Nghiên cứu và triển khai hệ thống thiết bị ứng dụng các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT IP tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG THIẾT BỊ ỨNG DỤNG CÁC DỊCH VỤ THÔNG TIN VỆ TINH BĂNG RỘNG VSAT-IP TẠI VIỆT NAM NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Mà SỐ: PHAN HỒNG THUẤN Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN TÀI HƯNG HÀ NỘI 2008 xiv Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam LỜI MỞ ĐẦU Thông tin vệ tinh ngày phát triển sử dụng rộng rãi toàn giới tiện lợi ưu điểm mà loại hình truyền dẫn có Bên cạnh xu hướng giới dịch vụ viễn thông phát triển IP băng rộng Hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng VSAT IP kết hợp hai loại hình công nghệ tiên tiến công nghệ thông tin vệ tinh IP Hệ thống VSAT-IP đem đến cho khách hàng nhiều loại hình dịch vụ với băng thông tốc độ cao tích hợp thiết bị đầu cuối với khả triển khai dịch vụ nhanh chóng dễ dàng Có thể nói việc triển khai đưa vào khai thác hệ thống liên lạc qua vệ tinh trạm VSAT từ cuối năm 1996 Tổng Công ty Bưu Viễn thông Việt nam Công ty Viễn thông Quốc tế thành công, đáp ứng kịp thời nhu cầu cấp bách thông tin liên lạc phục vụ cho việc đảm bảo an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế xã hội vùng xa xôi hẻo lánh, miền núi, biên giới, hải đảo hay giàn khoan biển nơi mà hệ thống cáp đồng, cáp quang, vi ba không đáp ứng hạn chế kỹ thuật, tài Và với việc đời hệ thống liên lạc qua vệ tinh góp phần giúp Tổng Công ty thực thắng lợi nhiệm vụ trị Đảng Nhà nước đề phủ sóng điện thoại tới 100% quận huyện nước Tuy nhiên bối cảnh kinh doanh nay, bên cạnh nhiệm vụ phục vụ công ích dịch vụ, cần phải trọng đến hiệu kinh tế việc triển khai dịch vụ Mạng lưới VSAT sau thời gian dài hoạt động khai thác không nâng cấp thay có dấu hiệu xuống cấp, ngày trở nên lạc hậu so với phát triển công nghệ nhu cầu sử dụng PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 xv Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam khách hàng Hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP đời khắc phục hạn chế Ngoài ưu điểm hệ thống VSAT cũ, hệ thống VSAT-IP bên cạnh việc cung cấp dịch vụ truyền thống thoại, fax cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi băng thông cao truy cập Internet, VPN, GSM trunking, truyền hình hội nghị góp phần đa dạng hóa việc phục vụ nhu cầu khách hàng Bản luận văn sau hoàn thành nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho học viên, sinh viên cá nhân, tổ chức kiến trúc hệ thống VSAT-IP, kết nối hệ thống quản lý dịch vụ ứng dụng với trạm VSAT-IP Gateway với hệ thống mạng trục, thiết bị chức thiết bị hệ thống quản lý dịch vụ ứng dụng VSAT-IP Application Đồng thời hướng dẫn quy trình thiết lập, cấu hình khai thác dịch vụ ứng dụng hệ thống VSAT-IP như: dịch vụ VoIP, dịch vụ Internet, dịch vụ VPN, đa dịch vụ, dịch vụ GSM trunking… Bản luận văn với đề tài: “Nghiên cứu triển khai hệ thống thiết bị ứng dụng dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam” kết cấu gồm phần sau: - Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP - Chương 2: Hệ thống cung cấp quản lý dịch vụ ứng dụng VSAT-IP - Chương 3: Các giải pháp phương án triển khai hệ thống cung cấp dịch vụ VSAT-IP Việt Nam - Chương 4: Thiết kế hệ thống cung cấp loại hình dịch vụ ứng dụng VSAT-IP - Chương 5: Hệ thống quản trị mạng quản lý thiết bị PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH BĂNG RỘNG VSAT-IP 1.1 Tổng quan hệ thống mạng VSAT-IP 1.1.1 Định nghĩa mạng VSAT VSAT - Very Small Aperture Terminal dạng trạm thông tin mặt đất cỡ nhỏ dùng công nghệ tiên tiến thông tin vệ tinh cho phép người sử dụng liên lạc với qua vệ tinh Từ “Terminal” hiểu trạm thông tin mặt đất (sau gọi trạm VSAT remote) dùng để kết cuối với thiết bị người sử dụng như: Điện thoại, máy Fax, TV, máy tính để tạo lưu lượng lưu chuyển mạng VSAT Mạng VSAT hiểu gồm nhiều trạm VSAT kết nối với giao thức liên lạc qua vệ tinh Các trạm VSAT đặt dải dác nước hay nước miễn vùng phủ sóng vệ tinh sử dụng Mạng VSAT cấu hính dạng mạng Sao (star), mạng Lưới (mesh), hay mạng lai (hybrid) 1.1.2 Các cấu hình mạng VSAT Các trạm VSAT liên lạc với qua vệ tinh đường truyền cao tần, đường truyền từ trạm VSAT đến vệ tinh gọi đường lên (uplink) từ vệ tinh trạm gọi đường xuống (downlink) Toàn đường truyền từ trạm VSAT - vệ tinh - trạm VSAT gọi bước nhảy (hop) Một đường truyền cao tần sóng mang điều chế chứa thông tin Về vệ tinh thu sóng mang uplink từ trạm thông tin mặt đất vùng bao phủ anten thu, sau tái tạo lại khuếch đại sóng mang này, chuyển đổi băng tần thấp để tránh gây nhiễu đầu tín hiệu vaò/ra vệ tinh truyền sóng mang khuếch đại trạm PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam vùng bao phủ anten phát vệ tinh Các mạng VSAT thường sử dụng vệ tinh địa tĩnh để liên lạc Các vệ tinh địa tĩnh vệ tinh bay mặt phẳng xích đạo trái đất với quỹ đạo tròn cách bề mặt trái đất 35786 km quay chiều với chiều quay trái đất Với khoảng cách gây suy hao công suất truyền sóng gồm uplink downlink 200dB trễ đường truyền sóng 0.25s Tất thông số giải thích cụ thể phần sau Có ba dạng mạng VSAT là: Mạng lưới, mạng mạng lai 1.1.2.1 Mạng VSAT dạng lưới (Mesh network) Hình 1.1: Sơ đồ mạng VSAT dạng lưới PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Trong cấu hình mạng lưới, trạm VSAT mạng liên lạc trực tiếp với Để làm điều phải thông qua trạm điều khiển trung tâm gọi trạm hub để thiết lập hay giải phóng kết nối trạm mạng, trạm hub không mang lưu lượng Đôi người ta trang bị cho trạm VSAT thiết bị với phần mềm điều khiển quản trị mạng, trạm kiêm vai trò trạm điều khiển trung tâm - quy trạm chủ (master) trạm khác mạng quy trạm tớ (slave) Với kiểu mạng người ta gọi mạng hoạt động trạm hub (hubless) Bản chất trạm VSAT trạm có kích thước nhỏ sinh hạn chế công suất phát (vài chục oat) độ nhậy thu (G/T), với suy hao truyền sóng đến vệ tinh địa tĩnh 200 dB Do vậy, tín hiệu thu trạm VSAT không đáp ứng yêu cầu chất lượng cho thiết bị đầu cuối người sử dụng Vì kiểu liêt kết trực tiếp VSAT-VSAT sử dụng, phù hợp cho ứng dụng thoại với yêu cầu nghiêm ngặt thời gian trễ 1.1.2.2 Mạng VSAT dạng (Star network) Trong mạng sao, trạm VSAT thu phát tới trạm trung tâm gọi trạm