùng các chức năng đó. Các chức năng chính trong chuyển mạch gói VSAT là:

Nhóm 6


- Điều khiển đa truy cập vệ tinh.

- Truyền tín hiệu đáng tin cậy.

- Định tuyến dữ liệu giữa các VSAT và máy chủ.

- Kết nối tới các hệ thống quản trị mạng.

- Kết nối tới các mạng khác.

*Các cổng giao tiếp ( Gateway ):

Mỗi cổng giao tiếp mạng bao gồm chức năng cổng giao tiếp (Gateway) thực hiện việc chuyển đổi giao thức, và nếu cần thiết điều chỉnh giao thức.

*Chuyển đổi giao thức:

Khi kết nối mạng thông tin dữ liệu với nhau, một cổng giao tiếp nói chung thực hiện việc chuyển đổi tại các lớp OSI cao giữa các giao thức thông tin mạng không đồng dạng (ví dụ các cổng giao tiếp thư điện tử và các cổng giao tiếp truyền tin).

Chức năng cổng giao tiếp mạng VSAT nhất thiết phải thực hiện việc chuyển đổi các lớp thấp giữa các giao thức thông tin mạng của người dùng và các giao thức bên trong mạng VSAT. Cổng giao tiếp mạng VSAT cho phép truy cập vào phần chính của mạng, thực hiện việc đóng gói dữ liệu và biên dịch địa chỉ. Trong tất cả các trường hợp, mỗi loại giao thức giao thức người dùng đều có các chức năng cổng giao tiếp cần thiết của riêng nó.Cả Hub lẫn VSAT đều có thể cung cấp các giao tiếp mạng với cấu trúc này, cấu trúc mà chúng ta cấu hình để hỗ trợ bất kì loại nào trong các loại giao thức người dùng. Nó có ưu điểm là nó có sẵn bên trong mạng không phụ thuộc vào các giao thức người dùng. Điều này cho phếp mạng dễ dàng thích nghi khi hỗ trợ các kiểu giao tiếp người dùng khác nhau.

VII. CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ CỦA HỆ THỐNG VSAT:

1/ Tổng quát về tính ưu-nhược của hệ thống VSAT: Các hệ thống VSAT thường được sử dụng dưới hình thức tư nhân, một nhóm người

sử dụng khép kín, hay các mạng thông tin số trong đó các trạm VSAT từ xa được thiêt lập trực tiếp tại khuôn viên của người sử dụng từ xa.

Xét mạng VSAT có những ưu điểm so với các mạng thông tin mặt đất khác:

Nhóm 6


* Ưu đi ểm:

- Loại trừ được yếu tố địa hình, khoảng cách.

- Cung cấp được nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, từ cung cấp dịch vụ quảng bá đến dịch vụ viễn thông, internet; từ việc sử dụng làm truyền dẫn cho mạng viễn thông đến sử dụng làm truyền dẫn cho thiết lập mạng dùng riêng.

- Có tính khả chuyển cao trong thay đổi loại hình dịch vụ cung cấp và cấu hình mạng.

- Có chất lượng truyền dẫn tốt ( tỷ lệ lỗi bít <10-7 ).

* Nhược điểm:

- Nhạy cảm với nhiễu; Do mạng VSAT sử dụng An-ten cỡ nhỏ nên búp sóng của an-ten rất lớn và khả năng gây nhiễu cũng như can nhiễu rất lớn.

- Dễ bị thu trộm thông tin do vùng phủ sóng của vệ tinh rất lớn; đặc biệt trong truyền hình vệ tinh. Điều này bắt buộc các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình vệ tinh (DTH) phải có phương pháp mã hoá, bảo mật phù hợp để bảo vệ việc thu thông tin bất hợp pháp.

- Khả năng khôi phục hệ thống khi có sự cố vệ tinh; điều này xẩy ra do mạng VSAT chỉ sử dụng một vệ tinh để thiết lập kênh truyền dẫn đến người sử dụng dịch vụ. Trong trường hợp xẩy ra sự cố như trên, bắt buộc phải chuyển sang vệ tinh dự phòng và dẫn đến người sử dụng cũng phải điều chỉnh an-ten đến vị trí phù hợp.

Với những ưu, nhược điểm trên, đặc biệt là ưu điểm không phụ thuộc địa hình và việc giảm giá thành của thiết bị đầu cuối vệ tinh, chúng ta không ngạc nhiên là trong thực tế mạng VSAT được phát triển rất nhanh để cung cấp các dịch vụ viễn thông, quảng bá và là một trong những giải pháp cho các tổ chức, cá nhân sử dụng để thiết lập mạng dùng riêng.

