Đây là hướng từ VSAT tới Hub, sử dụng chuẩn DVB-RCS.
Hình 2.19: Mô hình hướng dữ liệu lưu chuyển trên kênh hướng đến Hub
Đầu tiên các gói tin được gửi đi từ máy tính của người dùng → Card giao diện mạng → Khối xử lý giao thức dữ liệu (DRPP). DRPP thực hiện phân loại gói
82
tin IP, sắp xếp, tối ưu hoá giao thức TCP chuyển đổi thành các gói tin dạng Backbone → Server xử lý kết nối vệ tinh (RSP) tại VSAT. RSP thực hiện đóng khung các gói tin Backbone thành các tế bào ATM sử dụng lớp tương thích ATM loại 5, tiếp đó thực hiện sắp xếp 02 tế bào ATM vào khung thời gian-tần số (TRF), mã hoá Turbo và gửi tới → Bộđiều chế tín hiệu sóng mang. Bộđiều chế thực hiện ánh xạ các bit và điều chế QPSK hoặc 8PSK, thiết lập thông số suy hao để điều chỉnh mức công suất truyền → Khối khuếch đại công suất hướng lên (BUC) thực hiện khuếch đại và đổi tần (L-band) thành tín hiệu cao tần RF hướng lên (C- Band/Ku - Band) → qua anten bức xạ sóng cao → Vệ tinh Vinasat-1 thông tin dưới dạng cụm theo tiêu chuẩn DVB-RCS. Bộ đổi tần vệ tinh Vinasat -1 thực hiện đổi tần hướng xuống và thực hiện phát → Trạm Hub trung tâm.
Hình 2.20: Hướng dữ liệu khi qua VSAT đến trạm Hub
Sau khi tín hiệu DVB-RCS tới trạm Hub qua bộ thu tín hiệu vệ tinh tại anten (RFT) được Bộ khuyếch đại tạp âm thấp khuếch đại → chuyển đến Bộ thu đa sóng mang (MCR). MCR thực hiện giải điều chế và mã hoá dữ liệu hướng đến nhận
được này từ RFT, gắn các thông tin về thời gian, tần số, công suất... Định kỳ 10ms MCR sẽ tập hợp các các cụm dữ liệu rồi gửi chúng tới → Khối xử lý kết nối vệ tinh
tại Hub (HSP) qua VLAN.
Khối xử lý kết nối vệ tinh sau khi nhận được các khung thời gian - tần số (TRF) từ khối MCR sẽ thực hiện sắp xếp lại thứ tự các khe thời gian tần số này, sau đó
đóng gói chúng trở lại thành định dạng tế bào ATM sử dụng lớp tương thích ATM loại 5 (AAL5) và thực hiện tái tạo lại các gói tin dạng Backbone như lúc đầu → gửi chúng tới Server xử lý giao thức dữ liệu tại trạm Hub (DPS). DPS thực hiện chuyển
83
thích hoá với các giao thức mạng thông thường như NAT, RIP2, IGMP... sau đó gửi những gói tin IP này tới → Router biên và sau đó là tới các mạng của người dùng Internet/Extranet...
Hình 2.21: Quá trình xử lý thông tin tại trạm Hub
2.4.2 Hướng đi: .
Đây là hướng từ Hub tới các trạm đầu cuối VSAT, sử dụng chuẩn DVB-S2
84
1 Server xử lý giao thức (DPS) đặc trách sẽđiều khiển tốc độ dữ liệu của Server quản lý chất lượng. Server xử lý giao thức này nhận trực tiếp thông tin về SNMP từ
thiết bịđóng gói khung IP (IPlex) đây là phần tử lưu giữ thông số về tốc độ bit hiện thời của 1 phân hệ mạng (NS) hướng đi hiện tại. Server quản lý chất lượng sẽ thực thi các quy định về chất lượng dịch vụ đã được xác định bởi người quản trị mạng bằng cách gắn các thông số chất lượng này vào phần đầu của các gói tin, sau đó gửi chúng tới → Server xử lý giao thức.
