tài liệu môn thông tin vệ tinh

tài liệu môn thông tin vệ tinh, chương trình đào tạo cao học tại học viện Kỹ thuật quan sự. bao gồm giáo trình và slide bài giảng. Một vệ tinh là bất kỳ một vật thể nào quay quanh một vật thể khác (được coi là vật thể chính của nó). Mọi vật thể thuộc Hệ Mặt Trời, gồm cả Trái Đất, đều là vệ tinh của Mặt Trời, hay là vệ tinh của các vật thể đó, như trong trường hợp của Mặt Trăng. Việc định nghĩa vật thể nào là vệ tinh không phải luôn đơn giản khi xét đến một cặp hai vật thể. Bởi vì mọi vật thể đều có sức hút của trọng lực, chuyển động của vật thể chính cũng bị ảnh hưởng bởi vệ tinh của nó. Nếu hai vật thể có khối lượng tương đương, thì chúng thường được coi là một hệ đôi và không một vật thể nào bị coi là vệ tinh; một ví dụ là tiểu hành tinh kép 90 Antiope. Tiêu chuẩn chung để một vật thể được coi là vệ tinh là trung tâm khối lượng của hệ nằm bên trong vật thể chính.

BÀI TRẠM REMOTE VSAT & TRẠM TRUNG TÂM HUB MẠNG VSAT (Very Small Aperture Terminal) 5/24/2015 2/28 NỘI DUNG BÀI KHÁI QUÁT MẠNG VSAT MÔ HÌNH TỔ CHỨC MẠNG Khái quát mạng VSAT Khái quát trạm mặt đất SES Trạm VSAT Remote Trạm trung tâm HUB Mạng (STAR) Mạng lưới (MESH) Mạng kết hợp lưới 4/28 3/28 KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES KHÁI QUÁT MẠNG VSAT Mạng lưới (Satellite Earth Station) Mạng • UPLINK: VSAT, HUB => SAT • DOWNLINK: SAT => VSAT, HUB  Chức  Nhận luồng tín hiệu dạng số hay tương tự từ mạng mặt đất xử lý phát tần số ấn định trước với mức công suất yêu cầu đến vệ tinh;  Thu tín hiệu cao tần ấn định cho trạm, xử lý thành luồng tín hiệu băng tần gốc để đưa tới mạng mặt đất • INBOUND: VSAT => SAT => HUB • OUTBOUND: HUB => SAT => VSAT 5/28  Phân loại  Theo vị trí lắp đặt: cố định, động  Chức năng: Phát, Thu, Phát + Thu  Theo dung lượng: lớn, vừa, nhỏ (VSAT)  Vai trò: chuyển tiếp (trung chuyển), đầu cuối  Khách hàng, doanh nghiệp, hộ gia đình 6/28 KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES  Sơ đồ cấu trúc  EIRP G/T  Công suất xạ đẳng hướng tương đương EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) EIRP = PTGT (W) EIRP = PT (dBw)+ GT (dBi) (dBw) • PT công suất đầu máy phát, • GT độ tăng ích anten (đặc trưng cho tập trung P xạ máy phát vào búp sóng hẹp anten)    Tỉ số tăng ích nhiệt tạp âm (G/T) G/T hệ số phẩm chất trạm mặt đất biểu diễn dB/K Giá trị cao tốt G/T tăng lên cách tăng đường kính anten hạ thấp LNA với nhiệt độ thấp 7/28 8/28 KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES  Các loại anten Parabol trạm SES  Các tham số anten  Độ rộng búp sóng (Beamwidth):  3dB  góc hợp hướng độ lợi giảm 1/2 so với độ lợi anten trục búp sóng Có cấu hình anten bản:  Prime Focus Axisymmetric (Prime focus) (Anten đối xứng có hội tụ đặt tiêu điểm)  Axisymmetric Dual Reflector (Anten đối xứng hai gương): - Cassegrain - Gregorian  Single offset (Offset feed) (Anten lệch đơn)  Dual offset (Anten lệch kép) 3dB  70  D  70 c Df degree  NX: đường kính anten lớn  3dB nhỏ nên lượng tập trung búp sóng cao 9/28 10/28 KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES  Các tham số anten  Mối quan hệ Gmax  3dB  Các tham số anten  Hệ số tăng ích (Độ lợi) G: D    Df  Gmax            c  thông thường