4 7 14 chương trình mô phỏng lưu đồ thuật toán mã nguồn

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG - LƯU ĐỒ THUẬT TỐN - MÃ NGUỒN Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn LỜI CAM ĐOAN     Thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR dịch vụ sử dụng nhiều ứng dụng chưa phát huy, nhiều vấn đề để xem xét mở rộng kiến thức Vì em chọn đề tài làm luận văn tốt nghiệp cho Q trình làm luận văn tốt nghiệp cịn nhiều thiếu sót kiến thức cịn hạn chế hiểu biết em với giúp đỡ thầy hướng dẫn Em xin cam đoan luận văn em chép luận văn cơng trình có trước, em xin chịu trách nhiệm trước nhà trường Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn giúp em hoàn thành luận văn Đà nẵng, tháng năm 2007 Sinh viên thực Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật tốn-Mã nguồn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục Các từ viết tắc Lời nói đầu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH VSAT .1 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1.2 Khái niệm hệ thống VSAT .1 1.2.1 Giới thiệu chung .1 1.2.2 Các định nghĩa đặc tính hệ thống VSAT 1.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG VSAT 1.3.1 Tổng quát tính ưu nhược hệ thống VSAT .2 1.3.2 Các ứng dụng thông tin chiều 1.3.2.1 Phân phối liệu phân phối tín hiệu video 1.3.2.2 Thu thập liệu 1.3.3 Các ứng dụng thông tin hai chiều .3 1.3.3.1 Truyền liệu 1.3.3.2 Video hội nghị 1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CỦA VSAT 1.4.1 Tổng quan kiểu VSAT 1.4.2 Kỹ thuật trãi phổ mạng VSAT 1.4.3 Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA 1.4.4 Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo t/gian TDMA 1.4.5 Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA 1.5 Các đặc tính tiêu biểu VSAT 1.5.1 Kích thước mạng, số lượng VSAT mạng 1.5.2 Các yêu cầu phần không gian 1.6 Các vấn đề chung giao thức giao diện mặt đất mạng VSAT 1.6.1 Mơ hình giao thức mạng VSAT 1.6.1 Mơ hình giao thức mạng VSAT 1.7 KẾT NỐI VỚI CÁC DTE ĐỊNH HƯỚNG GÓI CỦA NGƯỜI SỬ DỤNG VÀ VỚI CÁC MẠNG DỮ LIỆU MẶT ĐẤT .12 1.7.1 Kết nối với DTE người sử dụng 12 1.7.2 Kết nối với mạng liệu mặt đất chuyển mạch gói (PSPDN) 14 1.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 15 Chương : KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT VÀ HUB - NHIỄU VÀ CÁC VẤN ĐỀ KHI HOẠT ĐỘNG 16 2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 16 2.2 VSAT - KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT .15 Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật tốn-Mã nguồn 2.2.1 Cấu trúc chung 15 2.2.2 Anten trạm VSAT 17 2.2.3 Khối thiết bị trời (ODU) VSAT .18 2.2.4 Khối thiết bị nhà (IDU) VSAT .19 2.3 KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT HUB 20 2.3.1 Mơ hình tổng qt trạm Hub 20 2.3.2 Thiết bị RF 21 2.3.3 Thiết bị Modem IF 22 2.3.4 Thiết bị băng gốc trạm Hub (HBE) .23 2.3.4.1 Thiết bị điều khiển xử lý phát (TX-PCE) 24 2.3.4.2 Thiết bị điều khiển xử lý thu (RX PCE) 24 2.3.4.3 Thiết bị giao tiếp đường dây (LIE) 24 2.3.4.4 Trung tâm điều khiển mạng (NNC) .25 2.4 CÁC LOẠI NHIỄU: .25 2.4.1 Giới thiệu: .25 2.4.2 Các nguồn gây nhiễu 26 2.4.3 Các đặc tính anten có ảnh hưởng đến nhiễu 27 2.4.3.1 Các đặc điểm anten VSAT 27 2.4.3.2 Độ phân cách anten: 28 2.4.4 Các yêu cầu chia tần số mức ngưỡng nhiễu .28 2.4.4.1 Tiêu chuẩn nhiễu mạng VSAT .28 2.4.4.2 Các kỹ thuật hạn chế nhiễu 29 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ VSAT IP-STAR .31 3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 