Nghiên cứu thử nghiệm công nghệ VSAT TDMD-TDMA cho mạng truyền dẫn Viettel

Đặc điểm rất quan trọng của mạng thông tin VSAT TDM/D-TDMA là có thể vừa tiết kiệm được băng thông vệ tinh tối đa và vừa có thể triển khai được rất nhiều các loại hình dịch vụ như: Inter

Phạm Hồng Kiên

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT

TDM/D-TDMA CHO MẠNG TRUYỀN DẪN

VIETTEL

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan bản luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm công nghệ VSAT TDM/D-TDMA” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS TS Trương Vũ Bằng Giang Toàn bộ các kiến thức được trích lược từ các tài liệu được liệt kê đầy đủ và chi tiết Cá nhân tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sai phạm quyền tác giả

Người làm cam đoan

Phạm Hồng Kiên

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH VẼ 5

TỪ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 11

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 11

1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH……… … 11

1.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH……… 12

1.2.1 Phần không gian……… 12

1.2.2 Phân hệ mặt đất………13

1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH……… 13

1.3.1 Ưu điểm………13

1.3.2 Nhược điểm……… 13

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP KÊNH………14

1.4.1 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)………….……… 14

1.4.2 Ghép phân chia theo thời gian (TDM)……….…………16

1.4.2.1 TDM tín hiệu tương tự 16

1.4.2.2 TDM tín hiệu số 18

1.5 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ TINH……….19

1.5.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)…… ………19

1.5.1.1 Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC) 21

1.5.1.2 Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC) 22

1.5.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)……… 23

1.5.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA (DETERMINISTRIC

TDMA)……… 25

1.6 CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH……….27

CHƯƠNG 2 28

GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN VSAT……….28

2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VSAT………28

2.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT………28

2.2.1 Cấu hình mạng lưới (MESH)……… 29

2.2.2 Cấu hình mạng sao (Star)……….31

2.3 MẠNG THÔNG TIN VSAT FDM/SCPC HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY TRUYỀN DẪN VIETTEL……… 31

2.3.1 Mục đích……… 31

2.3.2 Sơ đồ khối hệ thống VSAT tại công ty truyền dẫn Viettel………… 32

2.3.3 Thiết bị sử dụng……… 33

CHƯƠNG 3 36

CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA ( IDIRECT) ỨNG DỤNG CHO MẠNG VIETTEL 36

3.1 CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA……… 36

3.1.1 Cơ sở công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect )………… …… 36

3.1.2 Mạng VSAT băng rộng iDirect……… ……… 37

3.1.2.1 Hướng ra (Outroute) iDirect TDM 38

3.1.2.2 Hướng vào (Inroute) iDirect 39

3.1.3 Cấu hình điển hình của trạm Remote và trạm Hub…… ……… 41

3.1.3.1 Một trạm VSAT điển hình 41

3.1.3.2 Một trạm gốc Hub điển hình 42

3.1.4 Ưu điểm và nhược điểm hệ thống VSAT TDM/D-TDMA…… 55

3.2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect) CHO

MẠNG TRUYỀN DẪN VIETTEL……… 57

3.2.1 Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị iDirect……… ………57

3.2.2 Các bước triển khai thực tế……… ……… 60

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… …………76

PHỤ LỤC 77

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống vệ tinh 12

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số 15

Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số 15

Hình 1.4: Sơ đồ khối ghép 4 kênh theo thời gian 16

Hình 1.5: Ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh 17

Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số 19

Hình 1.7: Phân chia băng tần bộ phát đáp trên vệ tinh 20

Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA 22

Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA 22

Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA 23

Hình 1.12: Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat 24

Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA 26 Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin VSAT cung cấp dịch vụ di động 29

Hình 2.2 : Cấu hình mạng lưới 30

Hình 2.3 : Sơ đồ khối hệ thống VSAT FDM/SCPC 32

Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống thiết bị mạng VSAT Viettel 34

Hình 3.1: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect ) 37

Hình 3.2: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra và 4 hướng vào 38

Hình 3.3: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra 39

Hình 3.4: Cấu trúc mạng iDirect với các hướng vào 40

Hình 3.5: Cấu trúc một trạm VSAT điển hình 42

Hình 3.7: Cấu trúc IP của trạm Hub 45

Hình 3.8: Cấu trúc khung Idirect Hub 46

Hình 3.9: Bộ xử lý giao thức Hub 47

Hình 3.10: Cấu trúc Idirect NMS 50

Hình 3.11: Cấu hình QoS trong iBuilder 52

Hình 3.12: Thống kê IP dòng lên và xuống 53

Hình 3.13: Tình trạng cảnh báo 54

Hình 3.14: Cấu hình mềm dẻo hệ thống VSAT TDM/D-TDMA 55

Hình 3.15: Hệ thống thiết bị trạm Remote 56

Hình 3.16: Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị Idirect 58

Hình 3.17: Biểu đồ lưu lượng 58 trạm VSAT trong ngày 60

Hình 3.18: Biểu đồ lưu lượng Peak của 58 trạm Vsat 61

Hình 3.19: Rack lắp đặt thiết bị 5IF, bộ xử lý giao thức và NMS 65

Hình 3.20: Biểu đồ tỉ lệ rớt cuộc gọi 69

Hình 3.21: Biểu đồ tỉ lệ rớt kênh SDCCH – SDR 69

Hình 3.22: Biểu đồ thiết lập cuộc gọi thành công 70

Hình 3.23: Biểu đồ lưu lượng 70

TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa

BER Tỳ số lỗi bít

BEP Xác xuất lỗi bít

BUC Block Up Converter

BSS Dịch vụ vệ tinh quảng bá

C/N Tỷ số sóng mang/tạp âm

Codec Bộ mã hóa, giải mã

DDI Giao tiếp số trực tiếp

DEM Bộ giải điều chế

Eb/No Tỷ số năng lượng của Bit/ Mật độ tạp âm EIRP Công suất bức xạ vô hướng tương đương FDM Ghép kênh phân chia theo tần số

FEC Sửa lỗi trước

FM/FDMA Điều tần/Đa truy trập phân chia theo tần số FSS Dịch vụ vệ tinh cố định

GEO Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh

HPA Bộ khuếch đại công suất lớn

IMUX/OMUX Bộ ghép kênh vào/ ra

IF Tần số trung gian( Trung tần )

