nghiên cứu trạm HUB VSAT

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRẠM TRUNG TÂM HUB Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Văn Khẩn Người thực hiện: Trần Thu Hòa Lớp: CH KTĐT – K27 Hà Nội, ngày 06 tháng 11 năm 2015 Mục lục Chữ viết tắt ACU AF ACS BB BUC BER BW G/T HPA HUB IDU IP IF LNB FSS MCU MODEM SSPA RF TDMA U/C UPS VSAT Nội dung Khối điều khiển anten Tần số âm tần Hệ thống điều khiển anten Băng tần sở Bộ chuyển đổi đường lên Tỷ số lỗi bít Độ rộng băng thông Hệ số tăng ích/nhiệt tạp âm trạm thu Khối khuếch đại công suất Trạm trung tâm Khối nhà Giao thức internet Tần số trung tần Bộ khuếch đại tạp âm thấp Dịch vụ cố định vệ tinh Bộ điều khiển truy cập truyền hình hội nghị Bộ điều chế giải điều chế Bộ điều khiển công suất Tần số vô tuyến Đa truy nhập phân chia theo thời gian Bộ biến đổi nâng tần Bộ lưu điện Thiết bị đầu cuối có độ nhỏ LỜI NÓI ĐẦU Ngành thông tin vệ tinh trải qua trình phát triển lâu dài từ khởi đầu đơn giản hệ thống phức tạp, đồng thời dần hoàn thiện phát triển tương lai.Cùng với việc hạ giá thành kích thước, số lượng trạm vệ tinh mặt đất không ngừng tăng lên Các trạm vệ tinh cỡ nhỏ với kích thước anten từ 0.6-2.4m trở lên quen thuộc với tên gọi VSAT VSAT biết đến trạm vệ tinh cỡ nhỏ phát triển từ năm 1980 Công ty Telcom General (Mỹ) Trạm VSAT thiết bị đầu cuối mạng viễn thông (thoại, fax, Internet), mạng quảng bá (xem truyền hình) thiết bị chuyển đổi lưu lượng nội mạng VSAT VSAT bước trung gian xu hươngs chung trình giảm kích thước trạm mặt đất kể từ vệ tinh phóng vào không gian năm 1960 Thực trình phát triển trạm mặt đất khởi đầu từ trạm mặt đất Intelsat chuẩn A kích thước lớn trang bị anten kích thước khoảng 30m, kích thước anten trang bị nhỏ khoảng 60cm cho hướng thu truyền hình phát quảng bá vệ tinh hay thiết bị đầu cuối Trong phạm vi chuyên đề “Nghiên cứu trạm trung tâm HUB thuộc mạng VSAT” tìm hiều nghiên cứu tổng quan mạng VSAT chức năng, nhiệm vụ cấu trúc trạm trung tâm HUB thuộc hệ thống mạng VSAT Bộ quốc phòng Nội dung chuyên đề chia làm chương: Chương 1: Tổng quan mạng VSAT Chương 2: Cấu trúc, thành phần trạm trung tâm HUB Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG VSAT 1.1.Khái quát chung * Khái niệm: VSAT (Very Small Aperture Terminal) nghĩa “trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ”, lắp đặt địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với trạm VSAT khác với trạm chủ (HUB), từ kết nối qua mạng viễn thông mặt đất Từ “Terminal” hiểu trạm thông tin vệ tinh mặt đất hay trạm vệ tinh viễn thông đầu cuối Mạng VSAT có gồm từ vài đến hàng ngàn trạm VSAT kết nối với giao thức liên lạc thông qua vệ tinh VSAT mạng dịch vụ cố định vệ tinh (FSS), sử dụng vệ tinh địa tĩnh *Đặc điểm mạng VSAT Các trạm VSAT thông thường được: + Sử dụng mạng khép kín ứng dụng có tính chuyên dụng, kể quảng bá thông tin lẫn trao đổi thông tin + Lắp đặt trực tiếp khuôn viên nơi không giám sát thường xuyên + Là thành phần mạng hình bao gồm: trạm trung tâm (Hub) tương đối lớn nhiều trạm VSAT xa Một vài mạng lại hoạt động theo cấu hình điểm nối điểm theo cấu hình mạng lưới (không cần Hub) * Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: + Thông tin loại trừ yếu tố địa hình, khoảng cách có tính độc lập (so với PSTN) + Chi phí trạm đầu cuối thấp + Cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau: dịch vụ quảng bá; dịch vụ viễn thông, internet; dịch vụ truyền hình hội nghị, truyền hình ảnh + Sử dụng làm truyền dẫn cho thiết lập mạng dùng riêng + Khả tái cấu hình cao: thay đổi cấu hình mạng loại hình dịch vụ cung cấp + Nhanh chóng dễ dàng trong: lắp đặt, thử nghiệm, vận hành, điều khiển, mở rộng + Có độ tin cậy chất lượng truyền dẫn tốt (BER < 10-7) - Nhược điểm: + Nhạy cảm với nhiễu: mạng VSAT sử dụng anten cỡ nhỏ nên búp sóng anten lớn khả gây nhiễu bị nhiễu lớn; + Tính bảo mật: thông tin vùng phủ sóng vệ tinh lớn, đặc biệt truyền hình vệ tinh + Khả khôi phục hệ thống có cố vệ tinh: chuyển vệ tinh dự phòng khó khăn phức tạp cho người sử dụng +Trễ truyền: mạng hình (VSAT =>HUB => VSAT) khoảng 0.5 giây ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ dạng thoại * Band tần mạng VSAT - Mạng VSAT thương mại thường sử dụng băng tần số nghiệp vụ cố định vệ tinh FSS (Fixed Satellite Service) qui định ITU băng tần C băng tần Ku - Trường hợp mạng VSAT sử dụng cho cung cấp dịch vụ phát truyền hình quảng bá sử dụng băng tần nghiệp vụ quảng bá vệ tinh BSS (Broadcasting Satellite Service) - Các băng tần thường sử dụng cho ứng dụng thương mại phân bổ cho FSS băng C Ku Băng X sử dụng hệ thống quân Một vài mạng VSAT thương mại băng Ka, hầu hết thử nghiệm 1.2.Cấu hình mạng VSAT Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm vệ tinh chuyển động quĩ đạo nhiều trạm mặt đất truy cập đến nó.Cấu hình trạm mặt đất- vệ tinh- trạm mặt đất Các VSAT kết nối với liên kết tần số vô tuyến thông qua vệ tinh gồm tuyến lên (uplink) từ trạm mặt đất đến vệ tinh tuyến xuống (downlink) từ vệ tinh xuống trạm mặt đất Hình 1.1: Tuyến lên tuyến xuống Một liên kết từ trạm đến trạm bao gồm tuyến lên tuyến xuống bước nhảy (hop) Mỗi liên kết tần số vô tuyến sóng mang điều chế để truyền tải thông tin Về bản, vệ tinh nhận sóng mang gửi lên từ trạm mặt đất miền quan sát anten thu, khuếch đại sóng mang chuyển đổi tần số xuống băng tần thấp để ngăn ngừa khả nhiễu đầu vào đầu ra, sau thực phát sóng mang đến trạm mặt đất định vị tầm quan sát anten phát Khi tất VSAT nhìn thấy từ vệ tinh sóng mang chuyển tiếp vệ tinh từ VSAT đến VSAT khác mạng Mạng VSAT có hai cấu hình bản: hình lưới (Mesh), hình (Star) Ngoài có cấu hình hỗn hợp (Mesh + Star) 1.2.1 Cấu hình mạng lưới (Mesh) Hình 1.2: Kiến trúc mạng lưới * Đặc điểm mạng lưới - Cấu hình mạng lưới cho phép trạm VSAT liên lạc trực tiếp với nhau, trễ đường truyền nhỏ - Một trạm chủ Hub thiết lập để điều khiển thiết lập liên lạc không cần thiết cho điều khiển lưu lượng - Trong số trường hợp, trạm Vsat có chức quản lý điều khiển, coi trạm Hub - Cấu hình mạng lưới đòi hỏi trạm Vsat phải có đủ công suất độ nhạy máy thu (G/T) cần có khuếch đai công suất anten có kích thước lớn (so với mạng hình sao), hiệu sử dụng phát đáp không cao * Hạn chế - Suy hao công suất sóng mang cho tuyến lên tuyến xuống khoảng 200 dB - Công suất tần số vô tuyến hệ thống thu phát bị giới hạn (thông thường khoảng vài chục Wat) - Kích thước vủa VSAT nhỏ điều gây hạn chế công suất phát độ nhạy máy thu 1.2.2 Mạng hình Giải pháp để khắc phục hạn chế mạng hình lưới, người ta thiết lập mạng có trạm lớn VSAT gọi HUB Trạm HUB có kích thước anten từ đến 11m (lớn so với kích thước anten trạm VSAT) Trạm HUB có khẳ nhận đầy đủ tất sóng mang phát VSAT truyền truyền tải thông tin mong muốn đến tất VSAT phương thức sóng mang riêng Vậy trạm VSAT truyền nhận tín hiệu thông qua trạm chủ HUB Điều không cho phép trạm VSAT kết nối trực tiếp với thông tin VSAT VSAT thực thông qua HUB qua hai lần nhảy vệ tinh Hầu hết mạng VSAT sử dụng cấu hình với độ tăng ích an-ten trạm chủ HUB cho phép tối ưu phần không gian giảm nhỏ kích thước an-ten người sử dụng Hình 1.3: Mạng hình hai hướng Hình 1.4: Mạng hình