hub Trạm hub có đường kính anten lớn trạm VSAT, thường từ 4m đến 11m, trang bị với máy phát có công suất lớn Kết nâng cao chất lượng tín hiệu Trạm hub thu sóng mang từ trạm VSAT phát, chuyển thông tin cần truyền tới trạm VSAT sóng mang Đường truyền kết nối từ hub tới VSAT gọi ‘outbound link’, từ VSAT tới hub ‘inbound link’ Cả đường kết nối outbound inbound gồm uplink downlink, đến vệ tinh PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Có hai dạng mạng VSAT hình sao: • Mạng chiều: trạm hub phát sóng mang tới trạm VSAT thu Loại cấu hình dùng dịch vụ truyền quảng bá từ địa điểm trung tâm nơi trạm hub đặt tới địa điểm khác nơi trạm VSAT thu đặt Hình 1.2: Sơ đồ mạng VSAT dạng chiều • Mạng hai chiều: Các trạm VSAT mạng vừa thu vừa phát Cấu hình mạng dùng cho dịch vụ lưu lượng tương tác (cần trao đổi thông tin với nhau) PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Hình 1.3: Sơ đồ mạng VSAT dạng hai chiều Ưu điểm mạng hình độ tăng ích (G/T) anten trạm hub lớn nên tối ưu hoá việc sử dụng băng tần vệ tinh, khắc phục đươc hạn chế công suất phát vệ tinh làm tối thiểu hoá kích thước anten trạm VSAT làm hạ giá thành Nhược điểm mạng trễ truyền sóng lớn phải qua hai chặng từ VSAT-hub-VSAT (double hop) 1.1.2.3 Mạng VSAT dạng lai (hybrid) Là mạng kết hợp mạng lưới mạng sao, nghĩa nhóm trạm VSAT mạng liên lạc trực tiếp với nhóm PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam khác liên lạc thông qua trạm chuyển tiếp trạm hub Loại mạng thích hợp cho mạng mà có số trạm VSAT có yêu cầu trao đổi lưu lượng chúng lớn trạm VSAT khác Các trạm VSAT có yêu cầu lưu lượng lớn dùng phương thức mạng lưới để làm giảm chi phí phải trạng bị thêm thiết bị trạm hub tiết kiệm băng tần vệ tinh mà đáng nhẽ phải cần cho double hop Các trạm lại liên lạc với trạm VSAT có yêu cầu lưu lượng lớn liên lạc với qua phương thức mạng hình 1.1.3 Các giao thức truy nhập mạng Các giao thức truy nhập mạng thường kết hợp kỹ thuật truy nhập dung lượng vệ tinh (FDMA, TDMA, CDMA) với số dạng điều khiển lưu lượng Chức điều khiển lưu lượng thường thực trạm Hub, qua mà dung lượng yêu cầu trạm VSAT gán theo yêu cầu, ngẫu nhiên hay cố định Như việc dùng giao thức truy nhập mạng tạo hiệu sử dụng mạng Hình 1.4: Các lớp giao thức sử dụng mạng VSAT PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 129 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty Viễn thông Quốc tế (2005), Tài liệu kỹ thuật dự án VSAT-IP iPStar Co.Ltd Thailand Công ty Viễn thông Quốc tế (2005), Tài liệu kỹ thuật dự án thiết bị quản lý dịch vụ VSAT-IP VTI Shin Satellite PLC & IPSTAR Co Ltd (2005), IPSTAR Training Sybex Inc, Network Complete Cisco System (Copyright 2005), Cisco Network Academy Program Charlie Scott, Paul Wolfe & Mike Erwin, Virtual Private Networks Regis J "Bud" Bates, Broadband Telecommunications Handbook Intelsat (Copyright 9/1998) , Intelsat VSAT Handbook Tri T Ha, McGraw Hill, Digital Satellite Communications 10 Các nguồn thông tin Internet • www.cisco.com • www.ipstar.com • www.itpaper.com • www.networkmagazine.com • www.tapchibcvt.gov.vn • www.vnpro.org • www.memotec.com PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 16 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam VSAT đồng theo đồng hồ chuẩn trạm hub Sự đồng nghĩa để điều khiển trạm VSAT truyền tin theo chu kỳ mà để định khe thời gian Trong môi trường làm việc theo khe thời gian này, trạm VSAT phải tạo gói tin với chiều dài cố định Trạm VSAT truyền thời điểm bắt đầu khe thời gian Khi nhận chuỗi liệu cần truyền từ thiết bị đầu cuối (DTE), trạm VSAT đóng luồng liệu thành gói tin có chiều dài cố định lưu nhớ đệm để đợi đến thời điểm bắt đầu khe thời gian Như vậy, với việc tạo thành khe thời gian, phương thức S-ALOHA làm giảm khả xung đột truyền tin làm tăng thông lượng đường truyền Hình vẽ SREJ-Aloha phương thức truy nhập ngẫu nhiên không truyền theo khe thời gian S-ALOHA, tức không cần thông tin đồng Với phương thức này, gói tin chia nhỏ thành gói tin con, gói tin có thông tin địa chỉ, số thứ tự gói có xung đột (các gói tin chồng nên nhau) phần (gói tin con) gói tin bị chồng lên truyền lại Phương thức có thông lượng tương đương với S-ALOHA phù hợp cho tin có kích thước không cố định ALOHA reservation: phương thức phức tạp S-ALOHA SREJALOHA Có hai mức thực vào kích thước gói tin Mức thứ nhất, thông tin từ thiết bị đầu cuối (DTE) tới VSAT vừa gói phạm vi dung lượng khe thời gian, mạng hoạt động với phương thức S-ALOHA Mức thứ hai, thông tin từ DTE lớn, trạm VSAT tạo tin ngắn gửi đến trạm hub theo phương thức SALOHA để yêu cầu dành thêm dung lượng Trên sở trạm hub phân bổ thêm khe thời gian cho trạm VSAT yêu cầu Sau thông báo cho trạm VSAT khác mạng phân bổ Do mà trạm VSAT yêu cầu truyền thông tin mà không gây xung đột PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 17 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Các trạm VSAT khác mạng sử dụng khe thời gian sóng mang lại Ưu điểm phương thức thông lượng cao trễ nhỏ, hoạt động cho trường hợp lưu lượng lớn 1.1.3.2.4 OFDM Công nghệ OFDM nằm lớp kỹ thuật điều chế đa sóng mang thông tin vô tuyến Còn hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn hệ thống ADSL, kỹ thuật thường đượcc nhắc đến tên: đa tần (DMT) Ý tưởng kỹ thuật OFDM việc chia lượng liệu trước phát thành N luồng liệu song song có tốc độ thấp phát luồng liệu sóng mang khác Các sóng mang trực giao với nhau, điều thực cách chọn độ dãn cách tần số chúng cách hợp lý OFDM tạo lưới theo thời gian tần số Mỗi hình chữ nhật kênh độc lập cấp cho người sử dụng khác Hình 1.12: Lưới OFDM theo thời gian tần số a OFDM, đa đường dẫn hiệu quang phổ Công nghệ OFDM thiết kế hệ thống để hoạt động điều kiện môi trường kết nối đa dạng từ Có tầm nhìn thẳng LOS (Line-of-sight) PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 18 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam đến đường dẫn thẳng bị che chắn OLOS(Obstructed Line-Of-Sight) đường dẫn thẳng (NLOS) Đây ưu điểm công nghệ OFDM Trong môi trường tầm nhìn thẳng, tín hiệu đa đường dẫn tổ hợp tín hiệu gốc tín hiệu phản xạ vật cản trạm phát trạm thu Các tín hiệu phản xạ thường đến trạm thu không lúc phụ thuộc vào khoảng cách đường đến sau so với tín