INTELSAT Tổ chức Vệ tinh viễn thông thế giới

LNA Bộ khuếch đại tạp âm thấp

LEO Vệ tinh quỹ đạo thấp

MCPC Đa kênh trên một sóng mang

MEO Vệ tinh quỹ đạo trung bình

Modem Bộ điều chế/giải điều chế

MSB Bít có ý nghĩa lớn nhất

NCC Trung tâm điều khiển mạng

QPSK Điều chế pha bốn mức

RF Tần số vô tuyến, tần số radio

SCPC Truy nhập đơn kênh trên một sóng mang

MỞ ĐẦU

Việt Nam là quốc gia có đường biên giới trải dài với địa hình nhiều đồi núi, hải đảo… xa đất liền, mỗi vùng địa hình khác nhau cần có phương án truyền thông thích hợp Cáp sợi quang và viba giữ ưu thế trong những ứng dụng triển khai đường trục, liên tỉnh tuy nhiên đối với những vùng không triển khai được cáp quang hoặc viba và bị cô lập về mặt địa lý thì VSAT TDM/D-TDMA là phương án lựa chọn thích hợp nhất

Với kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong bất cứ địa hình nào: tòa nhà, tầu, thuyền, xe cơ động…, mềm dẻo trong việc thay đổi cấu hình và lưu lượng cho các trạm VSAT, VSAT TDM/D-TDMA đã trở thành một ứng dụng hiệu quả với các Tập đoàn, Tổng công ty và các công ty cỡ lớn hoặc vừa

Đặc điểm rất quan trọng của mạng thông tin VSAT TDM/D-TDMA là có thể vừa tiết kiệm được băng thông vệ tinh tối đa và vừa có thể triển khai được rất nhiều các loại hình dịch vụ như: Internet, thoại, hội nghị truyền hình, dữ liệu… Việc nghiên cứu về mạng VSAT TDM/D-TDMA có nghĩa thực tiễn rất cao trong việc triển khai mạng này tại Việt Nam

Luận văn bao gồm 4 phần:

Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh

Chương 2: Giới thiệu về mạng thông tin VSAT

Chương 3: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA và ứng dụng cho mạng truyền

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2009 Học viên

Phạm Hồng Kiên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Kể từ khi ra đời, thông tin vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thông Với sự phát triển không ngừng và vị thế đặc biệt, ngày nay hệ thống thông tin vệ tinh là một phần thiết yếu trong hầu hết các mạng viễn thông diện rộng trên thế giới Nó còn góp phần quan trọng vào sự phát triển của các lĩnh vực khoa học khác như nghiên cứu vũ trụ, địa chất, khí tượng học Sự hình thành các hệ thống thông tin diện rộng cho phép chúng ta vượt qua khoảng cách về không gian và thời gian để

xích lại gần nhau trong một xã hội thông tin hiện đại

1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Thông tin vô tuyến qua vệ tinh là thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực truyền thông mà mục tiêu của nó là đạt được gia tăng chưa từng có về mặt cư ly và dung lượng với mức chi phí thấp nhất Chiến tranh thế giới lần thứ II đã góp phần vào sự phát triển hai công nghệ rất khác nhau đó là Tên lửa và Viba, việc kết hợp sử dụng thành công hai kỹ thuật đó đã mở ra kỷ nguyên thông tin vệ tinh Hệ thống tin vệ tinh liên tục được phát triển sau đó:

Năm 1957: Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên (Sputnik)

Năm 1958: Vệ tinh SCORE của Mỹ

Năm 1960: Vệ tinh ECHO

Năm 1958: Vệ tinh COURIER

Năm 1962: Các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng: TELSTAR, RELAY

Năm 1965: Vệ tinh địa tĩnh thương mại đầu tiên được phóng INTELSAT1 Tiếp sau INTELSAT-I, hàng loạt các vệ tinh của INTELSAT đã ra đời với những cải tiến đáng kể nhằm đáp ứng nhu cầu giảm giá thành dịch vụ, tăng dung lượng kênh

Các thế hệ vệ tinh INTELSAT tiếp theo được phóng lên quỹ đạo địa tĩnh trên biển Thái Bình Dương, Đại Tây Dương & Ấn Độ Dương là các thế hệ vệ tinh INTELSAT II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, K, VII-A, VIII, VIII-A, K-FOS (tính đến tháng 1 năm 1996) Đến tháng 6 năm 2001 vệ tinh INTELSAT-IX đầu

tiên đã đƣợc phóng thành công lên quỹ đạo Tiếp sau đó là các vệ tinh khác trong series INTELSAT-IX lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo

1.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH

Vệ tinh có hai nhiệm vụ là khuếch đại sóng mang thu đƣợc từ trạm mặt đất trên tuyến lên để phát lại trên tuyến xuống và biến đổi tần số sóng mang nhằm tránh đƣa trở lại một phần công suất phát vào máy thu

Một tuyến thông tin vệ tinh đƣợc thiết lập giữa các trạm mặt đất với 1 vệ tinh trong không gian

Tr¹m ®iÒu khiÓn TTC&M

VÖ tinh

PhÇn kh«ng gian

Up link

Dow

trì hoạt động của vệ tinh thông qua các chức năng thiết yếu của vệ tinh đó

Vệ tinh đƣợc cấu tạo bao gồm phần tải (payload) và phần thân (platform)

Phần tải: bao gồm các anten thu, phát và tất cả các thiết bị điện tử trợ giúp cho việc truyền dẫn tín hiệu (phân hệ thông tin)

Phần thân: bao gồm các phân hệ phụ trợ trên vệ tinh:

- Đo lường từ xa, bám và lệnh (TT&C)

- Nguồn điện

- Điều khiển nhiệt độ

- Điều khiển tư thế bay và quỹ đạo

1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH

1.3.1 Ưu điểm

- Vùng phủ sóng rộng: do vệ tinh cách xa mặt đất

- Độ tin cậy và chất lượng thông tin cao: do tuyến thông tin chỉ có 3 trạm, trong

đó vệ tinh đóng vai trò như trạm lặp, còn hai trạm đầu cuối trên mặt đất nên xác xuất hư hỏng trên tuyến rất thấp

- Tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế: hệ thống thông tin được thiết lập nhanh chóng trong điều kiện các trạm mặt đất cách xa nhau Đặc biệt hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn, thông tin xuyên lục địa

- Đa dạng về loại hình dịch vụ

1.3.2 Nhược điểm

- Trễ truyền dẫn qua vệ tinh cao hơn so với truyền dẫn qua Viba, cáp đồng, cáp quang