Hình 2.23: Hướng dữ liệu lưu chuyển qua Server quản lý chất lượng dịch vụ
Server xử lý giao thức lúc này sẽ thực hiện mã hoá các gói tin IP thành gói tin dạng Backbone, gắn thông số vềđiều chế mã hoá theo yêu cầu vào phần đầu gói tin IP và gửi chúng tới khối đóng gói khung IP (IPlex) thông qua các đường hầm các dạng dữ liệu (Data, VoIP, Abis,…). Khối đóng gói khung IP thực hiện xử lý các gói tin theothứ tự ưu tiên, chuyển đổi các gói tin Backbone sang định dạng khung
chuẩn MPEG-2, đóng gói các khung MPEG-2 cùng với các tham số về mã hoá -
điều chế vào các khung dạng Baseband sau đó gửi các khung Baseband này tới bộ điều chế với chu kỳ 20ms thông qua giao diện nối tiếp bất đối xứng (ASI). Một bộ
sắp xếp các khung Baseband thực hiện sắp xếp chúng theo chếđộ mã hoá - điều chế
85
Hình 2.24: Định dạng dữ liệu khi qua Bộ đóng gói khung IP
Theo hình vẽ trên, một khung MPEG-2 có thể được chia thành 02 khung
Baseband với chế độ mã hoá và điều chế khác nhau để tối đa hoá sử dụng băng thông hệ thống. Mục đích của việc chia thành 02 khung Baseband khác nhau là để
các trạm VSAT có thể dễ dàng thu, giải mã và điều chế giữa 02 loại điều chế Y (tốc
độ cao hơn) và điều chế X (tốc độ thấp hơn). Bộ điều chế sau khi nhận được các khung dữ liệu dưới dạng Baseband từ bộđóng gói khung IP sẽ gắn các thông tin về
mã hoá sửa lỗi (FEC) theo chuẩn BCH và LDPC vào phần đầu khung dữ liệu, thiết lập hệ số roll-off (thông thường 20%) và cuối cùng thực hiện điều chế theo một trong 4 phương thức QPSK, 8PSK, 16APSK hay 32APSK tùy thuộc vào điều kiện môi trường truyền dẫn.
86
Tại Bộ điều chế, sau khi thực hiện điều chế - mã hoá luồng dữ liệu sẽ được gửi tới →Switch cao tần và tới → Bộ thu phát vệ tinh để thực hiện khuếch đại, đổi tần hướng lên đưa tới → Anten trạm Hub dưới dạng chuẩn tín hiệu DVB-S2 → và phát lên vệ tinh Vinasat-1. Sau khi nhận được tín hiệu gửi tới từ anten, vệ tinh thực hiện lặp tín hiệu, đổi tần xuống rồi gửi → tới các trạm đầu cuối VSAT. Sau khi tín hiệu tới bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNB) phía sau anten VSAT. Bộ khuếch đại tạp âm thấp sẽ khuếch đại và đổi tần sang băng tần L → tới Bộ giải điều chế. Bộ giải
điều chế thực hiện giải điều chế, mã hoá tín hiện nhận được thành dòng dữ liệu định dạng MPEG-2 và gửi tới →Server xử lý kết nối vệ tinh (RSP). Tại đây RSP sẽ lấy ra các khung dữ liệu MPEG-2 thông qua thông tin tại phần đầu khung và thực hiện chuyển đổi chúng thành gói tin dạng Backbone→ Server xử lý giao thức chuyển đổi
các gói tin Backbone thành các gói tin IP thông thường. Các gói tin IP sau đó sẽ
được gửi qua mạng LAN và tới máy tính người dùng. Kết thúc quá trình.
Hình 2.26: Hướng đi của dữ liệu khi qua VSAT
2.5 Nguyên lý lấy đồng bộ trong mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1
Do tín hiệu truyền trên hướng đến từ VSAT tới HUB là dạng cụm, vì vậy hệ
thống yêu cầu phải đồng bộ. Cơ chế đồng bộ được xem như một phần của tiêu chuẩn phát DVB-S2. Trong hệ thống VSAT-IP băng rộng Vinasat, khối xử lý đóng gói khung IP có nhiệm vụ tạo ra các gói tin PCR. Tuy nhiên, khối đóng gói khung IP có thể gây ra trễ thay đổi cho các gói tin tham chiếu bộđếm chương trình (PCR) do phải ghép các kênh của nhiều loại lưu lượng khác nhau. Vấn đề ởđây là trễ thay
đổi gây ra cho các gói PCR sẽ gây lên hiện tượng Jitter đối với việc khôi phục tín hiệu đồng hồ tại phía thu. Để giảm thiểu hiện tượng trễ này, bộ điều chế sẽ thực
87
hiện đánh lại giá trị tham chiếu đồng hồ mạng (NCR) trong gói tin PCR. Bộ điều chế tại trạm Hub được cung cấp tín hiệu tham chiếu đồng hồ tần số chuẩn 27MHz với độ chính xác là 1.0E-8. Ngoài ra các phần tử khác trong hệ thống phía sau bộ đóng gói khung IP đều gây ra một độ trễ nhất định cho hệ thống như: Bộ điều chế, các thiết bị cao tần, vệ tinh, thiết bịđầu cuối phía thu...).
