hệ thống thông tin vệ tinh ip star

Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG    ®Ò tµi HÖ thèng th«ng tin vÖ tinh IP star NHÓM 1: Trần Thượng Sơn Hoàng Mai Nam Nguyễn Tiến Dũng Đặng Quỳnh Anh Hà Nội tháng 6 năm 2007 Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT - Trang i - Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông LỜI NÓI ĐẦU Dịch vụ thoại truyền thống dựa trên cơ sở chuyển mạch kênh đã và đang phục vụ rất đắc lực cho nhu cầu thông tin trong cuộc sống của chúng ta. Tuy nhiên, với sự phát triển ngày càng cao của đời sống xã hội cũng như của khoa học kỹ thuật, rất nhiều dịch vụ mới đã được đưa vào phát triển song song cùng với dịch vụ thoại vốn đã xuất hiện từ lâu. Để đáp ứng yêu cầu đó các nhà phát triển viễn thông không ngừng không ngừng nghiên cứu các giải pháp mới có tính khả thi và đã đạt được một số kết quả khả quan. Cụ thể là với một số dịch vụ truyền thống vốn đòi hỏi khắt khe về thời gian thực cũng như chất lượng mà trước đây chỉ phù hợp với công nghệ chuyển mạch kênh thì bây giờ với sự hỗ trợ của các kỹ thuật mới cho phép chúng ta thực hiện chúng trên chuyển mạch gói bởi vì chỉ có chuyển mạch gói mới có thể đáp ứng được yêu cầu của đa dịch vụ. Một trong những giải pháp đó là việc truyền tín hiệu thoại qua giao thức internet (VoIP - Voice over IP). VoIP đã và đang được thực tế chứng minh là hiệu quả và đang dần thay thế cho các mạng thoại sử dụng chuyển mạch kênh truyền thống. Bài tiểu luận này sẽ giới thiệu sơ lược về công nghệ VoIP này. Cuốn tài liệu này bao gồm 2 chương, chương I (Khái quát về VSAT IP), chương II (Tổng quan về công nghệ của hệ thống VSAT IP) Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 1 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH VẼ 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 TỪ VIẾT TẮT 5 Chương I: Mở đầu 1. Khái quát chung về VSAT IP 7 2. Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm tốc độ cao 7 Chương II: Tổng quan về công nghệ của hệ thống VSAT IP: 1. Thành phần chính của hệ thống 1.1.Vệ tinh iPSTAR 9 1.2.Trạm cổng (Gateway) 10 1.3.Các trạm đầu cuối thuê bao (User terminal – UT) 12 2. Dịch vụ VoIP : 2.1. Giới thiệu về VoIP 13 2.2. IP qua vệ tinh 24 2.3. Dịch vụ VoIP trên hệ thống VSAT IP 24 3. Các ưu điểm và tồn tại 29 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 2 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR 9 Hình 2: Vùng phủ sóng vệ tinh IPSTAR tại Việt Nam 10 Hình 3: Sơ đồ khối chức năng trạm cổng IPSTAR 10 Hình 4: Cấu hình trạm thuê bao 12 Hình 5: Cách máy IP PBX tích hợp với mạng và cách nó sử dụng đường PSTN hoặc Internet để kết nối cuộc gọi 13 Hình 6: Khuôn dạng của IP DataGram 14 Hình 7: Cấu trúc tiêu đề cố định RTSP 17 Hình 8: Hệ thống chuẩn H .323 và các thành phần 19 Hình 9: Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323 20 Hình 10: Các lớp của bộ giao thức H.323 22 Hình 11: Cấu hình dịch vụ VoIP – VSAT IP 25 Hình 12: Mô hình cuộc gọi trong mạng VSAT IP 27 Hình 13: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 28 Hình 14: Mô hình điều khiển cuộc gọi H.323 ra ngoài mạng VSAT-IP 28 Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 3 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Các chức năng của Gatekeeper 21 Bảng 2: Các chuẩn mã hoá thoại 29 Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 4 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông 1: TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TĂT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIÊT IP Internet