Là một hệ thống các trạm thu mặt đất dùng chung một bộ phát đáp trên cơ sở phân chia thời gian. Trước hết phải sử dụng một sóng mang điều chế số. Hệ thống này thường định ra một khung thời gian gọi là khung TDMA. Khung thời gian này sẽ chia ra làm nhiều khoảng tương ứng với mỗi trạm mặt đất.
Mỗi trạm sẽ phát sóng theo theo khe thời gian của khung quy định.Đồng thời giữa các khe thời gian cần một khoảng thời gian trống để tín hiệu các trạm không chồng nhau về thời gian tại trạm phát đáp.
Tương tự tại các trạm thu mặt đất, để lấy được tin tức cần được xác định đúng khe thời gian để lấy sóng mang của chính nó.Đây là phương pháp có thể sử dụng tốt nhất công suất của vệ tinh. Nó có thể thay đổi số khe cũng như độ rộng của
Phát : f1 ,f2 ,f3 Thu : f4 ,f5 ,f6. Phát f4 thu f1 Vệ tinh thông tin Phát f5 thu f2 Phát f6 thu f3
khe thời gian trong khung mà không ảnh hưởng gì tới các thiết bị phần cứng.Hình ảnh khung TDMA như sau:
2.5.4.Đa truy nhập trải phổ (CDMA) (Code Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia theo mã)
-Khi cần gửi đi dữ liệu dạng nhị phân (hình a), để thực hiện điều chế PSK cho tín hiệu này trước hết người ta mã hóa các bit 0’, 1’ thành mã tốc độ cao hơn, sau đó đưa vào điều chế PSK như hình vẽ, như thế sẽ trải phổ của tín hiệu ra cả băng tần.
VC a) Data. - VC Vm b) Mã hóa Điều chế lần đầu - Vm Một khe D A B C D A Từ trạm chuẩn Thời gian bảo vệ
Một khung
c) Sóng đ/c:PSK Điều chế lần hai
SSMA (d) Từ tram:D
Từ tram:C Từ tram:B Từ tram:A
( Đa truy nhập phân chia theo ma)
Các tín hiệu từ tất cả các trạm đều có cùng một vị trí trong bộ phát đáp cả về thời gian và tần số. Phía thu thực hiện quá trình trải ngược lại, sử dụng mã giống như đã dùng trải phổ ở phía phát để thu lại tín hiệu ban đầu. Điều này cho phép chỉ thu các tín hiệu mong muốn, ngay cả khi các sóng mang trải phổ với các mã khác đến cùng thời gian.
Nhận xét:
-Hệ thống này có hiệu quả lớn chống lại can nhiễu từ các hệ thống khác, nó cũng tạo ra ít nhiều tới các hệ thống khác. Tuy hiên hệ thống này cần độ rộng băng tần lớn và gây ra tạp âm nhiễu lẫn nhau khi nhiều trạm dùng chung một bộ phát đáp, vì thế dẫn tới dung lượng truyền dẫn trên bộ phát đáp rất nhỏ.
-Bản tính năng của các hệ thống đa truy nhập cho ta sự lựa chọn thích hợp như sau:
Hệ
thống Ưu điểm Nhược điểm Nhận xét
FDMA - Thủ tục truy nhập đơn giản.
- Cấu hình trạm mặt đất đơn giản.
- Thiếu linh hoạt trong thay đổi thiết lập tuyến.
- Hiệu quả thấp khi số kênh tăng.
- Dễ ứng dụng trong phân phối theo yêu cầu và kích hoạt bằng tiếng nói trong SCPC dung lượng nhỏ.
TDMA - Hiệu quả sử dụng tuyến cao.
- Linh hoạt trong việc thay đổi thiết lập tuyến.
- Yêu cầu đồng bộ cụm. - Công suất trạm phát mặt đất cao. - Có thể ứng dụng: SS-TDMA
CDMA - Chịu được nhiễu và méo.
- Chịu được sự thay đổi các thông số khác nhau của đường truyền dẫn. - Bảo mật tiếng nói cao.
- Hiệu quả sử dụng băng tần kém.
- Độ rộng băng tần truyền dẫn yêu cầu lớn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Phù hợp với các hệ thống có trạm thu dung lượng nhỏ.
2.6.KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT HUB. 2.6.1 Mô hình tổng quát của một trạm Hub.