đơn hướng * Đặc điểm mạng hình sao: - Trong mạng hình cần phải thiết lập trạm có dung lượng lớn gọi trạm chủ HUB làm nhiệm vụ điều khiển mạng (kết nối giải phóng gọi) đồng thời kết nối với trạm VSAT Remote - Kiến trúc cho phép tất các trạm VSAT liên lạc với liên lạc với mạng thông tin thông qua trạm HUB - Có hai kiểu kết nối mạng VSAT hình sao: chiều hai chiều + Mạng hai chiều mạng mà trạm VSAT có khẳ phát thu + Mạng chiều mạng HUB làm nhiệm vụ phát sóng mang trạm VSAT có chức nhận + Kiến trúc mạng hình bao gồm kênh hướng từ trạm HUB kết nối đến tất trạm VSAT mạng, trạm VSAT mạng kết nối HUB thông qua kênh hướng khác (tuỳ thuộc vào cấu hình trạm VSAT) + Trạm Hub có kích thước anten lớn cỡ 5-18m, công suất 0.5-1kW + Trạm Vsat có kích thước anten cỡ 0.6-2.4m, công suất khoảng 5W * Ưu, nhược điểm mạng hình sao: - Ưu điểm: + Không yêu cầu chặt chẽ tăng ích đầu thu (do đường lên xuống có tham gia HUB với tính dự phòng công suất cao) Do kích thước trạm đầu cuối nhỏ, giá thành thấp Mạng có hiệu kinh tế cao sử dụng số lượng trạm đầu cuối lớn + Cấu hình thuận lợi cho ứng dụng điểm-đa điểm - Nhược điểm: + Liên lạc hai trạm đầu cuối phải qua hai bước nhảy vệ tinh với HUB làm trung gian Do thời gian trễ lớn cỡ 0.5s + Giá thành trạm HUB cao so với trạm mặt đất Thích hợp cho các mạng có dung lượng đầu cuối lớn 10 Hình 1.10: Kết nối thoại trạm VSAT động – trạm VSAT cố định * Dịch vụ truyền số liệu Có hai kiểu truyền số liệu: - Truyền số liệu trực tiếp hai đầu cuối: Việc truyền đòi hỏi phải thiết lập liên kết hai thuê bao - Truyền số liệu không trực tiếp: Việc truyền số liệu thực thông qua hệ thống máy chủ Khi có nhu cầu truyền thông tin, đầu cuối cần gửi thông tin lên máy chủ Các đầu cuối có nhu cầu nhận thông tin truy cập vào máy chủ để lấy thông tin * Dịch vụ hội nghị truyền hình Hội nghị truyền hình tổ chức theo hai kiểu điểm - điểm điểm đa điểm - Với kiểu thông tin điểm - điểm, tín hiệu truyền hình truyền trực tiếp hai đầu cuối - Với kiểu thông tin đa điểm, tín hiệu từ đầu cuối đưa đến điều khiển hội nghị truyền hình đa điểm MCU MCU thực trộn hình ảnh, âm từ bên gửi gửi tín hiệu trộn cho đầu cuối tham gia phiên hội nghị - Với hội nghị truyền hình đa điểm, MCU thực việc khởi tạo, kết thúc phiên ngắt kết nối có bên tham gia rời khỏi phiên hội nghị 15 Hình 1.10: Minh họa truyền hình hội nghị * Dịch vụ truyền ảnh trường Truyền ảnh trường sử dụng để truyền hình ảnh camera ghi lại trường, truyền trực tiếp thông qua phát lại trung tâm thông tin địa điểm theo yêu cầu Hình 1.11: Truyền ảnh trường 16 17 Chương 2: CẤU TRÚC, CÁC THÀNH PHẦN TRẠM TRUNG TÂM HUB 2.1 Khái quát chung * Chức Trạm HUB thành phần trung tâm mạng, làm nhiệm vụ kết nối trạm VSAT với kết nối hệ thống vệ tinh quân với hệ thống thông tin liên lạc cố định quân Ngoài ra, trạm HUB trung tâm điều hành, quản lý toàn mạng, cung cấp dịch vụ, sở liệu xử lý tín hiệu đồng cho toàn hệ thống *Tính kỹ thuật Trạm HUB với nhiệm vụ trạm trung tâm mạng, có tính kỹ thuật sau: - Hệ thống anten thu, phát cố định - Công suất phát: 100W băng Ku 200W băng C - Trạm HUB băng C kết nối quản lý 174 trạm VSAT băng tần C cố định Trạm HUB băng Ku kết nối quản lý 76 trạm VSAT bán cố định động Đồng hai trạm HUB cho phép mở rộng dung lượng lên gấp đôi - Tần số công tác: + Băng Ku: Dải tần phát Tx: 13,75–14,80 GHz Dải tần thu Rx: 10,70-12,75 GHz + Băng C: Dải tần phát Tx: 5,85 – 6,725 MHz Dải tần thu Rx: 3,40 – 4,20 MHz - Hệ thống mô tơ điều khiển anten sử dụng điện áp đầu vào 380VAC/3pha Các thiết bị trạm sử dụng nguồn 220VAC cấp từ UPS - Công