Báo cáo môn thông tin vệ tinh VSAT IP và ứng dụng

Báo cáo môn thông tin vệ tinh VSAT IP và ứng dụng VSAT (Very Small Aperture Terminal ) 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 (kích thước từ 0.62.4 m).

VSAT IP và ứng dụng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Nam

Lớp KSTN-ĐTVT-K54

Hà Nội,tháng 12 năm 2013.

Nội dung trình bày

• Giới thiệu hệ thống VSAT IP

• Các thành phần chính của hệ thống VSAT IP

• Các ứng dụng của VSAT IP

• Kết luận

1.Giới thiệu hệ thống VSAT IP

• VSAT (Very Small Aperture Terminal )- 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 (kích thước từ 0.6-2.4 m)

• Dịch vụ VSAT- IP là dịch vụ VSAT sử dụng hệ thống

thông tin vệ tinh băng rộng iPStar để cung cấp các dịch

vụ viễn thông trên nền giao thức IP (Internet Protocol)

• Hệ thống VSAT-IP liên lạc qua vệ tinh IPSTAR( 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

1.1.Nguyên lý hoạt động

• Hệ thống VSAT IP gồm 3 thành phần cơ bản : Trạm cổng (Gateway),vệ tinh IPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal).

• Trạm cổng Gateway của VSAT được kết nối với đường trục Internet

(backbone), nguồn viễn thông quốc gia để khai thác tài nguyên từ mạng Internet và viễn thông quốc gia để cung cấp cho mạng VSAT nội bộ).

• Từ đó, tài nguyên được truyền tải theo dạng sóng vô tuyến lên tới các

vệ tinh IP STAR, rồi qua các búp sóng nhỏ từ IP STAR chụp xuống đưa dữ liệu theo dạng sóng đến các UT (User Terminal - Trạm vệ tinh thuê bao) Quá trình đưa dữ liệu từ thuê bao máy trạm đến mạng Internet, viễn thông quốc tế cũng đi theo con đường tương tự ngược lại.

1.1.Nguyên lý hoạt động

Mô hình hoạt động của VSAT IP

1.2.Ưu nhược điểm của công nghệ VSAT IP

Ưu điểm

• Phù hợp với vùng sâu,vùng xa,khắc phục được địa hình,khoảng cách.

• Tốc độ đường truyền cao đáp ứng các ứng dụng như mạng Internet bang rộng,mạng riêng ảo VPN, truyền hình hội nghị…

• Thiết bị lắp đặt đơn giản và gọn nhẹ.

• Thời gian cung cấp dịch vụ nhanh chóng.

• Nhờ công nghệ spot beam( búp sóng hẹp),phổ tần số được mở rộng hơn so với vệ tinh thông thường,giảm được kích thước anten trạm đầu cuối.

1.2.Ưu nhược điểm của công nghệ VSAT IP

2.Các thành phần chính của hệ thống VSAT IP

2.1.Trạm cổng Gateway

2.1.1.Sơ đồ cấu trúc trạm cổng Gateway

Sơ đồ cấu trúc trạm cổng Gateway

2.1.2.Các thành phần chính của

Gateway.

• Antenna : đường kính 8,1 m cho cả trạm chính và trạm dự phòng

• TCP Accelerator (TCPA): Tối ưu hóa tốc độ truyền TCP qua vệ tinh

• Network Management (NM) : thực hiện các chức năng về quản trị mạng chung

• Radio Resource Management (RRM): có chức năng quản lý các nguồn tài nguyên đường truyền vệ tinh

• Forward Link Processor (FLP): hiện các chức năng TCPA, lọc và sắp xếp các gói tin IP đúng thứ tự ưu tiên theo chất lượng dịch vụ (QoS)

và phân loại dịch vụ (CoS) trước khi gửi tới TI

• Toll Interface (TI) : TI nhận các gói tin gửi từ FLP, sau đó sắp xếp và

đóng gói, dưới sự điều khiển của RRM, theo định dạng khung của

TOLL (TOLL Format) trước khi gửi tới TOLL-Tx (TOLL Transmitter) Mỗi

TI làm việc với 1 TOLL-Tx

• TOLL-Tx (Toll Transmiter): nhận luồng bit đã được định dạng từ TI, mã hoá TPC, điều chế, ghép kênh OFDM và chuyển đổi tới tần số trung

tâm 135MHz, sau đó chuyển đổi lên L-band (950-1450Mhz) và

Ka-band để phát lên vệ tinh

• STAR-Rx (STAR Receiver) : nhận tín hiệu băng Ka từ vệ tinh, chuyển đổi tới dải tần 950 -1450 MHz sau đó thực hiện tách kênh, giải điều chế,

và giải mã tín hiệu

• STAR Interface (SI): Nhận các gói tin từ STAR-Rx, sau đó xử lý và sắp xếp thành các gói tin IP rồi gửi tới IPR theo sự điểu khiển của RRM.