Các mạng VSAT thường được thiết kế theo một mạng cấu trúc hình sao mà trong đó một trạm mặt đất trung tâm và được gọi là Hub, và được nối kết đến một lượng lớn các trạm VSAT đặt phân tán rải rác ở xa về phương diện địa lý. Trong hầu hết các ứng dụng, Hub có thể được kết nối qua một đường truyền trên mặt đất đến một máy tính chủ.
Mô hình này tương ứng với mạng VSAT hình sao, hai chiều TDM/TDMA. Trong trường hợp này trạm Hub truyền đi một hay nhiều sóng mang TDM tuyến ra và nhận nhiều sóng mang TDMA tuyến vào với tốc độ bit thấp hơn.
Mô hình tổng quát của trạm Hub rất giống với mô hình của một trạm mặt đất nếu xét về mặt các thiết bị RF/IF. Sự khác nhau giữa chúng là việc xử lý số và thiết bị băng gốc. Các thành phần chính của Hub bao gồm:
• Thiết bị RF (nếu mạng có Hub dùng chung, hệ thống thành phần này được dùng chung cho các mạng con khác nhau).
• Thiết bị IF, bao gồm bộ điều chế phát tuyến ra và các bộ giải điều chế thu tuyến vào.
• Thiết bị băng gốc có thể bao gồm:
Thiết bị điều khiển và xử lý thu/phát.
Thiết bị giao tiếp đường truyền mặt đất.
Các Bus hiệu dụng và Bus luồng thông tin.
Dữ liệu cần truyền đến các trạm VSAT ở xa sẽ được truyền từ máy tính chủ đến Hub thông qua các đường truyền mặt đất, sau đó đi vào Hub qua LIE và được đưa đến TX PCE, sau đó đến bộ điều chế.
Trên hướng ngược lại, dữ liệu nhận được từ các trạm VSAT sẽ đi qua bộ giải điều chế và RX PCE trước khi được gởi đến các ứng dụng người dùng thông qua LIE. Hoạt động hoàn chỉnh của một mạng VSAT được điều khiển và giám sát bởi các bàn điều khiển của người điều hành có kết nối đến NNC.
2.6.2 Thiết bị RF.
Các khối thiết bị RF của các trạm Hub hoàn toàn giống với thiết bị RF của các trạm mặt đất vừa và lớn. Thường thì chúng có cấu hình dự phòng (trừ anten) bao gồm:
Hình :2-4. Sơ đồ khối đơn giản hóa của một Hub.
Anten.
Các bộ khếch đại nhiễu thấp LNA.
Các bộ khếch đại công suất cao HPA.
Các bộ chuyển đổi lên-xuống UC, DC.
Các chuyển mạch dự phòng.
Khối điều khiển và giám sát thiết bị RF. Băng tần phổ biến nhất là 14/11-12Ghz và 6/4Ghz.
B
U
S
Thiết bị băng tần cơ sở ở Hub (HBE)
Trạng thái thiết bị Các đường truyền mặt đất Đ ến m áy c hủ BÀN ĐIỀU KHIỂN NCC C ác k ên h T D M A C ác k ên h T D M Thiết bị RF Thiết bị IF Các thành phần mặt đất HPA HPA UC DC G IA O T IẾ P I F Các bộ điều chế tuyến ra Các bộ điều chế tuyến vào TX-PCE RX-PCE HCI LIE CSW (Hoặc FEP) HUB
Một đặc điểm của các mạng hình sao là anten Hub lớn hơn anten VSAT ở xa. Đường kính anten Hub thường được xác định thông qua việc tính toán năng lượng đường truyền tuyến vào, tức là thông qua giá trị G/T cần thiết cho Hub. Thật ra cần phải có một sự tính toán cân bằng trong mỗi trường hợp giữa các chi phí phải trả hoặc cho mức EIRP ở VSAT từ xa cao hơn hoặc cho anten Hub rộng hơn.
Đường kính anten Hub từ (3.5-11)m là các giá trị tiêu biểu của dải băng tần 14/11-12. Các anten phổ biến nhất thường được dùng mặt phản xạ Cassgrain hoặc Gregrain. Chúng được gắn trên một giá đỡ đơn giản với khả năng bám đuổi rất hạn chế. Một vài khả năng bám đuổi (bám đuổi theo chương trình hoặc bám đuổi theo từng nấc) là rất cần thiết phải áp dụng, đặc biệt khi khả năng duy trì sự cố định trên vệ tinh là không đủ. Đó là trường hợp khi sử dụng vệ tinh theo quỹ đạo nghiên.