Hình 2.27: Cơ chế lấy đồng bộ trong mạng VSAT-IP băng rộng Vinasat-1
Để giải quyết vấn đềđồng bộđồng hồ chuẩn của mạng thì việc khoá giữđược
đồng hồ của trạm đầu cuối VSAT đồng bộ với tín hiệu đồng hồ tại Hub là tối quan trọng. Điều này có thể thực hiện được thông qua việc thu nhận các gói tin PCR tại những khoảng thời gian truyền cốđịnh và lấy ra tín hiệu đồng hồ đồng bộ của PCR với đồng hồ PCR tại VSAT. Sau khi lấy được NCR, các trạm VSAT tiếp tục theo dõi việc đồng bộ. Để tránh trường hợp mất đồng bộ, VSAT sẽ ngừng quá trình truyền dữ liệu nếu việc nhận dữ liệu trên hướng đi từ Hub tới VSAT bị gián đoạn.
2.6 Một số dịch vụ cung cấp trên mạng VSAT-IP băng rộng Vinasat-1 2.6.1 Dịch vụ truy cập Internet băng rộng 2.6.1 Dịch vụ truy cập Internet băng rộng
Cấu hình bao gồm trạm Gateway, trạm đầu cuối VSAT và mạng Internet. Trạm Gateway được nối với mạng Internet đường trục thông qua các tuyến truyền quốc gia hiện tại. Tại trạm đầu cuối VSAT, các thiết bị của khách hàng được kết nối với thiết bị bên ngoài nhà VSAT và tiến hành truy cập Internet thông qua trạm Gateway. Với đối tượng phục vụ của Hotspot là các khách sạn, cung cấp dịch vụ
giải trí cho khách hàng. Một Radius Server được lắp đặt tại trạm Gateway thực hiện chức năng lưu trữ dữ liệu chi tiết cuộc gọi (CDR) phục vụ mục đích tính cước.
88
Khách hàng truy nhập sử dụng dịch vụ mạng phải có account đã được đăng ký hoặc sử dụng thẻ phát hành của nhà cung cấp dịch vụ. Một Access Gateway thực hiện chức năng quản lý quyền truy nhập sử dụng dịch vụ của khách hàng.
2.6.2 Dịch vụ VoIP
Dịch vụ VoIP cho VSAT-IP bao gồm 03 thành phần cơ bản Voice Gateway,
gatekeeper/Callmanager và thiết bị biến đổi IP-thoại analog (ATA-Analogue
Telephone Adaptor). Voice Gateway thực hiện chức năng giao tiếp giữa mạng IP và mạng PSTN. Gatekeeper/Callmanager thực hiện chức năng điều khiển định tuyến cuộc gọi trong nội bộ mạng và liên mạng, thực hiện chức năng CDR lưu trữ thông tin chi tiết cuộc gọi phục vụ cho mục đích tính cước. Thiết bị ATA cung cấp giao diện kết nối với máy điện thoại thông thường hoặc kết nối với tổng đài PBX.
2.6.3 Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN)
Giải pháp cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) được triển khai theo mô hình điểm - đa điểm. Các thiết bị tại các chi nhánh của khách hàng được kết nối với UT và kết nối về Hub, Gateway thông qua vệ tinh với phương thức truy nhập chia xẻ băng thông. Từ trạm Hub, Gateway kênh được kết nối về trụ sở chính của khách hàng qua các tuyến truyền dẫn mặt đất như kênh thuê riêng, ADSL.
2.6.4 Dịch vụ GSM Trunking
Tương tự như mạng dùng riêng, các BTS khác nhau được kết nối với thiết bị
IP-MUX, tiếp đó là IDU của UT và kết nối tới Hub; Gateway thông qua vệ tinh. Tại Hub; Gateway, nhà cung cấp sẽ cùng khách hàng thiết lập đường kênh thuê riêng kết nối với IP-MUX, BSC, MSC tại trung tâm cung cấp dịch vụ của khách hàng và PSTN.
2.6.5 Dịch vụ truyền hình hội nghị
Cung cấp dịch vụ truyền hình hội nghị theo mô hình điểm - điểm và điểm đa
điểm. Truyền hình hội nghịđa điểm cho phép nhiều điểm khác nhau cùng tham gia hội nghị thông qua truyền dẫn vệ tinh giao thức IP. Cấu hình thiết bị thiết lập dịch vụ bao gồm: 01 bộ MCU (Multipoint Conference Unit) để nhận tín hiệu hình ảnh, âm thanh từ tất cả các điểm, tổng hợp lại và gửi tới các điểm theo thời gian thực;
89
Thiết bịđầu cuối khách hàng sử dung loại Polycom hoặc VCON.
