Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng

Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Mục lục Chương TỔNG QUAN VỀ VSAT Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng 1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG VSAT 1.1.1.Giới thiệu chung: Mặc dầu hệ thống vệ tinh sử dụng trạm mặt đất cỡ nhỏ (ăng ten có đường kính từ 3m đến 7m, băng tần 6/4GHz) sử dụng phổ biến dịch vụ vệ tinh cố định (FSS) từ hệ thống vệ tinh nội địa đưa vào sử dụng ( vào khoảng năm 1975), lần ứng dụng thực tế hệ thống dựa trạm mặt đất cỡ nhỏ cho cá ứng dụng chuyên dùng xem năm 1981 Khi mà công ty Mỹ chào hàng (với số lượng lớn) trạm mặt đất chiều (one-way) trang bị ăng ten có đường kính 0,6m có khả thu liệu với tốc độ bit thấp (300 – 9600bit/s) phát (thông qua vệ tinh nội địa) từ trạm mặt đất trung tâm (Hub) Do việc thu tín hiệu thực ăng ten có đường kính nhỏ (và vậy, cần phải có hệ số phát xạ đẳng hướng tương đương - e.i.r.p - cao vệ tinh), kỹ thuật truy cập điều chế trải phổ phải áp dụng để tránh can nhiễm đến từ hệ thống thông tin khác sử dụng băng tần (6/4 GHz) Kiểu hệ thống phân phối liệu trực tiếp tới người sử dụng trở nên phổ biến, hàng chục ngàn đầu cuối (các trạm mặt đất) lắp Mỹ Và từ năm 1984, hệ thống hai chiều (two-way) dựa nguyên lý đưa vào sử dụng Tuy nhiên, sau xuất hệ thống với băng tần hoạt động 14/11-12 GHz, với khả đảm bảo thông lượng liệu cao (56-64 Kbit/s), sử dụng kỹ thuật điều chế khác (kết hợp TDM TDMA ) Thế hệ chiếm lĩnh toàn thị trường, yêu cầu đường kính ăng ten có lớn chút (thường 1,2m) Mặc dầu chọn cho tên khác (chẳng hạn “vi trạm”, “vi đầu cuối”), tên gọi VSAT (ban đầu nhãn hiệu thương mại có nghĩa “đầu cuối độ nhỏ”) sử dụng rộng rãi sử dụng toàn đồ án để gọi hệ thống vệ tinh lẫn mạng (các mạng VSAT) 1.1.2 Các định nghĩa đặc tính hệ thống VSATs Phải thừa nhận định nghĩa thực hệ thống VSATs tên gọi trở nên phổ biến đến dùng để trạm mặt đất trang bị ăng ten cỡ nhỏ dùng để nhiều loại trạm mặt đất hệ thống khác Bản tổng kết sơ lược loại hệ thống trạm mặt đất mô tả thuật ngữ VSAT giới thiệu dược Thật ra, VSAT trạm mặt đất cỡ nhỏ, chi phí thấp Chúng trang bị ăng ten cỡ nhỏ (có đường kính từ 1m đến 2m) với khuếch đại pháp RF công suất thấp (thường từ đến 10 W) khối xử lý tín hiệu modem thu gọn Giá thành chúng giảm xuống sản xuất hàng loạt giống máy tính cá nhân Thấy yêu cầu nhiều phủ muốn có quy định mặt kỹ thuật cho việc cấp phép cho VSAT , ITU (International Telecommunication Union nghĩa Liên minh Viễn thông Quốc tế) công nhận loạt khuyến nghị: Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Khuyến nghị ITU- R (các Khuyến nghị ITU-R.S từ 725 đến 729), dựa kết nghiên cứu CCIR Task Group 4/2 nhóm nghiên cứu số thông tin vô tuyến Sự thiết lập khuyến nghị bao gồm thỏa thuận định nghĩa VSATs Khuyến nghị khuyến nghị (Khuyến nghị ITU-RS 725) liệt kê đặc tính kỹ thuật hệ thống trạm mặt đất đề cập đến khuyến nghị khác (nghĩa khuyến nghị theo sau đó) Những đặc điểm VSAT hầu hết tuân theo tinh thần Khuyến nghị ITU- R S 725 Có thể tóm tắt sau: - Các trạm mặt đất VSAT thường sử dụng mạng khép kín ứng dụng có tính chuyên dụng, kể cho quảng bá thông tin (cac VSAT chiều) lẫn trao đổi thông tin (các VSAT thu/phát) - Các trạm mặt đất VSAT (từ xa) nói chung thường thiếp lập trực tiếp khuôn viên người sử dụng nơi không giám sát thường xuyên Các trạm mặt đất VSAT thường thành phần mạng hình sao, bao gồm trạm trung tâm (Hub) tương đối lớn nhiều trạm VSAT từ xa Tuy nhiên, có vài mạng lại hoạt động theo cấu hình điểmđối-điểm cấu hình mạng lưới không cần Hub Các trạm mặt đất thường sử dụng phương pháp truyền dẫn số với tốc dộ bit thấp trung bình ( ≤ 2Mbit/s) Các trạm mặt đất VSAT (từ xa) trang bị ăng ten có đường kính nhỏ 2,4m nhiên, số trường hợp đường kính lên lên tới 5m cần Ngoài có số định nghĩa có liên quan đến hệ thống VSAT sau: - Hệ thống VSAT : hệ thống VSAT (thông tin vệ tinh) bao gồm phần cứng phần mềm tạo thành thực thể dảm nhận chức đó, phân vùng không gian, phân vùng mặt đất, thiết bị phụ trợ Phân vùng măt đất bao gồm cá trạm mặt đất VSAT từ xa trạm mặt đất trung tâm (Hub), có Mạng VSAT : mạng VSAT toàn cấu hình chức cung cấp hay nhiều dịch vụ định tới người sủ dụng bao gồm hệ thống VSAT giao diện với thực thể có liên quan khác nhằm cung cấp hay nhiều dịch vụ hoàn chỉnh 1.2 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG VSAT 1.2.1 Tổng quát Các hệ thống VSAT thường sử dụng hình thức tư nhân, nhóm người sử dụng khép kín, hay mạng thông tin số trạm VSAT từ xa thiếp lập trực tiếp khuôn viên người sử dụng từ xa Thực ra, ứng dụng quan trọng hệ thống VSAT dựa đặc điểm quan trọng Khi định thiết lập cung cấp mạng VSAT cho ứng dụng cụ thể đó, cần phải so sánh với việc sử dụng mạng thông tin mặt đất đặc biệt với Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Mạng liệu chuyển mạch gói (PSDN) Thật ra, mạng VSAT có ưu điểm sau: - Khả cung cấp dịch vụ lớn tầm phủ sóng vệ tinh lớn - Việc triển khai mạng trở nên linh hoạt nhờ vào việc dễ dàng thay đổi cấu hình liên lạc cho phép thiết lập VSAT nơi nằm vùng phủ sóng - Khả quảng bá thông tin cao Đặc biệt việc phân phối liệu - Khả truyền dẫn với tốc độ bit cao, thường 64,128Kbit/s - Chi phí thông tin không phụ thuộc khoảng cách - Không có Node mạng trung gian người sử dụng đầu cuối (DTE) Hub Điều làm cho mạng VSAT có đặc tính hoạt động cao như: độ tin cậy, độ sẵn dùng, chất lượng đường truyền dẫn cao ( nghĩa tỉ lệ lỗi tin tỉ lệ lỗi bit thấp) Nhược điểm mạng VSAT trễ truyền dẫn đường truyền vệ tinh ( khoảng thời gian trễ chiều hai VSAT khoảng 275 ms) Tuy nhiên: - Thời gian trễ thực vấn đề hầu hết ứng dụng phân phối truyền liệu VSAT Tất nhiên, giao thức ứng dụng thông tin phải có khả thích ứng với việc xử lý thời gian trễ Mặc dù vậy, lĩnh vực thông tin thoại, cần phải áp dụng mạch triệt dội có chất lượng cao để giảm tối đâ ảnh hưởng trễ truyền dẫn - Cần phải ý trễ truyền dẫn mạng PSDN, hoạt động lưu trữ chuyển mạch nút mạng 1.2.2 Các ứng dụng thông tin chiều 1.2.2.1 Phân phối liệu Ứng dụng chiều phổ biến phân phối liệu ( gọi truyền thông liệu ), tức phân phối thông tin dạng tín hiệu số từ Hub tới tất thuê bao số giới hạn thuê bao mạng ( phân phối giới hạn ) Ví dụ: - Tin tức, thông cáo báo chí… từ hãng thông - Tỉ giá hối đoái, cổ phiếu, thông tin thị trường từ cá trung tâm giao dịch chứng khoán - Đưa thông tin dự báo thời tiết từ trạm khí tượng