- Giá thành triển khai cho các link kết nối cao hơn so với các phương tiện truyền dẫn khác

- Khó khăn trong việc triển khai truyền dẫn dung lượng lớn

- Chịu ảnh hưởng nhiều của yếu tố thời tiết khi sử dụng băng tần Ku, Ka, đặc biệt là hiện tượng SunOutage

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP KÊNH

1.4.1 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Khái niệm ghép kênh theo tần số là tần số (hoặc băng tần) của các kênh khác nhau, nhưng được truyền đồng thời qua môi trường truyền dẫn Muốn vậy phải

sử dụng bộ điều chế, giải điều chế và bộ lọc băng

A Sơ đồ khối bộ ghép

Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh và tách kênh theo tần số như hình 1.2

Sơ đồ có N nhánh, mỗi nhánh dành cho một kênh Sơ đồ chỉ có một cấp điều chế, nhưng trong thực tế có nhiều cấp điều chế Tuỳ thuộc môi trường truyền dẫn là vô tuyến, dây trần, cáp đối xứng hay cáp đồng trục mà sử dụng một số cấp điều chế cho thích hợp

Bộ lọc

thấp

Bộ điều chế

Bô lọc băng

Bộ lọc

thấp

Bộ điều chế

Bô lọc băng

Bộ lọc

thấp

Bộ điều chế

Bô lọc băng

Bộ lọc thấp

Bộ giải điều chế

Bô lọc băng

Bộ lọc thấp

Bộ giải điều chế

Bô lọc băng

Bộ lọc thấp

Bộ giải điều chế

Bô lọc băng

Đặc tính suy hao - tần số của bộ lọc băng

Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số

Cấp điều chế kênh hình thành băng tần cơ sở 60 /108 kHz Từ băng tần cơ sở tạo ra băng tần nhóm trung gian nhờ sóng mang nhóm trung gian Từ băng tần nhóm trung gian tạo ra băng tần đường truyền nhờ một sóng mang thích hợp N

bộ lọc băng tại đầu ra nhánh phát nối song song với nhau

Phía thu: các bộ lọc băng tại nhánh phát và nhánh thu của mỗi kênh có băng tần như nhau Đầu vào nhánh thu có N bộ lọc băng nối song song và đóng vai trò tách kênh Bộ điều chế tại nhánh phát sử dụng sóng mang nào thì bộ giải điều chế của kênh ấy cũng sử dụng sóng mang như vậy Tín hiệu kênh được giải điều chế với sóng mang và đầu ra bộ giải điều chế ngoài băng âm tần còn có các

thành phần tần số cao Bộ lọc thấp loại bỏ các thành phần tần số cao, chỉ giữ lại băng âm tần

Ghép kênh theo tần số có ưu điểm là các bộ điều chế và giải điều chế có cấu tạo đơn giản (sử dụng các diode bán dẫn), băng tần mỗi kênh chỉ bằng 4 kHz nên có thể ghép được nhiều kênh Chẳng hạn, máy ghép kênh cáp đồng trục có thể ghép tới 1920 kênh Tuy nhiên do sử dụng điều biên nên khả năng chống nhiễu kém

1.4.2 Ghép phân chia theo thời gian (TDM)

Khi có nhiều tín hiệu có tần số hoặc băng tần như nhau cùng truyền tại một thời điểm phải sử dụng ghép kênh theo thời gian Có thể ghép kênh theo thời gian các tín hiệu analog hoặc các tín hiệu số Dưới đây trình bày hai phương pháp ghép kênh này

1.4.2.1 TDM tín hiệu tương tự

A Sơ đồ khối bộ ghép

Sơ đồ khối TDM 4 kênh như hình 1.4

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Phát xung đồng bộ

Đường truyền

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Tín hiệu analog 1

đồng bộ được truyền đi và tiếp theo đó là xung của các kênh 1, 2, 3 và 4 Kết thúc một chu kỳ ghép lại có một xung đồng bộ và ghép tiếp xung thứ hai của các kênh Quá trình này cứ tiếp diễn liên tục theo thời gian Để phía thu hoạt động đồng bộ với phía phát, yêu cầu chổi của bộ phân phối quay cùng tốc độ và đồng pha với chổi của bộ chuyển mạch Nghĩa là hai chổi phải tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh tại vị trí tương ứng Yêu cầu đồng bộ giữa máy phát và máy thu sẽ được đáp

Các bit tin này được ghép xen byte để tạo thành một khung nhờ khối tạo khung Trong khung còn có từ mã đồng bộ khung đặt tại đầu khung và các bit báo hiệu được ghép vào vị trí đã quy định trước Bộ tạo xung ngoài chức năng tạo ra từ mã đồng bộ khung còn có chức năng điều khiển các khối trong nhánh phát hoạt động

Phía thu: dãy tín hiệu số đi vào máy thu Dãy xung đồng hồ được tách từ tín hiệu thu để đồng bộ bộ tạo xung thu Bộ tạo xung phía phát và phía thu tuy đã thiết kế có tốc độ bit như nhau, nhưng do đặt xa nhau nên chịu sự tác động của thời tiết khác nhau, gây ra sai lệch tốc độ bit Vì vậy dưới sự khống chế của dãy xung đồng hồ, bộ tạo xung thu hoạt động ổn định Khối tái tạo khung tách từ mã đồng bộ khung để làm gốc thời gian bắt đầu một khung, tách các bit báo hiệu để

xử lý riêng, còn các byte tin được đưa vào bộ giải mã để chuyển mỗi từ mã 8 bit thành một xung Do bộ phân phối hoạt động đồng bộ với bộ chuyển mạch nên xung của các kênh tại đầu ra bộ giải mã được chuyển vào bộ lọc thấp của kênh tương ứng Đầu ra bộ lọc thấp là tín hiệu thoại analog Bộ tạo xung phía thu điều khiển hoạt động của các khối trong nhánh thu

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Bộ lọc thấp

Bộ mã hóa

Tạo xung

Bộ tạo xung

Tái tạo khung

Bộ giải mã

Tách đồng hồ

Bộ tạo xung Bộ phân

phối

Bộ chuyển mạch

Đường truyền

Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số

1.5 CÁC PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ TINH

Trong hệ thống thông tin vệ tinh có một hoặc vài vệ tinh, các trạm mặt đất thì rất nhiều Vấn đề làm sao cho cùng một thời điểm các trạm mặt đất cùng liên lạc với nhau thông qua vệ tinh đó Từ đó vấn đề được đặt ra là dùng cách nào để cho các trạm mặt đất truy nhập vệ tinh, đó là phương pháp truy nhập vệ tinh Hệ thống thiết bị nối giữa anten thu và anten phát vệ tinh là bộ lặp (repeater), bộ lặp này thông thường bao gồm một hoặc nhiều kênh liên lạc và cũng được gọi là bộ phát đáp (transponder), chúng cùng làm việc song song trên các dải tần con khác nhau của băng tần rộng được ấn định Hiện nay ba kĩ thuật đa truy nhập cơ bản được sử dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh đó là:

- Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA – Frequency Division Multiple Access)

- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA – Time Division Multiple Access)

- Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access) Trong luận văn này chúng ta tập chung vào phân tích hai kỹ thuật đa truy nhập FDMA và TDMA

1.5.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Theo phương thức này mỗi trạm mặt đất được phân bổ một dải tần số trong băng tần quy định chung cho toàn bộ hệ thống Dải thông của vệ tinh được phân

chia cho các bộ phát đáp, mỗi bộ phát đáp thường có độ rộng là 36MHz; 72MHz hoặc 140MHz Mỗi bộ phát đáp lại có thể chia nhỏ thành các dải con, mỗi dải con lại được phân bổ cho các sóng mang do một trạm mặt đất phát đi Cần thiết

là phải có khoảng bảo vệ thích hợp giữa các dải con để tránh chồng lấn phổ giữa các kênh như chỉ ra trên hình 1.7

Hình 1.7: Phân chia băng tần bộ phát đáp trên vệ tinh

Hình trên chỉ ra một ví dụ điển hình cho phương pháp FDMA của một mạng có

ba trạm mặt đất A,B,C, mỗi trạm một sóng mang

b) C¸c kªnh tÝn hiÖu b¨ng gèc A

B C

C

Ph©n kªnh vµ chän kªnh

Phương pháp FDMA có ưu điểm: là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá thành thấp, không cần đồng bộ giữa các trạm mặt đất; nhưng cũng có các nhược điểm sau:

- Thiếu tính mềm dẻo: khi có sự phân bổ lại lưu lượng cần phải thay đổi lại kế hoạch phân bổ tần số, băng thông các bộ lọc của các trạm mặt đất

- Khi số lượng các trạm truy nhập tăng cần giảm công suất của vệ tinh để tránh các hiện tượng xuyên điều chế

- Có hai loại kỹ thuật đa truy nhập FDMA là kỹ thuật:

+ MCPC (Multiple Channel Per Carrier): đa kênh trên mỗi sóng mang

+ SCPC (Single Channel Per Carrier): mỗi kênh một sóng mang

1.5.1.1 Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC)

Kỹ thuật MCPC: Trong trường hợp này trạm phát A sẽ ghép kênh các tín hiệu băng gốc truyền cho các trạm B,C,D và tín hiệu ghép kênh này sẽ điều chế sóng mang trên một băng tần dành cho trạm A Ở trạm thu B nó sẽ tách lấy tín hiệu cao tần dành cho nó bằng bọ lọc cao tần RF thích hợp Sau khi giải điều chế

nó sẽ tách lấy tín hiệu thông tin dành cho trạm B Trong kỹ thuật này bộ lọc băng gốc được thiết kế cho từng trạm phát cụ thể và vì vậy phải được thiết kế lại mỗi khi dung lượng truyền bị thay đổi Kỹ thuật MCPC lại có thể phân ra hai loại là FDM/FDMA và TDM/FDMA

Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA

1.5.1.2 Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC)

Kỹ thuật SCPC: Khi mỗi trạm cần liên lạc với nhiều trạm nhưng lượng thông tin trong ngày là rất ít thì khi đó kỹ thuật MCPC sẽ trở lên lãng phí băng tần Trong trường hợp này người ta sử dụng kỹ thuật SCPC ,mỗi kênh được truyền trên một sóng mang

Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA

- Ưu điểm của phương thức đa truy nhập FDMA:

+ Đơn giản do không cần đồng bộ

- Nhược điểm của phương thức đa truy nhập FDMA:

+ Thiếu linh hoạt khi thiết lập lại cấu hình, do mỗi khi có sự ấn định lại thì bộ lọc máy thu phải thay đổi lại Điều này đúng cho MCPC,còn SCPC đã tránh được hạn chế này

+ Giảm dung lượng truyền khi số sóng mang tăng, điều này là do nhiễu giao thoa xuất hiện trong bộ khuếch đại không tuyến tính

+ Cần điều chỉnh công suất các sóng mang để tại đầu vào vệ tinh chúng có công suất gần như nhau nhằm tránh hiện tượng đè nén tín hiệu yếu

1.5.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

Trong đa truy nhập TDMA, toàn bộ băng thông của bộ phát đáp được sử dụng cho mỗi trạm, tuy nhiên mỗi trạm chỉ sử dụng một khe thời gian dành cho nó Giữa hai khoảng thời gian cạnh nhau cần để ra một khoảng thời gian phòng vệ (guard time) sao cho các sóng mang không chồng lấn nhau trong bộ phát đáp Các trạm cần phải được đồng bộ chính xác để phân chia dung lượng truyền của mỗi bộ phát đáp Các trạm thường xuyên nhận được thông tin gửi cho nó Sóng mang trong TDMA luôn là sóng mang được điều chế số

N B

Khung TDMA

Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA

Hình dưới cho ta thấy hình ảnh về một khung 2ms TDMA theo chuẩn

INTELSAT

Carrier and bit

Timing recovery Unique

Word TTY SC VOW VO TRường tín

Hình 1.12 Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat

Khung được hình thành trên vệ tinh bao gồm tất cả các burst của các trạm mặt đất được đặt cạnh nhau, giữa chúng có một khoảng thời gian bảo vệ (guard time

- GT) để phòng chống sự can nhiễu có thể có Chiều dài một khung là 2ms, GT chiếm 64 mức hay 1ns Trong một khung bao gồm hai loại burst:

- Burst của các trạm chuyển tin (Traffic Station) có phần mào đầu gồm 280 mức sóng mang hoặc 560 bit và một trường tin dài nx64 mức (n nguyên dương)

- Burst của các trạm tham chiếu (Reference Station) gồm 288 mức sóng mang hoặc 576 bit và không có trường tin Trạm tham chiếu chỉ có tác dụng đồng bộ cho hệ thống Tất cả các trạm muốn truyền tin phải đồng bộ hoạt động của mình đối với trạm tham chiếu bằng cách đặt burst của chúng sau một thời gian trễ nhất định đối với các burst tham chiếu Do vai trò quan trọng của burst tham chiếu

nên trong một khung người ta thường đặt hai burst tham chiếu lấy từ hai trạm tham chiếu trong mạng đã được đồng bộ tương hỗ với nhau

