Ở mức vật lý ta có thể coi mạng VSAT như một đường dây thuần tuý và kết nối các thiết bị đầu cuối người dùng có thể được thực hiện dễ dàng. Tuy nhiên, điều này là không thể do đặc tính của kênh vệ tinh về trễ đường truyền và tỉ lệ lỗi bít. Các đặc tính này khác với các đường truyền trên mặt đất mà ở đó các giao thức đã được sử dụng trên các thiết bị của người dùng. Các đường truyền trên mặt đất thường có trễ và tỉ lệ lỗi bít thấp hơn so với đường truyền vệ tinh. Do đó các giao thức đã được sử dụng cho các hệ thống trên mặt đất có thể trở nên không hiệu quả khi qua các đường truyền vệ tinh. Do đó phải xem xét các giao thức khác để truyền dữ liệu qua các đường truyền vệ tinh. Tuy nhiên, các giao thức này không thể là giao thức kiểu đầu cuối tới đầu cuối vì điều đó dẫn đến thay đổi các giao thức được thực hiện trên các máy của người dùng, không được người dùng chấp nhận. Vì vậy, để thực hiện một số dạng chuyển đổi giao thức ở cả giao tiếp băng gốc trạm Hub và trạm VSAT. Việc chuyển đổi giao thức thiết bị đầu cuối thành các giao thức đường truyền vệ tinh được gọi là giả lập (emulation) hoặc thông dụng hơn là đánh lừa (spoofing) [7]. Thật vậy, nếu việc chuyển đổi là đầy đủ, tức là nếu nó đảm bảo tính trong suốt từ đầu cuối này đến đầu cuối kia thì các thiết bị đầu cuối có cảm tưởng như được kết nối trực tiếp mặc dù thực tế không phải vậy.
Trên hình 1.6 chỉ có 3 lớp dưới (lớp mạng, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý) được giả lập. Đây cũng là trường hợp thông dụng. Tuy nhiên một số dịch vụ có thể yêu cầu giả lập lên đến lớp truyền tải.
Việc giả lập giao thức lớp mạng thực hiện ánh xạ địa chỉ đối với các thiết bị của người dùng. Điều này cho phép địa chỉ mạng độc lập với địa chỉ thiết bị của người dùng.
- Lớp liên kết dữ liệu được tách thành 2 lớp con: lớp “điều khiển liên kết dữ liệu” cung cấp điều khiển liên kết dữ liệu qua các đường vệ tinh độc lập với điều khiển liên kết dữ liệu giữa các giao tiếp mạng VSAT và thiết bị của người dùng. Lớp ‘điều khiển truy nhập kênh’ có trách nhiệm truy nhập kênh vệ tinh bằng nhiều sóng mang được phát bởi các trạm VSAT hoặc trạm Hub.
Ở đây có một khía cạnh quan trọng mà rất đặc trưng đối với các mạng VSAT đó là băng thông của vệ tinh cần thiết cho sóng mang cung cấp kết nối ở mức vật lý, nếu cấp phát trên cơ sở cố định thì băng thông đó được sử dụng kém hiệu quả trong trường hợp lưu lượng luồng không thường xuyên hoặc với lưu lượng cụm. Do đó, người ta mong muốn tài nguyên vệ tinh này được cấp phát cho bất kỳ trạm VSAT nào trên cơ sở cấp phát theo nhu cầu (DA – Demand Assigment), tuỳ theo nhu cầu và tính chất lưu lượng.
Cuối cùng, ở mức vật lý, bất kỳ trạm mặt đất nào (Hub hay VSAT) đều phải cung cấp một giao tiếp vật lý mà hỗ trợ thực sự kết nối vật lý. Về phía người dùng, giao tiếp vật lý phải tuân theo phần cứng của người dùng. Ở phía vệ tinh, mức vật lý phải cung cấp sự bảo vệ dữ liệu khỏi bị lỗi bằng các kỹ thuật mã hoá và giải mã sửa lỗi trước (FEC – Forward Error Correction), và điều chế, giải điều chế các sóng mang tải dữ liệu.
1.6. Giới thiệu vệ tinh thông tin VINASAT-1 và các ứng dụng
1.6.1. Vệ tinh thông tin Vinasat-1
Vệ tinh VINASAT do hãng Lockheed Martin (Mỹ) sản xuất và được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa đẩy Adrian -5 (Pháp). Vị trí quĩ đạo là 1320E (132 độ đông). Vệ tinh có trọng lượng khoảng 2,8 tấn, tuổi thọ hoạt động 15 năm. Băng tần hoạt động: băng C mở rộng và băng Ku với vùng phủ sóng
rộng lớn gồm Việt Nam, Đông Nam Á, Đông Trung Quốc, Ấn Độ, Triều Tiên, Nhật Bản, Úc và Hawaii.
Trung tâm Thông tin Vệ tinh Vinasat do Công ty VTI thuộc tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam thành lập sẽ đảm trách việc quản lý, vận hành, khai thác và kinh doanh dịch vụ trên Vinasat
Các thông số kỹ thuật của vệ tinh Vinasat-1 [12]
* Băng tần C (mở rộng – Extended C band) - Số bộ phát đáp: 08 bộ.