suất tiêu thụ: 17 kVA cho trạm HUB - Khả quản lý 1024 thuê bao tương tự - Kết nối với tổng đài cố định quân 02 luồng E1 - Đáp ứng dịch vụ thoại, số liệu truyền hình - Có khả tự động điều chỉnh công suất phát thời tiết thay đổi ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền 2.2 Cấu trúc, chức thành phần Trạm HUB băng C Ku có cấu hình thiết bị giống nhau, khác với trạm HUB băng Ku có thêm khối điều khiển công suất đường lên (UPC), làm nhiệm vụ dự phòng công suất đường truyền bị suy hao lớn ảnh hưởng 18 môi trường truyền mưa, mây, sương mù , nên tài liệu trình bày thiết bị trạm HUB băng Ku 2.2.1 Cấu trúc Cấu trúc trạm HUB bao gồm thành phần sau: - Hệ thống anten điều chỉnh tự động 7,6m - Hệ thống điều khiển công suất (SSPA) băng Ku có dự phòng 1:1 - Bộ đổi tần xuống tạp âm thấp (LNB) có dự phòng 1:1 - Khối điều khiển anten (ACS) - Bộ thu số bám vệ tinh (DTR) - Bộ điều khiển công suất đường lên (UPC) (chỉ có trạm HUB băng Ku) - Thiết bị HUB modem iDirect - Các thiết bị IP mặt đất Cisco Hình 2.1: Sơ đồ kết nối trạm HUB 2.2.2 Chức thành phần a Anten hệ thống cao tần Trạm HUB băng Ku sử dụng anten 7,6m, phần phát sử dụng phân cực đứng, phần thu sử dụng hai phân cực ngang đứng để tạo cho HUB khả thu tín hiệu từ phát đáp, đồng thời cung cấp khả theo dõi chuyển qua lại phân cực trạm VSAT Hệ thống cho phép bám vệ tinh liên tục thông qua thu số bám vệ tinh (DTR), bám tín hiệu phát từ vệ tinh, so sánh với mức tín hiệu chuẩn từ thu tín 19 hiệu chuẩn (beacon) để đưa mức chênh lệch nhằm điều khiển anten hướng vệ tinh Đồng thời mức chênh lệch đưa tới điều khiển công suất đường lên (UPC) để định mức điều chỉnh bù công suất cho phù hợp Hệ thống cao tần RF bao gồm 100W BUC/SSPA với chế độ dự phòng nóng 1:1 cho chiều lên Một BUC SSPA hoạt động dự phòng nóng cho phần hoạt động BUC SSPA có cố Trạm HUB băng Ku sử dụng hệ thống LNB dự phòng 1:2 cho việc thu (hai LNB dự phòng nóng cho LNB hoạt động) - Hệ thống anten 7,6m Anten trạm mặt đất có đường kính 7,6m, hoạt động băng tần Ku Có đặc tính kỹ thuật sau: Đặc tính khí Dạng khung ba chân Đường kính mặt phản xạ 7,6m mô tơ điều chỉnh theo góc phương vị, góc ngẩng phân cực Dải tiêu điểm anten: - Góc ngẩng 90 độ liên tục - Góc phương vị 120 độ liên tục - Góc phân cực 180 độ liên tục Đặc tính điện Phân cực Linear (tuyến tính) Dải tần số phát Tx 13,75–14,80 GHz Dải tần số thu Rx 10,70-12,75 GHz Ống phóng (feedhorn) cổng Tx/Rx Độ cách ly thu phát 80,00 dB Tăng ích anten 11,95 GHz 57,70 dBi 14,25 GHz 59,40 dBi - Hệ thống SSPA băng Ku 1:1 Hệ thống bao gồm hai dự phòng cho Mỗi cấu trúc thành tầng: Tầng đổi tần lên BUC khuếch đại công suất ban đầu 2W cho tín hiệu đầu vào trung tần (IF), đầu tín hiệu cao tần (RF) băng Ku đưa anten Tầng khuếch đại công suất SSPA 100W tầng khuếch đại cuối, bảo đảm tín hiệu phát có đủ công suất truyền qua không gian lên vệ tinh Đi kèm có phần điều khiển chuyển dự phòng (RCU) cung cấp chuyển mạch tự động nhân công cho BUC SSPA có cố phần phát 20 Hình 2.2: Bộ khuếch đại công suất dự phòng - Bộ đổi tần xuống tạp âm thấp (Low Noise Block Down Converter-LNB) Chuyển đổi tín hiệu cao tần băng Ku thu sang băng L (trung tần), đồng thời khuếch đại tín hiệu thu từ vệ tinh đủ lớn để đưa vào điều chế Hệ thống LNB dự phòng băng Ku cung cấp việc chuyển mạch LNB dự phòng có cố với LNB sơ cấp Hệ thống bao gồm điều khiển lắp ráp bảng trời điều khiển nhà Hình 2.3: Bộ điều khiển dự phòng LNB Đặc tính Tần số đầu vào 10,95-11,70 GHz Tần số đầu Tăng ích tối thiểu 950-1700 MHz 55 dB - Khối điều khiển anten (ACS) 21 Làm nhiệm vụ điều