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các Hub có băng tần 14/11-12Ghz có thể được cung cấp các hệ thống điều khiển công suất đường lên để có thể bù cho sự suy hao đường lên do ảnh hưởng của điều kiện khí hậu (suy hao do mưa), vì vậy duy trì được một mức EIRP cố định cho vệ tinh. Hệ thống này có thể được kích hoạt thông qua việc so sánh một mức chuẩn với một mức thu trong thực tế tín hiệu sóng mang TDM hoặc một tín hiệu quay về từ một vệ tinh. Tuy nhiên, cần phải có một sự giám sát chặt chẽ hoạt động của hệ thống này, bởi vì có khả năng gây ra các mức nhiễu không thể chấp nhận được cho các vệ tinh kế cận, ví dụ như trong trường hợp sự sai lệch định hướng của anten.
2.6.3 Thiết bị Modem IF.
Các Modem ở Hub thường là các bộ điều chế và giải điều chế tùy thuộc vào từng hệ thống (BPSK, QPSK, MSK ...)
* Thiết bị Modem IF gồm có:
Một hoặc một vài bộ điều chế cho phép việc truyền một hoặc một vài sóng mang TDM.
Các bộ giải điều chế: trong trường hợp tổng quát, chính là bộ giải điều chế chùm tín hiệu TDMA dùng cho việc thu các sóng mang tuyến vào.
Mỗi bộ điều chế TDM tuyến ra nói chung thường được kết hợp với một số bộ giải điều chế TDMA tuyến vào bởi vì một số kênh tuyến vào thường được kết hợp với một kênh tuyến ra.
Các thuật toán mã hóa và giải mã FEC dùng thuật toán Viterbi hoặc thuật toán tuần tự cũng thường được kết hợp với bộ điều chế và giải điều chế.
Một trong những đặc tính hoạt động quan trọng trong bộ giải điều chế TDMA là khả năng thu các chùm tín hiệu, tín hiệu đi vào là chùm tín hiệu ngắn. Hơn nữa, các chùm tín hiệu được phát đi bởi nhiều VSAT. Do đó, tần số sóng mang và bít định thời của các chùm nhận được sẽ khác với các chùm tín hiệu khác nhau. Bộ giải điều chế chùm tín hiệu TDMA đầu tiên cần phải kiểm tra và khôi phục lại tần số sóng mang và bít định thời một cách chính xác và nhanh chóng trước khi nó có thể phục hồi dữ liệu chứa trong chùm tín hiệu.
2.6.4 Thiết bị băng gốc ở trạm Hub (HBE).
HBE (Hub Baseband Equipment) cung cấp một giao tiếp vào/ra (hai chiều) giữa thiết bị truyền dẫnviễn thông và các đầu cuối xử lý dữ liệu khác nhau. Thông qua các giao tiếp này, các kênh dữ liệu được định địa chỉ và định tuyến.
Vì vậy HBE hoạt động như một chuyển mạch trung tâm mạng VSAT và đặc biệt như một chuyển mạch gói, trong trường hợp thông tin dữ liệu được truyền dưới dạng gói phổ biến.
2.6.5Thiết bị điều khiển và xử lý phát (TX-PCE).
TX-PCE bao gồm một hoặc vài khối xử lý phát - TPU(Transmit Processing Unit). Chức năng chính của mỗi TPU là để ghép các tín hiệu thông tin khác nhau trên một kênh TDM đa đích.
Dữ liệu đồng bộ mạng
Thông tin điều khiển mạng
Dữ liệu người dùng
Việc truyền dẫn TDMA từ các trạm VSAT sẽ được đồng bộ hóa thông qua các tín hiệu định thời có thể được quảng bá trên kênh tuyến ra, tại điểm bắt đầu của các khung TDM. Các bộ giải điều chế TDMA và RX PCE của Hub cần các thông tin định thời này để khôi phục và xử lý chùm tín hiệu này dễ dàng. Tín hiệu định thời này được tạo ra trong khối ghép kênh TDM (TDM-MUX) và được phân phối đến các khối xử lý thu RX RPU(Receive Processing Unit) khác nhau để cho phép thu tín hiệu TDMA. Một bộ giải điều chế TDM sẽ thu sóng mang TDM hồi tiếp và tạo ra tín hiệu định thời, sử dụng bộ trễ đi về của vệ tinh đo được.