thủy văn đến sân bay - v.v… 1.2.2.2 Phân phối tín hiệu Video Thuật ngữ phân phối tín hiệu Video giới hạn hình thức truyền dẫn tín hiệu video hay truyền hình hình thức ứng dụng thương mại hay hợp tác, không kể hình thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình phụ vụ giải trí Việc phân phối tín hiệu tới trạm VSAT thực dạng hai hình thức chính: Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng - Dùng VSAT thu tín hiệu Video ( truyền hình) số tốc độ bit thấp ( ≤ 1,5 Mbit/s hay 2,4 Mbit/s), có nghĩa tuân theo chế độ hoạt động bình thường VSAT - Thu tín hiệu truyền hình số tín hiệu TV/FM truyền thống, dạng chức phụ trợ VSAT Chức thương thực thông qua cổng phụ khối chuyển đổi nhiễu thấp (LNC) thiết bị VSAT outdoor Điều cho hệ thống VSATs chức bổ trợ cho hệ TVRO 1.2.2.3 Thu thập liệu Các VSAT chiều sử dụng hướng ngược lại từ trạm VSAT tới Hub cho mục đích thu thập liệu Các ứng dụng phổ biến hệ thống giám sát khí tượng môi trường, giám sát đường ống dẫn mạng truyền tải điện từ trạm tự động nhiên phần lớn trường hợp, hoạt động cần phải có chế quản lý điều khiển từ thiết bị trung tâm Điều có nghĩa hệ thống VSAT cần phải bổ sung thêm chức thu coi VSAT hệ thống thông tin chiều trước ( ngoại trừ trường hợp kênh điều khiển thực thiết bị thông tin mặt đất) 1.2.3 Các ứng dụng thông tin hai chiều Bổ sung cho dịch vụ thông tin chiều nói trên, VSAT hai chiều mang lại cho phạm vi ứng dụng gần giới hạn 1.2.3.1 Truyền liệu Ngày nay, mạng VSAT thương mại sử dụng phổ biến cho nhiều hình thức truyền liệu khác nhau, đặc biệt truyền dẫn liệu theo hai chiều ( phương thức truyền tuyến ra- outroue từ Hub tới VSAT phương thức truyền tuyến vào-introute từ VSAT tới Hub), điều làm cho tính linh động mạng tăng lên nhiều, đặc biệt kiểu trao đổi liệu truyền file theo phương pháp tương hỗ (interactive) theo kiểu luân phiên hỏi đáp Trong thực tế, mạng VSAT hoạt động tương tự Mạng chuyển mạch gói (PSDN) Một số ứng dụng điển hình mạng như: - Các hoạt động tài ngân hàng, bảo hiểm - Các hoạt động điểm kinh doanh V,v… - 1.2.3.2 Truyền dẫn âm tần tín hiệu thoại Mặc dầu mạng điện thoại công cộng theo qui ước dịch vụ thức mạng VSAT ( bị cấm số qui định), dịch vụ thoại khuôn khổ tư nhân công nghệ VSAT hỗ trợ Hình thức thực hai dạng: Truyền dẫn tín hiệu thoại analog thông thường (FM) số (64,32Kbit/s nhỏ ) chức phụ VSAT Một chức triển khai thông qua sử dụng kênh phụ trợ SCPC dùng chung khối thiết bị outdoor ( LNC phát ) với cá chức VSAT Hoặc: Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng - Truyền kênh thoại thông qua kênh truy cập bình thường VSAT Đưa vào khe TDMA TDM theo yêu cầu thông qua chế độ mạng điện thoại theo phương thức chuyển mạch gói Hơn nữa, vài quốc gia có lãnh thổ phân bố rộng, vùng ngăn cách địa lý, khó lại, trạm cỡ nhỏ (thường kết nối trực tiếp với thuê bao) sủ dụng (với tên gọi VSAT ) cho hệ thống mạng công cộng với ứng dụng khác nhau, bao gồm hình thức mạng điện thoại vùng nông thôn, lẫn hình thức kết nối tới mạng điện thoại công cộng 1.2.3.3 Video hội nghị Tiếp theo phát triển phát triển kỹ thuật nén hình ảnh số, mã hóa/giải mã (codec) video tốc độ bit thấp tạo điều kiện cho việc thực thi hình thức video hội nghị phục vụ cho hoạt động kinh doanh với mục đích tiết kiệm chi phí lại Tốc độ bit sử dụng cho hình thức là: 56/64Kbit/s, 112/128Kit/s, 384Kbit/s, 738Kbit/s 1.544/2.048Mbit/s, lựa chọn khả thi vừa đảm bảo chất lượng hình ảnh tốt vừa đạt chi phí truyền dẫn chấp nhận thường tốc độ 384Kbit/s Hơn nữa, có mã hóa/giải mã đa tốc độ, cho phép tối ưu hóa độ rộng băng tần kênh truyền dẫn dạng hàm chất lượng theo yêu cầu ứng dụng Thực ra, VSAT cung cấp phương tiện thông tin phù hợp cho ứng dụng Tất nhiên, phương tiện ohuf hợp cho việc chuyển quản lý hội thoại thực mạng VSAT , đặc biệt trường hợp hội thoại đa đường 1.3.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẶT KỸ THUẬT 1.3.1 Tổng quan kiểu VSAT 1.3.1.1 Giới thiệu chung Hiện hầu hết ứng dụng mạng VSAT dựa khái niệm sau: - Mạng hình sao: Các mạng hình bao gồm trạm mặt đất trung tâm thường gọi Hub ( trang bị ăng ten tương đối lớn, đường kính từ → m, hoạt động băng tần 14/11-12 GHz) số trạm mặt đất từ xa (theo chuẩn VSAT) trang bị ăng ten cỡ nhỏ ( có đường kính từ → 2,5m) Mọi đường thông tin trạm VSAT từ xa thông qua Hub Luồng thông tin từ Hub tới VSAT thực kênh tuyến ra, luồng thông tin từ Hub đên VSAT thực kênh tuyến vào - Các chế độ thông tin: kênh tuyến phân phối đồng thời từ Hub tới VSAT, kênh tuyến vào yêu cầu/ phúc đáp riêng lẻ thiết lập từ VSAT từ xa tới Hub Vì vậy, chế độ thông tin sử dụng phổ biến là: - Đối với tuyến ra: Hub quảng bá tín hiệu mang thông tin ghép kênh phân chia theo thời gian ( TDM ) sóng mang FDMA TDMA Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Đối với kênh vào: trạm VSAT phát sóng mang FDMA TDMA định tuyến đường truyền liên tục ( trường hợp lưu lượng cố định đột biến), đường truyền tín hiệu không liên tục (trong trường hợp lưu lượng không cố định đột biến) Trong trường hợp đầu, lựa chọn tối ưu kênh đơn sóng mang (SCPC) phân kênh TDMA dung lượng thấp ( băng hẹp ) Trong trường hợp thứ hai, lựa chọn số giải pháp như: chọn kênh theo yêu cầu (DAMA) chọn kênh ngẫu nhiên (thuật toán Aloha) Trong hai trường hợp trên, kỹ thuật đa truy cập phân theo mã (CDMA) sử dụng 1.3.1.2 Kỹ thuật trải phổ mạng VSAT Như mô tả mục 1.1, mạng VSAT đưa vào sử dụng lần đầu Mỹ mạng thương mại tư nhân Các VSAT có kích thước nhỏ, đặt khuôn viên trạm, dùng kỹ thuật đa truy cập điều chế trải phổ Bởi phương pháp hạn chế tới mức tối thiểu ảnh hưởng can nhiễu đến từ hệ thống RF khác, loại ăng ten nhỏ mà chịu tải lớn băng tần 6/4 GHz Các quy định cho việc quản lý can nhiễu có nói đến công suất băng tần (mật độ công suất) Trong kỹ thuật trải phổ, độ rộng băng tần tín hiệu tăng lên, thường thông qua mã hóa thông tin với chuỗi tín hiệu giả ngẫu nhiên Với công suất cho trước, làm giảm đáng kể mật độ công suất đầu thu, tín hiệu ban đầu khôi phục lại cách tương quan bit với chuỗi gốc Kỹ thuật trải phổ ứng dụng lần cho mạng phân phối liệu chiều Sau đó, mạng thông tin hai chiều đưa vào ứng dụng phương pháp đa truy cập trải phổ (SSMA) (chính xác phương pháp đa truy cập phân chia theo mã – CDMA) dùng kênh phát tuyến vào (inroute) Mặc dầu hệ thống VSAT sử dụng kỹ thuật trải phổ có khả thích ứng tốt với băng tần 6/4 GHz nhạy nhiễu Nhưng ưu điểm tỏ không quan trọng phát đáp