khiển anten theo góc: Góc phương vị, góc ngẩng góc phân cực Nó có tính chế độ bám, đoán trước, giúp anten hướng vệ tinh bảo đảm thu phát tín hiệu tốt Nó điều khiển quản lý thông qua mạng Ethernet LAN sử dụng trình duyệt Web Hình 2.4: Hộp điều khiển ACS - Bộ thu bám vệ tinh (DTR) Phần DTR máy thu để bám (tracking) vệ tinh, đưa mức so sánh với thu tín hiệu chuẩn để cung cấp tín hiệu phản hồi cho thiết bị điều khiển anten điều khiển công suất đường lên hoạt động Bộ DTR hoạt động dải tần số đầu vào 950 – 2050 MHz Hình 2.5: Bộ thu, bám vệ tinh DTR - Bộ điều khiển công suất đường lên (Uplink Power Control-UPC) (chỉ có trạm HUB Ku) Bộ điều khiển công suất đường lên hỗ trợ điều chỉnh độ lớn tín hiệu đường lên trung tần để bù công suất điều kiện thời tiết xấu, dải tần số 950 - 2150 MHz 22 Hình 2.6: Bộ điều khiển công suất đường lên UPC b Thiết bị iDirect HUB Tên thiết bị Số Mô tả lượng Khung máy với 20 khe cắm hỗ trợ cài Giá máy đặt tới 20 cards Vừa thu vừa phát dùng để phát kênh hướng đi, cấu hình sử M1D1 Tx/Rx Line Card dụng card (1 kênh hướng đi) card cho dự phòng M0D1 Rx Line Card Thu kênh hướng Protocol Processor Bộ xử lý giao thức cho tín hiệu vệ tinh Máy chủ quản trị hệ thống hoạt động có NMS Server dự phòng Card mã hóa Chuẩn AES 256 bit Định tuyến cho cho gói tin Bộ định tuyến hướng kênh hướng Hệ thống switch KVM-8 cổng Cho phép sử dụng máy tính client (sử dụng chung bàn phím-K, chuyển đổi truy nhập đến thiết bị để hình-V, chuột-M) điều khiển, xử lý NMS PC, Hệ điều hành Cung cấp giao diện người dùng cho hệ Windows (client) điều hành NMS Bảng: Cấu hình phần cứng iDirect HUB - Giá máy HUB phổ thông 15000 Series™ (51F, 20-slot) Hình 2.7 HUB phổ thông 15000 series HUB phổ thông 15000 Series™ loại giá máy với 20 khe rộng 19”, cho phép lắp 20 cards HUB có nhiều cấp độ, hỗ trợ nhiều mạng 23 giá Nó thiết kế cho nhà cung cấp dịch vụ đa vệ tinh, cho phép truy nhập tới vệ tinh, nhiều phát đáp vị trí HUB phân loại tuỳ theo quy mô thiết kế mạng, hệ thống quản lý, điều khiển, dung lượng xử lý băng thông phân phối Một HUB đơn 15000 series hỗ trợ kết hợp mạng sao, lưới mạng vệ tinh hỗn hợp - Các line Cards HUB Họ line cards HUB bao gồm line cards iNFINITI, thiết kế cho khe khác Chúng thay nóng cấu hình chế độ dự phòng để dự trữ line cards khác giá máy Các line cards iNFINITI đạt tốc độ truyền liệu IP tới 20 Mbit/s cho hướng tới 10 Mbit/s cho hướng Hình 2.8 Line Card iNFINITI M1D1 - Các xử lý giao thức iDirect (Protocol Processors - PP) Bộ xử lý giao thức PP phần xử lý trung tâm HUB với độ phân cấp cao tin cậy giải pháp cấu hình mạng sao/lưới, thực nhiều chức thiết yếu, thiết kế cung cấp cân tải cho mạng dự phòng tự động c Thiết bị IP mặt đất ứng dụng tích hợp Mạng IP mặt đất (thiết bị mạng Cisco) cung cấp giao diện cho ứng dụng người dùng bao gồm thoại, fax, số liệu, truyền hình Hệ thống bao gồm thành phần sau: - Hệ thống quản lý gọi Cisco: 24 Hệ thống quản lý gọi sử dụng máy chủ Cisco MCS 7825 chạy chương trình quản lý gọi Cisco phiên 6.1 (Cisco Call Manager 6.1), làm nhiệm vụ quản lý tất thuê bao mạng Hình 2.9 Hạ tầng sở mạng trạm HUB cho ứng dụng IP Trạm HUB dự phòng hỗ trợ 1024 thuê bao toàn mạng VSAT Hệ thống tổng đài IP, quản lý gọi hai trạm HUB kết nối thông qua giao diện Ethernet - Bộ định tuyến Cisco 2811 Bộ định tuyến Cisco 2811 HUB bao gồm giao diện: + 02 cổng FastEthernet để cung cấp kết nối tới mạng vệ tinh ứng dụng + 02 cổng E1 cho kết nối với mạng truyền số liệu quân sự, mạng cáp quang quân cho đồng liệu hai trạm HUB + 02 cổng E1 cho kết nối hệ thống truyền