2.6.6 Dịch vụđào tạo từ xa (I-Learning)
Dịch vụ đào tạo từ xa là giải pháp kết hợp giữa truyền hình hội nghị và truyền hình quảng bá, với dịch vụ này cho phép truyền âm thanh, hình ảnh một chiều hoặc 2 chiều; Hình ảnh của giáo viên và bài giảng tại Trung tâm giảng dạy sẽ được ghi lại bởi 01 Camera. Tín hiệu này sẽ được gửi tới Bộ mã hóa và máy chủ phát quảng bá tới các phòng học ở xa thông qua GW và vệ tinh. Tại các phòng học ở xa sẽđược trang bị màn hình và Camera chuyên dụng. Hình ảnh và bài giảng của giáo viên hoặc hình ảnh và các câu hỏi của học viên tại các lớp học từ xa sẽ được điều khiển
để hiển thị trên màn hình khi có nhu cầu. Băng tần phân bổ cho dịch vụ i-Learn
được sử dụng chung cho mỗi một khách hàng.
2.7 Kết luận:
Với nhiều ưu điểm vượt trội về mặt công nghệ như hệ thống áp dụng chuẩn DVB-S2 cho hướng đi và DVB-RCS cho hướng đến cho phép tiết kiệm tới 30% băng tần hệ thống so với hệ thống khác; khả năng điều chế mã hóa sửa lỗi thích nghi tự thay đổi theo điều kiện môi trường truyền cho phép hệ thống có khả hoạt
động ổn định trong bất kỳ điều kiện thời tiết nào; bên cạnh đó với chế độ điều chế
cao cấp như 16APSK, 32APSK cho phép hệ thống cung cấp các dịch vụ có tốc độ
cao như : HDTV, Internet tốc độ cao, truyền hình tương tác,… Tóm lại hệ thống VSAT-IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 do Công ty Viễn thông Quốc tế -VTI cung cấp có khả năng đáp ứng và thay thếđược tất cả các dịch vụ mà các hệ thống VSAT hiện tại tại Việt nam và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
90
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
3.1 Khảo sát mạng VSAT - IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 tại Công ty VTI.
Ưu điểm nổi bật của hệ thống VSAT–IP băng rộng vệ tinh Vinasat-1 triển khai tại Công ty Viễn thông Quốc tế (VTI) là khả năng duy trì kênh thông tin ngay cả khi điều kiện đường truyền vệ tinh thay đổi, dựa trên việc chọn kiểu Điều chế - Mã hóa (ModCod) phù hợp nhất. Sau đây chúng ta sẽ xem xét cụ thể về khả năng duy trì kênh giữa Hub – VSAT cung cấp dịch vụ trung kế cho các thuê bao di động:
3.1.1 Tại hướng đi
Các trạm VSAT liên tục báo về trạm Hub trạng thái đường truyền vệ tinh, cụ
thể là mức Es/No mà nó thu được.
Hình 3.1: Mức Es/N0 của một trạm VSAT cho dịch vụ GSM Trunking
Khối Server xử lý kết nối vệ tinh HSP tại Hub sẽ căn cứ vào mức Es/N0 này
91
Hình 3.2: Bảng kiểu điều chế tương ứng với mức Es/N0
Như vậy VSAT trong trường hợp trên có mức Es/N0 tương ứng với kiểu điều
chế mã hóa (ModCod) là 16APSK FEC 2/3.
Hình 3.3: Kiểu điều chế VSAT đang sử dụng
Như vậy tốc độ thông tin tối đa mà trạm VSAT có thểđạt được với một sóng mang có symbol rate là 512Ksps là: 512 x 4 x 3/2 = 3.072 Mbps
Khi điều kiện đường truyền thay đổi (do mưa, bão) khiến cho mức Es/No giảm, nếu VSAT vẫn giữa kiểu điều chế như trên có thể gây ra lỗi đường truyền. Vì vậy khối HSP sẽ phải chọn kiểu điều chế khác cho VSAT sao cho đảm bảo chất lượng kênh thông tin.
92
Như vậy mức Es/N0 giảm còn 11.1dB, căn cứ vào Bảng kiểu điều chế, Server xử lý kết nối vệ tinh sẽ quyết định cho VSAT sử dụng kiểu điều chế 8PSK với tỷ lệ
mã hóa sửa lỗi cao hơn là FEC 3/4 thay cho mức ModCod trước đây có tốc độ bit cao hơn là 16APSK với FEC 2/3.
Thật vậy, với việc sử dụng kiểu điều chế 8PSK và mã hoá sử lỗi FEC là 3/4
để duy trì tỷ số ES/No ở mức 11.1dB trong điều kiện trời mưa so với mức 12.3dB trong điều kiện trời bình thường là chấp nhận được, tuy nhiên hệ thống phải hy sinh