31 3.2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT IPSTAR 31 3.2.1 Giới thiệu VSAT IPSTAR: 32 3.2.2 Các ứng dụng VSAT IPSTAR: 33 3.3 KỸ THUẬT CỦA MẠNG VSAT IPSTAR 34 3.3.1 Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo tần số: FDMA 34 3.3.2 Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo thời gian: TDMA 35 3.3.3 Nguyên lý TDMA 36 3.3.4 Ưu điểm TDMA .37 3.3.5 Sử dụng kỹ thuật mã FEC: .38 3.3.6 VSAT IPSTAR sử dụng (FDMA/TDM) 38 3.3.7 Ứng dụng kỹ thuật ghép kênh vào VSAT IPSTAR .40 3.4 CÔNG NGHỆ CỦA IPSTAR 41 3.4.1 Công nghệ đoạn không gian: 41 3.4.2 Công nghệ đoạn mặt đất 42 3.4.3 Giao diện giao thức mạng .42 3.5 NHỮNG ƯU THẾ VÀ NHƯỢC ĐIỂM 43 Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG .45 Phần II :TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VSAT IPSTAR PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠNG VSAT IPSTAR 46 4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG .46 4.2 CÁC THƠNG SỐ CẦN CHO TÍNH TỐN 47 4.3 BÀI TOÁN THỰC TẾ: 48 4.3.1 Giới thiệu chung 48 4.3.2 Mơ hình thông số tuyến thông tin 48 4.3.3 Tính tốn góc ngẩng góc phương vị 49 4.3.3.1 Góc ngẩng 49 4.3.3.2 Góc phương vị 50 4.3.4 Tính tốn kết nối đường lên (UPLINK) .51 4.3.4.1 Công suất phát trạm mặt đất PTXe 51 4.3.4.2 Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe 52 4.3.4.3 Công suất xạ đẳng hướng tương đương trạm mặt đất EIRPe .52 4.3.4.4 Tổng suy hao tuyến lên LU 53 4.3.4.5 Độ lợi Anten thu G1 53 4.3.4.6 Mật độ dịng cơng suất xạ hiệu dụng trạm mặt đất Ф1 53 4.3.4.7 Độ lùi đầu vào IBO 54 4.3.4.8 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến lên (C/No)U 54 4.3.5 Tính tốn kết nối đường xuống (DOWNLINK) 55 4.3.5.1 Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRXe 55 4.3.5.2 Tổng suy hao tuyến xuống LD 56 4.3.5.3 Hệ số phẩm chất trạm mặt đất (G/T)E 56 4.3.5.4 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat 57 4.3.5.5 Độ lùi đầu OBO .58 4.3.5.6 CS xạ đẳng hướng tương đương sóng mang EIRP1 .59 4.3.5.7 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu tuyến xuống sóng mang (C/No)D1 59 4.3.5.8 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống sóng mang (C/No)IM 60 4.3.5.9 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống sóng mang (C/Noi)D 61 4.3.5.10 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu tồn tuyến s/m (C/No)t 62 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG .62 CHƯƠNG : THIẾT KẾ MẠNG VSAT IPSTAR THỰC TẾ TẠI VIỆT NAM 64 5.1 Giới thiệu chương 64 5.2 Tính tốn đường truyền tuyến thơng tin vệ tinh ThaiCom-1A trạm mặt đất đặt Đà Nẵng 64 Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn 5.2.1 Giới thiệu vệ tinh thông số ban đầu 64 5.2.2 Tính tốn thơng số mạng (Network IPSTAR) 66 5.2.2.1 Tính tốn băng thơng thực nhóm UT 66 5.2.2.2 Tính tốn băng thơng thực trạm GW 67 5.2.2.3 Tính tốn băng thơng thực toàn mạng 67 5.2.2.4 Tính tốn (C/No)t u cầu tồn tuyến mạng 67 5.2.2.5 Tính tốn hiệu suất sử dụng băng thông 67 5.2.3 Tính tốn cự ly thơng tin, góc ngẩng, góc phướng vị 67 5.2.3.1 Tính tốn cự ly thông tin 67 5.3 Tính tốn tuyến lên (UpLink) 68 5.3.1 Công suất phát trạm mặt đất PTXe 68 5.3.2 Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe 69 5.3.3 Công suất xạ đẳng hướng tương đương trạm mặt đất EIRPe 69 5.3.4 Tổng suy hao tuyến lên LU 69 5.3.5 Độ lợi Anten phát (/m2) G1 70 5.3.6 Mật độ dịng cơng suất xạ hiệu dụng trạm mặt đất Ф1(dBW/m2) 70 5.3.7 Độ lùi đầu vào IBO .70 5.3.8 