Chức năng của burst tham chiếu là :

- Cho phép khôi phục lại sóng mang, vì vậy nó chứa một chuỗi bit mà khi điều chế sóng mang thì sóng mang không đảo pha (Chức năng của đoạn bit khôi phục đồng hồ và sóng mang CBR: Carrier and Bit Recovery)

- Cho phép trạm thu khôi phục lại đồng hồ tách bit, do đó nó chứa một chuỗi bit tạo ra sự đảo pha sóng mang luân phiên (CBR)

- Cho phép trạm thu xác định được điểm bắt đầu mỗi burst, do đó một nhóm bit

UW (Unique Word) được sử dụng cho chức năng này

- Các bit điều khiển nhằm cung cấp các thông tin như xác định trạm và phục vụ quản lý mạng

- Theo sau burst tham chiếu là các burst dữ liệu, các burst này cũng có các phần tiêu đề có chức năng như burst tham chiếu Ngoài ra còn có các khe thời gian truyền thông tin tới các trạm khác

1.5.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA (Deterministric TDMA)

Để truyền dữ liệu từ các trạm VSAT đầu xa, iDirect sử dụng kỹ thuật DTMA tiên tiến dành riêng D-TDMA cho phép truy nhập liên tục kênh hướng vào ở tốc độ cao bằng cách gán khe thời gian động iDirect kết hợp kỹ thuật này với FEC TPC để đạt được tốc độ dữ liệu cao nhất, với hiệu quả sử dụng băng thông hướng vào cao nhất ngành

Bộ xử lý giao thức của iDirect (PP) là bộ công cụ kỹ thuật mạng chính tại trạm gốc, có nhiệm vụ ấn định thời gian truyền để đồng bộ tất cả các trạm đầu

xa trong mạng PP có thể điều khiển nhiều mạng cùng lúc Mỗi trạm đầu xa được gán cho 1 khe thời gian đo bằng mili giây để truyền dẫn ở hướng vào PP linh động gán thêm các khe thời gian dựa trên lưu lượng trong hàng đợi hoặc theo nhu cầu và tại lưu lượng hiện có D-TDMA cung cấp kĩ thuật cho phép trạm đầu xa hoạt động ở chế độ không tranh chấp Chế độ này cho phép hệ thống truy nhập kênh rất hiệu quả, đạt hiệu quả tới 98% tải trọng kênh Khi so với Giao thức Aloha chia khe thời gian với hiệu quả tải trọng 36.8% trên lý

thuyết và 20% trên thực tế, giải pháp này cũng cấp hệ thống có hiệu quả sử dụng chi phí và tốc độ cao, là điều cần thiết trong mạng viễn thông và truyền dữ liệu hiện đại

Khi trạm VSAT đầu xa được xác thực và được thu nhận vào mạng, nó được gán khe thời gian trong mỗi khung truyền ở hướng ra Mỗi khe thời gian trong mạng iDirect có thể thay đổi kích thước tùy theo cấu hình Các khe thời gian này có thể tốc độ nhỏ tới 1kbps Cấu hình “Khe thời gian dành riêng ấn định” cho phép điều khiển mức độ thường xuyên mà một khe thời gian khả dụng cho mỗi Trạm đầu xa Cấu hình này có thể điều khiển theo từng trạm

Khi một NetModem ở trạm đầu xa cần gửi lưu lượng tới Trạm gốc, trạm đầu xa bắt đầu truyền trên khe thời gian được gán cho nó Trong cùng một khung dữ liệu, NetModem còn gửi tới PP cả thông tin về độ dài hàng đợi và thông tin về lưu lượng (Dùng cho QoS mạng và CIR động) PP ở trạm gốc có cái nhìn toàn diện về mạng và có thể linh động gán các khe thời gian còn trống cho các trạm đầu xa trong mạng PP phân tích và gán băng thông dựa trên nhu cầu của toàn mạng sau mỗi 125 mili giây hay 8 lần trong 1 giây Việc phân tích và gán này được thực hiện dựa trên nhiều tiêu chuẩn khác nhau bao gồm độ dài hàng đợi, QoS/Thứ tự ưu tiên và thông tin về trễ

Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA

Kiến trúc D-TDMA và thuật toán cấp kênh cung cấp một cơ chế mạnh mẽ không chỉ để gán băng thông đơn thuần dựa trên nhu cầu mà còn cho phép cấu

3.99 Mbps Burstable Bandwidth

• Nhiều lần trong một giây

• Gán băng thông dựa trên độ dài hàng đợi tại mỗi trạm đầu xa, cấu hình CIR và QoS/Thứ tự ưu tiên, giới hạn băng thông từng trạm

hình CIR , giới hạn tốc độ, và QoS của mạng Hơn nữa, điều này cho phép sử dụng các thuật toán cần thiết để giảm jitter – là mối quan tâm lớn nhất trong các tổn hao chất lượng của các lưu lượng thời gian thực như VoIP và hình ảnh Với kỹ thuật nhảy tần, Trạm VSAT đầu xa có thể được cấp phát băng thông của một hướng vào khác còn dư lưu lượng, dựa trên nguyên lý từng cụm burst by burst Tính năng này cung cấp sự linh hoạt cao khi thiết kế mạng, tiết kiệm băng thông của vệ tinh và đảm bảo QoS cho trạm đầu xa Tất cả những điều trên cộng với tiết kiệm chi phí đáng kể cho cấu trúc nội mạng và điều hành có được là nhờ D-TDMA và nhảy tần

1.6 CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH

Các dịch vụ ứng dụng trong thông tin vệ tinh bao gồm:

- Dịch vụ vệ tinh cố định: FSS (Fixed Satellite Service)

- Dịch vụ vệ tinh quảng bá: BSS (Broadcasting Satellite Service)

- Dịch vụ vệ tinh di động: MSS (Mobile Satellite Service)

- Dịch vụ vệ tinh dẫn đường: (Navigational Satellite Service)

- Dịch vụ vệ tinh khí tượng

- Dịch vụ vệ tinh cỡ nhỏ VSAT

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN VSAT 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VSAT