• Acounting server/Call Record server: Nhận dữ liệu từ NMS và lưu trữ tại cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đích tính cước

• Core IP Router (IPR): Thực hiện trên một router riêng biệt có năng lực chuyển mạch và định tuyến mạch

2.1.3.Nguyên lý hoạt động của

Gateway

• Trạm gateway làm việc với băng tần Ku, trạm gateway thực hiện chức chuyển mạch và định tuyến lưu lượng giữa các phần tử mạng, hội tụ các tiêu chuẩn của một mạng IP như HTTP, FTP… cho các ứng dụng

dịch vụ băng rộng WEB, FTP và các ứng dụng truyền thông đa

phương tiện

• Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT (qua IPSTAR) được gọi là TOLL Link, thông qua thiết bị TOLL trạm gateway có khả năng cung cấp kênh truyền dẫn cho các trạm UT với tốc độ rất lớn

• Hướng truyền từ UT đến gateway (qua IPSTAR) được gọi là STAR Link, trạm gateway tiếp nhận dữ liệu từ các UT thông qua thiết bị D –STAR (Tiếp nhận 2 STAR đồng thời)

2.2.Vệ tinh IPSTAR

2.2.1.Thông tin chung vệ tinh

IPSTAR

• IPSTAR-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 này được chế tạo bởi Space Systems/Loral có 114

bộ phát đáp với tổng dung lương lên tới 45 Gbps,tuổi thọ hoạt động

là 12 năm ,vệ tinh mới phóng vào ngày 11/8/2005 ở vị trí quỹ đạo

1200 Đông

• IPSTAR-1 là vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh dùng quang phổ băng tần Ku cho đường tín hiệu đến người dung

Giao tiếp giữa IPSTAR và UT.

• Giao tiếp giữa trạm cổng IPSTAR và trạm đầu cuối trong vùng phủ sóng vệ tinh:

• -Hướng tải xuống (Forward link) đến trạm đầu cuối là phương thức TDM overlaying OFDM với công nghệ tối đa hóa độ hiệu dụng phổ tần

• -Kênh tải lên (Return link) từ trạm đầu cuối dựa trên công nghệ truy cập đa phương thức Multimode Multiple Access MF-TDMA

2.2.2.Đặc tính kĩ thuật

• Điều khiển công suất linh hoạt: Công nghệ mới này sử dụng tối ưu

năng lượng công suất giữa các búp sóng và cho phép dự trữ công suất 20% cho các búp sóng có khả năng bị ảnh hưởng bởi trời mưa nên vẫn duy trì đường truyền

• Điều chế và mã hoá tương hợp (ACM): phân bổ dung lượng băng

thông cho mỗi đường truyền tùy theo đặc điểm truyền dẫn hiện tại, điều chỉnh băng thông linh động phù hợp với những thay đổi về điều kiện thời tiết ,duy trì khả năng thực hiện của đường truyền

2.2.3.Vùng phủ sóng

• 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

Vùng phủ sóng của vệ tinh IPSTAR-1

• Vệ tinh IPSTAR có 4 búp phủ hẹp bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam

và 1 búp phủ quảng bá, hoạt động ở băng tần Ka và Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gbps (cho cả 2 chiều lên, xuống)

2.3.Thiết bị phía thuê bao (User Terminal).

• Gồm 2 khối ODU (Out Door Unit) và IDU (In Door Unit)

In Door Unit

Khối IDU –Modem có các thông số :

• Tốc độ download tối đa : 4Mbps.

• Tốc độ upload tối đa :2 Mpbs.

• Sử dụng công suất phát và băng thông linh hoạt cho phép phân bổ băng

thông hợp lý dựa trên đặc điểm lưu lượng từng khách hàng.

• Sử dụng kĩ thuật điều chế QPSK ,phương thức truy nhập SCPC,TDMA, Slotted ALOHA.

• Giao diện mạng RJ45, USB.

• Nguồn điện cung cấp 100-240 VAC và 24 DC.

• Công suất tiêu thụ :70W.

3.Các ứng dụng của VSAT IP

Sản phẩm hộp thoại iPSTAR được thiết kế cho sử dụng tại trong môi trường vùng sâu vùng xa Nó có thể chịu đựng lại môi trường khắc nghiệt Khi so sánh với điện thoại ở vùng sâu vùng xa mà có sử dụng SCPC DAMA, thì VoIP sẽ vượt trội hơn nhờ:

• Chi phí thiết bị cuối thấp hơn.

• Khả năng cung cấp những ứng dụng khác trên mạng IP.

• Sự hiệu quả băng thông tốt hơn, do vậy chi phí băng thông thấp hơn.

