Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR và ứng dụng truyền dữ liệu

MỤC LỤC

Các ứng dụng hai chiều

Truyền dữ liệu

Thông tin vệ tinh VSAT hai chiều bổ sung thêm cho các dịch vụ thông tin một chiều ở trên, các dịch vụ thông tin VSAT hai chiều mang lại một phạm vi ứng dụng gần như không giới hạn. Các ứng dụng điển hình của mạng như: chuyển đổi truyền trọn gói các file dữ liệu quản lý trong kinh doanh từ các chi nhánh về trung tâm xử lý dữ liệu, thu thập dữ liệu và đặc biệt cung cấp dịch vụ điều khiển và giám sát dữ liệu theo yêu cầu (SCADA), các dịch vụ thư điện tử, xử lý từ xa các VSAT có thể truy cập vào một máy tính chủ thông qua Hub.

Video hội nghị

Đối với truyền dữ liệu, các mạng VSAT thương mại ngày càng sử dụng phổ biến cho rất nhiều hình thức truyền dữ liệu khác nhau, đặc biệt là với truyền dữ liệu hai chiều. Điều này làm cho tính linh động của mạng tăng lên rất nhiều và đặc biệt là đối với kiểu truyền dữ liệu và file theo phương pháp tương hổ hoặc theo kiểu luân phiên hỏi đáp.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CỦA VSAT

TDMA là phương pháp đa truy cập phân chia theo thời gian, TDMA thường đi kèm với ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM), là phương pháp đa truy cập hoàn toàn bằng kỹ thuật số rất hiệu quả cho việc thiêt lập các mạng có cấu hình điểm đối điểm, điểm đối đa điểm và cấu hình mạng lưới (Mesh). Trong tất cả các trường hợp, mỗi loại giao thức giao thức người dùng đều có các chức năng cổng giao tiếp cần thiết của riêng nó.Cả Hub lẫn VSAT đều có thể cung cấp các giao tiếp mạng với cấu trúc này, cấu trúc mà chúng ta cấu hình để hỗ trợ bất kì loại nào trong các loại giao thức người dùng.

Hình 1.1: Hoạt động của hệ thống VSAT sử dụng TDM/TDMA Từ VSAT số: 7,8,9 5,6 ..

KẾT NỐI VỚI CÁC DTE ĐỊNH HƯỚNG GểI CỦA NGƯỜI SỬ DỤNG VÀ VỚI CÁC MẠNG DỮ LIỆU MẶT ĐẤT

Kết nối với các DTE của người sử dụng

Khi kết nối mạng thông tin dữ liệu với nhau, một cổng giao tiếp nói chung thực hiện việc chuyển đổi tại các lớp OSI cao giữa các giao thức thông tin mạng không đồng dạng (ví dụ các cổng giao tiếp thư điện tử và các cổng giao tiếp truyền tin). Nếu không tính đến trễ vệ tinh trong giao tiếp X25 cục bộ này, thì các giá trị định thời và các kích thước cửa sổ của các giao thức X25 lớp 2 và 3 trong thiết bị người dùng sẽ không cần phải được điều chỉnh khi sử dụng với các mạng VSAT.

Kết nối với các mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gói (PSPDN)

Giá trị định thời của các thủ tục trong lớp 3 có yêu cầu chuyển đổi giữa các đầu cuối thì lớn hơn đáng kể so với độ trễ đi-về của vệ tinh, do đó chúng được duy trì không đổi trong thiết bị người dùng. Sau khi nhận được gói tin này, cổng giao tiếp ở xa tiến hành cắt bỏ ngững thông tin được gắn vào bởi cổng giao tiếp gởi, rồi tiến hành chuyển đổi khuôn dạng gói tin và đưa tới giao diện mạng cục bộ của nó.

KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT VÀ HUB - NHIỄU VÀ CÁC VẤN ĐỀ KHI HOẠT ĐỘNG

VSAT - KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT
Kỹ thuật trạm mặt đất Hub
Các loại nhiễu

Đối với một kích thước anten Hub cho trước, mức công suất đầu ra danh định được cung cấp bởi HPA được xác định thông qua việc tính toán năng lượng đường tuyền tuyến ra: nó phụ thuộc chủ yếu vào các thông số anten, đường kính anten VSAT ở xa, vào số lượng sóng mang phát đi (đặc biệt là trong trường hợp Hub dùng chung) và vào mức lùi lại (Backoff) cần thiết được quy định bởi đặc tính xuyên điều chế của HPA. Vì vậy, các sóng mang đến VSAT (đường xuống) và từ VSAT (đường lên) tỏ ra nhạy với nhiễu hơn so với các sóng mang tương ứng của Hub. Việc sử dụng anten có kích thước nhỏ ở trạm VSAT làm nảy sinh những vấn đề về nhiễu rất đặc biệt bới anten nhỏ có khả năng kháng nhiễu hạn chế. * Phần này giới thiệu những vấn đề về nhiễu như sau:. • Môi trường gây nhiễu của các mạng VSAT. • Các giới hạn cơ bản về kỹ thuật anten. • Các phương pháp xác định và hạn chế nhiễu giữa các hệ thống FSS mà trong đó các mạng VSAT sử dụng. • Các vấn đề chia sẽ các sóng mang FSS. Các nguồn nhiễu chính cần phải quan tâm:. o Các thành phần nhiễu xuyên điều chế tạo ra tại các trạm mặt đất cùng truy cập vào một vệ tinh. o Các bức xạ giã tạo của các trạm mặt đất cùng truy cập vào một vệ tinh. o Phát xạ lệch trục của các trạm mặt đất truy cập vào các vệ tinh kế cận. o Các tín hiệu được truyền đến bộ phát đáp dùng cùng tần số được phân cực vuông góc của cùng một vệ tinh. o Các tín hiệu từ các hệ thống VIBA mặt đất có cùng tần số. o Các tín hiệu được truyền đi từ các vệ tinh kế cận. o Các tín hiệu được truyền đi trên bộ phát đáp dùng cùng tần số được phân cực vuông góc. o Các phát xạ ngoài băng từ các bộ phát đáp kế cận trên cùng một vệ tinh. o Các phát xạ giả tạo do bề mặt quả đất tạo ra và được anten trạm mặt đất thu vào. o Các tín hiệu truyền từ các hệ thống VIBA có cùng tần số. * Có hai loại nhiễu cơ bản:. a) Nhiễu dạng tạp âm: đối với loại này, mật độ phổ công suất tín hiệu nhiễu có thể được hệ thức hóa với các quá trình thống kê có tính cố định hay lặp đi lặp lại. b) Nhiễu không phải dạng tạp âm: nó liên quan đến các tín hiệu không có mật độ phổ công suất cố định hay lặp đi lặp lại, ví dụ tín hiệu FM/TV.

Hình 2.1: Cấu hình tiêu biểu của một trạm VSAT

GIỚI THIỆU VỀ VSAT IP-STAR

Kỹ thuật của mạng VSAT IPSTAR
Công nghệ của IPSTAR

Thực tế dùng FDMA cho các kênh đường lên thì dễ điều khiển hơn dùng TDMA và dẫn đến yêu cầu EIRP từ các trạm mặt đất có thể có giá trị tối thiểu, trong khi đó TDM (dạng sóng liên tục) là kỹ thuật có tính truyền thống đơn giản nhất cho đường xuống (ở tuyến ra) xét cả về phương diện cả phát tín hiệu từ vệ tinh xuống và thu tín hiệu ở các trạm. Sự kết hợp TDM, TDMA và FDMA cho phép xử lý hàng ngàn đầu cuối trạm VSAT cùng chia sẽ trên một phần tử của bộ phát đáp.Tất cả các bản tin (tuyến vào hay tuyến ra) thường được định dạng dưới dạng các gói dữ liệu.Trong thực tế hệ thống VSAT thực hiện như một mạng chuyển mạch gói, trong đó với các giao thức bên trong đảm bảo việc truyền dữ liệu với độ tin cậy cao.

Hình 3.1. VSAT IPSTAR với công nghệ phủ sóng nhiều búp hẹp (spot beams)

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾTÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Từ đó, tài nguyên được truyền tải theo dạng sóng vô tuyến lên tới các vệ tinh IP STAR, rồi qua các búp sóng nhỏ từ IP STAR chụp xuống đưa dữ liệu theo dạng sóng đến các UT (User Terminal - Trạm vệ tinh thuê bao). Như vậy, rất dễ nhận thấy ưu điểm của VSAT trong việc phủ sóng Internet và viễn thông quốc gia đến các vùng miền xa xôi, địa hình hiểm trở mà đường kết nối hay cáp quang không thể kéo tới.

VSAT IPSTAR VSAT IPSTAR

CÁC THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TOÁN

Khi xem xét đến nhiễu các nhà vận hành vệ tinh sử dụng nhiều phương pháp khác nhau (như ở Intersat sử dụng thông số C/N(dB) để xem xét nhiễu trong khi ở Eutesat thì ngược lại sử dụng C/No(dBHz)).  Sự chiếm dụng của một mạng VSAT có thể được miêu tả bởi 2 đại lượng : + Sự chiếm dụng băng thông : là tỉ số tổng các băng tần được phân phối cho mỗi sóng mang của mạng chia cho độ rộng băng thông bộ phát đáp.

BÀI TOÁN THỰC TẾ

Tính toán góc ngẩng và góc phương vị

+ Sự chiếm dụng công suất : là tỉ số EIRP cần dùng cho mỗi sóng mang của mạng chia cho EIRP hữu dụng của bộ phát đáp (EIRP ở trạng thái bão hòa trừ cho toàn bộ mức lùi đầu ra. Đây là công suất phát thực của trạm mặt đất tính từ Anten trạm mặt đất và được tính bằng tích độ lùi đầu ra OBO với công suất phát trạm mặt đất bão hòa PTXsat.

Để tính góc ngẩng anten trạm mặt đất, ta có thể dựa vào hình vẽ 4. 3:

OBO =

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/N o ) Usat

Độ lợi của anten thu (trên 1m2) được tính bằng biểu thức:. Với: fU : là tần số tín hiệu phát lên. Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng trên 1m2 được tính bằng công thức:. Trong đó: EIRPe : Công suất bức xạ đẳng hướng của trạm mặt đất LU : Suy hao tuyến lên. Độ lùi đầu vào IBO. a) Độ lùi đầu vào IBO1 của một trạm. Trong các tuyến thông tin vệ tinh, chất lượng của tuyến được đánh giá bằng tỷ số công suất sóng mang trên công suất tạp âm (C/No), hay công suất sóng mang trên nhiệt tạp âm tương đương (C/To). Tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào bản thân máy thu, vào môi trường bên ngoài như môi trường truyền sóng và can nhiễu phụ thuộc các hệ thống viba lân cận…. 1) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat.

Hình 4.5 : Hệ số (G/T) của trạm mặt đất. Ở đây (G/T)Emax được tính bằng biểu thức:

VIỆT NAMVIỆT NAM

Tính toán đường truyền tuyến thông tin vệ tinh ThaiCom-1A đối với trạm mặt đất đặt tại Đà Nẵng

Tính toán thông số mạng (Network IPSTAR)
Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên (C/N o ) U

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat được tính theo công thức (4.21):. Thay số vào ta được:. Độ lùi đầu ra OBO. a) Tổng độ lùi đầu ra OBOt. Những tuyến thông tin vô tuyến dùng cho việc kết nối giữa các trạm mặt đất cần nghiên cứu để đảm bảo quá trình thông tin liên lạc liên tục.Với đặc điểm môi trường truyền (vô tuyến) và các tác nhân bên ngoài tuyến (do mưa, tần khí quyển…) là các yếu tố quan trọng để xác định các thông số làm việc của trạm mặt đất và vệ tinh.

Cấu hình mạng cụ thể mạng VSAT IPSTAR thực hiện trên băng Ku với đường lên là 14,25(GHz) và đường xuống là 12,7(GHz)

CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG

Khi đó, chúng ta thay đổi các thông số nhập vào (chú ý phải nhập từ mạng hay Form UpLink chứ không nhập số liệu vào Form DownLink) để thực hiện lại việc tính toán để nhận được kết quả theo yêu cầu. Dim a As Double Dim j As Double Dim v As Double Dim f As Double Dim Pt As Double Dim G1 As Double Dim Phi1 As Double Dim IBO1 As Double Dim CNosat As Double Dim CNot As Double Dim GTsl As Double Dim CNo1 As Double Dim Ar As Double Dim Arg As Double.