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến lên (C/No)U 71 5.3.8.1 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat 71 5.3.8.2 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến lên trạm mặt đất (C/No)U1 71 Tính tốn kết nối đường xuống (DOWNLINK) 72 5.4.1 Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRxe 72 5.4.2 Tổng suy hao tuyến xuống LD 72 5.4.3 Hệ số phẩm chất trạm mặt đất (G/T)E 73 5.4.4 Tỷ số sóng mang tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat 74 5.4.5 Độ lùi đầu OBO 74 5.4.6 Công suất xạ đẳng hướng tương đương sóng mang EIRP1 75 5.4.7 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu tuyến xuống s/mang 75 5.4.8 Tỷ số s/mang tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống s/mang .75 5.4.9 Tỷ số s/mang tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống s/mang 76 5.4.10 Tỷ số sóng mang tạp âm nhiễu tồn tuyến sóng mang (C/No)t 76 5.5 Kết luận chương 78 Kết luận hướng phát triển đề tài: Tài liệu tham khảo Phần phụ lục Các Từ Viết Tắt Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn A AOCS BPF BPSK BER CDMA CDM C&M CUG D/C DAMA DCE DSP DTE E Eb/No EIRP FEC GEO GSM HBE HCI HPA HPC IBO IDU IF IM ISDN LEO LIE LO LNA MAN MCD NRZ OBO Azimut Attitude and orbit control system Band pass filter Binary PSK Bit error ratio Code division multiplex access Code division multiplex Control and Monitoring Closed Users group Down coverter Demand Assgned Multiple Acces Data circuit Terminating equipment Digital Signal Processing Data Terminal Equipment Elevation Energy per bit over thermal Noise power (per Hz) ratio Equivalent isotropic racliated power Forward Error Corection Geosychronous earth orbit Gobal System for Mobile Communication Hub Baseband Equipment Hub Control Interface High power amplifiers High power amplifiers and Convertor Input background color off In-Door Unit Intermediate frequency InterModulation Integrated Services Data Network Low earth orbit Line Interface Equipment Local ossilator Low noise amplifiers Metropolitan Area Network Multicarrier Demodulation Non return zero Output back off Góc phương vị Hệ thống đ/kh trạng thái & quỹ đạo Bộ lọc thông dải Điều chế theo pha nhị phân Tỷ lệ lỗi bit Đa truy nhập phân chia theo mã Ghép kênh phân chia theo mã Điều khiển giám sát Nhóm người sử dụng khép kín Bộ hạ tần Đa truy cập ấn định theo yêu cầu Thiết bị đầu cuối kênh liệu Xử lý tín hiệu số Thiết bị đầu cuối liệu Góc ngẩng Tỷ lệ lượng bit cs tạp âm nhiệt (/Hz) Công suất xạ đẳng hướng tương đương Sữa lỗi nơi thu Quỹ đạo địa tĩnh Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Thiết bị băng gốc Hub Giao tiếp điều khiển Hub Bộ khuếch đại công suất cao Bộ đổi tần k/đại công suất cao Độ lùi đầu vào Khối bên Tần số trung tần Xuyên điều chế Mạng dịch vụ tích hợp số Quỹ đạo thấp Thiết bị giao tiếp đường Bộ dao động nội Khuếch đại tạp âm thấp Mạng vùng trung tâm Bộ giải điều chế đa sóng mang Mã khơng trở khơng Độ lùi đầu Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật tốn-Mã nguồn OBP ODU PA PCE PSTN PSDN RF TDMA U/C SHF SCADA CCIR On Board Processing Out-Door Unit Power Ampli Processing and Control Equipment Public switch telephone network Packet Switched Data Network Radio frequency Time division multiplex access Up coverter Supper Hight Frequency Supervisory Control And Data Acquisition Commite Consultative Internation Radio Xử lý vệ tinh Khối bên ngồi khuếch đại cơng suất Thiết bị điều khiển xử lý Mạng đ/th chuyển mạch cơng cộng Mạng