hiệu gốc (dẫn thẳng) Do không đến thời điểm (out of phase) tín hiệu phản xạ gây tượng nhiễu Hình 1.13: Đa đường dẫn điều kiện kết nối NLOS Tác động tượng đa đường hệ thống kết nối vô tuyến ảnh hưởng symbol -ISI (Inter Symbol Interference) Các tiếng vọng từ symbol định (gọi vọng symbol N) ảnh hưởng đến symbol (gọi symbol N+1) Công nghệ OFDM khắc phục vấn đề ISI cách sử dụng Khoảng bảo vệ (Guard Interval –GI period) đoạn bắt đầu symbol Khoảng thời gian bảo vệ phần symbol bị ảnh hưởng ISI khoảng liệu khoảng bảo vệ khoảng tải tin PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 19 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Hình 1.14: Cấu trúc Symbol OFDM, ISI khoảng bảo vệ Công nghệ OFDM hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao tăng hiệu quang phổ Điều đạt truyền dẫn song song nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) qua không trung, sub-carrier có khả mang số liệu điều biến Các sub-carrier đặt vào tần số trực giao Trực giao có nghĩa tần số trung tâm sub-carrier định rơi vào điểm (null) sub-carrier khác Sử dụng tần số trực giao tránh ảnh hưởng lẫn sub-carrier khác xếp vị trí sub-carrier với mật độ lớn miền tần số đạt hiệu quang phổ cao Hình 1.15: Trực giao sub-carrier OFDM miền tần số b Các ưu điểm kỹ thuật OFDM - Công nghệ thích hợp cho hệ thống tốc độ cao - Thích hợp với ứng dụng không dây cố định PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 20 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam - Rất hiệu môi trường đa đường dẫn - Sử dụng dải tần hiệu cho phép chồng phổ sóng mang Hạn chế ảnh hưởng fading hiệu ứng nhiều đường cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành kênh fading phẳng tương ứng với tần số sóng mang OFDM khác - Phương pháp có ưu điểm quan trọng loại bỏ hầu hết giao thoa sóng mang giao thoa tín hiệu - Giải vấn đề fading trình thực điều chế giải điều chế OFDM nhờ sử dụng phép biến đổi FFT - OFDM có ưu điểm bật khắc phục tượng đường dẫn thẳng tín hiệu đa đường dẫn OFDM chứng tỏ ưu điểm hệ thống viễn thông thực tế đặc biệt hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao thông tin di động truyền hình số 1.1.4 Băng tần hoạt động Hai dải băng tần thường sử dụng thông tin liên lạc VSAT băng C từ GHz – GHz băng Ku từ 12 GHz – 18 GHz, hai dải băng tần sử dụng rộng rãi cho ứng dụng mang tính thương mại Bên canh có băng tần X: GHz – 12 GHz dùng cho hệ thống thông tin liên lạc quân băng tần Ka: 18 GHz – 24 GHz dành cho hoạt động viễn thám Việc lựa chọn băng tần hoạt động mạng VSAT phụ thuộc vào tính khả dụng vệ tinh có vùng phủ sóng tới nơi mà mạng VSAT lắp đặt Các vệ tinh làm việc băng tần C phổ biến hầu hết vùng PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 21 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam giới (trừ vùng có vĩ độ lớn 70°) vệ tinh làm việc băng Ku chủ yếu vùng Bắc Mỹ, Châu Âu, Tây Á Úc Việc lựa chọn băng tần liên quan đến vấn đề nhiễu (interference), với băng tần C dễ bị nhiễu so với dải tần số cao khác nguyên nhân sau: Thứ nhất, phân bổ băng tần hoạt động riêng dải băng C cho dịch vụ VSAT Thứ hai, ta biết