Hệ thống thông tin VSAT (Verry Small Aperture Terminal) - trạm đầu cuối

có độ mở rất nhỏ (antenna có đường kính từ 1,2m đến 2,4m) thực hiện việc truyền và nhận tín hiệu thông qua vệ tinh Công nghệ VSAT cho phép kết nối thông tin với các vùng xa xôi mà các phương thức liên lạc khác như cáp quang, Viba không triển khai được Hệ thống VSAT hội tụ đủ những ưu của một hệ thống thông tin vệ tinh, ngoài ra còn có các ưu điểm nổi bật sau:

- Thời gian triển khai rất ngắn cỡ vài giờ

- Thiết bị có thể đặt ngay tại trụ sở khách hàng

- Có thể kết nối các vùng xa xôi, cách trở lạc hậu về cơ sở hạ tầng vào mạng công cộng

- Có khả năng cung cấp dịch vụ mới cho khách hàng trong khi mạng công cộng chưa đáp ứng được

Bên cạnh những ưu điểm trên, hệ thống thông tin vệ tinh VSAT cũng có các nhược điểm sau:

- Thiết bị VSAT của nhiều hãng khác nhau rất khó khăn trong quá trình kết hợp

bị đầu cuối nhỏ (VSAT) Chính vì vậy mà hệ thống này đã và đang được nhiều nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn trong đó ở Việt Nam có VNPT,Viettel

2.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin VSAT cung cấp dịch vụ di động

Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT bao gồm số lượng lớn các trạm BTS (Base Tranceiver Station) ở xa truyền tín hiệu về trạm trung tâm (Hub) thông qua vệ tinh địa tĩnh (Geostationary satellite server) sau đó từ trạm trung tâm (Hub) truyền tín hiệu về BSC (Base Station Controller), MSC (Mobile Switching Controller) (theo đường truyền dẫn quang) và ngược lại với cấu hình trạm Hub Mạng VSAT là một mạng liên lạc vệ tinh gồm các VSAT kết nối trực tiếp với nhau trong cấu hình mạng MESH hay qua một trung tâm điều khiển được gọi là Hub trong cấu hình mạng sao (STAR)

Việc lựa chọn mạng VSAT theo cấu hình mạng lưới hay cấu hình mạng sao phụ thuộc vào ba yếu tố:

- Cấu trúc luồng thông tin trong mạng

- Dung lượng và chất lượng đường truyền yêu cầu

- Trễ truyền

2.2.1 Cấu hình mạng lưới (MESH)

Mạng MESH bao gồm N VSAT Mỗi VSAT trong mạng có thể thiết lập một kết nối đến bất kỳ một VSAT nào qua vệ tinh, các trạm này liên lạc trực tiếp với nhau không cần qua trạm Hub Mạng MESH có thể được kết nối từng phần cũng

có thể được kết nối toàn mạng Một mạng MESH kết nối toàn mạng cung cấp các liên kết điểm nối điểm tới tất cả các node trên mạng

Khi một thuê bao gọi một thuê bao khác, thông tin chỉ cần truyền qua một bước đơn để đến đích (Bước đơn là quá trình truyền thông tin từ một VSAT qua vệ tinh đến VSAT khác)

Mạng MESH rất lý tưởng cho các yêu cầu trung kế điểm-điểm Trạm mặt đất có nhu cầu thông tin cho một trạm khác được kết nối thẳng tới trạm đó bằng các liên kết SCPC (Single Channel Per Carrier - đơn kênh trên một sóng mang) hay MCPC (Multi channels per Carrier - đa kênh trên một sóng mang)

Kỹ thuật truyền thông tin trong MESH giải pháp đầu tiên là mỗi VSAT phát đi

số sóng mang đúng bằng số VSAT còn lại Thông tin truyền đạt trong mỗi sóng mang thể hiện cho lưu lượng từ một VSAT này đến bất cứ một VSAT nào khác Với khả năng kết nối toàn bộ thường xuyên, mỗi VSAT có thể nhận tại bất kỳ thời điểm nào tất cả các sóng mang được phát đi từ các VSAT còn lại trên mạng

Hình 2.2 : Cấu hình mạng lưới

Hình trên mô tả phương pháp thực hiện dựa trên FDMA Cấu hình như vậy yêu cầu mỗi VSAT phải được trang bị (N- 1) bộ phát đáp và (N- 1) bộ thu Để thực hiện được điều này là rất tốn kém

Nếu N lớn thì nó gây ra những khó khăn về mặt điều hành như: Sẽ có nhiều bộ phát và bộ thu hơn phải cài đặt tại mỗi VSAT mỗi lần mạng có thêm VSAT mới Hơn nữa bộ phát đáp vệ tinh sẽ bị chiếm bởi N(N- 1) sóng mang Các sóng mang như vậy là các sóng mang băng hẹp do chúng truyền với tốc độ thấp điều

2 3 N 1 3 N 1 2 N

N- 1 sóng mang

N- 1 sóng mang

N- 1 sóng mang

1 2 N

Băng tần bộ phát đáp được

sử dụng

này yêu cầu các bộ điều chế ổn định tần số vì các dải bảo vệ giữa các sóng mang

được giữ ở mức nhỏ nhất để tiết kiệm dải tần vệ tinh

2.2.2 Cấu hình mạng sao (Star)

Mạng hình sao gồm có N trạm VSAT và một trạm HUB Mỗi 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 tới các thiết bị đầu cuối đều thông qua một bộ điều khiển trung tâm

Ở mạng VSAT, mỗi VSAT giao tiếp với một HUB Liên lạc từ HUB đến các VSAT và ngược lại qua một bộ Repeater – bộ phát đáp đặt trên vệ tinh địa tĩnh Mạng hình sao được áp dụng dựa trên hai lý do cơ sở:

Trạm mặt đất HUB tận dụng một anten lớn hơn nhiều và một bộ khuếch đại công suất đủ để bù cho các VSAT được cấp nguồn thấp hơn thu và phát thông tin Trạm HUB hoạt động như một trung tâm điều khiển mạng, định tuyến các cuộc gọi giữa các VSAT hay giữa các VSAT với các trạm mặt đất trung tâm Các VSAT có công suất thấp do đó sẽ bị cản trở khi muốn thiết lập liên lạc trực tiếp với nhau

Thuận lợi chính của mạng sao là tính linh hoạt của nó Khi một HUB được lắp đặt thì chỉ hai ngày sau các VSAT ở xa có thể được triển khai Mang hình sao là một giải pháp tốt nhất để đưa vào ứng dụng các dịch vụ VSAT Mạng sao thích hợp cho việc cung cấp các đường trung kế và các tuyến thuê bao