Việc phát tín hiệu trên kênh tuyến ra thường ở dưới dạng các gói được sắp xếp trong các khung, mỗi gói chứa địa chỉ và thông tin mỗi gói. Trường địa chỉ dùng để nhận biết VSAT đích và được chọn lọc bởi VSAT thu. Chức năng đóng gói được thực hiện bởi nguồn phát gói, và các gói từ nhiều nguồn khác nhau sẽ được đối chiếu để tạo ra một dòng tín hiệu phát đi duy nhất được gởi đến bộ điều chế.
2.6.6 Thiết bị điều khiển và xử lý thu (RX PCE).
RX PCE bao gồm nhiều RPU, mỗi một RPU được liên kết với một kênh tuyến vào TDMA.Chức năng chính của RX PCE là nhận dữ liệu được phát bởi các trạm VSAT theo các gói và xử lý thông tin theo ứng dụng người dùng. Thiết bị này cũng thực hiện các chức năng giao thức mạng bên trong, kể cả các quá trình truy cập vệ tinh.
2.6.7.Thiết bị giao tiếp đường dây (LIE).
LIE nhận và gởi các thông tin vào/ra trên các đường truyền mặt đất để kết nối người dùng từ xa đến các ứng dụng của họ. Nó thực hiện các chức năng giao tiếp. Việc kết nối đường truyền mặt đất I/O và các máy chủ có thể thông qua chuyển mạch thông tin.
Thông thường, dữ liệu từ đường truyền mặt đất đi vào Hub thông qua các giao thức như X25, SDLC... và vai trò của LIE là để cung cấp các chức năng giao thức
này tại Hub. LIE định dạng các gói thành khuôn dạng của mạng VSAT, thêm vào các Header cần thiết, thông tin địa chỉ... Các gói thu được từ các khối xử lý thu (RPU) sẽ được chuyển đổi từ khuông dạng của mạng VSAT sang giao thức giao tiếp mặt đất.
Tuy nhiên, trường hợp được bàn đến là mạng VSAT hình sao hai chiều, TDM/TDMA cho nên ứng dụng chính là thông tin dữ liệu và chỉ có một vài đường thoại là được cung cấp cho các dịch vụ bổ trợ. Trong trường hợp này thoại được truyền dưới dạng gói đi cùng với các gói thông tin dữ liệu. Thông tin thoại nói chung chỉ giới hạn ở các đường Hub => VSAT ở xa (hoặc ngược lại) để tránh việc truyền hai bước (Double Hop).
2.6.8 Trung tâm điều khiển mạng (NNC).
NCC có nhiệm vụ điều khiển và giám sát hệ thống và hoạt động của mạng. Nó cung cấp giao tiếp Người-Máy cho phép các sự can thiệp của người điều hành vào hệ thống.
NCC được kết nối với thiết bị Hub thông qua khối giao tiếp điều khiển Hub HCI(Hub-Control Interface): thiết bị băng gốc được kết nối với nhau thông qua băng Bus, và với các thiết bị IF/RF thông qua đường liên lạc điều khiển từ xa phục vụ cho việc giám sát và điều khiển tình trạng thiết bị. NCC sử dụng một hệ thống dựa trên cơ sở máy tính, các giao tiếp với người sử dụng dưới dạng một hoặc nhiều bàn điều khiển. Độ phức tạp của nó phụ thuộc vào kích thước mạng VSAT.
2.7 .PHÂN ĐOẠN KHÔNG GIAN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là khái niệm để chỉ một phần của hệ thống bao gồm vệ tinh và tất cả các thiết bị trợ giúp cho hoạt động của nó như các trạm điều khiển và trung tâm giám sát vệ tinh.Vệ tinh thực chất là một trạm phát lặp tích cực trên tuyến thông tin siêu cao tần:trạm mặt đất phát – vệ tinh thông tin - trạm mặt đất thu, cấu trúc gồm 2 phần chính:
-Tải hữu ích (Payload). - Phần thân (Bus).
-Tải hữu ích hay còn gọi là tải thông tin là một bộ phận cơ bản của vệ tinh thông tin, đảm nhiệm vai trò phát lặp của một vệ tinh thông tin. Nó thực hiện các chức năng chính sau:
- Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất cho phát lên trong dải tần và phân cực đã định. - Khuếch đại tín hiệu đã thu từ trạm mặt đất phát và giảm mức nhiễu tín hiệu tối đa. - Đổi dải tần tuyến lên thành dải tần tuyến xuống.
- Cấp tín hiệu với mức công suất yêu cầu trong dải tần đã định ra anten phát. - Truyền tín hiệu cao tần trong dải tần và phân cực đã định đến anten của trạm mặt