hình hội nghị - Hệ thống quản lý mạng Cisco Giải pháp quản lý mạng cục Cisco để theo dõi từ xa cấu hình thiết bị Cisco mạng VSAT, cài đặt cấu hình thiết bị thoại (tổng đài PBX IP, Cisco IP phones) phận liên quan tới mạng thoại - Thiết bị Voice gateway AS535XM: Giao tiếp luồng E1 mạng thoại vệ tinh với mạng điện thoại cố định quân 25 d Hệ thống quản lý điều hành mạng vệ tinh Trạm HUB quản lý điều hành hệ thống NMS iVantage ™ Giao tiếp với người dùng thông qua máy tính quản lý giao tiếp (client) nối tới máy chủ NMS Server Hệ thống quản lý mạng NMS iVantage ™ nhóm công cụ để cấu hình, giám sát điều khiển toàn mạng vệ tinh Hệ thống quản lý mạng bao gồm ba thành phần chính: iBuilder, iMonitor iSite - iBuilder iBuilder ứng dụng trạm/chủ (client/server), cho phép người khai thác mạng tiết kiệm thời gian cách quản lý cấu hình nhóm nhiều trạm xa với công cụ tự động bán tự động Các mạng với dung lượng tạo cách nhanh chóng Việc thêm, bớt, thay đổi trạm, thông số cấu hình trạm thực nhờ công cụ linh hoạt mang tính trực quan - iMonitor iMonitor ứng dụng trạm/chủ (client/server) cho phép nhiều người sử dụng quan sát hoạt động hệ thống theo thời gian thực theo dõi lịch sử hoạt động hệ thống Bao gồm khả theo dõi độ lợi (tự động điều chỉnh số điều chế mã hoá theo thời tiết - ACM), phân quyền người sử dụng, hỗ trợ phạm vi quan sát, theo dõi hệ thống Từ việc quan sát toàn hệ thống sử dụng nhà quản lý trạm chủ (Host Network Operators HNOs), quan sát hạn chế người khai thác mạng ảo (Virtual network operators - VNOs) quan sát người dùng đầu cuối - iSite iSite ứng dụng chạy Windows Nó cung cấp khả truy nhập để cấu hình trạm Các tính ưu việt iSite bao gồm khả tự động khôi phục thiết bị modem mạng LAN có thông tin phản hồi âm trình điều chỉnh anten Nhật ký kiện (event log) thống kê, quan sát lưu lượng IP thông qua giao diện đồ họa dành cho người sử dụng (GUI) - Cấu hình hệ thống quản lý mạng NMS Với ba phân hệ quản lý cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cấu hình, quan sát điều khiển toàn mạng thông tin vệ tinh từ nơi có kết nối IP vào mạng vệ tinh: + Quản lý cấu hình 26 + Quản lý lỗi + Quản lý vận hành, hoạt động + Quản lý tên truy nhập + Quản lý sóng mang vệ tinh + Quản lý lưu lượng + Quản lý bảo mật + Quản lý thống kê, báo cáo + Quản lý xác thực thuê bao + Quản lý chất lượng hệ thống + Thu thập thống kê trạm VSAT, thống kê lưu lượng, cấp phát tài nguyên mạng + Cung cấp, thống kê chi tiết tải vào, trạm HUB trạm VSAT + Cho phép thay đổi cấu hình trạm VSAT từ xa + Báo cáo, cảnh báo trạng thái trạm VSAT, cổng kết nối vật lý tất lưu sở liệu để tham chiếu sau + Cho phép nhiều máy trạm hệ thống tham gia quản lý mạng lúc + Tính thiết lập cấu hình mặc định thuận tiện cho cấu hình thành phần hệ thống trạm VSAT từ xa + Tính khôi phục cấu hình mặc định xử lý cấu hình lỗi Ngoài để quản lý thiết bị liên quan đến phần vô tuyến BUC, LNB trạm HUB người ta sử dụng hệ điều hành iNMS iNMS sử dụng giải pháp trình duyệt Web thuận tiện trực quan cho người điều hành 2.3 Nguyên lý làm việc * Sơ đồ khối 27 * Nguyên lý hoạt động a Tuyến phát Các luồng liệu người dùng (có thể thiết bị đầu cuối truyền hình, truyền số liệu, thuê bao từ mạng điện thoại quân tín hiệu IP từ trạm VSAT mạng) đưa tới hệ thống thiết bị IP mặt đất Cisco Tại đây, tín hiệu IP xử lý, định tuyến đưa tới thiết bị iDirect HUB modem, card phát iDirect HUB modem thực chuyển đổi tín hiệu IP thành tín hiệu băng tần gốc sau điều chế tín hiệu băng tần gốc thành tín hiệu trung tần IF Tín hiệu trung tần IF đầu iDirect HUB modem đưa tới