G biểu diễn theo dBi cách li (dB above isotropic antenna): η : hiệu suất anten (0.55 ÷ 0.7), phụ thuộc vào chất liệu cấu trúc hình dáng anten D: đường kính anten D KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES : hệ số     Df 2  Gmax (dBi )  10lg       c    NX: G D va` f => chọn D  cân đối cho  Biết: D    Df  Gmax            c  3dB  70  D  70 c Df  Rút hệ số D  70  Gmax       3dB   (1) (2) (hay Df/c) từ (2) => (1), (3): hay   70 2  Gmax (dBi )  10lg     (3)    3dB    NX:  3dB nhỏ Gmax cao dải tần 11/28 12/28 2 KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES TRẠM VSAT REMOTE  Cấu trúc  Mối quan hệ D, Gmax BW  G tỉ lệ thuận với D;  G tỉ lệ nghịch với BW  Anten Visat có D nhỏ => G nhỏ=> BW lớn 14/28 13/28 TRẠM VSAT REMOTE TRẠM VSAT REMOTE  Thành phần  Các tham số khối ODU  Thành phần trạm VSAT gồm khối riêng biệt: - Khối nằm ODU (outdoor unit): trạm VSAT kết nối với vệ tinh - Khối nằm IDU (indoor unit): kết nối với thiết bị đầu cuối khách hàng mạng LAN 15/28 TRẠM VSAT REMOTE TRẠM VSAT REMOTE  Cấu hình khối ODU tiêu chuẩn  Các tham số khối IDU Reflector - Số cổng - Loại cổng: giao tiếp khí, điện, chức thủ tục, => thường theo chuẩn - Tốc độ liệu cổng: tốc độ liệu lớn trao đổi thiết bị đầu cuối người dùng IDU VSAT cổng Tốc độ liệu thực tế thấp Các sơ đồ điều chế kết hợp thường sử dụng như: BPSK, QPSK Để có chất lượng chấp nhận tốc độ truyền liệu phải >2.4 Kbps, không nhiễu pha trở thành vấn đề lớn Với tốc độ truyền thấp => nên sử dụng điều chế FSK Feed-Assembly LNB-F (Optional) LNB-F (Optional) LNB LNB SSPA (HPC) (Front) - Băng tần phát thu - Kích thước bước sóng thu/phát để điều chỉnh tần số sóng mang phát điều hưởng tần số sóng mang thu - Công suất xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) xác định chất lượng đường lên EIRP phụ thuộc vào giá trị tăng ích anten công suất đầu KĐCS phát - Hệ số phẩm chất (G/T) xác định chất lượng đường xuống G/T phụ thuộc vào tăng ích thu anten nhiệt tạp âm máy thu - Biến đổi độ lợi theo búp sóng phụ anten với góc lệch trục mà kiểm soát EIRP G/T => xác định mức nhiễu tạo thu - Các tham số dải nhiệt độ làm việc, khả chịu gió, mưa, độ ẩm… 16/28 (Rear) 17/28 18/28 TRẠM HUB TRẠM HUB  Cấu trúc  Đặc điểm khác biệt với trạm VSAT  Ngoại trừ kích thước số lượng thiết bị trạm Hub trạm VSAT khác chút chức  Sự khác khối nhà trạm Hub giao tiếp với máy chủ với mạng chuyển mạch công cộng, đường dành riêng tuỳ thuộc vào trạm Hub dùng chung hay dùng riêng  Bố trí các phần tử HUB định kích thước mạng hiệu suất 19/28 TRẠM HUB 20/28 TRẠM HUB  Đặc điểm HUB  Một trạm Hub trang bị hệ thống quản lý mạng (NMS) NMS máy tính trạm làm việc có trang bị phần mềm chuyên dụng dùng để khai thác & quản trị mạng Máy tính nối với VSAT mạng mạch ảo cố định  Các mạng VSAT thường thiết kế theo cấu trúc hình sao, trạm trung tâm gọi Hub, nối kết đến nhiều trạm VSAT  Trong hầu hết ứng dụng, Hub kết nối qua đường truyền mặt đất đến máy tính chủ Các thông báo quản lý trao đổi NMS VSAT cạnh tranh với lưu lượng bình thường tài nguyên mạng 21/28 TRẠM HUB  Đặc điểm HUB dùng chung (Share HUB)  Các trạm VSAT chia thành mạng mạng gán tới nhóm người sử dụng cụ thể CUG (Closed User Group), tạo riêng cho khách hàng