2.3 MẠNG THÔNG TIN VSAT FDM/SCPC HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY TRUYỀN DẪN VIETTEL

2.3.1 Mục đích

Công ty VIETTEL có nhu cầu triển khai Hệ thống VSAT nhằm cung cấp các dịch vụ sau:

- Kết nối các BTS trong mạng Mobile Viettel

- Cung cấp dịch vụ điện thoại cho các khu vực vùng sâu, biên giới, hải đảo nơi khả năng kéo cáp khó thực hiện

- Cung cấp dịch vụ thuê kênh riêng, mạng dùng riêng qua VSAT cho khách hàng, bao gồm truyền dữ liệu data và các ứng dụng về thoại

Để thực hiện đƣợc yêu cầu này, VIETTEL dự định xây dựng mạng VSAT có cấu trúc gồm 1 trạm HUB và 100 trạm VSAT Remote trên các vùng trong lãnh thổ Việt Nam Trên thực tế, Viettel mới ứng dụng hệ thống VSAT cho thông tin

DownConverter

SSPA Tối ưu

Modem BUC

LNB

Tối ưu OMT

LNA

OMT BSC

BTS 1

APSTAR 6

E1 V.35

V.35 E1 Uplink

Modem (thiết bị modem vệ tinh) thực hiện chức năng mã hóa, điều chế và giải điều chế tín hiệu

BUC (Block upconverter) thực hiện lọc, chuyển đổi tín hiệu trung tần thành tín hiệu cao tần và khuếch đại công suất

LNB (Low noise block downconverter) chuyển đổi tín hiệu cao tần thành tín hiệu trung tần, lọc và khuếch đại công suất

LNA (Low noise amplifier) lọc và khuếch đại tín hiệu tạp âm thấp

Upconverter (thiết bị chuyển đổi tần số) chuyển đổi tín hiệu trung tần thành cao tần

Dowconverter (thiết bị chuyển đổi tần số) chuyển đổi tín hiệu cao tần thành trung tần

SSPA (Solid state power amplifier) khuếch đại tín hiệu cao tần trước khi phát lên vệ tinh

OMT (Ortho-mode transducer) chuyển đổi hướng phát và thu theo các phân cực khác nhau

Hệ thống antena: Đối với trạm Remote sử dụng anten có khẩu độ nhỏ (anten loại 2.4m), đối với trạm Hub sử dụng anten có kích thước lớn (anten loại 6.3 m, 9.3m…)

BTS cung cấp truy nhập vô tuyến giữa các thuê bao di động (Mobile Station-MS) và mạng

BSC (Base Station Controller) cấp phát kênh vô tuyến cho các MS và duy trì cuộc gọi

2.3.3 Thiết bị sử dụng

Hệ thống VSAT viettel bao gồm 2 phần chính: Trạm Hub và các trạm Remote Trạm Hub được đặt ở Sơn Tây, các trạm Remote đặt tại các trạm BTS cần truyền dẫn bằng vệ tinh

SSPA CX960e

LNA

OMT

BTS Box 1

CDM570L BUC

LNB

CX900S OMT

Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống thiết bị mạng VSAT Viettel

Hiện tại Viettel đang thuê vệ tinh APSTAR-VI của công ty APT-Hồng Công Đây là vệ tinh đĩa tĩnh, cách mặt đất khoảng 36000 Km, có toạ độ là 1340

E Băng tần vệ tinh hiện đang thuê là băng C Tốc độ đầu vào là 384 Kb/s

* Trạm Hub:

Trạm Hub là trạm tập trung từ các trạm remote sau đó truyền dẫn bằng quang

về BSC Trạm Hub gồm 2 phần chính: Phần Outdoor và phần Indoor

Phần Outdoor gồm:

- Hệ thống Anten, phidơ và ống dẫn sóng: Anten trạm Hub có kích thước 6,3m

- Hệ thống điều khiển Anten: Có thể điều chỉnh góc ngẩng, góc phương vị hoặc góc phân cực

- Các khối khuyếch đại tạp âm thấp đường xuống LNA

Phần Indoor gồm:

- Modem vệ tinh: Đang sử dụng thiết bị CDM570 của hãng COMTECH Dải tần

từ 50 – 90 Mhz và từ 100 – 180 Mhz Có 2 giao diện về phía BSC: Giao diện G.703 tốc độ 2,048 Mhz và giao diện V.35 để đáp ứng tốc độ N64Kb/s Hiện đang sử dụng giao diện V.35 để đáp ứng tốc độ đầu vào 384 Kb/s

- Bộ đổi tần lên (Upconverter) và đổi tần xuống (Downconverter): Đang sử dụng thiết bị UT4500 và DT4500 của COMTECH

- Bộ cộng và bộ chia tín hiệu: Ghép tín hiệu từ nhiều Modem vào Upconverter

để truyền lên vệ tinh (Uplink) hoặc tách tín hiệu ra từng Modem (downlink)

- Khối khuyếch đại công suất đường lên SSPA: Đang sử dụng của hang Vertex

- Thiết bị tối ưu: Đang sử dụng thiết bị Memotec CX960e hỗ trợ cho 10 modem CDM570 và được kết nối tới BSC

- Modem vệ tinh CDM570-L hoạt động băng tần L (dải tần từ 950–1950 Mhz)

Có giao diện ra về phía BTS: Giao diện G.703 tốc độ 2,048 Mb/s và giao diện V.35 có thể thích ứng các tốc độ N64Kb/s

- Thiết bị tối ưu: Đang sử dụng thiết bị Memotec CX900s

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA( IDIRECT) ỨNG DỤNG CHO

MẠNG VIETTEL 3.1 CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA

3.1.1 Cơ sở công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect )

Hệ thống mạng VSAT iDirect là hệ thống mạng TCP/IP được thiết kế để truyền tải hiệu quả dữ liệu tốc độ cao thông qua các vệ tinh Hệ thống mạng có kiến trúc hình sao sử dụng phương thức ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) và truy nhập kênh theo phương thức đa truy nhập theo thời gian (TDMA) cho phép chia sẻ băng thông giữa nhiều trạm đầu xa với thiết bị đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ được quản lý và điều khiển bởi một trạm Hub trung tâm Trạm Hub phát quảng bá một kênh lưu lượng hướng ra TDM liên tục cùng với thông tin về quản lý mạng và QoS tới tất cả các VSAT Các trạm VSAT chuyển lưu lượng đến Hub thông qua một sóng mang đầu vào chia sẻ bằng phương thức truy nhập kênh dành riêng gọi là Deterministic TDMA Việc chia