vệ tinh sử dụng băng tần 14/11-12GHz đưa vào sử dụng hệ thống VSAT 1.3.1.3 Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) phương pháp truy cập phổ biến dùng để thiết lập đường truyền vệ tinh điểm-đối-điểm Khi sóng mang ghép đưa vào sử dụng mạng điểm-nối-đa điểm thiết lập Nếu đặc tính vệ tinh (đặc biệt thông số e.i.r.p) cho phép sử dụng trạm mặt đất thu/phát cỡ nhỏ việc triển khai đường truyền mạng vậy, gọi chúng mạng, hệ thống trạm mặt đất VSAT FDMA Nếu có yêu cầu cần phải đảm bảo đường thông tin trực tiếp liên kết tất trạm mặt đất, không cần đến trạm trung tâm, trừ trường hợp cần đến mục đích giám sát điều khiển (C&M) Ví dụ điển hình dạng thông tin vệ tinh Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng hệ thống cung cấp Intersat IBS (Intersat Business Service) Eutelsat (Satellite Mutil- Service System) 1.3.1.4 Các VSAT sử dụng SCPC FDMA/SCPC, đa truy cập phân chia theo tần số với kênh đơn song mang (nghĩa không cần ghép kênh) phương pháp đa truy cập phổ biến dùng để thiết lập đường truyền vệ tinh điểm-đối-điểm điêm-đối-đa điểm mạng hình lưới Nếu đặc tính vệ tinh (đặc biệt thông số e.i.r.p) cho phép sử dụng trạm mặt đất thu/phát cỡ nhỏ việc triển khai mạng này, gọi chúng mạng VSAT SCPC Các tuyến thông tin phân phối trước phân phối theo yêu cầu (DAMA) Trong trường hợp phân phối trước, không thiết phải cần đến trạm trung tâm, trừ trường hợp cần giám sát, lưu trữ gọi,…Trong chế độ DAMA, tín hiệu báo hiệu ban đầu cần thiết cho việc lựa chọn tức thời kênh thông tin điều khiển trạm chủ (Master) Tuy nhiên, trạm chủ không hoạt động hoàn toàn Hub kênh thông tin liên kết đơn thiết lập tất trạm mặt đất Các mạng VSAT SCPC ứng dụng chủ yếu vùng nông thôn nơi có mật độ điện thoại thấp (nghĩa sử dụng kênh thoại mã hoá với tốc độ bit thấp), thông tin khẩn nguy tìm kiếm cứu nạn Mạng VSAT SCPC đưa giải pháp tối ưu cho tổ chức nước phát triển để nhận cách nhanh dịch vụ thông tin đáng tin cậy 1.3.1.5 Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDMA TDMA, nghĩa đa truy cập phân chia theo thời gian, thường kèm ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM), phương pháp truy cập hoàn toàn kỹ thuật số có hiệu cho việc thiết lập (dựa sở phân chia khe thời gian) mạng có cấu hình điểm-đối-điểm, điểm-đối-đa điểm cấu hình mạng lưới TDMA với độ rộng băng tần truyền thống (với toàn công suất băng tần phát đáp vệ tinh sử dụng) không xem phương pháp thông tin thực thụ theo kiểu VSAT Bởi phạm vi ứng dụng bao gồm đường thông tin trung chuyển có tốc độ bit cao (thường 30 Mbit/s, 120Mbit/s cao nữa) thông thường cần ăng ten tương đối lớn cho trạm mặt đất Tuy nhiên, TDMA dạng TDMA dùng băng hẹp lựa chọn thích hợp mạng thông tin có dung lượng vừa (dưới 40Mbit/s) Nếu đặc tính vệ tinh cho phép sử dụng trạm mặt đất thu/phát cỡ nhỏ để triển khai mạng vậy, ta gọi chúng mạng VSAT TDMA Yêu cầu phải có trạm trung tâm, để cung cấp tín hiệu đồng chuẩn Các kênh thông tin liên kết trực tiếp thiết lập tất trạm mặt đất Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/SCPC kết hợp Các đường liên lạc SCPC tuyến vào kết hợp thông qua Hub (trong cấu hình mạng hình sao), với kênh thông tin TDM quảng bá tuyến triển khai mạng gọi mạng VSAT TDM/SCPC Điều mang lại giải pháp hữu hiệu cho việc truyền dẫn thoại liệu trường hợp số lượng trạm VSAT nhỏ trung bình (đến 1000), đặc biệt kết hợp với phương pháp DAMA.Phần lớn mạng VSAT sử dụng kết hợp hai kỹ thuật TDM & TDMA, hoạt động cấu trúc hình Chính kỹ thuật trạm mặt đất, hệ thống mạng VSAT TDM/TDMA trình bày cụ thể đồ án 1.3.1.6 Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA a) Các chế độ ghép kênh truy cập: Trong VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA, kênh tuyến liên tục (không có TDMA) tải sóng mang TDM (256 512 Kbit/s) phát từ Hub, kênh truyền vào xuất phát từ sóng mang tuyến lại phát sóng mang TDMA, có tốc độ bit thấp (băng hẹp)(64 128Kbit/s) Mỗi sóng mang tuyến vào chiếm khoảng thời gian phân chia theo số (N) trạm VSAT (có thể lên tới 31 khe thời gian) Trong trương hợp có nhiều N trạm VSAT, sóng mang TDMA ghép kênh sử dụng Cũng tương tụ kênh sóng mang tuyến TDM, dựa kỹ thuật FDMA Hệ thống TDM/TDMA hình chiếm dụng phát đáp vệ tinh tương ứng minh hoạ hình 1.3.1 Tất nhiên, mạng lớn, phải truyền nhiều kênh tuyến TDM Hình 1.3.1 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Các tin tuyến thường Hub chấp nhận từ lần Mỗi trạm VSAT từ xa theo dõi toàn luồng thông tin đường truyền tuyến ra, giải mã tuyến đánh địa tới cổng (các giao diện mặt đất với người sử dụng) Các tin tuyến vào truyền đi, sóng mang FDMA phân phối trước, khoảng tần số TDMA định Trong phần llowns hệ thống VSAT, việc thực TDMA có đơn giản hệ thống TDMA qui ước Trong thực tế, việc truyền dẫn TDMA không đồng cách đầy đủ trạm mặt đất chuẩn mà lựa chọn theo cách theo cách phân phối b) Các chế độ phân phối: Các chế độ phân phối phổ biến bao gồm (hầu hết mạng VSAT phổ biến sử dụng có chế độ tiêu biểu sau đây): - Ở chế độ phân phối ngẫu nhiên (RA/TDMA, gọi phương pháp Aloha hay dạng suy từ nó, chẳng hạn phương pháp Aloha chia khe, …), VSAT truyền luồng liệu nhận nguồn liệu từ số đầu vào (các giao diện mặt đất với người sử dụng) Nếu VSAT khác mạng phát tín hiệu đồng thời xảy xung đột Bản tin tự động phát lại sau khoảng thời gian ngẫu nhiên nhận tín hiệu tích cực ACK từ Hbub Tất nhiên, chế độ phân phối ngẫu nhiên này, dung lượng toàn đường truyền phải giới hạn mức để tránh tượng bão hoà sóng mang truyên dẫn TDMA Tuy vậy, chế độ cho thời gian đáp ứng nhanh tin nhỏ liên quan đến nhiều đầu cuối - Chế độ phân phối theo yêu cầu (DA/TDMA) hay chế độ dành riêng, VSAT Hub cho phép phát khe định trước (không có nguy xảy xung đột) thông qua yêu cầu VSAT gởi sau nhận tin cổng vào Mặc dầu yêu cầu thời gian đáp ứng có lớn hơn, chế độ tỏ hiệu trường hợp tin dài 1.3.2 Tìm hiểu giao diện mặt đất Phần lớn hệ thống thông tin truyền thống ứng dụng thiết bị truyền dẫn khuôn khổ mạng truyền thông công cộng Vì thế, thiết bị trạm mặt đất nhà sản xuất cung cấp cho nhà khai thác mạng công cộng thường giới hạn giao diện lớp vật lý Ngược lại, VSAT thường sủ dụng mạng viễn thông nhóm người sử dụng khép kín (CUG, hầu hết mạng tư nhân) Đó lý nhà sản xuất thường yêu cầu phải cung cấp dịch vụ cho người sử dụng đầu cuối, tạo nên mạng VSAT hoạt động hoàn hảo có tính độc lập Ngoài ra, việc kết nối mạng VSAT với liệu mặt đất khác cần