độ rộng búp sóng nửa công suất tỉ lệ nghịch với tần số kích thước anten, tần số thấp búp sóng rộng dễ bị can nhiễu Cuối băng tần C phần băng Ku chia sẻ với tuyến viba mặt đất nên dễ bị can nhiễu tuyến Do trước lắp đặt trạm VSAT địa điểm đó, phải có trình khảo sát, đo đạc tính toán cẩn thận Cuối chi phí cho thiết bị yếu tố cho việc lựa chọn băng tần C băng tần Ku Công nghệ chế tạo thiết bị làm việc băng C rẻ hơn, kích thước thiết bị băng C lớn Sau bảng tóm tắt ưu nhược điểm băng tần thông dụng dùng liên lạc VSAT PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 22 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Băng C Ưu Nhược Thông dụng toàn cầu Kích thước trạm lớn (1- Công nghệ chế tạo rẻ 3m) Tín hiệu suy hao trời Dễ bị can nhiễu từ vệ tinh mưa lân cận trạm vô tuyến chuyển tiếp đất liền dùng chung dải tần Băng K Tài nguyên băng tần thoải mái Công suất phát bị hạn chế (dễ ảnh hưởng tới trạm Kích thước trạm nhở (0.6 khu vực hoạt động) m -1.8 m) Tín hiệu suy hao lớn thời tiết xấu Bảng 1.1: Bảng tóm tắt ưu nhược điểm băng tần C K 1.1.5 Ưu nhược điểm hệ thống VSAT IP • Ưu điểm: ¾ Vệ tinh: Sử dụng vùng phủ sóng có nhiều tia (spot beams), cho phép sử dụng tần số hiệu cách tái sử dụng lại tần số tạo băng thông lớn nhiều so với vệ tinh thông thường, đồng thời nâng cao công suất cho spot beam Ngoài ra, vệ tinh iPSTAR sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt phù hợp với điều kiện thời tiết kỹ thuật không áp dụng cho vệ tinh thông thường ¾ Thiết bị mặt đất: Sử dụng kỹ thuật phân bổ đường truyền linh hoạt Dynamic Link Allocation (cho phép tự động điều chỉnh phương thức điều chế, mã hóa tăng ích để đảm bảo tính khả dụng cho trạm UT), cải thiện vấn đề suy hao mưa PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 23 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam ¾ Tốc độ đường truyền cao ¾ Đa dịch vụ, đáp ứng nhu cầu thông tin đa dạng khách hàng ¾ Kích thước trạm đầu cuối nhỏ gọn (0.8m – 1.8m) ¾ Tính cước, giám sát mạng, nâng cấp phần mềm hoạt động thực từ trạm Gateway • Nhược điểm: ¾ Nhược điểm thông tin vệ tinh chịu ảnh hưởng tác động thời tiết đặc biệt nhạy cảm băng tần Ka, Ku Thông tin bị gián đoạn với lượng mưa >100mm/h ¾ Thiết bị iPSTAR sử dụng đa dạng kỹ thuật điều chế, mã hoá cho phép tự động phân bổ đường truyền linh hoạt công nghệ độc quyền, thực quản lý khai thác phần tử mạng tập trung trạm Gateway thiết bị mặt đất phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị iPSTAR bao gồm trang thiết bị trạm Gateway UT 1.2 Cấu trúc hệ thống mạng VSAT-IP 1.2.1 Vệ tinh IPSTAR ¾ Vị trí quỹ đạo: 1200 E ¾ Nhà sản xuất : Space Systems/Loral (Palo Alto, Mỹ) ¾ Model : FS – 1300L ¾ Số phát đáp : 112 ¾ Công suất : 14 KW ¾ Tuổi thọ hoạt động : 12 năm PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 24 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Dung lượng băng thông cho khách hàng sử dụng: 45 Gbps (25/20) cho tuyến lên tuyến xuống Dung lượng danh định tiêu chuẩn tính theo ăng-ten 1,2m Vùng phủ sóng vệ tinh iPSTAR ( Hình 1.16) bao gồm búp phủ khu vực châu Á - Thái Bình Dương, có: ¾ 84 búp phủ hẹp ¾ búp phủ rộng ¾ búp phủ quảng bá ¾ 18 búp phủ hẹp băng Ka với dung lượng băng thông lớn ¾ Sử dụng công nghệ vùng phủ sóng nhiều tia (spot beam) để tăng khả tái sử dụng tần số, cho phép mở rộng phổ tần làm việc, tăng dung lượng băng tần vệ tinh với mật độ công suất tín hiệu cao (EIRP=60 dbW) cho phép giảm kích thước ăng-ten trạm đầu cuối ¾ Sử dụng băng tần Ka cho tuyến Gateway – UT (Forward Link) Truy nhập TDM-OFDM, tốc độ tới Mbps ¾ Sử dụng băng tần Ku cho tuyến UT – Gateway (Return Link) Truy nhập MF-TDMA, tốc độ tới Mbps ¾ iPSTAR có spot beam bao phủ toàn lãnh thổ Việt Nam (Hình 1.17) 01 broadcast beam, hoạt động băng tần Ka Ku với dung lượng thiết kế khoảng Gbps (cho chiều lên, xuống) Hình 1.16: Vùng phủ sóng vệ tinh iPSTAR-1 PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 25 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam Hình 1.17: Vùng phủ sóng vệ tinh iPSTAR-1 Việt nam 1.2.2 Trạm cổng Gateway 1.2.2.1 Cấu hình trạm Gateway Sơ đồ chức Trạm Gateway (hình 1.18), bao gồm: ¾ Ăng - ten D = - 11m cho trạm trạm dự phòng ¾ Khối thiết bị cao tần, bao gồm thiết bị máy phát HPA, Up converter, LNA; Down converter, khối điều khiển hoạt động trạm Gateway dự phòng thiết bị phụ trợ cao tần thu phát khác ¾ Khối thiết bị giao tiếp xử lý tín hiệu băng gốc ™ Core router : Thực chức định tuyến gói tin IP thiết bị mạng mạng iPSTAR ™ TCPA : Tối ưu hóa tốc độ truyền dẫn TCP/IP thông qua vệ tinh ™ FLP : Điều khiển, quản lý lớp dịch vụ (CoS), chất lượng dịch vụ (QoS) chức TCPA FLP lọc xắp sếp liệu theo thứ tự ưu tiên lớp dịch vụ trước gửi tới TI Bản tin cước từ TI SI hợp chuyển tới NMS server tính cước PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 26 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam ™ TI : Xử lý liệu tuyến truyền dẫn Gateway-UT TI đóng gói data theo định dạng khung đặc biệt trước đưa tới Modem vệ tinh (Toll-Tx) ™ Toll-Tx : Nhận tín hiệu từ TI, sau lượng tử hóa, mã hóa TPC điều chế, ghép kênh OFDM data từ tất 16 kênh đưa tới hệ thống phát RF Hệ thống TI thông báo cho hệ thống Toll Tx thông tin điều chế, mã hóa TPC data khe thời gian (time slot) ™ STAR Rx : Xử lý data nhận từ UT thông qua vệ tinh, đồng thời tiến hành giải điều chế giải mã data ™ SI : Xử lý tín hiệu nhận từ thu STAR-Rx, chuyển đổi liệu nhận thành gói IP chuyển tới Core Router ¾ Hệ thống quản lý mạng (NMS/RRM): Quản lý tài nguyên trạm Gateway cho phép người khai thác truy nhập điều khiển, bao gồm chức điều khiển truy nhập, quản lý tài nguyên, cấu hình, quản lý lỗi, khai thác giám sát hoạt động hệ thống, quản lý tài nguyên băng tần vệ tinh phân bổ dung lượng cho trạm UT ¾ Acounting server/Call Record server nhận liệu từ NMS lưu trữ sở liệu nội để phục vụ cho mục đích tính cước ¾ Tuỳ thuộc vào ứng dụng cung cấp mà trạm Gateway trang bị thêm: ™ Các đường truyền kết nối băng rộng với mạng Internet, trụ sở khách hàng cho mục đích cung cấp người sử dụng đầu cuối truy cập mạng Internet băng rộng, mạng dùng riêng ™ Content Server, VoD Server : cho ứng dụng cung cấp thông tin, chương trình TV theo yêu cầu PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 