Công nghệ vsat ip trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội cấp xã

Trang 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM VIỆT BÌNH

Thái Nguyên - 2009

Trang 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN

DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN

THÔNG INTERNET 1

1.1 Giới thiệu các công nghệ truyền thông Internet 1

1.1.1 Công nghệ truyền thông Dial up 1

1.1.2 Công nghệ truyền thông ADSL 2

1.1.3 Công nghệ truyền thông Winmax 4

1.1.4 Công nghệ truyền thông Lead Line 8

1.1.5 Công nghệ truyền thông VSAT IP 10

1.2 Giới thiệu các thành phần chính của VSAT IP 12

1.2.1 Trạm cổng Gateway 12

1.2.2 Vệ tinh IPSTAR 19

1.2.3 Thiết bị đầu cuối UT 23

1.2.4 Giao thức, kiển trúc và kiểu kết nối mạng VSAT IP 25

CHƯƠNG II: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG INTERNET VSAT IP 34

2.1 Kỹ thuật điều chế số 34

2.1.1 Kỹ thuật điều chế pha QPSK 34

2.1.2 Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương QAM 37

2.1.3 Kỹ thuật đa truy nhập theo tần số FDMA và FDMA/TDM 40

2.1.4 Kỹ thuật đa truy nhập thời gian TDMA 42

2.2 Kỹ thuật điều chế OFDM 44

2.2.1 Kỹ thuật điều BPSK 44

2.2.2 Mã Gray 46

Trang 3

2.3 Kỹ thuật điều chế đa truy nhập 47

2.3.1 Kỹ thuật điều chế OFDMA 47

2.3.1 Kỹ thuật điều chế Scalable OFDMA (SOFDMA) 50

2.4 Điều chế yếu cầu truyền lại tự động ARQ 51

2.4.1 Kỹ thuật điều chế ARQ dừng và đợi 52

2.4.2 Kỹ thuật điều chế ARQ lùi N 53

2.4.3 Kỹ thuật điều chế Hybrid ARQ 56

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG 58

3.1 Phương pháp thiết kế mạng VSAT IP 58

3.1.1 Tính toán góc ngẩng và góc phương vị 58

3.1.2 Tính toán kết nối đường lên (UPLINK) 60

3.1.3 Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK). 64

3.1 Xây dựng mô hình truyền thông VSAT IP tại các điểm xã 72

3.1.1 Kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN 72

3.1.2 Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng nội bộ LAN 73

3.1.3 Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem ADSL và mạng LAN 74

3.1.4 Kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện 75

3.2 Ứng dụng mô hình truyền thông Internet VSAT IP tại các xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 78

3.2.1 Khảo sát tình hình sử dụng công nghệ viễn thông trên địa bàn tỉnh 78

3.2.2 Thiết kế mạng VSAT IP tại các điểm xã tỉnh Thái Nguyên 80

3.2.3 Xây dựng phần mềm cung cấp thông tin 82

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 4

LỜI CÁM ƠN

Trước hết tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở Viện công nghệ thông tin và Khoa công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên đã quan tâm tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Việt Bình về những chỉ dẫn khoa học và tận tình hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn Nếu không có sự giúp đỡ của thầy thì tôi khó có thể hoàn thành bản luận văn này

Cũng qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thông tin Công nghệ - Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên, nơi tôi công tác, đã tạo mọi điệu kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian hoàn thành các môn học cũng như trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng, tôi xin cảm gia đình, những người đã luôn ủng hộ và động viên đển tôi yên tâm nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Trang 5

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

AOCS Attitude and orbit control system Hệ thống đ/kh trạng thái & quỹ đạo BPF Band pass filter Bộ lọc thông dải

CDMA Code division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo mã CDM Code division multiplex Ghép kênh phân chia theo mã C&M Control and Monitoring Điều khiển và giám sát

DAMA Demand Assgned Multiple Acces Đa truy cập ấn định theo yêu cầu DCE Data circuit Terminating equipment Thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số

DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối dữ liệu

Eb/No Energy per bit over thermal Noise Tỷ lệ năng lượng một bit trên cs tạp

EIRP Equivalent isotropic racliated power Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương

FEC Forward Error Corection Sữa lỗi tại nơi thu GEO Geosychronous earth orbit Quỹ đạo địa tĩnh

GSM Gobal System for Mobile Hệ thống thông tin di động

HBE Hub Baseband Equipment Thiết bị băng gốc Hub HCI Hub Control Interface Giao tiếp điều khiển Hub HPA High power amplifiers Bộ khuếch đại công suất cao HPC High power amplifiers and Convertor Bộ đổi tần và k/đại công suất cao IBO Input background color off Độ lùi đầu vào

Trang 6

IF Intermediate frequency Tần số trung tần

ISDN Integrated Services Data Network Mạng dịch vụ tích hợp số

LIE Line Interface Equipment Thiết bị giao tiếp đường

LNA Low noise amplifiers Khuếch đại tạp âm thấp MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng trung tâm

MCD Multicarrier Demodulation Bộ giải điều chế đa sóng mang

PCE Processing and Control Equipment Thiết bị điều khiển và xử lý

PSTN Public switch telephone network Mạng đ/th chuyển mạch công cộng PSDN Packet Switched Data Network Mạng dữ liệu chuyển mạch gói

TDMA Time division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo th/gian

SHF Supper Hight Frequency Tần số siêu cao tần

SCADA Supervisory Control And Data Thu dữ liệu và điều khiển giám sát Acquisition

CCIR Commite Consultative Internation Radio Uỷ ban tư vấn điện báo đ/thoại QTế

Trang 7

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up 1

Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL 3

Hình 1.3: Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz 3

Hình 1.4 Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX 5

Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line 8

Hình 1.6: Các ứng dụng của công nghệ truyền thông VSAT IP 10

Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP 11

Hình 1.8: Sơ đồ trạm cổng Gateway 12

Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management 13

Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link 17

Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link 18

Hình 1.12: Cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh 19

Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo 19

Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR 22

Hình 1.15: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR tại Việt Nam 23

Hình 1.16: Thiết bị chuyển đổi tín hiệu vệ tinh modem, antena 23

Hình 1.17: Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT 27

Trang 8

Hình 1.18: Cấu hình hổ trợ giao thức SDLC 32

Hình 2.1: Điều chế QPSK 34

Hình 2.2: Bộ biến đổi nối tiếp song song 34

Hình 2.3: Tổ hợp bit điều chế QPSK 35

Hình 2.4: Sơ đồ khối điều chế QPSK 35

Hình 2.5 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK 37

Hình 2.6: Sơ đồ khối phương pháp điều chế M_QAM 38

Hình 2.7: Chùm tín hiệu M-QAM 39

Hình 2.8: Đa truy nhập phân chia theo thời gian: TDMA 42

Hình 2.9 : Khung TDMA 43

Hình 2.10 : Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK 45

Hình 2.11: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray Mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ thay đổi một bit đơn 47

Hình 2.52 Cấu trúc sóng mang con OFDMA 48

Hình 2.63: Kênh con hóa trong OFDMA 49

Hình 2.74: Cấu trúc khung công nghệ đa truy nhâp OFDMA 50

Hình 2.15: Mô hình giao thức ARQ dừng và đợi 53

Hình 2.16: Mô hình giao thức ARQ lùi N 54

Hình 2.17: Giao thức ARQ lùi N với gói tin bị lỗi 54

Hình 2.18: Giao thức ARQ lùi N với ACK bị lỗi 55

Hình 2.19: Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra 56

Trang 9

Hình 3.8: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do búp sóng (vệ tinh) khác 69

Hình 3.9: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do trạm GetWay khác 69

Hình 3.10: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do búp sóng vệ tinh khác 70

Hình 3.11: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do trạm GetWay khác 71

Hình 3.12: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN 72

Hình 3.13: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng LAN 73

Hình 3.14: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem ADSL và mạng LAN 74

Hình 3.15: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện 76

Hình 3.16: Mô hình thư viện số Khoa học Công nghệ 82

Hình 3.17: Mô hình truyền dữ liệu Thư viện số 85

Hình 3.18: Biểu đồ Usecase phân hệ quản trị dữ liệu 86

Trang 10

Hình 3.19: Biểu đồ Usecase khai thác Phần mềm Thư viện số 86 Hình 3.20: Giới thiệu giao diện khai thác phần mềm thư viện số 87 Hình 3.21: Giới thiệu giao diện quản trị dữ liệu phần mềm thư viện số 87

Trang 11

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự linh hoạt của con người cũng đòi hỏi ở mức cao hơn và đặc biệt là vị trí địa lý của Việt Nam ta hơn 1/3 là đồi núi, do đó mạng thông tin hữu tuyến không đáp ứng hết các nhu cầu kể cả trong thương mại và quân sự Mạng VSAT IP ra đời là để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu của con người ở mọi lúc, mọi nơi và quan trọng hơn là việc mở rộng dân trí cho người dân ở các vùng xa xôi hẻo lánh, nơi mà cơ sở hạ tầng viễn thông chưa đến được

Ở nước ta, đã có một số tỉnh đã áp dụng nhiều công nghệ truyền thông

đưa Internet về tới các điểm xã như: “Đưa Internet đến các điểm Văn hoá xã

phường” của tỉnh An Giang; “Xây dựng mô hình ứng dụng KH&CN phục vụ phát triển kinh tế xã hội nông thôn miền núi” của tỉnh Ninh Bình; “Cung cấp thông tin Khoa học Công nghệ tại một số xã trong tỉnh”của tỉnh Lạng Sơn;“Xây dựng thư viện số về kỹ thuật sản xuất nông – lâm nghiệp và cung cấp thông tin cho các xã” của tỉnh Bắc Kạn …

Tại Thái Nguyên, UBND Tỉnh đã ban hành các Quyết định, các Chỉ thị V/v giao nhiệm vụ hoạt động Thông tin nói chung, thông tin KHCN nói riêng

cho sở Khoa học và Công nghệ và các Sở, Ban, ngành liên quan khác Trong Chiến lƣợc phát triển Khoa học và Công nghệ của Tỉnh đến năm 2020 đã

nhấn mạnh :"Ứng dụng và chuyển giao những thành tựu khoa học tiên tiến vào

sản xuất và đời sống xã hội rộng rãi, nhanh chóng và hiệu quả Nâng cao tỷ trọng đóng góp của KHCN trong tăng trưởng kinh tế thông qua việc tìm kiếm, tiếp thu, chuyển giao, ứng dụng nhanh, rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật và đổi mới công nghệ trong các ngành sản xuất và dịch vụ, tạo ra các sản phẩm từ nguồn nguyên liệu của địa phương, có chất lượng cao, tạo năng lực cạnh tranh của

nền kinh tế địa phương" Trong Kế hoạch tổng thể ứng dụng và phát triển

CNTT giai đoạn 2010-2020 của Tỉnh, đã nêu mục tiêu : “Xây dựng những nền

Trang 12

móng bước đầu cho một kết cấu hạ tầng về thông tin trên địa bàn có khả năng đáp ứng với nhu cầu cơ bản về thông tin trong hoạt động KT-XH tại địa phương”, và trong nội dung của kế hoạch đã có hạng mục về việc tiến hành xây

dựng các Cơ sở dữ liêu (CSDL) điện tử chuyên ngành của tỉnh để từng bước tích

hợp tạo lập Ngân hàng dữ liệu của tỉnh, phục vụ công cuộc phát triển KTXH

tai các địa phương

Qua thực tế của các tỉnh đã triển khai, ở nhiều nơi còn chưa thông nhất, có những tỉnh phía nam thuận nợi về vị trí địa lý lựa chọn giải pháp xây dựng hệ thống khai thác Online trên mạng diện rộng Intranet của tỉnh và mạng Internet, có những tỉnh miền núi phía bắc lựa chọn giải pháp xây dựng mô hình khai thác kiểu Offline thông tin được cập nhật theo định Về Nguyên lý hai giải pháp Online và Offline đều có những ưu nhược điểm Từ những phân tích đánh giá giải pháp triển khai trên, luận văn đã lựa chọn đề tài theo hai hướng xây dựng hệ

thống cả Online và Offline với tên đề tài: “Công nghệ VSAT-IP trong cung

cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH cấp Xã”

Ngoài phần mở đầu và kết luận luận văn được chia làm 4 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau:

Chương I: Tổng quan về các công nghệ truyền thông interner hiện nay

Trong chương này khái quát chung về các công nghệ truyền thông phổ biến hiện nay như DialUp, ADSL, WINMAX, Leased line, VSAT IP Các thành phần chính và các giao thức, kiến trúc mạng VSAT IP

Chương II: Các kỹ thuật điều chế trong công nghệ truyền thông Internet VSAT IP

Trong chương này nghiên cứu các kỹ thuật điều chế tín hiệu trong công nghệ truyền thông VSAT IP

Chương III: Kết quả thực nghiệm và ứng dụng

Trong chương này nghiên cứu xây dựng 04 mô hình đối với việc ứng dụng công nghệ truyền thông VSAT IP Tiếp đó ứng dụng 01 mô hình truyền

Trang 13

thông Internet VSAT IP tại các điểm xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên gồm các công việc: Khảo sát đánh giá các điểm xã triển khai thực hiện, lắp đặt thiết bị phần cứng, xây dựng cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin cho cấp xã

Do công nghệ triển khai là mới chưa phổ biến nhiều, việc nghiên cứu một

văn chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót, rất mong Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp góp ý và đóng góp để Luận văn hoàn thiện hơn

Học viên

Trang 14

KẾT LUẬN

Ngày nay, tuy các hệ thống thông tin vệ tinh VSAT không còn là một vấn đề mới nhưng nó vẫn đóng một vai trò quan trọng trong mạng viễn thông Do ưu thế về khả năng phủ sóng cùng tính linh hoạt và tính di động, nên hệ thống vô tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR cho phép các nhà khai thác phát triển mạng viễn thông một cách nhanh chóng ở các vùng có địa hình phức tạp và cơ sở hạ tầng viễn thông chưa cao Qua đồ án này, em đã nắm bắt được các vấn đề cơ bản của hệ thống VSAT truyền dẫn qua vệ tinh IPSTAR, các ưu nhược điểm của hệ thống truyền dẫn này Và từ đó, đã đưa ra thuật toán để có thể tính toán và thiết kế một tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR ứng với điều kiện địa hình cũng như thời tiết tại Việt Nam đáp ứng được các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng cũng như độ tin cậy cho phép

Ứng dụng Khoa học công nghệ phục vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của địa phương nơi triển khai mô hình Cụ thể là ứng dụng công nghệ vệ tinh VSAT-IP để đưa Internet về các xã vùng sâu, vùng xa mà hiện nay việc khai thác và sử dụng Internet chỉ có cách duy nhất là quy số (Dail-up) VNN 1260, VNN 1269, chất lượng đường truyền thấp, hay rớt mạng và chi phí cao Trong khi đó đường truyền Internet ADSL lại không đến được vì địa hình phức tạp, hiểm trở chưa thể triển khai được cáp quang

Xây dựng mô hình ứng dụng Hệ thống VSAT – IP (trạm vê tinh mặt đất cỡ nhỏ) đưa Internet về các xã vùng sâu, vùng xã mà hiện nay chưa có Internet Ngoài việc đưa tiến bộ KH&CN về với địa phương thông qua Internet bên cạnh đó là việc ứng dụng khoa học công nghệ và việc triển khai các đường lối, nghị quyết của Đảng, pháp luật của Nhà nước trên mạng Internet đến các xã một cách nhanh chóng, chính xác, giúp tiết kiệm chi phí, giảm thời gian đi lại, nhằm thúc đẩy mạnh mẽ và hữu hiệu hơn sự phát triển, ứng dụng CNTT&TT cho các vùng

nông thôn, vùng sâu, vùng xa, “Thu hẹp khoảng cách số, đưa những tiến bộ về

Trang 15

CNTT&TT trong sự nghiệp đổi mới đến với nông dân, nông thôn”, đảm bảo

quyền được hưởng thụ các sản phẩm CNTT&TT, góp phần nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, xây dựng nền khoa học tiên tiến nhằm đáp ứng yêu cầu của thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần từng bước thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn Tỉnh

Trang 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] “ Thông tin vệ tinh” Tổng cục bưu điện NXB khoa học và kỹ thuật

[2] Ks Đặng Anh Tuấn, “Thông tin vệ tinh” Trung tâm nghiên cứu ứng dụng

khoa học truyền hình 2/2002

[3] Vũ Đình Thành, “Hệ thống viễn thông” Trường đại học bách khoa Tp Hồ

Chí Minh 1996 NXB khoa học và kỹ thuật

[4] TS Nguyễn Kim Sách, “Thu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh” NXB Khoa

học Kỹ thuật 1991

[5] KS Ngô Anh Ba, “Truyền hình vệ tinh”, Hội vô tuyến điện tử Việt Nam,

chuyên đề Kỹ thuật truyền hình 1994

[6] Thái Hồng Nhị- Phạm Minh Việt “Hệ thống viễn thông” NXB Giáo Dục

tập 1,2

[7] “Satellite Communication System in future” F.Michael Naredi, William

[8] Design principles M Richnaria Macmillan New Electronics Introductions to Advanced Topics

F.Machoniccio, G.Morelli, Valdoni

[10] Satellite Communication Dennis Roddy McGraw- Hill

[12] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Phạm Khắc Kỷ, Hồ Văn Cừu, "Ứng dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang OFDM trong thông tin di động CDMA", Tạp

chí Bưu chính Viễn thông & Công nghệ Thông tin, số 12 tháng 8 năm 2004

[13] Nguyễn Văn Đức,“Lý thuyết và các ứng dụng của kỹ thuật OFDM”,

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006

[14] Ramjee Prasad “OFDM for Wireless Communications Systems”

Trang 17

[17] L.Hanzo, M.Munster, B.J.Choi and T.Keller “ OFDM and MC-CDMA for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting ”

All of Univesity of Southampton,UK, IEEE Press/ Wiley 2003

[18] Juha Heikala, John Terry, Ph.D “OFDM Wireless LANS : A Theoritical and Practical Guide” ISBN :0672321572

[19] Henrik Schulze and Christian Luders, “Theory and Application of OFDM and CDMA”, Fachhochschule Sudwestfalen Meschede, Germany-

2005

Quadrature Amplititude Modulation" New York: IEEE Press/ Wiley,

Apr.2000

[21] Richard van Nee, Ramjee Prasad, " OFDM for wireless multimedia

communications", Artech House, 2000

[22] Ahmad R.S Bahai, Burton R Saltzberg, “Multicarier Digital Communications Theory and Applications of OFDM”, Kluwer Academic

Publishers, 2002

[23] Một số địa chỉ Website

http://www.satsig.net http://www.telsat.com http://www.intelsat.com http://www.ipstar.com

http://www.BoarbandSatellite.com http://www.satellite-internet-vsat.com

Trang 18

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1

Được sử dụng rộng rãi trong kết nối máy tính tới Internet Dial-up networking sử dụng một modem, như giao diện giữa một máy tính PC với một mạng (chẳng hạn như Internet) Tốc độ kết nối có thể nên tới 56 kbps, quay số với một modem vẫn là phương pháp rẻ nhất và sẵn dùng để kết nối Internet

Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up

b) Nguyên lý hoạt động Dial-up networking

Dial-up networking là phương thức đơn giản nhất để kết nối tới Internet, máy tính chỉ kết nối qua đường điện thoại sử dụng modem Ban đầu sẽ lựa chọn một nhà cung cấp dịch vụ ISP và phần mềm quay số đã có sẵn trong hệ điều hành Windows với giao diện sử dụng đơn giản Với mỗi người sử dụng, khi quay số đòi hỏi một account truy cập với tên sử dụng và mật

Trang 19

khẩu truy cập dịch vụ tới nhà cung cấp ISP Sau khi thiết lập các thao tác đó xong, mỗi lần truy cập sau, khách hàng chỉ cần thực hiện kết nối bằng cách nháy kép chuột trên biểu tượng dial-up Dial-up networking cũng cắt dữ liệu thành các gói tin, mã hoá và gói dữ liệu trước khi gửi đi Dial-up networking sử dụng giao thức PPP (Point to Point Protocol) để gói dữ liệu truyền tin qua đường điện thoại

c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ Dial-up networking

- Về ưu điểm: Dễ sử dụng, thuận tiện cho các điểm có sẵn đường điện thoại,

phù hợp với các địa điểm gần trung tâm có địa hình thuận lợi triển khai mạng có dây

- Nhược điểm: Tốc độ truyền tải dữ liệu chậm 56Kb, phụ thuộc nhiều yếu tố

như đường truyền, khoảng cách truyền Thiết bị kết nối không có chức năng khuếch đại tín hiệu để giảm suy tổn trên đường truyền, cơ chế chống nhiễu

không có

1.1.2 Công nghệ truyền thông ADSL

a) Công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng - ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line)

Là kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê bao tới Nhà cung cấp dịch vụ Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều Tốc độ chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần so với tốc độ chiều lên (từ thuê bao tới mạng) Ðiều này phù hợp một cách tuyệt vời cho khai thác Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượng lớn dữ liệu tải về từ Internet

Trang 20

Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL

ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối tới tổng đài nội hạt, đường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng cho các cuộc gọi thoại thông qua thiết bị gọi là "splitters" có chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây

b) Nguyên lý hoạt động ADSL

ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sử dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt Ðường dây này được thiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) choán bởi cuộc thoại bình thường Tuy nhiên, nó cũng có thể chuyển tải các tần số cao hơn dải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại Ðó là dải phổ mà ADSL sử dụng

Hình 1.3: Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz

Trang 21

Các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâm phạm lẫn nhau trên đường truyền Các tần số mà mạch vòng có thể chuyển tải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải - sẽ phụ thuộc vào các nhân tố sau:

+ Khoảng cách từ tổng đài nội hạt + Kiểu và độ dầy đường dây

+ Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây

+ Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu

phi thoại khác

+ Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ ADSL

- Về ưu điểm: ADSL kết nối trực tiếp đến nhà cung cấp dịch vụ ISP nên tốc

độ truyền tải dữ liệu trên mạng này cao, có thể lên 8Mbs Công nghệ này sử dụng trên đường điện thoại, nên vừa thoại vừa kết nối Internet đồng thời

- Nhược điểm: Phụ thuộc khoảng cách từ thuê bao đến nơi đặt thiết bị ghép

kênh truy nhập DSLAP (Từ 5.5 đến 6 km) Phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng Internet mỗi quốc gia, đòi hỏi đường dây cáp đồng có bán kính từ 0.7-0.9 mm thì mới phát huy hết tối đa tốc độ (Khó có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu tối đa) Không phù hợp với nơi vùng sâu vùng xa

1.1.3 Công nghệ truyền thông Winmax

a) WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access): Là hệ

thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Họ 802.16 này đưa ra những tiêu chuẩn, chỉ tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải quyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm về giao diện vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) và lớp vật lý (PHY) WiMAX là một chuẩn không dây đang phát triển rất nhanh, hứa hẹn

Trang 22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho cả mạng cố định lẫn mạng không dây di động

Hình 1.4 Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX

Hai phiên bản của WiMAX được đưa ra như sau:

- Fixed WiMAX (WiMAX cố định): Dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004,

được thiết kế cho loại truy nhập cố định và lưu động Trong phiên bản này sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonnal Frequency Division Multiple) hoạt động trong cả môi trường nhìn thẳng – LOS (line-of-sight) và không nhìn thẳng – NLOS (Non-line-of-sight) Sản phẩm dựa trên tiêu chuẩn này hiện tai đã được cấp chứng chỉ và thương mại hóa

- Mobile WiMAX (WiMAX di động): dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e,

được thiết kế cho loại truy cập xách tay và di động về cơ bản, tiêu chuẩn

Trang 23

802.16e được phát triển trên cơ sở sửa đổi tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 để tối ưu cho các kênh vô tuyến di động, cung cấp khả năng chuyển vùng – handoff và chuyển mạng – roaming Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức đa truy cập ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA (Orthogonnal Frequency Division Multiple Access) – là sự phối hợp của kỹ thuật ghép kênh và kỹ thuật phân chia tần số có tính chất trực giao, rất phù hợp với môi trường truyền dẫn đa đường nhằm tăng thông lượng cũng như dung lượng mạng, tăng độ linh hoạt trong việc quản lý tài nguyên, tận dụng tối đa phổ tần, cải thiện khả năng phủ sóng với các loại địa hình đa dạng

b) Nguyên lý hoạt động WiMAX

Wimax cung cấp hai dạng dịch vụ vô tuyến:

- Đó là NLOS, loại dịch vụ Wifi, có một anten nhỏ gắn trên máy tính kết nối

với tháp anten Trong chế độ này, Wimax sử dụng băng tần số thấp 2-11 GHz (giống Wifi) Đường truyền bước sóng ngắn hơn thì không dễ dàng đứt do cản trở vật lý, chúng có thể tốt hơn để làm nhiễu xạ, chổ cong xung quanh khu vực chướng ngại vật

- Đối với dịch vụ LOS, các điểm anten đĩa cố định đặt trên đỉnh nhà hay điểm

cực hướng thẳng đến tháp anten Wimax Kết nối LOS thì mạnh và ổn định hơn, vì thế nó có thể gửi nhiều dữ liệu với mức lỗi thấp Đường truyến LOS sử dụng tần số cao hơn lên đến 66 GHz Tại mức tần số cao thì nhiễu thấp và sử dụng băng thông rộng hơn Truy cập kiểu Wifi bị giới hạn trong bán kính từ 4-6 dặm (vùng bao phủ khoảng 25 dặm vuông hoặc 65 km vuông giống như vùng của điện thoại tế bào) Do anten LOS mạnh hơn, trạm phát Wimax gửi dữ liệu tới máy tính hỗ trợ Wimax hoặc bộ định tuyến thiết lập trong vòng bán kính 30 dặm so với trạm phát (vùng bao phủ khỏang 3.600 dặm vuông hoặc 9.300 km vuông) Vùng phủ sóng rộng là ưu điểm nổi bật của công nghệ Wimax

Trang 24

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ WiMAX

- Về ưu điểm: WiMAX có lợi ích hết sức to lớn đối với các nhà sản xuất, các

nhà cung cấp dịch vụ và cả người sử dụng dịch vụ

+ Đối với nhà sản xuất: Trên cơ sở tiêu chuẩn chung, nhà sản xuất có thể

nhanh chóng phát triển các sản phẩm mà ít phải chi phí cho việc nghiên cứu, tạo thánh phần và dịch vụ mới Một nhà sản xuất có thể tập trung vào một lĩnh vực (chẳng hạn trạm gốc hay CPE) mà không cần thực hiện đầy đủ giải pháp từ đầu cuối đến đầu cuối

+ Đối với nhà cung cấp dịch vụ: Trên cơ sở nền tảng chung cho phép nhà

cung cấp dịch vụ giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh cũng như khuyến khích sự đổi mới Khả năng giảm các chi phí và mức đầu tư cho phép nhà khai thác tăng phạm vi phục vụ của mình Nhà khai thác không cón phụ thuộc vào một nhà cung cấp thiết bị riêng do các sản phẩm riêng biệt của từng hãng Hệ thống vô tuyến cho phép giảm các rủi ro cho nhà khai thác

+ Đối với người sử dụng dịch vụ: Người sử dụng tại các khu vực trước đây

chưa được cung cấp dịch vụ truy cập băng rộng nay có thể được sử dụng nhờ khả năng phủ sóng rộng của WiMAX Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch vụ truy nhập băng rộng Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảm các chi phí dịch vụ

- Về nhược điểm:

+ Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạn chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi Do công nghệ mới xuất hiện gần đây nên vẫn còn một số lỗ hổng bảo mật

+ Công nghệ này khởi xướng từ nước Mỹ, nhưng thực sự chưa có thông tin chính thức nào đề cập đến việc Mỹ sử dụng WiMAX như thế nào, khắc phục hậu quả sự cố ra sao

Trang 25

1.1.4 Công nghệ truyền thông LeadLine

a) Leased-Line : Là kênh thuê riêng, là một hình thức kết nối trực tiếp giữa

các node mạng sử dụng kênh truyền dẫn số liệu thuê riêng Kênh truyền dẫn số liệu thông thường cung cấp cho người sử dụng sự lựa chọn trong suốt về giao thức đấu nối hay nói cách khác, có thể sử dụng các giao thức khác nhau trên kênh thuê riêng như PPP, HDLC, LAPB v.v Về mặt hình thức, kênh thuê riêng có thể là các đường cáp đồng trục tiếp kết nối giữa hai điểm hoặc có thể bao gồm các tuyến cáp đồng và các mạng truyền dẫn khác nhau Khi kênh thuê riêng phải đi qua các mạng khác nhau, các quy định về các giao tiếp với mạng truyền dẫn sẽ được quy định bởi nhà cung cấp dịch vụ Do đó, các thiết bị đầu cuối CSU /DSU cần thiết để kết nối kênh thuê riêng sẽ phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ

Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line

- Khi sử dụng kênh thuê riêng, người sử dụng cần thiết phải có đủ các giao

tiếp trên các bộ định tuyến sao cho có một giao tiếp kết nối WAN cho mỗi kết nối kênh thuê riêng tại mỗi node Điều đó có nghĩa là, tại điểm node có kết nối kênh thuê riêng đến 10 điểm khác nhất thiết phải có đủ 10 giao tiếp WAN

Trang 26

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 để phục vụ cho các kết nối kênh thuê riêng Đây là một vấn đề hạn chế về đầu tư thiết bị ban đầu, không linh hoạt trong mở rộng phát triển, phức tạp trong quản lý, đặc biệt là chi phí thuê kênh lớn đối với các yêu cầu kết nối xa về khoảng cách địa lý

b) Nguyên lý hoạt động LeadLine: sử dụng giao thức là HDLC, PPP,

LAPB

- HDLC: là giao thức được sử dụng với họ bộ định tuyến Cisco hay nói cách

khác chỉ có thể sử dụng HDLC khi cả hai phía của kết nối leased-line đều là bộ định tuyến Cisco

- PPP: là giao thức chuẩn quốc tế, tương thích với tất cả các bộ định tuyến của

các nhà sản xuất khác nhau Khi đấu nối kênh leased-line giữa một phía là thiết bị của Cisco và một phía là thiết bị của hãng thứ ba thì nhất thiết phải dùng giao thức đấu nối này PPP là giao thức lớp 2 cho phép nhiều giao thức mạng khác nhau có thể chạy trên nó, do vậy nó được sử dụng phổ biến

- LAPB: là giao thức truyền thông lớp 2 tương tự như giao thức mạng X.25

với đầy đủ các thủ tục, quá trình kiểm soát truyền dẫn, phát triển và sửa lỗi LAPB ít được sử dụng

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ LeadLine

- Về ưu điểm: Thế mạnh của dịch vụ Leased line chính là tính linh hoạt, sự ổn

định, kết nối tới mọi địa điểm mà khách hàng yêu cầu Tốc độ truyền tải dữ liệu cao phù hợp với các ứng dụng như mạng riêng ảo (VPN), hội thảo từ xa (Video Conferencing), điện thoại Internet (IP Phone) Chất lượng đường truyền có độ ổn định và đảm bảo kết nối 24/24, Độ bảo mật cao, tốc độ nhanh và đúng với gói cước mà nhà cung cấp dịch vụ đáp ứng

- Nhược điểm: Giá thành thuê bao đường truyền cao so với các công nghệ

khác, cấu hình thiết bị đầu cuối tương đối phức tạp

Trang 27

1.1.5 Công nghệ truyền thông VSAT IP

a) Trạm thông tin vệ tinh mặt đắt cỡ nhỏ - VSAT (Very Small Aperture

Terminal): được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với một trạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ để từ đó kết nối qua mạng viễn thông mặt đất đến địa điểm theo yêu cầu của khách hàng VSAT là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh iPSTAR, cung cấp đa dịch vụ từ một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao Nó gồm ba thành phần cơ bản là: trạm cổng (Gateway), vệ tinh iPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal-UT) Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công cộng

Hình 1.6: Các ứng dụng của công nghệ truyền thông VSAT IP

b) Nguyên lý hoạt động VSAT IP:

VSAT là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh iPSTAR, cung cấp đa dịch vụ từ một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao Nó gồm ba thành phần cơ bản là: Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để vào mạng công cộng - mạng nội địa truy xuất tài nguyên) Sau đó, tài nguyên

Trang 28

11

Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao (UT) Các vệ tinh IP STAR sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ (spot beam) phủ chụp để truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường Các máy trạm tại mặt đất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải để hoạt động như các máy trạm bình thường của mạng mặt đất Phương thức truyền tải trên mạng VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến)

Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ VSAT IP

- Về ưu điểm: Công nghệ VSAT IP phù hợp với vùng sâu, vùng xa nơi mà

các công nghệ khác khó triển khai vì các lý do về địa hình, khoảng cách Tốc độ đường truyền cao đáp ứng các ứng dụng như Internet băng rộng tốc độ cao, mạng thuê riêng ảo VPN-IP, thuê kênh riêng IP, truyền hình hội thảo Thiết bị lắp đặt đơn giản và rất gọn nhẹ, thời gian cung cấp dịch vụ nhanh chóng, độ tin cậy cao Công nghệ VSAT IP áp dụng công nghệ phủ sóng

Trang 29

nhiều búp hẹp (spot beams) để tái sử dụng tần số, mở rộng phổ tần làm việc rộng hơn rất nhiều so với các vệ tinh thông thường, tăng công suất cho từng spot beam (mức EIRP có thể đạt tới 60dBW), cho phép giảm kích thước anten trạm đầu cuối, tăng tốc độ và chất lượng đường truyền Vệ tinh IPSTAR-1

còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA – Dynamic Link

Allocation) cho từng beam phù hợp điều kiện thời tiết khác nhau ở từng vùng,

đảm bảo không làm gián đoạn liên lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhất chưa từng áp dụng ở những vệ tinh thông thường

- Về nhược điểm: Vệ tinh VSAT IP chịu ảnh hưởng của thời tiết thông tin có

thể gián đoạn với lượng mưa lớn hơn 100 mm/h Ngoài ra toàn bộ thiết bị của VSAT được sử dụng cho các công nghệ chuyên biệt nên các thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc vào nhà cung ứng dịch vụ VSAT

1.2 Giới thiệu thành phần chính và các ứng dụng VSAT IP 1.2.1 Trạm cổng Gateway

a) Sơ đồ cấu trúc

Hình 1.8: Sơ đồ trạm cổng Gateway

Trang 30

13

b) Các thành phần chính

- TCP Accelerator (TCPA): Tối ưu hóa tốc độ truyền TCP qua vệ tinh (giảm

thời gian trễ, suy giảm chất lượng của giao thức TCP/IP qua vệ tinh) được thực hiện nhờ một phần mềm Flash Networks NettGain 2000 có chức năng tiếp nhận các gói tin TCP/IP rồi chuyển chúng sang giao thức BST (Boosted Session Transport) để truyền qua vệ tinh, trong khi các gói tin UDP (User Datagram Protocol) cho các ứng dụng như video streaming được giữ nguyên khi truyền ở phía UT có phần mềm Client để chuyển dịch dữ liệu nhận được thành các gói tin TCP/IP, UDP/IP Thủ tục này được làm tương tự cho hướng ngược lại

- Radio Resource Management (RRM): Đây là phần tử đặc biệt quan trọng

của trạm cổng, có chức năng quản lý các nguồn tài nguyên đường truyền vệ tinh, phân bổ hay giải phóng dung lượng cho các UT mỗi khi các trạm log-on hay log-off khỏi mạng và điều khiển các chức năng thực hiện trên TI, SI

Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management

Tx

Trang 31

TOLL-Trong đó:

+ RRM phân bổ tài nguyên đường truyền bao gồm: tần số, băng thông,

khe thời gian (time slots), mã hoá, điều chế và độ tăng ích (gain) trên cơ sở các yêu cầu kết nối của các UT và tài nguyên sẵn có, với mục đích giành cho mỗi UT chất lượng dịch vụ (QoS) tốt nhất có thể phù hợp theo cấp độ dịch vụ (CoS) đã được thiết lập cho mỗi UT Ngoài ra RRM còn có chức năng theo dõi và giám sát để hệ thống luôn hoạt động một cách tối ưu

+ Toll Interface (TI): gồm thiết bị phần cứng và phần mềm giao tiếp với

thiết bị phát TOLL (TOLL Tx) TI nhận các gói tin gửi từ FLP, sau đó sắp xếp và đóng gói, dưới sự điều khiển của RRM, theo định dạng khung của TOLL trước khi gửi tới TOLL-Tx Mỗi TI làm việc với 1 TOLL-Tx

+ TOLL-Tx: Nhận luồng bit đã được định dạng từ TI, mã hoá TPC, điều

chế (QPSK, 8-PAH, 16-PAH), ghép kênh OFDM và đổi thành trung tần 135MHz, sau đó đổi lên băng L (950-1450Mhz) và băng Ka, phát lên vệ tinh Mỗi trạm Gateway có tối đa tới 12 khối TOLL-Tx làm việc và 2 khối dự phòng Mỗi khối TOLL-Tx cho phép 20.000 Terminal kết nối đồng thời, với dung lượng truyền dẫn lên tới 186Mbps

+ STAR-Rx: nhận tín hiệu băng Ka từ vệ tinh, chuyển đổi tới dải tần 950

đến 1450 MHz sau đó thực hiện tách kênh, giải điều chế, và giải mã tín hiệu Các gói tin TCP (BST), UDP được lọc ra và gửi tới SI để ghép lại với các gói IP bị phân mảnh khác để gửi tới các thiết bị đầu cuối ứng dung Mỗi khối STAR-Rx có dung lượng truyền dẫn tới 8Mbps

+ STAR Interface (SI): Nhận các gói tin TCP, UDP từ STAR-Rx, sau đó

xử lý và sắp xếp thành các gói tin IP rồi gửi tới IPR theo sự điểu khiển của RRM Ngoài ra SI còn có các chức năng khác : xử lý các bản tin báo hiệu giữa trạm cổng và UT; giám sát hoạt động của kênh để kịp thời báo

Trang 32

15

cáo cho RRM để đưa ra sự điều chỉnh phù hợp Mỗi SI làm việc được với 10 STAR-Rx Mỗi gateway có tối đa tới 10 SI Mỗi SI có thể cho phép tới 20.000 UT kết nối đồng thời

+ Network Management (NM): Thực hiện các chức năng về quản trị

mạng chung như: quản lý lỗi, phát hiện và đưa ra các cảnh báo mỗi khi có sự cố về phần cứng hay phần mềm; quản lý cấu hình, cập nhật theo dõi các thay đổi về cấu hình hoạt động của các thiết bị; quản lý truy nhập mạng, cấp tên, passwords và quyền truy nhập cho từng người sử dụng; quản lý hệ thông tính cước…

- Forward Link Processor (FLP): bao gồm phần mềm chạy trên máy chủ,

thực hiện các chức năng TCPA, lọc và xắp sếp các gói tin IP đúng thứ tự ưu tiên theo chất lượng dịch vụ (QoS) và phân loại dịch vụ (CoS) trước khi gửi tới TOLL Interface (TI) Ngoài ra FLP còn có chức năng giám sát hoạt động, lỗi, tương tác với thiết bị quản lý tài nguyên (RRM) phân bổ tài nguyên đường truyền cho các UT Bản tin cước từ TI và SI được hợp nhất tại đây rồi chuyển tới NMS và máy chủ tính cước

- Acounting server/Call Record server: Nhận dữ liệu từ NMS và lưu trữ tại

cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đích tính cước Và tuỳ thuộc vào ứng dụng cung cấp mà trạm Gateway được trang bị thêm, gồm các ứng dụng

+ Các đường truyền kết nối băng rộng với mạng Internet, trụ sở khách

hàng cho các 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

+ CallManager Server: cho ứng dụng thoại, fax

+ Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghị

Trang 33

- Core IP Router (IPR): Thực hiện trên một router riêng biệt có năng lực

chuyển mạch và định tuyến mạnh; định tuyến các gói tin IP vào, ra giữa các thiết bị trong mạng iPSTAR và các mạng bên ngoài Router sử dụng giao thức BGP (Border Gateway Protocol) dùng phổ biến trên Internet để trao đổi thông tin định tuyến trong mạng, dựa trên chương trình quản lý định tuyến BRM (Border Route Manager)

c) Hoạt động của trạm Gateway

- Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, được thiết kế hoạt động theo cấu hình

dự phòng (1+1) cho phần cao tần, anten chính và dự phòng được phân tập theo không gian, cách nhau từ 40 đến 60 km, để tránh ảnh hưởng của thời tiết lên đồng thời tới hai địa điểm.Hệ thống cao tần tại hai địa điểm được kết nối trực tiếp với nhau bằng cáp quang

- Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT được gọi là TOLL Link - được viết

tắt từ Turbo Product Coded Orthogonal Frequency Multiplexed L-coded Link, trong đó : mã hoá Turbo được sử dụng để cải thiện tỷ lệ bit lỗi (BER), ghép kênh OFDM (ghép kênh theo các dải tần số trực giao, trong đó mỗi dải tần lại được truy nhập theo thời gian - kỹ thuật TDM) để tăng dung lượng truyền dẫn, L-code (được thiết kế riêng cho trạm Gateway) kết hợp của kỹ thuật sửa lỗi và điều chế nhằm nâng cao chất lượng đường truyền phù hợp cho những điều kiện thời tiết khác nhau

Trang 34

17

Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link

- Luồng tín hiệu OFDM của TOLL Link ghép từ 16 kênh 3.375MHz (được

gọi là ‘band’) truyền đi trên dải thông tới 54MHz, các kênh được đánh số 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 từ tần số thấp nhất tới tần số cao nhất Mỗi một yêu cầu kênh từ các UT được RRM gán theo trình tự từ kênh trung tâm tiếp đến là kênh gần nhất bên trái rồi bên phải tương ứng, Ví dụ : 0,15,1,14,2,13,3… Mỗi kênh 3.375MHz lại được phân thành 256 khe thời gian (time slots) trong một khung, mỗi slot mang 4096 symbols, trong đó 4 slots đầu dùng cho đồng bộ và điều khiển liên lạc trong hệ thống Các UT trên cùng kênh trong cùng khung có thể sử dụng các phương thức điều chế, mã hoá khác nhau tuỳ theo dịch vụ của UT đó và điều kiện thời tiết nơi đặt UT Do đó mỗi khung TOLL Link có 256 # 4096 = 1.048.576 symbols, và khoảng

thời gian mỗi khung là 1048576 symbols/3.375 Msymbols/sec = 0.311 sec

- Đường truyền dẫn từ UT đến Gateway gọi là STAR Link - Slotted Aloha

TDMA Aloha Return Link, để chỉ 3 kỹ thuật truy nhập Slotted Aloha, Aloha, TDMA dùng cho hướng truyền này Mỗi một phương thức truy nhập được sử

Trang 35

dụng linh hoạt thông qua điều khiển của RRM phù hợp cho loại dịch vụ hay lưu lượng gán cho mỗi UT

Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link

- Một dải tần 500MHz chia thành 237 băng con, mỗi băng có độ rộng

2.11MHz (gọi là ‘STAR band’), mỗi STAR band có thể được chia thành một trong năm loại kênh (sóng mang) tuỳ vào đặc tính lưu lượng và kiểu truy nhập: 16 kênh 132Khz ; 8 kênh 264 KHz ; 4 kênh 528KHz ; 2 kênh 1.026MHz ; hoặc 1 kênh 2.11 MHz

- Mỗi một sóng mang lại được phân theo các định dạng khung (TDM) khác

nhau, trong mỗi khung có thể được phân thành 256, 128, 64, 32 hoặc 16 time slots tuỳ thuộc đặc tính liên lạc của UT Cho mục đích đồng bộ, khoảng thời gian cho một khung của STAR Link cũng giống TOLL Link là 0.311sec, và do tốc độ STAR Link được thiết kế bằng nửa tốc độ TOLL Link nên mỗi khung STAR cho có tổng cộng là 524288 symbols Sau đây là một ví dụ về cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh, 64 slot, điều chế QPSK:

Trang 36

19

Hình 1.12: Cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh

1.2.2 Vệ tinh IPSTAR a) Thông tin chung

IPSTAR là vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh dùng quang phổ băng tần Ku cho đường tín hiệu đến người dùng Phổ tần băng Ku cung cấp giải pháp dịch vụ tối ưu trong khu vực Châu á Thái Bình Dương với đường truyền tốc độ cao phù hợp các ứng dụng khách hàng V-SAT

Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo

Trang 37

- Giao tiếp giữa trạm cổng IPSTAR và trạm đầu cuối trong vùng phủ sóng vệ

tinh Hướng tải xuống (Forward link) đến trạm đầu cuối là phương thức TDM overlaying OFDM với công nghệ tối đa hóa độ hiệu dụng phổ tần Kênh tải lên (Return link) từ trạm đầu cuối dựa trên công nghệ truy cập đa phương thức Multimode Multiple Access MF-TDMA Phương pháp truy cập có thể chọn lựa nhờ Hệ thống Quản lý mạng tại trạm cổng (NMS) phù hợp với yêu cầu tốc độ bit của ứng dụng và mật độ lưu lượng, bao gồm TDMA-DAMA cho liên lạc thoại và Slotted Aloha cho lướt web và các lưu thông truyền loạt Mỗi phương thức sử dụng mã hoá sửa lỗi tiên tiến cho phép uplink sử dụng các ăngten cỡ nhỏ và thiết bị khuếch đại công suất cho tốc độ chuyển dữ liệu cao IPSTAR là vệ tinh thế hệ mới với tính năng và dung lượng chưa từng có không cần có trọng tải tự tái sinh Nó loại bớt thiết bị xử lý tiêu thốn năng lượng, nặng nề và độ tin cậy không cao như ở các vệ tinh thế hệ trước, cho phép độ tin cậy và ổn định như các vệ tinh viễn thông truyền thống và vượt trội hơn bất kỳ vệ tinh băng rộng nào hiện dùng bộ xử lý on-board

- Khả năng phân luồng, chuyển luồng, tính năng thông minh được điều khiển

tập trung từ mặt đất, tại trạm cổng với các trung tâm điều khiển mạng, cho phép nâng cấp sau này các thiết bị điện tử và phần mềm sẵn có Nền mạng IPSTAR có thể phân bổ dung lượng tự động (Công nghệ Quản lý băng thông và Công suất linh động - Dynamic Power Management and Dynamic Bandwidth Management) tùy thuộc vào yêu cầu thực tế để duy trì liên lạc tại mức Chất lượng dịch vụ (QoS) cao nhất có thể Sự phân bổ này được kiểm soát và điều khiển linh động thông qua Trung tâm điều khiển Trọng tải vệ tinh-Satellite Payload Operation Centers (SPOC) với chất lượng đường truyền thông tin được xử lý trực tuyến nhờ Hệ thống Trung tâm Quản lý điều hành mạng và Trạm cổng - Gateway and Network

Trang 38

21

b) Đặc tính kỹ thuật

- Điều khiển công suất linh hoạt: Công nghệ mới này sử dụng tối ưu năng

lượng công suất giữa các búp sóng và cho phép dự trữ công suất 20% cho các búp sóng có khả năng bị ảnh hưởng bởi trời mưa nên vẫn duy trì đường truyền Với phủ sóng vệ tinh trên vùng địa lý rộng, chắc chắn là mưa sẽ không liên tục trên toàn khu vực Vì thế, việc điều khiển công suất linh hoạt cho các búp sóng cần thiết là phương pháp hiệu quả để tăng cao khả năng hoạt động và độ tin cậy của đường truyền của toàn hệ thống IPSTAR

- Điều chế và mã hoá tương hợp (ACM): Do kết nối vệ tinh luôn có băng

thông trên lý thuyết thấp hơn kết nối cáp quang nên cần có công nghệ quản lý băng thông hiệu quả để duy trì tính cạnh tranh của hệ thống vệ tinh băng rộng Trung tâm quản lý mạng được dùng để phân bổ dung lượng băng thông cho mỗi đường truyền tùy theo đặc điểm truyền dẫn hiện tại, khi tắc nghẽn hệ thống, theo điều kiện đường truyền và yêu cầu của khách hàng Công nghệ này điều chỉnh băng thông linh động (điều chế và mã hoá) phù hợp với những thay đổi về điều kiện thời tiết nên duy trì khả năng thực hiện của đường truyền Công nghệ điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hiện dùng trên mặt đất nên có thể nâng cấp trong tương lai nếu có yêu cầu

- Công nghệ điều chế và mã hoá mới: Các công nghệ điều chế và mã hoá của

IPSTAR cho sử dụng hiệu quả băng tần radio cho tốc độ truyền dữ liệu số cao và linh hoạt Hệ thống này cho phép sử dụng những ăngten cỡ nhỏ và thiết bị phát sóng thích hợp sử dụng trong nhà và trong doanh nghiệp và có thể duy trì tới 99.6% khả năng thực hiện của đường truyền Điều chế và mã hoá (các chỉ tiêu của đường truyền) có thể điều chỉnh linh động nên cho dung lượng băng thông linh hoạt giúp tối ưu hoá cân đối giữa tốc độ bit và những thay đổi đột ngột về điều kiện thời tiết (ví dụ như có mưa)

Trang 39

c) Vùng phủ sóng

- Công suất búp phủ: Các búp phủ hẹp và búp phủ rộng, dung lượng lớn trên

40 Gbps giao tiếp 2 chiều sử dụng ăng ten chuẩn cỡ 120cm tại búp phủ hẹp và cỡ 180cm tại búp phủ rộng Trên cơ sở contour danh nghĩa trong điều kiện trời trong và công nghệ quản lý băng thông hiệu quả.

- IPSTAR-1 là hệ thống vệ tinh khu vực có búp sóng ở 22 nước trong khu vực

Châu á Thái Bình Dương với băng tần Ku (84 búp phủ hẹp, 3 búp phủ rộng và 7 búp phủ quảng bá) và băng tần Ka (18 búp sóng feeder và các trạm cổng) IPSTAR-1, là vệ tinh băng rộng đầu tiên trong khu vực Châu á - Thái Bình Dương do tập đoàn Shin Satellite Plc của Thái Lan vận hành và khai thác Vệ tinh do Space Systems/Loral chế tạo với 114 bộ phát đáp, tổng dung lượng

Đông ngày 11/8/2005

Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR

Trang 40

23

- Vệ tinh IPSTAR-1 bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam bằng 4 búp hẹp và

01 búp rộng, làm việc ở băng tần Ka, Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gbps cho cả 2 chiều lên, xuống, được phân bổ như sau:

1.2.3 - Thiết bị đầu cuối UT (User Terminal) a) Thông tin chung

Hình 1.15: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR tại Việt nam

Hình 1.16: Thiết bị chuyển đổi tín hiệu vệ tinh modem, antena