thiết, chẳng hạn mạng liệu chuyển mạch gói (PSDN), ISDN,…Vì vậy, nhà sản xuất thiết bị VSAT thường cung cấp phần mềm hoàn chỉnh thiết bị phần cứng tương ứng, thường lên tới lớp (lớp mạng) mô hình OSI Các mạng VSAT cần phải có cá đặc tính hoạt động tương thích với mạng liệu mặt đất có người sử dụng phải 10 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Hình 2.4 Kiến trúc giao thức mạng VSAT Giao thức truy cập vệ tinh Giao thức truy cập vệ tinh thường làm cân Có số truy cập từ VSAT phát đên Hub thông dụng sử dụng như: Aloha chia khe (slotted Aloha) TDMA dành riêng (reservation TDMA) Theo hướng từ Hub đến VSAT, phương thức truy cập thường TDM Các giao thức liệu thông tin bên mạng Các giao thức truy cập điểm-đối-điêm, điểm-đối-đa điểm sử dụng để thiết đường thông tin đáng tin cậy thông qua mạng, có chức khôi phục lỗi điều khiển luồng liệu Đây giao thức thông tin bên mạng thiết kế dành riêng cho việc truyền dẫn qua vệ tinh mạng VSAT Các yếu tố cần phải đưa vào tính toán thiết kế giao thức bên mạng VSAT bao gồm đặc tính quan trọng mạng như: topology hình mạng VSAT phương pháp đa truy cập Các đặc tính có ảnh hưởng lớn đến thông lượng liệu thời gian thiết lập gọi mạng VSAT Các thông tin gói hoá cấu trúc thành khuôn dạng có chứa mã điều khiển lỗi để thông báo nhận để loại bỏ gói thông tin nhận bị lỗi yêu cầu phát lại Trong mạng VSAT sử dụng kỹ thuật TDMA/RA để truyền gói liệu từ VSAT đến Hub, trình phát báo (ACK) trình phát lại gói tin nằm quản lý phần mềm quản trị mạng VSAT Nói chung , tỉ lệ lỗi bit BER đường truyền vệ tinh cần phải đủ thấp để tránh tượng phát lại nhiều lần tin Ví dụ, thông số BER 10 -7 tương ứng với 22 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng tốc độ lỗi gói vào khoảng 10-4 (đối với gói tin có kích thước 128 byte) xem đủ thấp để tránh tượng tắc nghẽn mạng lần phát lại Ở phía lớp này, tin thực không-lỗi (error-free) Nếu mạng VSAT không triển khai giao thức liên lạc qua cổng (gateway-to-gateway) lớp cung cấp giao diện thủ tục truy cập vệ tinh giao thức người dùng tiêu chuẩn, tuyến thông tin người sử dụng lớp OSI hổ trợ thông suốt toàn mạng Các giao thức người dùng phải tương thích với đặc điểm riêng tuyến truyền dẫn vệ tinh Nếu chế sửa lỗi đầu cuối (end-to-end) lớp cao sử dụng (chẳng hạn giao thức lớp ứng dụng máy chủ đầu cuối) dẫn đến thông lượng thông tin thấp liệu bị lỗi lặp lại sau thời gian trễ dài Nếu phương pháp sửa lỗi lớp thấp, tỉ lệ lỗi bit đường truyền vệ tinh (BER) phải thấp nhiều, ví dụ BER = 10-10 để đảm bảo thông lượng chấp nhận Chức chuyển mạch gói Các mạng VSAT với cấu hình hình chủ yếu mạng chuyển mạch gói với trung tâm chuyển mạch gói đảm nhận chức định tuyến chuyển mạch Các chức chuyển mạch triển khai thông qua thiết bị xử lý băng gốc thiết bị điều khiển trạm mặt đất VSAT Hub Có hai chế chuyển mạch gói bản: datagram kênh ảo Với datagram, gói phân phối với độ tin cậy có giới hạn định với khả phân phối gói tin sai lạc hay lặp lại thấp xác định, kênh ảo đảm bảo phân phối gói tin mà nhân đôi Trong mạng VSAT,mỗi chế thường có ưu điểm nhược điểm Các kênh ảo yêu cầu thông tin mào đầu cho gói liệu hơn, cần thiết phải trì thông tin trạng thái kết nối mạng trở thành vấn đề phức tạp mạng VSAT lớn có khối lượng lớn kết nối cần hỗ trợ Với phần thoongtin mào đầu lớn cho gói, chuyển mạch sở datagram đảm bảo thông lượng cao mang lại ưu điểm quan trọng: khả khởi động lại không cần thiết lập lại kết nối mạng Mô hình bên mạng chuyển mạch gói xem liên mạng hệ thống chuyển mạch thành phần xử lý Do giao thức lớp mạng OSI sử dụng kiến trúc cho việc xây dựng cấu trúc bên mạng chuyển mạch gói VSAT Chức chuyển mạch gói trái tim phần trung tâm mạng Bởi có nhiều chức mạng VSAT giống với chức tìm thấy mạng chuyển mạch gói mặt đất, có số mạng sử dụng chuyển mạch gói cải tiến để cung cấp chức X.25 PSDN dạng mạng chuyển mạch gói VSAT Các mạng VSAT khác sử dụng giao thức thích hợp để thực chức Các chức chuyển mạch gói VSAT là: - Điều khiển đa truy cập vệ tinh - Truyền tín hiệu đáng tin cậy VSAT (kể máy chủ nội cổng giao thức Hub) - Định tuyến liệu VSAT va máy chủ 23 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng - Kết nối đến hệ thống quản trị mạng - Kết nối đến mạng khác Các chuyển mạch gói VSAT có số yêu cầu riêng không tìm thấy chuyển mạch gói X.25 truyền thống: 1) Topology hình hầu hết mạng VSAT đòi hỏi tất luồng liệu qua chuyển mạch đơn Trong mạng PSDN mặt đất tiêu biểu, số chuyển mạch gói định tạo thành mạng hình lưới hoàn chỉnh với chuyển mạch đảm nhận phần toàn luồng liệu Với chuyển mạch đơn mạng, mạch VSAT đơn cần phải đảm bảo truy cập 1000 gói/s mạng có hàng trăm VSAT hoạt động luồng liệu tương hỗ 2) Hầu hết mạng VSAT yêu cầu tốc độ liệu cao Chúng thường hoạt động với tốc độ liệu kênh vệ tinh lớn 56Kbit/s Các tốc độ truyền (từ Hub đến VSAT) thường 128,256,512 Kbit/s cao Những tốc độ gặp mô hình chuyển mạch gói mặt đất 3) Hầu hết mạng PSDN hỗ trợ chuyển đổi định tuyến chuyển mạch cho lỗi xảy chuyển mạch đơn không ảnh hưởng lớn đến lưu lượng mạng Các mạng VSAT thông thường dựa vào hoạt động chuyển mạch đơn để chuyển tải luồng liệu hàng trăm hàng ngàn nút Vì vấn đề dự phòng vấn đề lớn thiết kế chuyển mạch VSAT Có thể có nhiều cấu trúc phần cứng phù hợp cho việc xây dựng chức chuyển mạch gói VSAT Các chuyển mạch gói đại sử dụng đa xử lý với điều khiển trung tâm xử lý chấp hành xử lý vào/ra kết hợp Chúng thực song song việc chuyển đổi giao thức chức định tuyến Hầu hết chuyển mạch gói thị trường sử dụng cấu trúc bên chuyên biệt số dạng biến đổi giao thức truy cập X.25 Do giao thức ban đầu thiếu số chức cần thiết cho hoạt động VSAT, giao thức bổ trợ thêm vào X.25 để xây dựng nên giao thức chuyển mạch bên khả thi Có số kiến trúc chuyển mạch có hầu hết phần cứng phần mềm quản trị mạng tập hợp chuyển mạch gói, số nhà sản xuất khác có số máy tính quản trị mạng riêng kết nối tới chuyển mạch gói Các cổng giao tiếp (Gateway) mạng VSAT Mỗi loại giao tiếp mạng bao gồm chức cổng giao tiếp thực việc chuyển đổi giao thức điều chỉnh giao thức (nếu cần thiết) Chuyển đổi giao thức Khi kết nối mạng thông tin liệu với nhau, cổng giao tiếp nói chung thực việc chuyển đổi lớp OSI cao giao thức thông tin mạng không đồng dạng (ví dụ cổng giao tiếp thư điện tử cổng giao tiếp truyền tin) Chức cổng giao tiếp mạng VSAT thiết phải thực việc chuyển đổi lớp thấp giao thức thông tin mạng cảu người dùng giao thức bên mang