27 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam ™ CallManager Server: cho ứng dụng thoại, fax ™ Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghị PSTN SGGW TI ISP Core Router TOLL Tx TCPA (NettGain) FLP Server Diversity GW antenna RF SI STAR Rx GW antenna NM/ RRM Accounting Server Hình 1.18: Sơ đồ khối chức trạm Gateway iPSTAR 1.2.2.2 Hoạt động trạm cổng Gateway Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, thiết kế theo mô hình trạm trạm dự phòng (phân tập theo không gian), cách từ 40 đến 60 km để tránh gián đoạn thông tin ảnh hưởng thời tiết Trạm Gateway thực chức chuyển mạch định tuyến lưu lượng phần tử mạng, hội tụ tiêu chuẩn mạng IP HTTP, FTP, POP3, SMTP …cho ứng dụng dịch vụ băng rộng Web, ftp, email ứng dụng truyền thông đa phương tiện Các tiêu chuẩn H323, NetMeeting cung cấp ứng dụng dịch vụ VoIP, giải pháp mạng dùng riêng VPN, giao thức IP Multicast hỗ trợ dịch vụ quảng bá Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT gọi TOLL Link, thông qua thiết bị TOLL trạm Gateway có khả cung cấp kênh truyền dẫn PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 28 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam cho trạm UT với tốc độ lớn Một TOLL Link dung lượng tương đương dung lượng phát đáp vệ tinh (Transponder-54Mhz), tuỳ theo nhu cầu dung lượng, cấu hình trạm Gateway có nhiều TOLL Mỗi TOLL phân chia linh hoạt thành nhiều kênh, kênh có khe thời gian, tối đa 16 kênh/TOLL, 256 Timeslot/kênh Sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK kết hợp với phương thức ghép kênh OFDM, TDM dung lượng TOLL tương đương 128 Mbps, trạm UT thu liệu với tốc độ Mbps/kênh Hướng truyền dẫn từ UT đến Gateway gọi STAR Link, trạm Gateway tiếp nhận liệu từ UT thông qua thiết bị D-STAR (tiếp nhận STAR Link đồng thời), có nhiều D-STAR trạm Gateway Dung lượng băng tần STAR Link Mhz TOLL Link, STAR Link phân chia thành nhiều kênh cách linh hoạt, kênh có khe thời gian, tối đa 16 kênh/STAR Link Với chức giải điều chế tín hiệu D-STAR sử dụng kỹ thuật giải điều chế QPSK kết hợp với phương thức truy nhập vệ tinh SCPC, TDMA, Slotted ALOHA cho phép cung cấp kênh linh hoạt đạt tốc độ tới Mbps Trạm Gateway kết nối với mạng trục Internet thông qua giao diện GE, FE Trạm Gateway trạm dự phòng kết nối trực tiếp với tuyến sợi cáp quang 1.2.3 Trạm thuê bao xa Remote 1.2.3.1 Đặc điểm chung Các thiết bị trạm UT gồm có khối ODU khối IDU • Khối ODU (khối thiết bị trời) bao gồm: PHAN HỒNG THUẤN Cao học 2006-2008 29 Các dịch vụ thông tin vệ tinh băng rộng VSAT-IP Việt Nam ¾ Ăng-tenna D = 0.8m ÷ 1.8m; ¾ Các thiết bị cao tần: Block Up Converter (BUC) đến 2W, Low Noise Block Down-Converter (LNB), Feed Assembly • Khối IDU (khối thiết bị nhà) có loại thiết bị: ¾ Professional Series IPX5100 ¾ Voice Series ¾ Special Enterprise Series ¾ ICON IPX 3200 Đặc điểm chung : ™ Dải tần số thu, phát: Băng Ku ™ Tốc độ Download: Tối đa Mbps ™ Tốc độ Upload: Tối đa Mbps; ™ Giao diện mạng 10/100 (RJ45), USB ™ Hỗ trợ giao thức UDP/TCP/IP; MAC; NAT; IP Routing; H.323 ™ Nguồn điện cung cấp: 100-240 V ™ Công suất điện tiêu thụ: