Mạng VSAT IP băng thông rộng vệ tinh vinasat 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phan Hải Phương ĐỀ TÀI: MẠNG VSAT-IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT-1 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội - Năm 2011 TRANG PHỤ BÌA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phan Hải Phương ĐỀ TÀI: MẠNG VSAT-IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT-1 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG THU HƯƠNG PGS TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội - Năm 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Mạng VSAT IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận văn sử dụng trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin chân thành cám ơn Thầy cô giáo Khoa Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Bách khoa Hà Nội truyền đạt cho kiến thức suốt năm học trường Tôi xin chân thành cám ơn đội ngũ kỹ sư Đài thông tin vệ tinh mặt đất Quế Dương - Trung tâm Kỹ thuật VTQT Quế Dương – Công ty Viễn thông Quốc tế (VTI) hỗ trợ, giúp đỡ q trình thu thập, đánh giá phân tích số liệu thực tế hệ thống VSAT IP băng rộng Vinasat-1 Tôi xin chân thành cảm ơn TS Trương Thu Hương PGS TS Vũ Văn Yêm, người trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu phương pháp luận nghiên cứu khoa học để tơi hồn thành luận văn Trong suốt trình nghiên cứu, cố gắng chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp, phê bình thầy để luận văn hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 03 năm 2011 Tác giả luận văn Phan Hải Phương MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA .1 LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10 MỞ ĐẦU .14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT 16 1.1 Khái quát chung 16 1.2 Cấu trúc mạng VSAT 16 1.2.1 Trạm VSAT 16 1.2.1.1 Thiết bị trời (ODU) 17 1.2.1.2 Thiết bị nhà (IDU) 17 1.2.2 Trạm Hub 17 1.2.2.1 Chức khai thác .18 1.2.2.2 Chức quản trị 19 1.2.3 Vệ tinh 19 1.2.3.1 Chức lặp tín hiệu .19 1.2.3.2 Vùng phủ sóng 21 1.2.3.3 Ảnh hưởng vùng phủ sóng tới hoạt động lặp tín hiệu vệ tinh 24 1.2.3.4 Kỹ thuật sử dụng lại tần số 26 1.3 Các kiểu cấu hình mạng VSAT 27 1.3.1 Cấu hình mạng VSAT dạng lưới 28 1.3.2 Cấu trúc mạng VSAT dạng 29 1.4 Kỹ thuật đa truy nhập 30 1.4.1 Kỹ thuật truy nhập mạng hình lưới 31 1.4.2 Kỹ thuật truy cập mạng hình 33 1.4.2.1 FDMA – SCPC chiều đến .33 1.4.2.2 FDMA – SCPC chiều đến FDMA - MCPC chiều 33 1.4.2.3 FDMA – SCPC chiều đến TDM - MCPC chiều 34 1.4.2.4 FDMA – MCPC chiều đến TDM - MCPC chiều 34 1.4.2.5 TDMA chiều đến TDM - MCPC chiều 35 1.4.2.6 FDMA -TDMA chiều đến FDMA - MCPC chiều 36 1.5 Phương thức gán băng tần vệ tinh cho VSAT .37 1.5.1 Thế gán cố định 38 1.5.1.1 Gán cố định đa truy cập phân chia theo tần số (FA-FDMA) 38 1.5.1.2 Gán cố định đa truy cập phân chia theo thời gian (FA-TDMA) 39 1.5.2 Thế gán theo yêu cầu .40 1.5.2.1 Gán theo yêu cầu đa truy cập phân chia theo tần số(DA-FDMA) 41 1.5.2.2 Gán theo yêu cầu đa truy cập phân chia theo thời gian (DA-TDMA) 41 1.5.2.3 Thủ tục đa truy cập gán theo yêu cầu (DAMA) 42 1.5.3 Đa truy cập phân chia ngẫu nhiên theo thời gian .44 1.6 Mạng