Protocol Giao thức Internet UT User Terminal Trạm thuê bao TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng NLOS None Line Of Sight Không có tầm nhìn thẳng OLOS Obstructed Line Of Sight Tầm nhìn bị che chắn DMT Discrete MultiTone modulation Đa tần DLA Dynamic Link Allocation Điều khiển công suất linh hoạt HPA High Power Amplifier Máy khuếch đại năng lượng cao LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm thấp IPR IP Router TCP Transport Protocol Giao thức truyền tải. Giao thức này truyền tải các gói tin tới đích một cách tin cậy TCPA TCP Accelerator Bộ tối ưu TCP qua kênh vệ tinh FLP Forward Link Processor Bộ xử lý tuyến từ trạm chủ đến trạm con QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ TOLL TPC Orthogonal frequency division multiplexed L- code Link Hướng từ trạm chủ đến trạm con dùng phương pháp ghép kênh phân chia tần số trực giao mã hoá TPC TI TOLL Interface Giao tiếp TOLL CoS Class of Service Phân loại dịch vụ RRM Radio Resources Management Quản lý tài nguyên vô tuyến SI STAR Interface Giao tiếp STAR NCS Network Control System Hệ thống điều hành mạng RRM Radio Resources Management Quản lý tài nguyên vô tuyến NM Network Management Quản lý mạng ODU Out Door Unit Khối trong nhà IDU In Door Unit Khối ngoài trời Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 5 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông SCPC Single Channel Per Carrier Đơn kênh trên sóng mang TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian RG Receive Groundstation Phía mặt đất phía thu VoIP Voice over IP Truyền tải thoại qua giao thức internet RTSP Real Time Stream Protocol Giao thức dòng thời gian thực RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền tải đơn vị dữ liệu người dùng. Giao thức này truyền dữ liệu một cách không tin cậy Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 6 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1. Khái quát chung về VSAT IP: VSAT IP là gì? VSAT IP là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh IPSTAR, 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 IPSTAR 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 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 vẫn đảm bảo được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng các công nghệ tiên tiến. Các gói dữ liệu từ trạm Gateway gửi tới trạm UT theo phương thức ghép kênh phân chia thời gian (TDM) kết hợp với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). 2. Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao: Một trong những yêu cầu chính trong hệ thống vô tuyến băng rộng thế hệ thứ 2 là khả năng hoạt động trong các điều kiện tầm nhìn thẳng bị che chắn OLOS (Obstructed- Line-Of-sight) và điều kiện không có tầm nhìn thẳng NLOS (Non-Line-Of-Sight). Hoạt động trong các điều kiện như vậy là một vấn đề gây rất nhiều khó khăn và hạn chế đối với các nhà khai thác viễn thông khi cung cấp dịch vụ cho các khách hàng tiềm năng. Do các vấn đề về nhiễu và các vấn đề về đa đường, một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Thay vào đó là sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 7 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây chính là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. Hiện nay, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) được dùng làm chuẩn trong các hệ thống phát thanh số ở châu Âu. Kỹ thuật này đang được đề nghị đưa vào ứng dụng ở Mỹ cũng như nghiên cứu để phát triển trong lĩnh vực truyền hình số. Bài này sẽ giới thiệu về nguyên lý, mô hình toán học và những đặc điểm cơ bản trong kỹ thuật OFDM. Công nghệ OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang trong thông tin vô tuyến. Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn như trong hệ thống ADSL, các kỹ thuật này thường đượcc nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT - discrete multitone modulation). Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia lượng dữ liệu trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này là trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý. Công nghệ OFDM hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao và tăng hiệu quả quang phổ. Điều này đạt được là do sự truyền dẫn song song của nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) qua không trung, mỗi sub-carrier có khả năng mang số liệu điều biến. Các sub-carrier được đặt vào các tần số trực giao. Trực giao có nghĩa là tần số trung tâm của một sub-carrier nhất định sẽ rơi đúng vào các điểm bằng 0 (null) của các sub-carrier khác. Sử dụng các tần số trực giao sẽ tránh được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các sub-carrier khác nhau khi sắp xếp vị trí các sub- carrier với mật độ lớn trong miền tần số do đó sẽ đạt được hiệu quả quang phổ cao. Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 8 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG VSAT IP 1. Thành phần chính của hệ thống Vệ tinh IPSTAR Hệ thống VSAT-IP liên lạc qua vệ tinh IPSTAR-1 (Thaicom 4), 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 này được chế tạo bởi Space Systems/Loral có 114 bộ phát đáp với tổng dung lượng lên tới 45Gbps, tuổi thọ hoạt động là 12 năm, vệ tinh mới được phóng vào ngày 11/8/2005 ở vị trí quỹ đạo 120 độ Đông. Vệ tinh IPSTAR sử dụng công nghệ phủ sóng nhiều búp hẹp (spot beams) để tăng khả năng tái sử dụng tần số, cho phép mở rộng phổ tần làm việc lớn hơn rất nhiều so với các vệ tinh thông thường, đồng thời nâng cao được công suất cho từng spot beam (mức EIRP có thể đạt tới 60 dBW) cho phép giảm kích thước anten trạm đầu cuối và tăng tốc độ chất lượng đường truyền. Ngoài ra, vệ tinh IPSTAR còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA - Dynamic Link Allocation) cho từng beam phù hợp với các 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, đây cũng là kỹ thuật không được áp dụng ở những vệ tinh thông thường. Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 9 [...]... Truyn a d liu trờn nn IP theo phng thc im - a im qua v tinh a tnh, 2.3 Dch v VoIP trờn h thng VSAT IP I M U: V mt h thng VSAT -IP l mt mụi trng IP thun tuý, vi 3 thnh phn chớnh: trm cng mt t (Gateway), v tinh iPSTAR-1 v cỏc trm u cui thuờ bao (UT) Nhúm 1 lp HCD06CNTT 23 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng cú th chuyn ging núi qua VSAT -IP ta ng dng giao thc VoIP Theo nguyờn lý Nyquist...H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng Hỡnh 1 : Vựng ph súng ca v tinh IPSTAR V tinh IPSTAR cú 4 bỳp ph hp bao ph ton b lónh th Vit Nam (Hỡnh 2) v 1 bỳp ph qung bỏ, hot ng bng tn Ka v Ku vi dung lng thit k khong 2 Gbps (cho c 2 chiu lờn, xung) Dung lng c th c phõn b nh sau: Hỡnh 2: Vựng ph súng v tinh IPSTAR ti Vit Nam Trm cng (Gateway): PSTN SGGW TI... lp HCD06CNTT 29 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng KT LUN Trong khong thi gian gn mt thỏng, chỳng em ó tỡm hiu v h thng thụng tin VSAT IP qua v tinh IPSTAR, v vic truyn tớn hiu thoi qua Internet (Voice over Internet Protocol) v cu to cng nh v cụng ngh ca nú Dch v in thoi IP l dch