VSAT Cổng giao tiếp mạng VSAT cho phép truy cập vào phần mạng, thực việc đóng gói liệu (nếu cần), biên dịch địa Trong tất 24 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng trường hợp, loại giao tiếp giao thức người dùng có chức cổng giao tiếp cần thiết riêng Cả Hub lẫn VSAT cung cấp giao tiếp mạng với cấu trúc này, cấu trúc mà cấu hình để hỗ trợ loại loại giao thức người dùng Giải pháp có ưu điểm giao thức sẵn có bên mạng không phụ thuộc vào giao thức người dùng Điều cho phép mạng dễ dàng thích nghi hỗ trợ kiểu giao tiếp người dùng khác nhau, chung riêng Phỏng tạo giao thức (protocol emulation) Hầu hết giao thức thông tin liệu (chẳng hạn giao thức dựa HDLC – điều khiển đường truyền liệu mức cao- OSI định nghĩa) sử dụng số dạng thuer tục phúc đáp (acknowledgement scheme) để đảm bảo tính xác việc truyền liệu Một trạm thu phải gởi gói tin báo tích cực (acknowledgement packet) sau nhận số lượng gói tin định trước Trạm phát không tiến hành phát tập gói liệu nhận phúc đáp tích cực Một thông số gọi kích thước cửa sổ (window size) xác định số lượng cực đại gói tin báo không tích cực (unacknowledged packet) Giá trị thông số mặc định giao thức mạng gói thông thường chọn cho hoạt động mạng mặt đất (độ trễn ngắn hơn) Việc lựa chọn thông số khác để tối ưu hóa giao thức hoạt động vệ tinh lúc thực được, ví dụ lắp đặt cố định vệ tinh thiết bị phát liệu mà can thiệp Khái niệm tạo giao thức đưa để khắc phục yếu tố làm giảm khả hoạt động giao thức độ trễ vệ tinh Sự tạo giao thức cần thiết giao thức dựa kỹ thuật kiểm tra vòng (SDLC, BiSync), máy chủ triệu gọi đầu cuối xa vòng gởi gói liệu Trong hệ thống VSAT, trình tạo giao thức thực phối hợp giao tiếp giao thức người dùng giao thức cổng giao tiếp 2.3 KẾT NỐI VỚI DTE ĐỊNH HƯỚNG GÓI VÀ CÁC MẠNG DỮ LIỆU MẶT ĐẤT 2.3.1 Kết nối với DTE người sử dụng Các mạng VSAT điển hình có số loại giao tiếp mạng Mỗi loại chứa giao tiếp lớp vật lý giao tiếp giao thức người dùng để đảm bảo giao tiếp hoàn hảo với thiết bị đầu cuỗi liệu cục người sử dụng (DTE) Các giao tiếp diện thiết bị Hub VSAT máy chủ Giao tiếp lớp vật lý Giao tiếp vật lý thực kết nối vật lý từ DTE người dùng tới giao tiếp mạng VSAT Mỗi hệ thống VSAT thường có số giao tiếp độc lập cấu hình Chúng hỗ trợ chuẩn vật lý đồng không đồng tốc độ liệu khác Các giao tiếp người dùng thường hỗ trợ tốc độ liệu người dùng lên tới 64Kbit/s Giao tiếp giao thức người dùng 25 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Giao tiếp giao thức người dùng kết hợp với giao thức vật lý để kết nối hoàn hảo với người dùng vào mạng thông qua chức thiết bị đầu cuối kênh liệu (DCE) hoàn chỉnh lớp lớp Các giao tiếp giao thức người dùng sử dụng cho phép thiết bị người dùng kết nối theo giao thức riêng Thông tin cấu hình mạng (chứa thông tin giao tiếp giao thức người dùng) trì cập nhật sở liệu cấu hình mạng nằm Hub Mỗi giao tiếp mạng cấu hình từ xa Hub, nơi mà thông số giao tiếp lưu trữ sở liệu Sự linh hoạt cho phép mạng thích nghi với giao tiếp người dùng đơn giản hóa nhiều trách nhiệm người sử dụng mạng liệu thay mạng VSAT Hầu hết hệ thống VSAT hỗ trợ giao thức người dùng X.25, SDLC, BiSync Ngoài giao tiếp người dùng sử dụng thường xuyên này, mạng VSAT dễ dàng thích nghi với giao tiếp riêng thay đổi giao tiếp giới hạn phía người dùng toàn mạng Các loại giao thức người dùng khác hỗ trợ Asym – X25 (PAD X25), DDCMP, Ethernet, HDLC a) Giao thức BiSync BiSync (BSC) giao thức thông tin dùng để kết nối thiết bị đầu cuối xa tới máy chủ Nó xây dựng dựa sở kiểm soát vòng, lựa chọn thực truyền liệu trạm chủ BiSync với đầu cuối xa Trạm chủ BiSync liên tục triệu gọi (solicit) số liệu từ đầu cuối xa cách gởi chuỗi tín hiệu liểm soát vòng chứa địa dành riêng gán cho đầu cuối xa định Khi đầu cuối xa có số liệu để gởi cho máy chủ , liệu gởi dạng trả lời cho lần triệu hồi Khi máy chủ có liệu cần gởi tới đầu cuối xa, chuỗi lựa chọn gởi trước chuỗi liệu Một mã kiểm tra khối thêm vào cuối tin NAK (chỉ báo không tích cực) không trả lời trình lựa chọn lặp lại BiSync không cho phép có nhiều khung UNACK (chỉ báo không tích cực) lúc đòi hỏi phải có thời gian dừng chờ cho khung riêng lẻ Để đảm bảo liệu BiSync gởi cách hiệu thông qua mạng VSAT (hoặc mạng có độ trễ lớn), không nên triển khai đặc tính dừng chờ phần tạo trễ lớn kết nối trình điều chỉnh giao thức thực hiện, mà thay vào giao thức mạng VSAT có tính hiệu vệ tinh b) Giao thức SDLC SDLC giao thức liên kết định hường bit Nó dạng giao thức liên kết liệu mức cao (HDLC) ITU-TDMA ISO chuẩn hóa Với SDLC phương thức trả lời bình thường (NRM), tất truyền liệu đầu khởi đầu từ Host (trạm sơ cấp) trình kiểm soát vòng sử dụng để triệu hồi liệu từ đầu cuối (trạm thức cấp) SDLC cho phép điều khung UNACK đồng thời Chính điều dẫn đến thông lượng qua kết nối vệ tinh cao BiSync Tuy nhiên chế kiểm soát vòng cần phải điều chỉnh để đảm bảo hoạt động có hiệu mạng VSAT 26 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Giao tiếp trạm SDLC sơ cấp thứ cấp kết nối thông qua mạng VSAT cần đến đồng đường truyền ngược chiều (opposite links) gởi trường thông tin thông số đường truyền quan trọng qua mạng mà Một số ví dụ giao thức SDLC hỗ trợ mạng VSAT giơi thiệu hình 2.3.1 Tại phía người dùng VSAT, giả sử có thiết bị SDLC thứ cấp Chức SDLC đầu cuối VSAT thực chức trạm sơ cấp SDLC thực kiểm tra vòng thiết bị thứ cấp người dùng Các gói tin nhận từ thiết bị thứ cấp định tuyến tới chức chức giao thức mạng vệ tinh (chính cổng giao tiếp) Chức sử dụng dịch vụ lớp liên kết liệu cung cấp đầu cuối VSAT Hub Tương tự, gói liệu nhận Hub định tuyến tới điều chỉnh SDLC thứ cấp tương ứng đặt Hub sau đến thiết bị SDLC sơ cấp ngưởi sử dụng gắn vào Hub c) Giao thức X.25 Trong mạng X.25 mặt đất, nút mạng đảm nhận việc báo nội tình trạng nhận gói liệu giao thức người dùng X25 giao tiếp với mạng VSAT đơn giản so SDLC BiSync Giao tiếp vật lý DTE X25 người sử dụng với mạng dựa sở chuẩn V24 khuyến nghị ITU-T Giao tiếp giao thức người dùng giao tiếp mạng VSAT tuân theo ddaaufy đủ giao thức X25 khuyến nghị ITU-T lớp Cổng giao tiếp thực việc chuyển đổi giao thức giao thức truy cập X25 giao thức bên mạng VSAT đồng thời điều khiển kênh ảo đầu cuối Hình 2.3.1 Ví dụ cấu hình hỗ trợ giao thức SDLC Giao tiếp giao thức người dùng thực cục việc báo thu phát lớp tới thiết bị người dùng, giống node DCE mạng X25 mặt đất Nếu không tính đến trễ vệ tinh giao tiếp X25 cục này, giá trị