hệ thống chuyển đổi tín hiệu đường lên BUC, tín hiệu trung tần IF chuyển đổi thành tín hiệu cao tần RF đồng thời khuếch đại đủ lớn đưa anten phát lên vệ tinh b Tuyến thu Tín hiệu cao tần RF từ kênh hướng trạm VSAT phát trạm HUB thông qua vệ tinh anten trạm HUB thu lại đưa tới hệ thống khuếch đại tạp âm thấp LNB Tại LNB thực trộn tần, chuyển tín hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF đồng thời khuếch đại tín hiệu trung tần đủ lớn đưa tới chia, phần tín hiệu IF đưa tới hệ thống iDirect HUB modem thực giải điều chế Một phần tín hiệu IF đưa tới thu bám vệ tinh (DTR) thực so sánh với mức thu tín hiệu chuẩn vệ tinh (Beacon) để đưa mức điều chỉnh anten bám vệ tinh cho phù hợp Tín hiệu trung tần IF sau LNB (phần nằm trời) trước đưa vào chia đưa qua thiết bị chống sét trung tần để bảo vệ an toàn cho hệ thống thiết bị nhà Tại iDirect HUB modem card thu thực giải điều chế, chuyển đổi tín hiệu trung tần IF thành luồng liệu số IP đưa tới hệ thống xử lý tín hiệu số IP mặt đất Cisco, liệu IP phân tích, xử lý đáp ứng dịch vụ cho trạm VSAT yêu cầu (tín hiệu định tuyến đến đầu cuối dịch vụ thiết bị truyền hình, truyền số liệu thuê bao thoại trạm VSAT hay mạng điện thoại cố định) c Hệ thống điều khiển Trạm HUB hệ thống vệ tinh quân thành phần Bộ Quốc phòng hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế với khả làm việc tự động bảo 28 đảm dự phòng cao Do đó, phần thu, phát tín hiệu có hệ thống điều khiển tự động kèm gồm: - Hệ thống tự động điều khiển anten (ACS) cho phép điều khiển anten theo trục (góc phương vị, góc ngẩng, góc phân cực) Việc điều khiển anten thực tự động nhờ việc so sánh mức thu bám vệ tinh với mức thu tín hiệu vệ tinh chuẩn, từ hệ thống định điều chỉnh góc cho phù hợp - Hệ thống tự động điều khiển công suất: Do tín hiệu vệ tinh phụ thuộc lớn vào môi trường truyền, đặc biệt việc suy hao tín hiệu lớn mưa băng tần Ku, nên hệ thống cho phép dự phòng công suất tự động điều chỉnh để bù lượng công suất tiêu hao cần thiết - Hệ thống tự động điều khiển dự phòng: Tất thiết bị trạm HUB BUC, LNB, iDirect HUB modem, hệ điều hành, hệ thống IP mặt đất, nguồn điện có dự phòng 1+1, làm việc chế độ hoạt động/dự phòng nóng (active/stanby), thiết bị bị cố thiết bị dự phòng thay tự động - Điều khiển dự phòng địa lý hai trạm HUB: Ngoài việc dự phòng mặt thiết bị, hệ thống vệ tinh thành phần Bộ Quốc phòng thiết kế dự phòng địa lý hai trạm HUB với để đề phòng cố lớn trạm thiên tai, thảm hoạ 2.4 Sự khác biệt HUB VSAT Remote Trạm HUB có thành phần giống VSAT với số khác biệt kích thước, công suất hệ thống Sự khác chủ yếu VSAT HUB khối IDU Khối IDU HUB có giao tiếp với máy chủ, mạng PSTN kênh thuê riêng… Trong IDU trạm HUB có hệ thống quản lý mạng (NMS - network management system) NMS thiết bị máy tính với công cụ phần mềm dùng để thực chức quản lý, giám sát, điều hành mạng Máy tính quản lý kết nối với VSAT mạng mạch ảo cố định, thông báo quản lý thường xuyên trao đổi NMS với trạm VSAT gửi với liệu mạng 29 [...]... lý giữa hai trạm HUB với nhau để đề phòng các sự cố lớn tại trạm hoặc thiên tai, thảm hoạ 2.4 Sự khác biệt giữa HUB và VSAT Remote Trạm HUB có các thành phần giống như VSAT với một số khác biệt về kích thước, công suất và những hệ thống con Sự khác nhau chủ yếu giữa VSAT và HUB là khối IDU Khối IDU của HUB có giao tiếp với các máy chủ, mạng PSTN hoặc kênh thuê riêng… Trong IDU của trạm HUB luôn có... *Tính năng kỹ thuật Trạm HUB với nhiệm vụ là trạm trung tâm của mạng, có các tính năng kỹ thuật sau: - Hệ thống anten thu, phát cố định - Công suất phát: 100W đối với băng Ku và 200W đối với băng C - Trạm HUB băng C kết nối và quản lý 174 trạm VSAT băng tần C cố định Trạm HUB băng Ku kết nối và quản lý 76 trạm VSAT bán cố định và cơ động Đồng cả hai trạm HUB cho phép mở rộng dung lượng lên gấp đôi -... hệ thống + Thu thập thống kê tại trạm VSAT, thống kê lưu lượng, và cấp phát tài nguyên mạng + Cung cấp, thống kê chi tiết về tải vào, ra trạm HUB và trạm VSAT + Cho phép thay đổi cấu hình trạm VSAT từ xa + Báo cáo, cảnh báo trạng thái của các trạm VSAT, các cổng và các kết nối vật lý và tất cả được lưu trong cơ sở dữ liệu để tham chiếu sau này + Cho phép nhiều máy trạm trong hệ thống tham gia quản... 1.5: Cấu hình sao trong mạng VSAT Bộ Quốc phòng 1.2.3 Mạng VSAT hỗn hợp Bình thường các trạm VSAT vẫn làm việc với nhau thông qua trạm HUB theo cấu hình sao Khi cần làm việc trực tiếp với nhau không qua HUB thì hai trạm VSAT sẽ chuyển về tần số vệ tinh khác để liên lạc Giải pháp hỗn hợp sao/lưới là sự kết hợp các ưu điểm của cấu trúc mạng hình sao và kết nối đơn tuyến VSAT- VSAT trong cấu trúc mạng hình... THÀNH PHẦN TRẠM TRUNG TÂM HUB 2.1 Khái quát chung * Chức năng Trạm HUB là thành phần trung tâm của mạng, làm nhiệm vụ kết nối các trạm VSAT với nhau và kết nối hệ thống vệ tinh quân sự với hệ thống thông tin liên lạc cố định quân sự Ngoài ra, trạm HUB còn là trung tâm điều hành, quản lý toàn mạng, cung cấp dịch vụ, cơ sở dữ liệu và xử lý tín hiệu đồng bộ cho toàn hệ thống *Tính năng kỹ thuật Trạm HUB với... hiện thông qua phương thức yêu cầu dung lượng được phát bởi các VSAT riêng lẻ Các yêu cầu đó được phát tới trạm HUB hoặc trạm điều khiển lưu lượng Các yêu cầu đó được phát trên các kênh báo hiệu riêng biệt hay được ấn định trên các bản tin lưu lượng tới trạm HUB Trạm HUB sẽ đáp lại bằng cách cấp cho VSAT những tài nguyên thích hợp Tại các VSAT sẽ lưu bản ghi các tài nguyên có sẵn và tài nguyên đang sử... nhiệm vụ quản lý tất cả các thuê bao trên mạng Hình 2.9 Hạ tầng cơ sở mạng trạm HUB cho các ứng dụng IP Trạm HUB chính và dự phòng hỗ trợ 1024 thuê bao trong toàn mạng VSAT Hệ thống tổng đài IP, quản lý cuộc gọi giữa hai trạm HUB kết nối thông qua giao diện Ethernet - Bộ định tuyến Cisco 2811 Bộ định tuyến Cisco 2811 tại các HUB bao gồm các giao diện: + 02 cổng FastEthernet để cung cấp kết nối tới mạng... tin Cấu hình hỗn hợp cho phép nhóm các trạm VSAT liên lạc giữa cấu hình lưới với cấu hình sao Cấu hình này phù hợp với mạng mà một số trạm sử dụng có nhu cầu về lƣu lƣợng lớn hơn hẳn các trạm VSAT khác ở trong mạng Do đó Các trạm có nhu cầu lưu lượng cao được cung cấp bởi cấu hình lưới (MESH) và giảm chi phí do không cần phải thiết lập thêm phần thiết bị trạm chủ HUB và phần mạng còn lại vẫn sử dụng... - Bộ điều khiển công suất đường lên (UPC) (chỉ có ở trạm HUB băng Ku) - Thiết bị HUB modem iDirect - Các thiết bị IP mặt đất Cisco Hình 2.1: Sơ đồ kết nối trạm HUB 2.2.2 Chức năng các thành phần a Anten và hệ thống cao tần Trạm HUB băng Ku sử dụng anten 7,6m, phần phát sử dụng phân cực đứng, phần thu sử dụng cả hai phân cực ngang và đứng để tạo cho HUB khả năng thu tín hiệu từ mọi bộ phát đáp, đồng... cao tần RF từ các kênh hướng về của các trạm VSAT phát về trạm HUB thông qua vệ tinh được anten trạm HUB thu lại đưa tới hệ thống khuếch đại tạp âm thấp LNB Tại LNB thực hiện trộn tần, chuyển tín hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF đồng thời khuếch đại tín hiệu trung tần đủ lớn đưa tới bộ chia, tại đây một phần tín hiệu IF được đưa tới hệ thống iDirect HUB modem thực hiện giải điều chế Một phần