3.2.Dịch vụ truy cập Internet băng rộng

3.2.1.Truy cập băng rộng

Cấu hình truy cập Internet băng rộng

3.2.1.Truy cập băng rộng

• Thông qua UT các nhà khai thác cung cấp cho người sử dụng các dịch

vụ với khả năng kết nối mạng ở tốc độ cao Trong nhiều trường hợp

có nhiều người sử dụng chung một trạm đầu cuối như trong khách sạn, chung cư thì hệ thống VSAT IPSTAR sẽ trang bị thêm thiết bị hỗ trợ cho phép cung cấp thêm nhiều account truy nhập cho một trạm đầu cuối

• Tốc độ download :4 Mbps

• Tốc độ upload : 2 Mbps

3.2.2 Truy cập băng rộng cho các điểm công cộng

• Dịch vụ truy cập WLAN công cộng (hay còn gọi là Hotspot) là dịch vụ cho phép người sử dụng có thể truy cập internet từ những điểm truy cập công cộng

• Chỉ bằng một accout riêng khách hàng có thể truy cập dịch vụ từ bất

kỳ một Hotspot nào nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh

3.2.2 Truy cập băng rộng cho các

điểm công cộng

Cấu hình cung cấp dịch vụ Hotspot

Cấu hình cung cấp dịch vụ bao gồm trạm Gateway, UT, Radius server, điểm truy cập.

• Radius server được lắp đặt tại trạm Gateway thực hiện chức năng lưu trữ chi tiết cuộc gọi (CDR) phục vụ mục đích tính cước Ngoài ra Radius server còn phục vụ mục đích cập nhật thông tin yêu cầu Roaming của khách hàng.

• Điểm truy cập thực hiện chức năng quản lý quyền truy nhập sử dụng dịch vụ của khách

Cước truy cập Internet băng rộng

NỘI DUNG

GÓI DỊCH VỤ BẠC (SILVER PACKAGE)

Tốc độ tối đa 3.072/384 kbps 4.096/384 kbps

Tiện ích cơ bản

Sử dụng được với tất cả các ứng dụng trên mạng yêu cầu tốc độ cao như: trò chơi trực tuyến, nghe nhạc, truyền hình

Sử dụng được với chất lượng tốt với tất cả các ứng dụng trên mạng yêu cầu tốc độ cao như: trò chơi trực tuyến, nghe

nhạc, truyền hình

Cước trọn gói (đồng/tháng) 1.610.000 2.100.000

Cước truy cập Internet băng rộng

NỘI DUNG

GÓI DỊCH VỤ VÀNG (GOLD PACKAGE)

Sử dụng được với chất lượng đảm bảo với tất cả các ứng dụng trên mạng yêu cầu tốc độ cao như: trò chơi trực tuyến, nghe nhạc,

truyền hình Cước trọn gói (đồng/tháng) 3.675.000 5.250.000

3.3.Dịch vụ IPSTAR GRE VPN

• Mạng riêng IP được ứng dụng cho các công ty, tổ chức muốn thiết lập một mạng lưới liên lạc từ trụ sở chính với các chi nhánh qua các kênh ngầm định (tunel) đảm bảo

• Phương thức thiết lập dựa trên cơ sở mở rộng đường truyền mạng LAN truyền thống, mọi nút mạng đều chung một kiểu truy nhập với chất lượng như nhau

3.3.Dịch vụ IPSTAR GRE VPN

Cấu hình dịch vụ thuê kênh riêng IP và mạng riêng VPN

3.3.Dịch vụ IPSTAR GRE VPN

• Dịch vụ IPSTAR GRE VPN là một dịch vụ IP Tunneling VPN, sử dụng

giao thức GRE Tunneling

• Công nghệ này hỗ trợ các tính năng phân kênh ngầm định coi môi

trường vệ tinh như một mạng LAN Trụ sở chính sẽ kết nối với với

trạm cổng VSAT IP bằng một kênh thuê riêng và kết nối với các chi

nhánh thông qua đường truyền vệ tinh

• IPSTAR cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo theo mô hình điểm - đa điểm Trạm Gateway kết nối với Router khách hàng qua kênh thuê riêng

Cước thiết lập dùng mạng riêng VPN

(điểm-đa điểm)

Cước thuê kênh riêng IP

(VSAT-Gateway,điểm-điểm)

1 Cước thuê kênh vệ tinh

Tốc độ Kênh 2 chiều đối xứng Kênh 1 chiều

3.4.Dịch vụ trung kế di động (GSM Trunking)

Cấu hình dịch vụ GSM Trunking

IPSTAR GSM Trunking được ứng dụng cho các công ty thông tin di

động muốn mở rộng vùng phủ sóng của mình tới các vùng sâu xa

nhanh chóng và ít tốn kém

Cấu hình cung cấp dịch vụ bao gồm trạm Gateway, UT, IP MUX

• Gateway sẽ được nối với thiết bị IPMUX đặt tại các trạm BSC thông qua kênh thuê riêng.