Mỗi CUG yêu cầu cho nhóm chúng: - Các sóng mang đến; - Trung tâm điều khiển quản lý mạng (NMCC); - Thiết bị xử lý FEP (front-end processor) riêng để xử lý luồng liệu  Các đường truyền số liệu nối từ HUB tới máy tính chủ (Host)  Khó khăn lớn kết nối từ HUB tới trụ sở khách hàng, có hai giải pháp thực hiện: - Dùng đường truyền sẵn có mặt đất để kết nối; - Dùng đường truyền vệ tinh để kết nối 22/28 TRẠM HUB  Cấu hình HUB dùng chung  Đặc điểm HUB dùng riêng (Dedicated HUB)  Một giải pháp để giải vấn đề khó khăn đường kết nối từ trạm HUB tới trụ sở khách hàng sử dụng trạm HUB riêng (Hub chuyên dụng)  Như mạng có HUB mini riêng mình, đặt trụ sở khách hàng phần lưu lượng riêng  Hệ thống điều khiển quản lý mạng dùng để điều khiển chung cho toàn mạng cần phải có đường kết nối từ HUB mini tới NMCC cho mục đích quản lý định tuyến toàn mạng  Trạm HUB dùng riêng xem giải pháp trung gian mạng có HUB dùng chung mạng hoàn toàn độc lập 23/28 24/28 4 TRẠM HUB TRẠM HUB  Cấu hình HUB dùng riêng  Chức quản lý mạng  Giải vấn đề kiểm tra thiết bị, lưu trữ việc sử dụng mạng, bảo mật lập hoá đơn  NMS trì tài khoản VSAT lắp đặt vận hành, cấu hình thiết bị Hub trạm VSAT, cấu hình cổng giao tiếp mạng Thông tin sẵn có người khai thác yêu cầu, với thông tin thống kê lưu lượng, số lỗi, thời gian trễ truyền liệu trung bình Những thông tin phân tích, in hàng ngày, hàng tuần hay hàng tháng lưu giữ thiết bị lưu giữ phục vụ cho mục đích tham khảo sau  NMS đóng vai trò quan trọng mạng Nó tạo nên khác biệt nhà cung cấp mạng 25/28 26/28 ÔN TẬP TRẠM HUB  Chức khai thác mạng  Chức khai thác liên quan tới quản trị mạng cung cấp khả để tái cấu hình mạng cách linh hoạt cách thêm xoá bỏ trạm VSAT, sóng mang giao tiếp mạng  Giám sát điều khiển chất lượng, trạng thái Hub trạm VSAT tất cổng liệu có liên quan mạng  Phần mềm điều khiển mạng cho phép cấp phát linh hoạt, tự động dung lượng cho VSAT có lưu lượng tương tác dạng cụm, tới VSAT mà có lưu lượng luồng  NMS thông báo cho nhà khai thác mạng biết trường hợp dung lượng bão hoà (làm cản trở trạm VSAT truy nhập vào dịch vụ), điều khiển tất vấn đề liên quan đến cảnh báo hỏng hóc… 27/28 Cấu trúc trạm mặt đất VSAT (Remote VSAT) Cấu trúc, chức trạm trung tâm HUB Đặc điểm HUB dùng chung HUB dùng riêng Sự khác biệt HUB Remote VSAT Phân biệt LNA, LNB? Độ tăng ích Gmax anten Parabol phụ thuộc vào yếu tố nào? Công thức tính Gmax? Độ rộng búp sóng nửa công suất (θ -3dB) anten Parabol phụ thuộc vào yếu tố nào? Công thức tính θ -3dB? Đặc điểm loại anten sử dụng VSAT, HUB? Cho nhận xét tính hội tụ anten Ưu - nhược điểm, loại hình dịch vụ mạng VSAT? 28/28 ... lập hoá đơn  NMS trì tài khoản VSAT lắp đặt vận hành, cấu hình thiết bị Hub trạm VSAT, cấu hình cổng giao tiếp mạng Thông tin sẵn có người khai thác yêu cầu, với thông tin thống kê lưu lượng,... khí, điện, chức thủ tục, => thường theo chuẩn - Tốc độ liệu cổng: tốc độ liệu lớn trao đổi thiết bị đầu cuối người dùng IDU VSAT cổng Tốc độ liệu thực tế thấp Các sơ đồ điều chế kết hợp thường sử... có hai giải pháp thực hiện: - Dùng đường truyền sẵn có mặt đất để kết nối; - Dùng đường truyền vệ tinh để kết nối 22/28 TRẠM HUB  Cấu hình HUB dùng chung  Đặc điểm HUB dùng riêng (Dedicated