2/ Các ứng dụng trong thông tin một chiều: *Phân phối dữ liệu và phân phối tín hiệu Video:

Ứng dụng phân phối dữ liệu (truyền thông dữ liệu) là ứng dụng phổ biến nhất của thông tin một chiều, tức là phân phối thông tin dưới dạng tín hiệu số từ Hub tới tất cả các thuê bao hoặc một số các giới hạn trong thuê bao (như: tin tức, thông cáo báo chí, thông tin thời tiết, truyền hình giải trí ...).

Việc phân phối tín hiệu Video tới các trạm VSAT có thể thực hiện dưới hai hình thức chính:

Nhóm 6


- Dùng VSAT thu các tín hiệu Video (hoặc truyền hình) ở tốc độ bít thấp (1.5 hay 2.4Mbit/s), tức là hoạt động theo chế độ bình thường.

- Thu các tín hiệu số hay tín hiệu TV/FM truyền thống (analog), dưới dạng chức năng phụ trợ của VSAT. Chức năng thường được thực hiện thông qua một cổng ra phụ ở khối chuyển đổi nhiễu thấp (LNC: Low noise Convertor).

*Thu nhập dữ liệu:

Các VSAT một chiều có thể sử dụng ở hướng ngược lại từ trạm VSAT đến các Hub cho mục đích thu nhập dữ liệu. Nghĩa là truyền dữ liệu tự động thông qua VSAT từ các bộ cảm biến từ xa. Các ứng dụng phổ biến là giám sát khí tượng hay môi trường, giám sát mạng truyền tải điện tự động…

3/ Các ứng dụng trong thông tin hai chiều:

*Truyền dữ liệu:

Thông tin vệ tinh VSAT hai chiều bổ sung thêm cho các dịch vụ thông tin một chiều ở trên, các dịch vụ thông tin VSAT hai chiều mang lại một phạm vi ứng dụng gần như không giới hạn.

Đối với truyền dữ liệu, các mạng VSAT thương mại ngày càng sử dụng phổ biến cho rất nhiều hình thức truyền dữ liệu khác nhau, đặc biệt là với truyền dữ liệu hai chiều. Điều này làm cho tính linh động của mạng tăng lên rất nhiều và đặc biệt là đối với kiểu truyền dữ liệu và file theo phương pháp tương hổ hoặc theo kiểu luân phiên hỏi đáp. Trong thực tế các mạng VSAT hoạt động tương tự như “Mạng dữ liệu chuyển mạch gói (PSDN: Packet Switched Data Network)”. Các ứng dụng điển hình của mạng như: chuyển đổi truyền trọn gói các file dữ liệu quản lý trong kinh doanh từ các chi nhánh về trung tâm xử lý dữ liệu, thu thập dữ liệu và đặc biệt cung cấp dịch vụ điều khiển và giám sát dữ liệu theo yêu cầu (SCADA: Supervisory Control And Data), các dịch vụ thư điện tử, xử lý từ xa các VSAT có thể truy cập vào một máy tính chủ thông qua Hub

Nhóm 6


*Video hội nghị:

Đối với truyền Video hội nghị, theo sự phát triển kỹ thuật nén hình ảnh số, các bộ mã hoá và giải mã (coder) video tốc độ bít thấp đã tạo điều khiển cho việc thực thi hình thức video hội nghị phục vụ cho các hoạt động kinh doanh với mục đích tiết kiệm chi phí và thời gian đi lại.

VIII. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG MẠNG VSAT TRONG VIỄN THÔNG Ở VIỆT NAM:

1/ Hiện trạng: Dịch vụ VSAT đã và đang đóng một vai trò rất tích cực cho phát triển của viễn thông Việt Nam, đặc

biệt trong thực hiện cung cấp dịch vụ viễn thông cho các vùng biệt lập, biên giới, hải đảo hoặc các trường hợp ứng cứu thông tin khẩn cấp. Mặc dù vậy, dịch vụ VSAT ở nước ta cũng chỉ mới dừng lại ở cung cấp dịch vụ thoại, FAX mà chưa phát huy hết các tiềm năng của mạng VSAT ở các loại hình ứng dụng khác như Internet băng rộng, truyền hình vệ tinh kỹ thuật số, truy nhập số liệu, .... Trong thời gian gần đây, cùng với sự tham gia của Công ty Viettel vào thị trường này cũng như Đài truyền hình Việt Nam cung cấp dịch vụ truyền hình qua vệ tinh (DTH) đã cho thấy nhận định này không phải là không có cơ sở.

Nhóm 6


2/ Tiềm năng của dịch vụ VSAT trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá: Để tham gia, phát triển thành công mạng VSAT, doanh nghiệp viễn thông ở Việt Nam

có rất nhiều phương án lựa chọn về phát triển dịch vụ từ các ứng dụng của mạng VSAT, một số ứng dụng tiêu biểu như sau:

- Dịch vụ Internet tốc độ cao;

- Dịch vụ truyền hình vệ tinh kỹ thuật số (DTH);

- Dịch vụ kênh thuê riêng;

- Làm truyền dẫn cho kết nối mạng viễn thông (làm truyền dẫn cho mạng di động ở các vùng biệt lập; kết hợp WLL trong cung cấp dịch vụ ở vùng nông thôn, ...);

- Giải pháp thông tin trong tình trạng khẩn cấp.

Ngoài ra, với đặc điểm không bị phụ thuộc vào khoảng cách, vị trí địa lý, mạng VSAT sẽ là một giải pháp kỹ thuật mang tính chiến lược trong quá trình thực hiện đẩy mạnh việc phổ cập dịch vụ viễn thông ở Việt Nam.

Dự báo trong thời gian tới, dịch vụ VSAT ở Việt Nam sẽ có những bước phát triển nhanh mang tính đột phá trên cơ sở có thêm sự tham gia của doanh nghiệp mới, đa dạng về loại hình dịch vụ trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá và nhu cầu về dịch vụ viễn thông, truyền thông ngày càng cao của xã hội.

3/ Giới thiệu hệ thống VSAT-IP ( mạng thông tin băng rộng qua vệ tinh thế hệ mới ) :

Hệ thống VSAT-IP cung cấp các dịch vụ viễn thông trên nền IP băng rộng qua vệ tinh bằng các trạm mặt đất cỡ nhỏ (VSAT). Hệ thống VSAT –IP được thiết kế theo cấu trúc mạng hình sao với các thành phần cơ bản gồm trạm cổng (Gateway), các trạm VSAT thuê bao (UT- User Terminal) liên lạc với nhau qua vệ tinh IPSTAR-1.

Nhóm 6


Hình 9 Hệ thống vệ tinh IPSTAR.

Trạm cổng có chức năng truy cập vào mạng công cộng. Sau đó tài nguyên Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gởi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao( UT). Các vệ tinh IPSTAR sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ( Spot beam) phủ chụp để truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường. Các máy trạm mặt đất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải để hoạt động như các máy trạm bình thường của mạng mặt đất. Phương thức truyền tải trên mạng VSAT sử dụng vệ tinh( truyền vô tuyến). trạm VSAT thực chất như một tổng đài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp quang , dây nối như mạng mặt đất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng đảm bảo được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng công nghệ tiên tiến.

3.1/ Hoạt động của VSAT-IP băng rộng: Trên cơ sở hạn chế của các mạng VSAT băng hẹp của VNPT/VTI hiện nay (chỉ cung

cấp dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ thấp), VTI đã được VNPT cho phép triển khai mạng VSAT băng rộng thế hệ mới, cung cấp đa dịch vụ trên một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao. Tính năng của các dịch vụ cung cấp trên mạng VSAT băng rộng cũng giống như các dịch vụ trên nền IP hiện có trên các mạng mặt đất như: Thoại (VoIP); truy nhập Internet tốc độ cao (MegaVNN); Mạng riêng ảo (MegaWAN),... và các dịch vụ gia tăng trên nền IP khác, chỉ khác là phương thức truyền ở đây sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến).

Nhóm 6


Hình 10 Cơ chế hoạt động của VSAT – IP- STAR.

Xây dựng hệ thống vệ tinh thông tin VSAT IP là dự án hợp tác với Shin Satellite (SSA) - một tập đoàn viễn thông lớn của Thái Lan, là một trong những hãng tiên phong trên thế giới và có nhiều tham vọng trong lĩnh vực phát triển vệ tinh băng rộng. Vệ tinh của SSA là vệ tinh băng rộng, nếu về công nghệ, vệ tinh IP-STAR có những điểm khác so với vệ tinh truyền thống, dựa trên công nghệ về thông tin vệ tinh, cụ thể là vệ tinh IP-STAR 1 có băng thông rất lớn, tổng dung lượng khoảng 45 Gb/s.

VSAT là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh IP-STAR, cung cấp đa dịch vụ từ một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao. Nó gồm ba thành phần cơ bản là: trạm cổng (Gateway), vệ tinh IP-STAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal-UT).

Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để vào mạng công cộng - mạng nội địa truy xuất tài nguyên). Sau đó, tài nguyên Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao (UT). Các vệ tinh IP-STAR sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ (spot beam) phủ chụp để truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường. Các máy trạm tại mặtđất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải để hoạt động như các máy trạm bình thường của mạng mặt đất. Phương thức truyền tải trên mạng VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến). Trạm VSAT thực chất như một tổng đài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp quang, dây nối như mạng mặt đất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng vẫn đảm bảo được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng các công nghệ tiên tiến.

Nhóm 6

http://images.vietnamnet.vn/dataimages/200511/original/images820939_A1.jpg


3.2/ Giới thiệu vệ tinh IP-STAR-1: IP-STAR-1, là vệ tinh băng rộng đầu tiên trong khu vực châu á - Thái Bình Dương do

tập đoàn Shin Satellite Plc của Thái Lan vận hành và khai thác. Vệ tinh do Space Systems/Loral chế tạo với 114 bộ phát đáp, tổng dung lượng 45Gbps, tuổi thọ 12 năm, được phóng lên vị trí 1200 Đông ngày 11/8/2005. áp dụng công nghệ phủ sóng nhiều búp hẹp (spot beams) để tái sử dụng tần số, mở rộng phổ tần làm việc rộng hơn rất nhiều so với các vệ tinh thông thường, tăng công suất cho từng spot beam (mức EIRP có thể đạt tới 60dBW), cho phép giảm kích thước anten trạm đầu cuối, tăng tốc độ và chất lượng đường truyền. Vệ tinh IPSTAR-1 còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA – Dynamic Link Allocation) cho từng beam phù hợp điều kiện thời tiết khác nhau ở từng vùng, đảm bảo không làm gián đoạn liên lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhất chưa từng áp dụng ở những vệ tinh thông thường.

Hình 11 Vùng phủ sóng của vệ tinh IP-STAR0

Vệ tinh IP-STAR-1 bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam bằng 4 búp hẹp (Hình1.10) và 01 búp rộng, làm việc ở băng tần Ka, Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gbps cho cả 2 chiều lên, xuống), được phân bổ như sau:

Nhóm 6


Hình 12 Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR tại Việt Nam

IX.KẾT LUẬN:Khi Việt Nam tiến hành công nghiệp hoá - hiện đại hoá, vai trò của ngành Viễn thông

đối với sự phát triển kinh tế - xã hội sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn. Việc phát triển một cơ sở hạ tầng viễn thông mạnh không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế mà còn góp phần đảm bảo phân phối phúc lợi một cách công bằng trong xã hội. Khi thông tin liên lạc phát triển và các dịch vụ viễn thông được cung cấp rộng khắp trên toàn quốc, không chỉ người dân thành thị mà cả ở nông thôn sẽ được hưởng những lợi ích về y tế, giáo dục và văn hoá. Việc sử dụng các dịch vụ Viễn thông sẽ làm tăng năng suất lao động và cải thiện chất lượng sống của toàn dân.

Do đặc điểm địa hình Việt Nam rất phức tạp, có nhiều khu vực đồi núi hiểm trở, hẻo lánh và các đảo xa xôi, rất khó khăn cho việc thiết lập các tuyến thông tin tầm thấp truyền thống như cáp đồng trục, cáp quang, vi ba ....,việc triển khai mạng thông tin vệ tinh VSAT được thực hiện ở nước ta từ năm 1996 đã mang lại hiệu quả rất cao về mặt phát triển kinh tế cũng như đảm bảo phục vụ tốt tình hình an ninh chính trị và chủ quyền lãnh thổ quốc gia.

Sau một thời gian tập trung tìm hiểu, với sự giúp đỡ tận tình của Giáo viên hướng dẫn, nhóm 6 đã hoàn thành bài tìm hiểu về “ HỆ THỐNG VỆ TINH CỠ NHỎ VSAT”. Bài

Nhóm 6


làm đã trình bày những vấn đề chung về thông tin vệ tinh đồng thời nghiên cứu cụ thể cấu trúc, đặc điểm và ứng dụng của các mạng VSAT tại Việt Nam, nêu ra một số giải pháp kỹ thuật được sử dụng để cải thiện chất lượng trong tuyến thông tin vệ tin VSAT băng rộng sử dụng giao thức IP, đồng thời đưa ra dự báo về nhu cầu sử dụng các dịch vụ qua mạng VSAT tại Việt Nam.

Tuy nhiên trong khoảng thời gian hạn chế, các mạng VSAT tại Việt Nam cũng đang có những thay đổi về công nghệ, giải pháp cung cấp dịch vụ cho nên bài thảo luận cần sự giúp đỡ từ các Thầy cô và các bạn để được hoàn thiện hơn.

NHÓM 6 xin trân trọng cảm ơn thầy PHẠM HỒNG QUÂN, các Thầy Cô giáo và các bạn đã giúp đỡ để nhóm hoàn thành bài thảo luận này.

Nhóm 6

bai thao luan vsat

Documents