liệu chuyển mạch gói Tần số vô tuyến Đa truy nhập phân chia theo th/gian Bộ nâng tần Tần số siêu cao tần Thu liệu điều khiển giám sát Uỷ ban tư vấn điện báo đ/thoại QTế LỜI NĨI ĐẦU Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, linh hoạt người đòi hỏi mức cao đặc biệt vị trí địa lý Vệt Nam ta 1/3 đồi núi, mạng thơng tin hữu tuyến không đáp ứng hết nhu cầu kể thương mại quân Các hệ thống thông tin vệ tinh trạm mặt đất VSAT đời để đáp ứng nhu cầu truyền liệu người, đáp ứng dịch vụ giá rẽ thương mại Vấn đề tài nguyên tần số hạn hẹp, nên việc cấp phát kênh tần số địi hỏi phải tối ưu để khơng làm ảnh hưởng đến hệ thống khác, đồng thời giảm nhiễu hệ thống Mặc khác, hệ thống thông tin vệ tinh VSAT sử dụng môi trường truyền vô tuyến có suy hao đường truyền lớn, đặc biệt suy hao mưa, giao thoa (Interference) loại nhiễu khác (như nhiễu nhân tạo, nhiễu công nghiệp, …) làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng hệ thống Đề tài “Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR” với mục đích đề xuất lộ trình tuyến thơng tin vô tuyến vệ tinh VSAT Việt Nam, đồng thời đánh giá chất lượng tuyến triển khai Đề tài chia làm năm chương: Chương : Trình bày tổng quan thơng tin vệ tinh VSAT Chương : Trình bày kỹ thuật trạmạm mặt đất Hub-nhiễu vấn đề hoạt động Chương : Giới thiệu VSAT IP-STAR Chương : Trình bày tổng quan hệ thống VSAT IPSTAR- phương pháp thiết kế mạng VSAT IPSTAR Chương : Trình bày phương phápthiết kế mạng VSAT IPSTAR thực tế Việt Nam Trong q trình hồn thành đồ án này, nhận giúp đỡ tận tình thầy cô khoa Điện Tử -Viễn Thông hạn chế thời gian kiến thức nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý chân thành thầy cô Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tuấn thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thông bạn sinh viên lớp giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, tháng năm 2007 Sinh viên thực Phan Vĩ Phúc CHƯƠNG 1: Chương trình mơ phỏng-Lưu đồ thuật toán-Mã nguồn TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH VSAT 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG VSAT (Verry Small Aperture Terminal) trạm mặt đất độ nhỏ phương tiện truyền thông hiệu mặt kinh tế với đặc tính đặc trưng, VSAT ngày đóng vai trị quan trọng viễn thông phục vụ cho ứng dụng định Trong chương giải thích khái niệm trạm mặt đất VSAT, sơ lược hoạt động cấu trúc ứng dụng cụ thể Ngồi cịn trình bày tính ứng dụng giao diện mặt đất 1.2 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG VSAT 1.2.1 Giới thiệu chung VSAT (Verry Small Aperture Terminal) trạm mặt đất độ nhỏ hay đầu cuối độ nhỏ, sử dụng phổ biến dịch vụ vệ tinh cố định (FSS) - kiểu phân phối liệu trực tiếp tới người sử dụng Tại Mỹ từ năm 1981 hệ thống cỡ nhỏ dùng cho ứng dụng chuyên dùng trạm mặt đất chiều (One Way) Các trạm mặt đất trang bị anten với đường kính 0.6m có khả thu liệu với tốc độ bít thấp (0,3 ÷ 9,6 Kbit/s) phát thông qua trạm mặt đất trung tâm (Hub) Do việc thu thực anten có đường kính nhỏ vệ tinh cần phải có hệ số phát xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) cao Vì việc ứng dụng kỹ thuật truy cập điều chế trải phổ để tránh can nhiễu đến từ hệ thống thông tin khác sử dụng băng tần Từ năm 1984, hệ thống hai chiều (Two Way) dựa nguyên lý đưa vào sử dụng Tuy nhiên sau xuất hệ băng tần 14/12Ghz, với khả đảm bảo thông lượng liệu cao (64kbit/s) đường kính anten có lớn (trên 1.2m) sử dụng kỹ thuật điều chế khác (kết hợp TDM/TDMA) 1.2.2 Đặc tính hệ thống VSAT