v ng dng cho phộp truyn ti cỏc cuc m thoi thụng qua giao thc IP Nguyờn tc VoIP gm vic s hoỏ tớn hiu ging... Cỏc IP Phone trao i lu lng thoi qua chun G.729 hay G.723 hay G.711 tựy theo Call Nhúm 1 lp HCD06CNTT 25 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng Manager quy nh v tựy theo bng thụng v tinh Cuc gi c thc hin hon ton trờn nn IP ca mng VSAT -IP Hỡnh 12: Mụ hỡnh cuc gi trong mng VSAT -IP Ngoi ra, Call Manager cú kh nng h tr giao tip vi cỏc Voice Gateway qua cỏc giao thc nh H323, MGCP v giao tip... thụng tin liờn lc phc v cho cỏc dng khỏc ca truyn thụng vớ d nh khi to mt cuc hi thoi riờng Chớnh iu ny cng lm thun tin hn trong vic liờn lc vi mt ngi s dng Nhúm 1 lp HCD06CNTT 17 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng Nu mt ngi ngng tham gia phiờn thụng tin, ngi ú s cú thụng ip BYTE Cui cựng cỏc phn t ng dng (APP) cú th dựng a thờm cỏc thụng tin c th vo cỏc gúi tin RTCP Cỏc bn tin ngi... thoi thng, in thoi IP, Analogphone Gateway s trao i nh tuyn cuc gi gia cỏc thuờ bao trong mng VSAT -IP, gia thuờ bao trong mng VSAT -IP v ngoi mng thụng qua thit b iu khin cuc gi CallManager [7] Hỡnh 11: Cu hỡnh dch v VoIP VSAT -IP Nhúm 1 lp HCD06CNTT 24 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng II Mễ HINH NH TUYN CUC GI Call Manager l phn trung tõm ca h thng VoIP VSAT -IP cú chc nng x lý cuc... cú nng lc chuyn mch v nh tuyn mnh, Router ny cú nhim v nh tuyn cỏc gúi tin IP vo v ra gia cỏc thit b trong mng IPSTAR v cỏc mng bờn ngoi - TCP Accelerator (TCPA): Ti u húa tc truyn dn TCP qua v tinh bng vic gim thiu cỏc tr v suy gim cht lng vn cú ca giao thc TCP /IP qua v tinh - Forward Link Processor (FLP): lc v sp xp cỏc gúi tin IP theo th t u tiờn theo cht lng dch v (QoS) v phõn loi dch v (CoS) trc... Initiation Protocol (SIP) H thng in thoi VoIP bao gm mt hoc nhiu in thoi chun SIP / in thoi VoIP SIP mụ t nhng giao tip cn cú thit lp mt cuc in thoi Chi tit ca nhng giao tip ny c mụ t rừ hn trong giao thc SDP SIP ó chim lnh th gii VoIP nhanh nh v bóo Giao thc ny ging nh giao thc HTTP, l giao thc dng vn bn, rt cụng khai v linh hot Do vy, nú ó thay th rng rói cho chun H323 Hỡnh 5: Cỏch mỏy IP PBX tớch hp vi... [4] VoIP c s dng trong rt nhiu dng t PC ti PC, t PC ti in thoi v t in thoi ti in thoi [5] Nú cng c dựng trong cỏc cu trỳc mng khỏc nhau nh mng cc b (LAN), mng diờn rụng (WAN) v mng khụng dõy cc b (WLANs) Phng ỏn kt ni dch v VoIP qua VSAT -IP c thc hin nh hỡnh 11 Trong phng ỏn ny, VTI ó xõy dng gii phỏp VoIP da trờn h thng thụng tin v tinh iPSTAR-1 [6], gii phỏp ny cho phộp trin khai dch v thoi VoIP cho... gi Giao thc liờn mng IP Cu trỳc Nhúm 1 lp HCD06CNTT 13 H thng thụng tin v tinh IP STAR Mụn K thut vin thụng Mc ớch ca IP l cung cp kh nng kt ni cỏc mng con thnh liờn mng truyn d liu Vai trũ ca IP tng t vai trũ ca giao thc tng mng trong mụ hỡnh OSI IP l mt giao thc kiu khụng liờn kt (connectionless) cú ngha l khụng cn cú giai on thit lp trc khi truyn d liu n v d liu dựng trong IP c gi l datagram, cú . HCD06CNTT 8 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG VSAT IP 1. Thành phần chính của hệ thống Vệ tinh IPSTAR Hệ thống VSAT -IP liên. áp dụng ở những vệ tinh thông thường. Nhóm 1 – lớp HCD06CNTT 9 Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông Hình 1 : Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR Vệ tinh IPSTAR có 4 búp phủ. Hệ thống thông tin vệ tinh IP STAR Môn Kỹ thuật viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG    ®Ò tµi HÖ thèng th«ng tin vÖ tinh IP star NHÓM 1: Trần Thượng