- Đường lên (Uplink)
+ Dải tần:6.425 – 6.725 MHz (300 MHz) + Phân cực: tuyến tính V, H
- Đường xuống (Downlink)
+ Dải tần:3.400 – 3.700 MHz (300 MHz) + Phân cực: tuyến tính V, H
- Tham số chung phục vụ tính toán thiết kế đường truyền + Công suất bức xạ đẳng hướng bộ phát đáp (EIRP): 40dB + Độ lùi công suất đầu vào bộ phát đáp (IBO): -3dB
+ Độ lùi công suất đầu ra bộ phát đáp (OBO): -3dB
+ Mật độ thông lượng bão hoà bộ phát đáp (SFD): -85dBW/m2
+ Hệ số khuếch đại trên nhiệt tạp âm bộ phát đáp (G/T): từ -8,3dB/0K đến -2dB/0K.
- Vùng phủ sóng theo giản đồ:
+ Đường đồng mức EIRP: 40dBW (trong vùng Đông Nam Á) và 42dBW (với phần lãnh thổ Việt Nam và lân cận)
+ Đường đồng mức G/T: -2dB/0K (trong vùng Đông Nam Á) và 0dB/0K (với phần lãnh thổ Việt Nam và lân cận)
* Băng tần Ku
- Số bộ phát đáp: 12 bộ - Đường lên (Uplink)
+ Dải tần:13.750 – 13.990 MHz (240 MHz); và 14.255 – 14.495 MHz (240 MHz)
+ Phân cực: tuyến tính V - Đường xuống (Downlink)
+ Dải tần:10.950 – 11.200 MHz (250 MHz); và 11.450 – 11.700 MHz (250 MHz)
+ Phân cực: tuyến tính H
- Tham số chung phục vụ tính toán thiết kế đường truyền + Công suất bức xạ đẳng hướng bộ phát đáp (EIRP): 54dB + Độ lùi công suất đầu vào bộ phát đáp (IBO): -3dB
+ Độ lùi công suất đầu ra bộ phát đáp (OBO): -3dB
+ Mật độ thông lượng bão hoà bộ phát đáp (SFD): -90dBW/m2
+ Hệ số khuếch đại trên nhiệt tạp âm bộ phát đáp (G/T):từ +2dB/0K đến +6dB/0K.
- Vùng phủ sóng theo giản đồ:
+ Đường đồng mức EIRP: 54dBW trong vùng phần lãnh thổ Việt Nam và lân cận.
+ Đường đồng mức G/T: 7dB/0K trong phần lãnh thổ Việt Nam và lân cận. Các giới hạn khai thác của vệ tinh Vinasat
* Đối với băng tần C mở rộng
- Sử dụng ăng ten có giản đồ bức xạ (antenna pattern) theo khuyến nghị REC S.580-5 của ITU-R trong đó quy định độ khuếch đại ăng ten tại góc lệch trục θ là 29 - 25 logθ (θ là góc lệch trục giữa VINASAT với vệ tinh lân cận; 10≤ θ ≤ 200).
- Mật độ giới hạn EIRP lệch trục (EIRP off-axis) cho phép áp dụng đối với đường lên trạm mặt đất:
EIRP off-axis ≤ - 46 + 29 – 25 logθ (dBW/Hz)
- Đường kính ăng ten thu, phát trạm mặt đất khuyến nghị sử dụng là 3,0m. Trong trường hợp sử dụng ăng ten nhỏ hơn (nhưng không nhỏ hơn
2,4m), công suất phát của ăng ten phải tuân thủ các giới hạn nêu trên và phải
có sự phối hợp chặt chẽ với các bên liên quan tránh gây can nhiễu hệ thống, đặc biệt với vệ tinh lân cận.
* Đối với băng tần Ku
- Sử dụng ăng ten có giản đồ bức xạ theo khuyến nghị REC S.580-5 của ITU-R với quy định độ khuếch đại ăng ten tại góc lệch trục θ là 29 – 25*logθ
(θ là góc lệch trục giữa VINASAT với vệ tinh lân cận; 10≤θ ≤ 200).
- Mật độ giới hạn EIRP lệch trục (EIRP off-axis) cho phép áp dụng đối với đường lên trạm mặt đất:
+ Trong dải tần: 13.750 – 13.990 MHz
EIRP off-axis ≤ - 46,56 + 29 – 25 logθ (dBW/Hz) ; và + Trong dải tần: 14.255 – 14.495 MHz
EIRP off-axis ≤ - 47,56 + 29 – 25 logθ (dBW/Hz)
- Mật độ giới hạn EIRP đồng trục (EIRP on-axis) trong dải tần: 14.255 -14.495 MHz:
EIRP on axis ≤ - 7,1 (dBW/Hz)
- Đường kính tối thiểu ăng ten phát trạm mặt đất sử dụng là 1,2m.
- Đường kính tối thiểu ăng ten thu trạm mặt đất khuyến nghị sử dụng là 0,6m để thu tín hiệu truyền hình và 1,2m cho các dịch vụ khác (VSAT,...)
Vùng phủ sóng của Vinasat-1
- Băng tần C mở rộng: Toàn bộ khu vực Đông Nam Á, Úc, Ấn Độ, một
- Băng tần Ku: Toàn bộ khu vực Đông dương, Thái Lan và một phần Mianma