IP hệ thống VSAT 46 1.6.1 Các chức mạng IP VSAT 46 1.6.1.1 Ưu nhược điểm mạng IP VSAT 46 1.6.2 Cấu trúc giao thức mạng VSAT 47 1.6.2.1 Giao thức TCP mạng VSAT 48 1.6.2.2 Sự cần thiết phải chuyển đổi giao thức TCP/IP mạng VSAT 50 1.6.2.3 Giao thức IP mạng VSAT 52 1.6.2.4 Khái niệm đóng khung gói tin IP mơi trường VSAT 53 1.7 Công nghệ DVB-S2 hệ thống VSAT hệ .56 1.8 Kết luận 60 CHƯƠNG 2: MẠNG VSAT - IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT-1 61 2.1 Khái quát chung 61 2.2 Hiện trạng hệ thống thông tin vệ tinh Việt Nam 62 2.3 Giới thiệu Mạng VSAT IP băng rộng vệ tinh VINASAT-1 63 2.3.1 Vệ tinh VINASAT-1 64 2.3.2 Trạm Hub 68 2.3.2.1 Cấu trúc trạm Hub 68 2.3.3 Trạm đầu cuối VSAT 78 2.3.3.1 Phần thiết bị nhà (IDU) 78 2.3.3.2 Phần thiết bị bên (ODU) 80 2.3.4 Trạm cổng Gateway 81 2.4 Nguyên lý hoạt động Hệ thống VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 .81 2.4.1 Hướng đến: 81 2.4.2 Hướng đi: 83 2.5 Nguyên lý lấy đồng mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 .86 2.6 Một số dịch vụ cung cấp mạng VSAT-IP băng rộng Vinasat-1 87 2.6.1 Dịch vụ truy cập Internet băng rộng 87 2.6.2 Dịch vụ VoIP .88 2.6.3 Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) .88 2.6.4 Dịch vụ GSM Trunking .88 2.6.5 Dịch vụ truyền hình hội nghị .88 2.6.6 Dịch vụ đào tạo từ xa (I-Learning) 89 2.7 Kết luận: .89 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO MỨC C/N DỰ PHÒNG CHO MẠNG VSAT-IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT-1 90 3.1 Khảo sát mạng VSAT - IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 Công ty VTI 90 3.1.1 Tại hướng .90 3.1.2 Tại hướng đến 92 3.2 Giải pháp nâng cao mức C/N dự phòng cho mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1: .97 3.2.1 Cơ sở lý thuyết 98 3.2.2 Tính tốn mức dự phịng (Margin) thực tế 99 3.3 Kết luận 102 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 4.1 Kết luận 103 4.2 Kiến nghị 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt ATM Tiếng Anh Asynchronous Transfer Mode Tiếng Việt Chế độ truyền tải bất đồng AAL5 ATM Adaptation Layer Lớp tương thích ATM loại ACK Acknowledgement Adaptive Code &Modulation Gói tin xác nhận Mã hóa điều chế thích nghi 16/32 AmplitudePhase Shift Keying Binary Phase Shift Keying Khoá chuyển pha biên độ 16/32 mức Điều pha hai trạng thái BW Bit Error Rate Bandwidth Tỷ lệ lỗi bit Độ rộng băng tần BCH Bose Chauhuri Houquenohem Mã hóa ngồi Carrier to Noise power Ratio Tỷ số cơng suất sóng mang tạp âm Tỷ số cơng suất sóng mang mật độ phổ tạp âm Độ rộng băng tần ACM 16/32APSK BPSK BER C/N C/N0 BW BUC Carrier power to NoiseDensity Ratio Bandwidth Bộ đổi tần lên Đa truy cập phân chia theo mã Codec Block Up Converter Code Division Multiplexed Access Coder/Decoder CCM Constant Code & Moduation Điều chế mã hóa không đổi DA Demand Assignment Gán theo yêu cầu DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy cập theo yêu cầu DLA Dynamic Link Allocation Phân bổ đường kết nối động DEM Demodulator Bộ giải điều chế DEMUX Demultiplexer Bộ tách kênh DPS Data Protocol Server Server xử lý giao thức CDMA Bộ mã hoá/Bộ giải mã DRPP Data Remote Protocol Processor Server xử lý giao thức phía VSAT DVB-S2 Digital Video Broadcasting – nd Thế hệ hệ thống DVB sử dụng cho dịch vụ băng rộng Generation Eb/N0 Digital Video Broadcasting - Kênh hướng hệ thống DVB Return Channel System Energy Per Bit To Noise Density Tỷ số lượng bit/Mật độ tạp âm Ratio EIRP Equivalent Isotropic Radiated Công suất xạ đẳng hướng tương đương Power DVB-RCS FDMA Frequency Division Multiplexed Đa truy nhập phân chia theo tần số Access FA Fixed Assignment Gán cố định GEO Geostationary Earth Orbit Quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại công suất lớn HDTV High Definition Television Truyền hình phân giải cao HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn HSP Hub Satellite Processor Server xử lý kết nối vệ tinh Hub ICMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IDU In-Door Unit Khối thiết bị nhà IF International TELecommunication SATellite Intermediate Frequency IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunucation Union Hiệp hội viễn thông quốc tế IB Inbound Hướng từ VSAT tới Hub IBSS Inbound Sub-System Phân hệ hướng đến IPLex IP Encapsulator Bộ đóng gói khung IP LO Local Oscillator Bộ dao động nội LEO Low Earth Orbit Quỹ đạo vệ tinh thấp LNB Low Noise Block Khối chuyển đổi tần hướng xuống LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp (vệ tinh) INTELSAT Tổ chức vệ tinh thông tin quốc tế Tần số trung gian LDCP Low Density Parity Checking Mã hóa MOD Modulater Bộ điều chế MODEM Modulater/Demodulater Bộ điều chế /Giải điều chế MCPC Multiple Channel Per Carrier Đa kênh sóng mang MCR Multi- Carrier Receiver Bộ thu đa sóng mang MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền dẫn cực đại MPEG Motion Picture Expert Group Chuẩn MPEG ModCod Modulation and Coding Điều chế -Mã hóa NAT Network Address Translation Giao thức biên dịch địa mạng NS Network Segment Phân hệ mạng NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NCR Network Clock Reference Tín hiệu tham chiếu đồng hồ hệ thống ODU Out-Door Unit Khối thiết bị trời OFDM Orthogonal Frequency Division Kỹ thuật ghép kênh trực giao phân chia theo tần số Multiplexing OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến mạng IP OB Outbound Hướng từ Hub tới VSAT OBSS Outbound Sub-System PSTN Public Switching Telephone Network PCR Program Counter Reference QoS Quality of Service Tín hiệu tham chiếu đếm chương trình Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá chuyển pha cầu phương RF Radio Frequency RTT Round Trip Time Rx Receiver Tần số cao tần Khoảng thời gian mà gói tin gửi nhận ACK Máy thu RSP Remote Satellite Processor Server xử lý kết nối vệ tinh phía Phân hệ hướng (từ HubVSAT) Mạng thoại công cộng VSAT RFT SACK Radio Frequency Tranceiever Selective Acknowledgement Bộ thu phát cao tần Báo nhận có chọn lọc SCPC Single Channel Per Carrier Stream Control Transport Protocol Một kênh đơn sóng mang Giao thức truyền tải điều khiển luồng Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền thư đơn giản SCTP SMTP SSPA Simple Network Management Protocol Solid Sate Power Amplifier SYN Synchronize Gói tin đồng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển vận tải TCPA TCP Accelerator Bộ tối ưu TCP qua kênh vệ tinh TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia thời gian TDMA Time Division Multiplexed Access TES Telephone Earth Station Đa truy nhập phân chia theo thời gian Trạm điện thoại mặt đất TPC Turbo Product Code Mã hóa turbo TTL Time To Live Thời gian sống Tx Transmitter Máy phát TFP Time Frequency Plan Bảng khe thời gian tần số TT&C Telemetry, Tracking, Command Đo, bám, điều khiển (vệ tinh) U/C Up Converter Bộ đổi tần lên UDP User Datagram Protocol UT User Terminal Giao thức nhận/gửi liệu người dùng Đầu cuối người dùng VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VCM Variable Code & Modulation VSAT Very Small Aperture Terminal Điều chế mã hóa thay đổi Trạm thơng tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ SNMP Giao thức quản lý mạng đơn giản Bộ khuếch đại công suất bán dẫn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các giá trị tiêu biểu EIRP G/T vệ tinh địa tĩnh 26 Bảng 1.2: Quan hệ kích thước cửa sổ khởi tạo với thông lượng 51 Bảng 2.1: Bảng phân bổ tần số băng C 65 Bảng 2.2: Bảng phân bổ tần số băng Ku 67 Bảng 3.1: Bảng hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ Symbol hệ thống .94 Bảng 3.2: Bảng giá trị Es/N0 thiết lập HSP 95 Như mức Es/N0 giảm 11.1dB, vào Bảng kiểu điều chế, Server xử lý kết nối vệ tinh định cho VSAT sử dụng kiểu điều chế 8PSK với tỷ lệ mã hóa sửa lỗi cao FEC 3/4 thay cho mức ModCod trước có tốc độ bit cao 16APSK với FEC 2/3 Thật vậy, với việc sử dụng kiểu điều chế 8PSK mã hoá sử lỗi FEC 3/4 để trì tỷ số ES/No mức 11.1dB điều kiện trời mưa so với mức 12.3dB điều kiện trời bình thường chấp nhận được, nhiên hệ thống phải hy sinh tốc độ, tốc độ bit truyền lúc còn: 512 x x 4/3 = 2.048 Mbps Rõ ràng tốc độ bit khoảng giảm 1/2 chuyển sang điều chế 8PSK 3/4 3.1.2 Tại hướng đến Các khối thu đa sóng mang (MCR) trạm Hub liên tục đo mức ES/N0 thu từ VSAT Hình 3.5: Mức ES/N0 trạm VSAT cho dịch vụ GSM Trunking Server kết nối vệ tinh (HSP) Hub vào mức ES/N0 để định VSAT sử dụng khe thời gian cho hướng đến bảng khe thời gian hệ thống 92 Hình 3.6: Bảng khe thời gian hệ thống cho hướng đến Hình 3.7: VSAT ví dụ sử dụng loại khe thời gian 8PSK FEC 4/5 Hình 3.8: VSAT có nhu cầu sử dụng 64 khe Superframe 93 Theo yêu cầu số lượng khe thời gian sử dụng VSAT Thì tốc độ thơng tin tối đa mà trạm VSAT sử dụng là: 64 x = 256 Kbits: (Trong đó: khe thời gian có tốc độ Kbits) Khi điều kiện đường truyền thay đổi (có thể mưa) khiến cho mức ES/N0 giảm, VSAT kiểu điều chế gây lỗi đường truyền Vì Server xử lý kết nối vệ tinh Hub phải chọn cho VSAT khe thời gian khác cho đảm bảo kênh thơng tin Ngồi cách thay đổi kiểu điều chế cho phù hợp với điều kiện đường truyền VSAT cịn có khả thay đổi cơng suất phát để đảm bảo mức ES/N0 Hub Mức ES/N0 hướng đến Hub dựa công thức sau: ES /N0[dB]=(C[dB] - N0[dBm/Hz]) – (10*Log10(Tốc độ symbol [SPS])) (3.1) Trong C[dB] – N0[dBm/Hz] C/N0 MCR đo Hub Lấy giá trị trừ hệ số hiệu chỉnh theo symbolrate (10log10(Tốc độ symbol)) ta giá trị ES/N0 tương ứng Hệ thống sử dụng bảng hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ Symbol sau: Bảng 3.1: Bảng hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ Symbol hệ thống Tốc độ Symbol hướng đến (Ksps) 128 160 192 256 320 384 512 640 768 832 1024 1280 1536 2048 Hệ số chuyển đổi (dB) 51.1 52.0 52.8 54.1 55.1 55.8 57.1 58.1 58.8 59.2 60.1 61.1 61.9 63.11 Bảng giá trị ES/N0 yêu cầu cho kiểu điều chế mã hố cấu hình Server xử lý kết nối vệ tinh sau: 94 Bảng 3.2: Bảng giá trị Es/N0 thiết lập HSP Với hướng đến, hệ thống không sử dụng điều chế ACM nên mức ES/N0 yêu cầu cột thứ bảng Sau ta xét trường hợp cụ thể với VSAT có tham số hướng đến đo sau: Hình 3.9: Tham số hướng đến trạm VSAT Theo Hình 3.9 ta nhận thấy giá trị ES/N0 11.25 dB, Vậy VSAT sử dụng kiểu điều chế tối đa 8PSK tỷ lệ mã hóa FEC 3/4 theo (ES/N0 >10.9) Bảng 3.2 Trên hình 3.9 ta thấy VSAT phát mức C/N 19.64 dB điểm bão hoà BUC (Max Tx) 22.76 dB Trong trường hợp cần thiết VSAT tăng công suât cách thay dổi suy hao đầu vào BUC để giữ nguyên kênh truyền mà chưa cần thay đổi kiểu điều chế Sau số tham 95 số hệ thống cấu hình Hub Băng tần chia thành nhiều sóng mang nhỏ với symbolrate khác Hình 3.10: Tham số sóng mang hướng đến Các sóng mang chia nhỏ thành khe thời gian, khe thời gian mang đơn vị thơng tin 4Kbit/s Hình 3.11: Tham số khe thời gian hướng đến 96 Hình 3.11 thể số khe thời gian Server xử lý kết nối vệ tinh có tương ứng với sóng mang trên, số khe thời gian phân bổ số khe nhận từ VSAT Tổng dung lượng tối đa hướng IB tổng số khe thời gian nhân với 2Kbit/s Server xử lý kết nối vệ tinh vào nhu cầu yêu cầu VSAT độ sẵn sàng tài nguyên hệ thống để cung cấp tốc độ cho VSAT Hình 3.12: Đồ thị theo dõi tốc độ sử dụng VSAT Theo hình 3.12 VSAT sử dụng cho dịch vụ GSM Trunking cam kết tốc đô 640Kbps nên nhu cầu sử dụng VSAT (yêu cầu) tốc độ nhỏ VSAT cung cấp tốc độ 640Kbps điều kiện tài nguyên hệ thống dư thừa 3.2 Giải pháp nâng cao mức C/N dự phòng cho mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1: Mức ES/N0 dự phòng (Margin) hiệu số mức ES/N0 phát mức ES/N0 đảm bảo cho kênh truyền hoạt động theo tiêu chuẩn điều chế Với hệ thống sử dụng kiểu điều chế cố định, thường phải ln phát với mức margin lớn (Ví dụ 5dB với băng C) để đảm bảo cho điều kiện đường truyền thay đổi thời tiết (mưa, bão) kênh thơng tin trì Đối với hệ thống VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 thiết kế với kiểu điều chế thay đổi cách linh hoạt cho phù hợp với điều kiện đường truyền theo lý thuyết khơng cần mức 97 margin Tuy nhiên để đảm bảo ổn định hệ thống nhà sản xuất thiết kế với mức margin ban đầu 0.5dB Tuy nhiên đưa vào khai thác Việt Nam, điều kiện khí hậu nhiệt đới, điều kiện thời tiết thay đổi bất thường dẫn đến nhiều hạn chế phát sinh cho hệ thống thời tiết biến động nhanh như: VSAT bị gián đoạn kết nối lỗi bit lớn,… Do đó, để khắc phục hệ thống cần gán giá trị margin cho hợp lý 3.2.1 Cơ sở lý thuyết Như biết tỷ số cuối ES/N0 đo đầu vào Modem điều chế vệ tinh phía thu, cho ta biết khả hoạt động mạng VSAT, đánh giá mức tín hiệu thu tốt hay xấu,… Bên cạnh mức ES/N0 cho phép xác định thơng số khác phía trước tuyến VSAT như: tỷ số C/N, cơng suất trạm phát,… Theo lý thuyết ES/N0 tỷ số lượng symbol truyền với công suất nhiễu nhiệt hệ thống thu Hz Trong trường hợp điều chế BPSK, tức bit symbol truyền thì: ES/N0 = Eb/N0 (3.2) Nếu điều chế QPSK tỷ số ES/N0 lúc là: ES/N0 = Eb/N0 + 10 log(2) (3.3) Do thơng qua giá trị Eb/N0 ta dễ dàng tính giá trị Eb/N0 Tỷ số: C/N = Eb/N0*Rb/BW (3.4) (Trong đó: Rb tốc độ bit, BW: độ rộng băng tần nhiễu thu) Nếu tính theo decibel: C/N = 10log(Eb/N0)+10 log (Rb/BW) (3.5) Từ kết C/N thu cho phép ta biết cơng suất sóng mang máy thu thơng qua công suất nhiễu thu: N = k.T.B (3.6) -23 (Trong đó: k số Boltzmann = 1.380650x10 J/K; T: nhiệt độ Kelvin hệ thống (290 0K; B: độ rộng băng thông máy thu (Hz)) 98 Từ ta suy thơng số cơng suất sóng mang: C = C/N * N (3.7) Theo decibel ta có: C = C/N + N (3.8) Cơng suất sóng mang cho phép ta xác định công suất máy phát (ở công suất phát trạm Remote), nhiên để tìm tham số phải biết thông số suy hao đường truyền sóng mức Fading margin Theo lý thuyết cơng thức tính suy hao đường truyền xác định sau: PL = 22 [dB] + 20log(d/λ) [dB] (3.9) (Trong đó: PL suy hao đường truyền tính theo decibel; d khoảng cách từ máy phát tới máy thu; λ: bước sóng sóng mang) Từ ta xác định cơng suất máy phát cần phải có để đạt tỷ số ES/N0 phía thu sau: PTX= C [dB]+PL [dB]+ Fading margin [dB] (4.0) 3.2.2 Tính tốn mức dự phịng (Margin) thực tế Thực tế qua theo dõi hệ thống cho thấy, tốc độ thay đổi chất lượng đường truyền lớn 1dB/s VSAT định kỳ gửi báo cáo đường truyền HSP lần/s Thời gian xử lý thông tin đưa định HSP 0.65 s Vậy mức margin tối ưu hệ thống phải 1.65dB Phân tích hoạt động hệ thống sử dụng margin 0.5 1.65: Trường hợp mức margin 0.5 dB ta có đồ thị mức ES/N0 theo thời gian hình đây: 99 Es/No (dB) 7.9 6.4 8PSK 9/10 Điểm Điểm 8PSK 3/4 Điểm 3.1 QPSK 9/10 Điểm Điểm 1.0 QPSK 2/3 QPSK 1/2 10 20 30 40 T (s) Hình 3.13: Mức margin 0.5dB Ghi chú: ¾ Đường liền nét mức ES/N0 đảm bảo cho kiểu điều chế tương ứng ¾ Đường đứt nét mức ES/N0 HSP định thay đổi kiểu điều chế cao 0.5dB Theo đồ thị có điểm làm thay đổi kiểu điều chế: ¾ Điểm 1: QPSK1/2 -> QPSK 2/3 ¾ Điểm 2: QPSK 2/3 -> QPSK 9/10 ¾ Điểm 3: QPSK 9/10 -> 8PSK 3/4 ¾ Điểm 4: 8PSK 3/4 -> QPSK 9/10 ¾ Điểm : QPSK 9/10 -> QPSK 2/3 Rõ ràng theo sơ đồ hình 3.13 VSAT phát 1.65s để q trình xử lý hồn tất điểm thay đổi thực trễ 1.65 s (mũi tên liền nét) Như quan sát hình ta thấy điểm thay đổi số không thay đổi kịp mức ES/N0 giảm nhanh Cụ thể thời điểm thay đổi kiểu điều chế từ QPSK 9/10 QPSK 2/3 mức ES/N0 (khi thời tiết thay đổi) nhỏ 3.1 dB Tức có khoảng thời gian kênh truyền sử dụng kiểu điều chế QPSK 9/10 mà phải 100 QPSK 2/3 Trong khoảng thời gian kênh truyền bị gián đoạn lỗi bit tăng cao Kết chất lượng thu bị giảmđáng kể Nếu nâng mức margin hệ thống lên 1.65dB tượng khắc phục Hình 3.14: Mức margin 1.65 dB Với mức rìa cơng suất phát nâng lên 1.65dB lúc có điểm thay đổi kiểu điều chế: ¾ Điểm 1: QPSK 1/2 -> QPSK 2/3 ¾ Điểm 2: QPSK 2/3 -> QPSK 9/10 ¾ Điểm 3: QPSK 9/10 -> QPSK 2/3 ¾ Điểm 4: QPSK 2/3 -> QPSK 1/2 Như trường hợp thời tiết thay đổi nhanh, mức ES/N0 giảm 1dB/s điểm 3, kênh truyền đảm bảo khơng có lỗi Do vậy, với thay đổi nhỏ mức phía thu khách hàng thu tốt tín hiệu dịch vụ trường hợp thời tiết bất thường 101 Hình 3.15: Các mức điều chế - mã hóa khác Server xử lý kết nối vệ tinh Hub thiết lập theo điều kiện đường truyền 3.3 Kết luận Theo kết tính tốn với việc tăng mức cơng suất dự phòng C/N từ 0.5 dB lên 1.65 dB cho thấy hệ thống hoạt động ổn định thời gian trễ truyền dẫn môi trường vệ tinh thời gian xử lý thông tin khối Server kết nối vệ tinh (HSP) tương đối dài tới 1,65s việc đưa định thay đổi phương pháp điều chế - mã hóa, cơng suất phát mới… để phù hợp với thay đổi điều kiện đường truyền thời tiết bất bình thường hệ thống không kịp thời dẫn tới kết mạng VSAT có khả bị gián đoạn thơng tin tỷ lệ lỗi bit (BER) cao Do cần xem xét điều chỉnh số tiêu kỹ thuật hệ thống theo kết nghiên cứu cần thiết để nâng cao chất lượng dịch vụ hệ thống VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 102 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Ở nước ta mạng VSAT băng hẹp sử dụng cho ứng dụng như: Thoại, fax, truyền số liệu tốc độ thấp Với yêu cầu chất lượng dịch vụ dịch vụ Thoại Fax cần sử dụng băng hẹp, yêu cầu cao thời gian thực; dịch vụ truyền số liệu Internet lại yêu cầu băng rộng, không cần thời gian thực; dịch vụ truyền hình lại yêu cầu băng rộng thời gian thực cao; việc cung cấp dịch vụ truyền số liệu băng rộng giao thức IP xu hướng tất yếu Nó làm tăng tốc độ chất lượng đường truyền, khả tránh tắc nghẽn lớn, có khả tái sử dụng tần số, cho phép mở rộng phổ tần làm việc rộng so với vệ tinh thông thường Mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 triển khai từ cuối năm 2009 đảm bảo mục tiêu cung cấp điện thoại tới 100% xã, bổ sung cho mạng cung cấp dịch vụ băng rộng mặt đất để cung cấp dịch vụ viễn thơng có chất lượng cao tới miền tổ quốc phục vụ hoạt động kinh tế xã hội Việt Nam Bên cạnh đó, việc đưa vào khai thác mạng VSAT-IP băng rộng làm việc với vệ tinh Vinasat-1 góp phần thực tốt chương trình quốc gia đẩy mạnh việc sử dụng hiệu nguồn tài nguyên băng tần vệ tinh đất nước để phục vụ phát triển kinh tế đất nước 103 4.2 Kiến nghị Mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 Công ty Viễn thông Quốc tế VTI đời đã đáp ứng phần nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng qua vệ tinh người dùng khai thác tốt quỹ băng tần vệ tinh quốc gia Mặc dù hệ thống VSAT đại hệ thống cịn có tượng bị gián đoạn thông tin thời tiết thay đổi bất thường, để khắc phục tượng cần phải xem xét nâng cao mức C/N phòng lên 1,65dB thay cho mức 0,5dB thiết kế để trì ổn định cơng suất phát hệ thống tốc độ xử lý thông tin điều chế mã hóa mạng VSAT khơng theo kịp với thay đổi diễn biết thời tiết Tuy nhiên, tương lai muốn tiếp tục sâu nghiên cứu (nếu có thể) về: “Cơ chế báo trạng thái kênh truyền liên tục nhằm tăng hiệu sử dụng băng tần cơng suất” Vì lý do: Hiện hệ thống hoạt động theo nguyên lý trì kênh riêng để VSAT gửi thông tin trạng thái đường truyền Hub giây tin Nguyên lý qua thực tế khai thác có 02 bất lợi: i Phải tốn băng thông vệ tinh định để trì kênh riêng Dung lương kênh phải đảm bảo cho VSAT giây truyền tin báo trạng thái Hub Ngay VSAT khơng online kênh truyền phải trì Như số lượng VSAT tăng lên đồng thời có nhiều VSAT sử dụng dịch vụ khoảng thời gian định ngày (trong hành chính) hiệu sử dụng băng tần ii Mỗi VSAT cập nhật trạng thái Hub không liên tục mà theo chu kỳ giây lần Như phải trì khoảng dự trữ công suất lớn để đảm bảo điều kiện kênh truyền biến động nhanh kênh thông tin không bị gián đoạn Dẫn đến hiệu dụng công suất 104 Để khắc phục nhược điểm cần nghiên cứu đưa thông tin trạng thái kênh truyền với liệu người dùng Như cấu trúc khung truyền liệu người dùng phải thay đổi Trong phần mào đầu ngồi thơng tin thông thường cần thêm trường trạng thái kênh truyền Hình 1: Cấu trúc khung liệu người dùng sử dụng Hình 2: Cấu trúng khung liệu người dùng cải tiến Khi Hub giải điều chế luồng Uplink tách phân thông tin kênh truyền VSAT để cập nhật trạng thái Như VSAT online thơng tin trạng thái VSAT chiếm dụng băng thông Đồng thời trạng thái VSAT cập liên tục theo khung liệu theo chu kỳ giây lần Vì trạng thái kênh sử lý liên tục nên không cần mức dự trữ công suất lớn Đây hướng nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến phần cứng hệ thống, có điều kiện tương lai muốn tiếp tục mở rộng nghiên cứu vấn đề với mục đích nâng cao chất lượng cung cấp dịch vụ mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT-1./ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT Trần Đình Lương (1994), Thơng tin vệ tinh, NXB KH&KT Công ty Viễn thông Quốc tế - VTI (2009), “Dự án mạng VSAT IP băng rộng Vinasat” II TIẾNG ANH G Maral (1995), VSAT Networks, John Wiley&Sons Ltd, New York G Maral & M Bousquet (1993), Satellite Communications System, John Wiley & Sons Ltd, New York Bruce R Elbert (2004), Satellite Communication Applications Handbook, McGraw-Hill, New York Dennis Roddy (1996), Satellite Communications, McGraw-Hill, New York Intelsat (1998), Intelsat VSAT Handbook, Intelsat Corp, USA Zhili Sun (2005), Satellite Networking-Principles and Protocols, John Wiley&Sons Ltd, New York Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II System Introduction, Isreal 10 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II Dataflow, Isreal 11 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II Hub Components, Isreal 12 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II VSAT Platform, Isreal 13 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II Network diagram, Isreal 14 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II System Dataflow diagram, Isreal 15 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II VoIP Configuration Version 6.21, Isreal 16 Gilat Satellite Network Ltd., (2009), SkyEdge II NMS Version 16.3 Operator’s Manual, Isreal 106 ... 1. 6 Mạng IP hệ thống VSAT 46 1. 6 .1 Các chức mạng IP VSAT 46 1. 6 .1. 1 Ưu nhược điểm mạng IP VSAT 46 1. 6.2 Cấu trúc giao thức mạng VSAT 47 1. 6.2 .1 Giao thức TCP mạng VSAT. .. MỨC C/N DỰ PHÒNG CHO MẠNG VSAT- IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT- 1 90 3 .1 Khảo sát mạng VSAT - IP băng rộng vệ tinh Vinasat- 1 Công ty VTI 90 3 .1. 1 Tại hướng .90 3 .1. 2 Tại hướng đến ... 10 MỞ ĐẦU .14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT 16 1. 1 Khái quát chung 16 1. 2 Cấu trúc mạng VSAT 16 1. 2 .1 Trạm VSAT 16 1. 2 .1. 1 Thiết