định thời kích thước cửa sổ giao thức X25 lớp thiết bị người dùng không cần phải điều chỉnh sử dụng với mạng VSAT Giá trị định thời thủ tục lớp có yêu cầu chuyển đổi đầu cuối (ví dụ kết nối gọi, hủy gọi, v.v…) lớn đáng kể so với độ trễ đi-về vệ tinh, chúng trì không đổi thiết bị người dùng 27 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng 2.3.2 Kết nối với mạng liệu mặt đất chuyển mạch gói Trong mạng PSPDN, DTE người dùng kết nối tới DCE PSPDN trông qua sử dụng giao thức X25 DTE không đồng kết nối tới mạng theo giao thức X28 chức PAD (lắp ghép/ phân chia gói) định nghĩa khuyến nghị ITU-T X3 Các mạng PSPDN kết nối với thông qua cổng giao tiếp mạng với giao tiếp X.75 Dữ liệu truyền qua mạng dạng gói tin qua chuyển mạch gói (các nút) có nhiệm vụ định tuyến gói tin Mỗi gói tin mang header chứa thông tin địa Không mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói kết nối vật lý trì lâu dài mạng DTE thông tin Một số chiến lược kết nối mạng VSAT mạng PSPDN áp dụng: 1) Mạng VSAT thay cho phần mạng PSPDN mặt đất 2) Mạng VSAT mạng trung chuyển PSPDN 3) Một mạng VSAT truy cập vào mạng PSPDN thông qua giao tiếp mạng Hub VSAT Chiến lược thứ phổ biến chiến lược thức hóa qua trình phát triển chuẩn quốc tế Trong chiến lược mạng VSAT xem dạng triển khai đặc biệt mạng liệu dành riêng (Private Data Network- PvtDN) kết nối đến PSPDN thông qua giao tiếp mạng người dùng tiêu chuẩn PSPDN Mạng VSAT mạng PSPDN tiếp nhận với tư cách DTE X25 bình thường Đối với mạng VSAT, điểm kết nối tới PSPDN thường Hub Nhưng bên cạnh đó, đầu cuối VSAT điểm kết nối tới PSPDN 28 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng Hình 2.3.2 Cổng giao tiếp X25/VSAT đảm nhận chức như: biên dịch địa chỉ, định tuyến gói, quản lý kênh ảo, chuyển đổi số liệu điều khiển luồng lớp cổng giao tiếp xa Khi gói tin yêu cầu kết nối (Call connect) lớp nhận cổng giao tiếp từ giao diện mạng nó, cổng giao tiếp thực chức quản lý điều khiển kênh ảo Nó chuyển đổi gói tin theo khuôn dạng phù hợp với mạng gắn địa mạng tương ứng trước chuyển đến phần mạng để truyền dẫn đến cổng giao tiếp xa Sau nhận gói tin này, cổng giao tiếp xa tiến hành cắt bỏ thông tin gắn vào cổng giao tiếp gởi, tiến hành chuyển đổi khuôn dạng gói tin đưa tới giao diện mạng cục Sau gói tin gởi cho đầu cuối người dùng thông qua lớp thấp Nếu đầu cuối người dùng xa chấp nhận gọi trả lời tín hiệu chập nhận kết nối (Call accept) Tín hiệu gởi trả lại nơi gởi hai cổng giao tiếp tiến hành phân phối tài nguyên hệ thống cho kênh ảo Một kênh ảo thiết lập, khung thông tin trao đổi tự thiết bị người dùng ngoại trừ phải chịu số giới hạn lưu lượng Các giao thức lớp tiến hành báo cục khung thông tin qua giao tiếp mạng cho trễ truyền dẫn vệ tinh thiết bi người dùng Khi kênh ảo bị hủy nhận gói tin hủy kết nối (Call clear) cố mạng, tất tài nguyên phân phối kênh ảo giải phóng Các vấn đề hoạt động Các yêu cầu kết nối mạng VSAT/PSPDN tùy thuộc vào trình truy cập mạng VSAT dành riêng tới mạng PSPDN Bên cạnh yêu cầu giao tiếp có tính bắt buộc, số tiêu chất lượng mạng cần phải đáp ứng Các yêu cầu chất lượng gồm có chẳng hạn thông lượng độ trễ (trễ thiết lập gọi, trễ gói số liệu trễ hủy gọi) Các mạng VSAT dành riêng có thêm số đặc tính làm giảm chất lượng toàn kết nối Một mạng VSAT dành riêng diện giao tiếp PSPDN với tư cách DTE phân bổ tiêu chất lượng nêu khuyến nghị X134 cho hoạt động DTE kết nối tham chuẩn có tính lý thuyết cho mạng công cộng 2.3.3.Thực kết nối kênh đồng không đồng Hoạt động kênh có liên hệ đến chiến lược kết nối mà giao thức người dùng kết nối suốt qua mạng VSAT Nghĩa không cần phải thực chuyển đổi giao thức hay điều chỉnh giao thức mạng VSAT Một ứng dụng phổ biến đường truyền kênh không đồng cho VSAT mạng thay cho mạng truyền số liệu quay số truyền thống Trong mạng trình truyền số liệu thực cách sử dụng mạng điện thoại modem không đồng Ví dụ hình thức ứng dụng mạng dành riêng mạng máy tính nhân mà 29 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng trình truyền số liệu không xảy thường xuyên Dữ liệu thực thông qua giao tiếp RS-232 gói hóa cổng giao tiếp xảy điều kiện như: khoảng thời gian cho phép hai ký tự thu, nhận ký tự kết thúc, tích lũy đủ số lượng ký tự định trước Trong trường hợp ghép kênh đồng kênh cố định trì VSAT Hub mà không cần có hỗ trợ giao thức giao diện người dùng Ví dụ hình thức ứng dụng truyền dẫn phân phối thoại thu thập số liệu theo thời gian thực Không giống ứng dụng không đồng bộ, truyền dẫn đồng đòi hỏi dung lượng tối thiểu liên tục khung liệu vệ tinh suốt thời gian kết nối (phương pháp truy cập ngẫu nhiên hay giao thức phân phối theo yêu cầu nói chung không phù hợp với dạng thông tin này, cần đến thời gian trung chuyển không đổi mạng, việc mở rộng đệm điều khiển lưu lượng phải sử dụng điều kiện kênh vệ tinh dành riêng) Một chương trình dành riêng tập trung hóa, phần hệ thống quản lý, phải sử dụng để mở đóng kênh Thông thường kênh đồng thiết lập giao tiếp vật lý V24 liệu đóng gói cổng giao tiếp tương ứng, gói tin truyền thông qua phần mạng cách sử dụng địa cho hệ thống dành riêng Nhiệm vụ cổng giao tiếp thu phục hồi lại luồng liệu đồng gởi đên giao tiếp vật lý Việc gói tin ngắn tốt quan trọng cho hạn chế bớt độ dài đệm cổng giao tiếp (và hạn chế bớt thời gian chờ hàng đợi tách riêng gói) Do kênh vệ tinh cố định dành riêng sử dụng, nên độ trễ truyền dẫn không đổi việc đệm liệu cổng giao tiếp điều chỉnh số thay đổi nhỏ xảy trôi nhịp 2.3.4 Tiến hành kết nối với giao tiếp giao thức đa điểm đồng Có nhiều hình thức ứng dụng đầy tiềm cho VSAT với tư cách phương tiện truyền thông thay cho mạng thông tin Chúng có liên quan đến giao thức đồng ba điểm điểm-đối-điểm BiSync SDLC Đây giao thức lớp liên kết để thiết kế để phục vụ cho thiết bị đa truyền thông nhằm chia sẻ thiết bị thông tin dùng chung, tiêu biểu mạch số tương tự đa điểm Trong mạng có độ trễ lớn, mạng VSAT, giao thức sử dụng cách hiệu với kênh sạch, giao thức sử dụng trình kiểm tra vòng để chia sẻ tuyến truyền thông Một chức điều chỉnh giao thức cần phải thực giao tiếp truy cập mạng, máy chủ đầu cuối mạng, để đảm bảo chuyển tải thông tin qua mạng vệ tinh cách hiệu 2.4 KẾT NỐI GIỮA ISDN VÀ VSAT Sự sử dụng ngày nhiều thiết bị đầu cuối ISDN đời mạng VSAT làm cho vấn đề kết nối chúng trở nên hấp dẫn Đặc biệt vùng mà kết nối ISDN mặt đất thực được, mạng VSAT sử dụng cho kết nối đầu cuối người dùng ISDN với trung