sẻ băng thông hướng về từ các trạm đầu xa được quyết định bởi mức độ sử dụng

dữ liệu Mạng VSAT băng rộng iDirect lý tưởng cho các mạng có xu hướng theo

mô hình điểm tới đa điểm, điểm tới điểm và có bản chất truyền hàng loạt cụm (Burst) Hệ thống được cấu trúc và thiết kế để tối ưu lưu lượng theo giao thức TCP/IP trên kết nối vệ tinh Hệ thống D-TDMA hiệu suất cao đạt hiệu quả thông lượng tới gần 95% băng thông tải trọng Mạng iDirect có các tính năng và khả năng điều khiển cho phép hệ thống được cấu hình để cung cấp QoS và các giải pháp quản lý lưu lượng khác tới các đầu xa Mạng iDirect cũng cung cấp khả năng tăng tốc TCP và web trên cả hai hướng lưu lượng vào ra và có khả năng cung cấp thông lượng TCP đúng như của đường truyền, ngay cả với một phiên TCP trong mạng Các chức năng khác của mạng bao gồm tùy chọn mã hóa 3-DES, mã hóa mọi thứ đi ra từ trạm đầu xa, bộ đệm DNS cục bộ của trạm xa, định tuyến IP bằng RIP và định tuyến tĩnh

Trạm gốc có tính mềm dẻo và khả năng mở rộng cao có khả năng hỗ trợ nhiều kết nối vào, ra trên một khung giá (Chassis) của Trạm gốc, đồng thời hỗ trợ 5 đường trung tần (IF) riêng biệt cung cấp kết nối tới 5 vệ tinh khác nhau Kiến trúc này tiết kiệm chi phí đáng kể cho nhà điều hành mạng, cho phép nhận vùng phủ của nhiều vệ tinh khác nhau mà không cần tốn chi phí cho trạm hub phụ

Mạng D-TDMA có độ tin cậy và tính sẵn sàng cao bằng cách áp dụng mã hóa turbo (TPC) cho mã sửa lỗi (FEC) và tự động điều khiển công suất đường lên đảm bảo kết nối cho trạm VSAT ngay cả trong điều kiện thời tiết không thuận lợi

Hình 3.1: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect )

Kiến trúc của hệ thống VSAT băng rộng cung cấp khả năng hỗ trợ nhiều loại ứng dụng trên mạng viễn thông (thoại, dữ liệu, hình ảnh, unicast và multicast) và nhiều cấu hình mạng (dịch vụ Truy nhập Internet công cộng, mạng nội bộ, nhóm người dùng khép kín, mạng di động tạm thời và vận chuyển được, mạng riêng

ảo (VPN), mạng giám sát), về cơ bản là bất kì dịch vụ nào trên nền Internet

3.1.2 Mạng VSAT băng rộng iDirect

Một mạng VSAT băng rộng iDirect bao gồm một kênh phát hướng ra quảng bá

và một hay nhiều kết nối hướng vào TDMA đi kèm Tất cả các trạm VSAT trong mạng chia sẻ chung một hướng ra để nhận lưu lượng phát quảng bá từ trạm gốc (Hub) Một hướng vào trong mạng iDirect được chia sẻ bởi một nhóm các trạm VSAT đầu xa Giao thức truy nhập được sử dụng trong một hướng vào

là D-TDMA kết hợp với nhảy tần nhanh Số trạm đầu xa trong một hướng vào phụ thuộc vào kích cỡ và nhu cầu lưu lượng mà nó cần hỗ trợ

Một hướng ra của iDirect được tối ưu cho gói IP và cung cấp sự truyền tải IP có hiệu quả thông qua một kênh sử dụng băng thông hiệu quả cao Dung lượng hướng ra được quyết định bởi tổng nhu cầu phải đáp ứng của tất cả các trạm đầu

xa trong mạng Kích thước của hướng vào dựa trên nhu cầu về lưu lượng, số trạm đầu xa, CIR áp dụng cho các Remote, với tham biến quan trọng nhất là thiết bị đầu cuối cao tần bao gồm antenna, khối chuyển đổi thu tạp âm thấp (LNB) để thu và khối chuyển đổi đường lên để phát

Mạng iDirect có thể cấu hình để cung cấp QoS End-to-End, CIR (Tĩnh và động), tăng tốc TCP và Web, mã hóa

Hình 3.2: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra và 4 hướng vào

có nhiều tùy chọn FEC khác nhau, với tốc độ mã hoá turbo TPC đường xuống là

0.431, 0.533, 0.793, 0.879, tốc độ TPC đường lên là 0.431, 0.533, 0.66 hoặc 0.793 Các tốc độ này được lựa chọn nhằm đạt được tốc độ mã hóa tối ưu

Hướng ra iDirect có sẵn khả năng phát multicast và hỗ trợ lưu lượng multicast

IP chuẩn, giới hạn được tốc độ của lưu lượng multicast cho mỗi hướng ra Một trạm gốc VSAT iDirect có thể hỗ trợ nhiều hướng ra trên một khung giá thiết bị, mỗi hướng ra lại có nhiều hướng vào đi cùng Chức năng này khiến Trạm gốc iDirect trở thành một trong những hệ thống linh hoạt và mở rộng dễ dàng nhất

Có thể tạo một mạng riêng thực sự trên cùng một khung giá đỡ, mỗi mạng lại có đặc điểm riêng Chức năng này cũng cho phép sử dụng băng thông không liên tục cho hướng vào, là một chức năng cần thiết cho hệ thống chỉ có một hướng

ra

Hình 3.3: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra

Thiết lập QoS cho ứng dụng có thể dùng để cấu hình ưu tiên cho lưu lượng tới một NetModem riêng biệt Ta cũng có thể sử dụng chức năng điều khiển tốc độ của hệ thống để hạn chế tốc độ của một loại dữ liệu tới một Site bất kì Hầu hết các thay đổi cấu hình đều được thay đổi ngay lập tức mà không cần khởi động lại hệ thống

3.1.2.2 Hướng vào (Inroute) iDirect

Hướng vào iDirect dựa trên TDMA (Đa truy nhập phân chia theo thời gian) cho phép nhiều remote chia sẻ dung lượng kênh Giao thức truy nhập đường lên (Upstream) sử dụng bởi iDirect được gọi là Deterministric TDMA (D-TDMA)