• Các trạm UT sẽ kết nối trực tiếp với thiết bị IPMUX đặt tại trạm BTS

• Các thiết bị IP MUX có chức năng biến đổi thoại TDM sang thoại IP để đảm bảo thời gian thực và đặc tính dịch vụ phương thức truy nhập vệ tinh sử dụng kiểu truy nhập TDMA

3.5.Dịch vụ truyền hình hội nghị

Cấu hình dịch vụ truyền hình hội nghị

• Dịch vụ cung cấp cho các hội nghị điểm - điểm và điểm - đa điểm Tín hiệu hình ảnh và âm thanh được truyền hình trực tiếp bằng giao thức

IP

• Người tham gia hội nghị có thể ở bất kỳ đâu trong vùng phủ sóng vệ tinh và băng tần vệ tinh có thể được sử dụng chung cho tất cả các

điểm tham gia vào cuộc hội nghị

• Để tổ chức dịch vụ cần trang bị một bộ MCU(Monitor Channel Unit)

để nhận tín hiệu hình ảnh, âm thanh từ tất cả các điểm tổng hợp lại

và gửi tới các điểm theo thời gian thực

3.6.Dịch vụ đào tạo từ xa (I-learn)

• Là sự kết hợp giữa truyền hình hội nghị (VDC) và truyền hình quảng bá

• Ứng dụng cho các trung tâm đào tạo hay các cơ sở giáo dục… muốn thiết lập một mạng lưới đào tạo rộng khắp cho phép giảng viên có thể giao tiếp với các học viên ở xa thông qua vệ tinh

• Lợi ích của các học viên tham gia khóa đào tạo là không phải đi xa tiết kiệm được chi phí đi lại mà vẫn được học giảng viên nổi tiếng

3.6.Dịch vụ đào tạo từ xa

Cấu hình cung cấp dịch vụ đào tạo từ xa

3.6.Dịch vụ đào tạo từ xa

• Hình ảnh của giáo viên và bài giảng của trung tâm giảng dạy sẽ được ghi lại bởi một Camera

• Tín hiệu này sẽ được gửi tới một bộ mã hóa và máy chủ phát quảng

bá tới các phòng học từ xa thông qua Gateway và vệ tinh

• Tại các phòng học ở xa sẽ được trang bị màn hình và Camera chuyên dụng Hình ảnh và bài giảng của giáo viên hoặc hình ảnh và các câu hỏi của học viên tại các lớp học từ xa sẽ được điều khiển để hiển thị trên màn hình khi có nhu cầu

3.7.Dịch vụ IP2TV

• Là dịch vụ tích hợp ứng dụng truy cập Internet và truyền hình theo yêu cầu VoD (Video on demand) thông qua các thiết bị gồm màn hình hiển thị, các thiết bị phụ trợ, bàn phím không dây

• Cần có thiết bị để lưu trữ các chương trình tải về với các ứng dụng VoD

• Hệ thống có khả năng phát đa điểm tới một nhóm các địa chỉ IP đã định chỉ sử dụng một dải băng tần vệ tinh chung

• Với khách hàng là các khách sạn, thiết bị VOD server sẽ được trang bị thêm lắp đặt tại khách hàng để tăng hiệu quả sử dụng của băng tần

vệ tinh

4.Kết luận

• Dịch vụ VSAT- IP là dịch vụ VSAT sử dụng hệ thống

thông tin vệ tinh băng rộng iPStar để cung cấp các dịch

vụ viễn thông trên nền giao thức IP (Internet Protocol)

• Hệ thống VSAT IP gồm 3 thành phần cơ bản : Trạm cổng (Gateway),vệ tinh IPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal)

• Các ứng dụng của VSAT –IP bao gồm :dịch vụ thoại VoIP,dịch vụ

Internet bang rộng,mạng riêng ảo VPN,dịch vụ trung kế di động(GSM Trunking), dịch vụ truyền hình hội nghị,dịch vụ đào tạo từ xa,dịch vụ IP2TV

Tài liệu tham khảo

• 1.G Maral (1995), VSAT Networks, John Wiley&Sons Ltd, New York.

• 2 Shin Satellite PLC & Ipstar Co.,Ltd (2004), IPSTAR Applications, Bangkok.

• 3 Walter L.Morgan & Gary D.Gordon (1989), Communication Satellite Handbook, Wiley Interscience Publication, New York.

• 4.INTELSAT application Support and Training Department,INTELSAT VSAT

handbook,1998.

• 5.Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin vệ tinh ,2007.

• 6.Một số website tham khảo :

http://www.tapchibcvt.gov.vn

• http://vntelecom.org/diendan

• http://www.dientuvienthong.net/diendan

Thanks for listening.