tâm chuyển mạch nội vùng ISDN Tính khả thi kết nối mạng có 30 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng thể phụ thuộc nhiều vào chức hoạt động giao thức ISDN đường truyền vệ tinh 2.4.1 Cấu trúc dịch vụ ISDN Cấu trúc mạng ISDN phân thành phần chính: Mạng người dùng, mạng cục mạng trung chuyển Mạng người dùng bao gồm nhiều dạng thiết bị phục vụ người dùngiao tiếp khác như: đầu cuối liệu, máy chủ, máy fax, điện thoại thiết bị video Các thiết bị nối đến cách mạng cục thông qua thiết bị đầu cuối mạng điểm tham chuẩn thuê bao S T Điểm tham chuẩn S dùng để kết nối thiết bị đầu cuối đến thiết bị PABX người sử dụng đến LAN số ghép kênh phân chia theo thời gian Nhóm chức xem đầu cuối mạng NT2 Điểm tham chuẩn T thực chức đầu cuối lớp nằm vòng lặp cục ISDN vị trí người dùng Một đầu cuối ISDN người dùng kết nối trực tiếp điểm tham chuẩn T để truy cập đến mạng cục Có hai giao tiếp truy cập mạng người dùng xác nhận Truy cập có cấu trúc giao tiếp bao gồm kênh B kênh D (2B+D) Tốc độ bit kênh B 64Kbit/sử dụng kênh D 16Kbit/s Cấu trúc giao tiếp truy cập tốc độ sơ cấp 23B+D (1544Kbit/s) 30B+D (2048Kbit/s), tốc độ bit kênh D 64Kbit/s Kênh D, chủ yếu dành để chuyển tải thông tin báo hiệu, sử dụng để chuyển tải liệu chuyển mạch gói Một mạng vsat kết nối tới mạng ISDN cần có khả hỗ trợ hay nhiều dịch vụ truyền tải, dịch vụ từ xa dịch vụ bổ sung xác định cho mạng ISDN khuyến nghị ITU-T có Mô hình bên mạng VSAT xây dựng cho hỗ trợ dịch vụ ISDN Một mạng VSAT tối thiểu cần phải hỗ trợ dịch vụ truyền tải theo phương thức kênh ISDN Các dịch vụ cần dung lượng đủ cho kênh có tốc độ từ 64 đến 1902Kbit/sử dụng cộng với kênh D có tốc độ 16Kbit/s 64Kbit/s Ngoài ra, mạng VSAT định hướng ban đầu cho mục đích thông tin liệu, việc hỗ trợ cho dịch vụ truyền tải theo phương thức gói ISDN hoàn toàn hiển nhiên Để đảm bảo việc sử dụng hiệu kênh hỗ trợ dịch vụ truyền tải theo gói tin, khung mở rộng cách thích hợp cửa sổ gói cần phải cung cấp Một số dịch vụ hỗ trợ ISDN như: đánh địa thuê bao (sub -addressing), quay số trực tiếp (Direct Dialling), phục vụ nhiều thuê bao dùng chung (Multiple Subcriber Number) nhóm người sử dụng khép kín (Close User Group) ứng dụng để phục vụ cho người sử dụng mạng VSAT mạng ISDN 31 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng 2.4.2 Các chiến lược kết nối mạng ISDN với mạng VSAT Quan điểm chung việc kết nối mạng ISDN với mạng VSAT xem mạng VSAT phận mạng người dùng kết nối đến mạng ISDN thông qua đầu cuối NT2 Co Nihau chiến lược kết nối áp dụng có Nihau phương pháp khác để đưa mạng VSAT vào ứng dụng thông tin Sau cố chiến lược phương pháp a) Mạng khách hàng phân bố theo nút đơn Mạng ISDN cung cấp điểm tham chuẩn T cấu trúc giao tiếp với tốc độ tốc độ sơ cấp thông qua phương tiện đầu cuối mạng NT1 NT2 tạo thành phần mạng khách hàng phần hệ thống VSAT Các thông số ITU-T cần thiết cuat giao tiếp T lớp vật lý, lớp liên kết liệu lớp cần phải thõa mãn Sẽ không thuận lợi cho hệ thống VSAT đảm 32 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng nhận thêm chức kết hợp NT1 NT2, điều phải cần giao tiếp đặc biệt với mạng công cộng điểm tham chuẩn U Điểm tham chuẩn chưa chuẩn hóa NT2 xem nút PABX, giao tiếp S tiêu biểu cho chuẩn giao tiếp đầu cuối (TE) với PABX Các TE từ xa kết nối đến VSAT Còn NT2 bố trí Hub (hoặc VSAT ) Về mặt ý nghĩa hệ thống VSAT phải thực chuyển đổi giao tiếp S từ vị trí NT2 đến vị trí TE b) Mạng khách hàng phân bổ đa nút Trong cấu trúc số mạng ISDN dành riêng kết nối thông qua vệ tinh, kết nối với mạng ISDN công cộng thông qua cổng giao tiếp (một chức liên mạng) Giả sử mạng dành riêng hoạt động tuân theo giao thức thõa thuận Sự kết nối mạng dành riêng với mạng ISDN công cộng thực thông qua giao tiếp thuê bao tiêu chuẩn đòi hỏi số IWS để thích nghi hóa thủ tục xác định yêu cầu kết nối mạng ISDN với ứng dụng dành cho mạng dành riêng Hiên kết nối liên mạng ISDN công cộng mạng dành riêng chưa qui định rõ, khyến nghị ISDN.500 ITU- TDMA có xác định có yêu cầu cho chức Một số dạng hệ thống yêu cầu báo hiệu SS cần phải sử dụng Hệ thống DSS1 (báo hiệu cục ISDN) áp dụng trường hợp cần phải dùng lại hệ thống báo hiệu mạng dùng riêng c) Giao tiếp thông qua chuyển mạch thông báo Một biện pháp để kết nối mạng không đồng dạng (disimilar Network) triển khai chức cổng giao tiếp chúng sử dụng kỹ thuật chuyển mạch lưu trữ chuyển (store and forward switch) Một hệ thống giới hạn dịch vụ viễn thông ISDN không yêu cầu phối hợp thời gian thực Với phương pháp hoạt đông phía hệ thống VSAT tách khỏi ISDN khả tương thích khác với yêu cầu giao tiếp ISDN phải đảm bảo đủ phối hợp hoạt động hệ thống Thiết bị đầu cuối không cần phải tương thích với mạng ISDN cổng giao tiếp cấu trúc thông tin cho lớp cao thấp tuân theo dịch vụ ISDN từ xa cá dịch vụ truyền tải 2.4.3 Giao tiếp ISDN với mạng VSAT Giao tiếp mặt đất đầu cuối VSAT giao tiếp tốc độ (2B+D), giao tiếp mặt đất Hub tốc độ lẫn tốc độ sơ cấp (23B+D) (30B+D) giao thức báo hiệu lớp liên kết (lớp 2) dành cho truy cập mạng ISDN LAPD Tốc độ kênh D 16Kbit/s tốc độ sở 64Kbit/s tốc độ truy cập sơ cấp LAPD giao thức sử dụng kênh Ds Thông thương kênh Ds hoạt động đầu cuối mạng ISDN tổng đài nội hạt Cần thiết phải đảm bảo giao thức làm việc hoàn hảo đường truyền vệ tinh (mạng VSAT ), phần quan kết nối đầu cuối tổng đài nội hạt Tại lớp 2, thông số tiêu biểu vệ tinh định thời phát lại T200 K, số lượng cực đại khung tồn giao thức LAPD (lớp liên kết) Giá trị tối ưu T200 2.5s 33 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng thực thể giao thức có liên quan (TE/NT2) Kể giá trị k nên chọn cao giá trị mặc định để cải thiện hoạt động kênh D, nghĩa giá trị với kênh D 16 bit/s 19 kênh D 64 bit/s Bằng cách cô lập thủ tục giao thức LAPD điều khiển kết nối giao tiếp mặt đất, thủ tục tự lựa chọn giao thức cổng-sang-cổng (gateway –togateway) giao thức truy cập thích hợp Một chọn lựa giao thức bảo có lựa chọn, có thực đệm gói không theo thứ tự Thông thường VSAT sử dụng kỹ thuật truy cập ngẫu nhiên dạng biến đổi với tư cách kỹ thuật đa truy cập có xác suất xung đột gói xác định Do giao thức LAPD không chấp nhận gói không theo thứ tự, xung đột kéo theo mát thêm nhiều gói không xung đột 34 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CDMA Code Division Multiplex Access E EIRP Elevation Equivalent Isotropic Radiated Power IF HPA Intermediate Frequency High Power Amplifier LNA RF D/C U/C MOD DEM ITU PSK BPSK QPSK C/N C/T Low Noise Amplifier Radio Frequency Down Converter Up Converter Modulator Demodulator International Telecommunication Union Phase Shift Key Binary Phase Shift Key Quadrature Phase Shift Key Carrier to Noise Ratio Carrier to Thermal Noise Ratio ABU A AOCS Asia Pacific Broadcasting Union Azimut Attitude and orbit control system BPF BER CDM Band pass filter Bit error ratio Code division multiplex C&M CUG Control and Monitoring Closed Users group DAMA Demand Assgned Multiple Access DCE Data circuit Terminating equipment DSP Digital Signal Processing Đa truy cập phân chia theo mã Góc ngẩng CS xạ đẳng hướng tương đương Tần số trung tần Bộ khuếch đại công suất cao Bộ khuếch đại tạp âm thấp Tần số vô tuyến Bộ hạ tầng Bộ nâng tầng Điều chế Giải điều chế Hiệp hội viễn thông quốc tế Khóa dịch pha Khóa dịch pha nhị phân Khóa dịch pha cầu phương Tỷ số sóng mang/tạp âm Tỷ số sóng mang/nhiễu nhiệt Hiệp hội thông tin châu Á Góc phương vị Hệ thông đ/kh trạng thái & quỹ đạo Bộ lọc thông dải Tỷ lệ lỗi bit Ghép kênh phân chia theo mã Điều khiển giám sát Nhóm người sử dụng khép kín Đa truy cập ẩn định theo yêu cầu Thiết bị đầu cuối kênh liệu Xử lý tín hiệu số 35 Nghiên cứu hệ thống VSAT phân tích thiết kế mạng DTE Eb/No Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối liệu Energy per bit over thermal Noise Tỷ lệ lượng bit power (per Hz) ratio cs tạp âm nhiệt (/Hz) EIRP Equivalent isotropic racliated power FEC GEO GSM HBE HCI HPA HPC IBO IDU IM ISDN LEO LIE LO LNA MAN MCD NRZ Công suất xạ đẳng hướng tương đương Forward Error Corection Sửa lỗi nơi thu Geosychronous earth orbit Quỹ đạo địa tĩnh Gobal System for Mobile Hệ thống thông tin di động Communication toàn cầu Hub Baseband Equipment Thiết bị băng gốc Hub Hub Control Interface Giao tiếp điều khiển Hub High power amplifiers Bộ khuếch đại công suất cao High power amplifiers and Convertor Bộ đổi tần k/đại công suất cao Input background color off Độ lùi đầu vào In-Door Unit Khối bên Intermodulation Xuyên điều chế Intergrated Services Data Network Mạng dịch vụ tích hợp số Low earth orbit Quỹ đạo thấp Line Interface Equipment Thiết bị giao tiếp đường Local ossilator Bộ dao động nội Low noise amplifiers Khuếch đại tạp âm thấp Metropolitan Area Network Mạng vùng trung tâm Multicarrier Demodulation Bộ giải điều chế đa sóng mang Non return zero Mã không trở 36 [...]... (Multiple Subcriber Number) và các nhóm người sử dụng khép kín (Close User Group) có thể được ứng dụng để phục vụ cho những người sử dụng mạng VSAT và mạng ISDN 31 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng 2.4.2 Các chiến lược kết nối mạng ISDN với mạng VSAT Quan điểm chung của việc kết nối mạng ISDN với mạng VSAT là xem mạng VSAT như một bộ phận của mạng người dùng kết nối đến mạng ISDN thông qua... bởi một hệ điều hành chung ở cấp hệ thống, thông qua NCC NCC này được kết nối đến các Hub của mạng con, thông qua các đường truyền vệ tinh chẳng hạn (ví dụ như thông qua sử dụng 1 VSAT nào đó) Một mạng như vậy được gọi là mạng VSAT hình sao với Hub 18 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng phân phối và thực ra đây là giả pháp trung gian giữa mạng con với Hub dùng chung và các mạng độc... phần mạng khách hàng và do đó là một phần của hệ thống VSAT Các thông số ITU-T cần thiết cuat giao tiếp T tại lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu và lớp 3 cần phải được thõa mãn Sẽ không thuận lợi lắm cho hệ thống VSAT nếu đảm 32 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng nhận thêm chức năng kết hợp giữa NT1 và NT2, bởi vì điều đó sẽ phải cần các giao tiếp đặc biệt với các mạng công cộng tại điểm... cũng có thể 20 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng 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 (lớp 3) 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 luồng gói dữ... giữa một số lượng đủ lớn các nhà sử dụng (tức là các VSAT ở xa) 16 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng Hình 2.1.2 Để giải quyết vấn đề đó, người ta đưa ra khái niệm hệ thống Hub VSAT dùng chung, trong đó những người sử dụng được chia thành những mạng con Như trong hình 2.1.2, mạng VSAT được chia thành các mạng con, mỗi một mạng con được phân phối cho một nhóm người sử dụng nhất định (CUG)... chính trong một chuyển mạch gói VSAT là: - Điều khiển đa truy cập vệ tinh - Truyền tín hiệu đáng tin cậy giữa các VSAT (kể cả máy chủ nội bộ nếu như không có cổng giao thức tại Hub) - Định tuyến dữ liệu giữa các VSAT va máy chủ 23 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng - Kết nối đến các hệ thống quản trị mạng - Kết nối đến các mạng khác Các chuyển mạch gói VSAT có một số yêu cầu riêng không... được duy trì không đổi trong thiết bị người dùng 27 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng 2.3.2 Kết nối với các mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gói Trong các mạng PSPDN, các DTE người dùng được kết nối tới các DCE của PSPDN trông qua sử dụng giao thức X25 các DTE không đồng bộ có thể được kết nối tới mạng theo giao thức X28 và một chức năng PAD (lắp ghép/ phân chia gói) đã định nghĩa... không đồng bộ cho các VSAT là ở các mạng thay thế cho các mạng truyền số liệu quay số truyền thống Trong các mạng này quá trình truyền số liệu thỉnh thoảng được thực hiện bằng cách sử dụng mạng điện thoại và các modem không đồng bộ Ví dụ về các hình thức ứng dụng này là các mạng dành riêng hoặc các mạng máy tính các nhân mà ở đó quá 29 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng trình truyền số... cho các kết nối giữa các đầu cuối người dùng ISDN với các trung tâm chuyển mạch nội vùng ISDN Tính khả thi của một sự kết nối mạng như vậy có 30 Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng thể phụ thuộc rất nhiều vào chức năng hoạt động của các giao thức ISDN trên đường truyền vệ tinh 2.4.1 Cấu trúc và các dịch vụ ISDN Cấu trúc mạng ISDN được phân ra thành 3 phần chính: Mạng người dùng, mạng cục.. .Nghiên cứu hệ thống VSAT và phân tích thiết kế mạng phép truy cập vào chúng thông qua các giao thức phổ biến nhất dùng để giao tiếp giữa người dùng và mạng 1.3.3 Các đặc tính tiêu biểu của VSAT Bảng 1.3.2 tóm tắt các đặc điểm chính của một mạng VSAT theo kiểu TDM/TDMA Đây chỉ là một ví dụ tiêu biểu nhất, các đánh giá chung được cho ở bên dưới a) Định nghĩa và xác định kích thước mạng, số lượng VSAT