FSS (mạng vệ tinh cố định) đã đạt được một hiệu quả hoạt động rất cao nhờ vào sự sử dụng các anten ở trạm mặt đất có khả năng kháng nhiễu rất đáng kể. Ở đây phạm vi kháng nhiễu được định nghĩa là tỉ số giữa độ lợi búp sóng chính của anten và búp sóng phụ của nó. Kết quả là có thể di trì một sự phân cách tương đối nhỏ giữa các vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh mà không xẩy ra mức nhiễu quá lớn giữa các hệ thống vệ tinh. Điều này đặc biệt quan trọng ở những vùng dịch vụ chồng lấn lên nhau hoặc gần sát nhau, dẫn đến sự phân biệt của anten trên vệ tinh là không rỏ ràng hoặc rất hạn chế. Trong những trường hợp này, phương thức chủ yếu để tránh nhiễu đều nhờ vào đặc tính kháng nhiễu của các anten trạm mặt đất.
Hai đặc tính quan trọng nhất của anten liên quan đến khả năng kháng nhiễu:
Kích thước anten, trong đó đối với một tần số hoạt động cho trước thì độ lợi là một hàm của kích thước góc mở.
Độ lợi búp sóng phụ là hàm rất phức tạp của nhiều thông số thiết kế.
Theo qui định, các trạm VSAT sử dụng các anten nhỏ và có độ lợi trục giới hạn. Chính điều này làm hạn chế khả năng kháng nhiễu của anten. Vì vậy các quá
trình phát triển công nghệ VSAT đã chú trọng vào việc giảm độ lợi của búp sóng phụ.
Đường kính của anten trạm mặt đất thường nằm trong khoảng 1 ÷ 3m đối với băng tần hoạt động 14/11-12 Ghz. Các anten có kích thước nhỏ hơn cũng đã được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt trong đó sử dụng kỹ thuật điều chế sóng mang trải phổ. Tuy nhiên các ứng dụng này không được phổ biến lắm trong hệ thống FSS vì chúng yêu cầu băng tần rộng hơn cho một sóng mang với một dữ liệu nhất định. Ngoài ra do độ rộng của búp sóng chính tương đối lớn ở các anten kích thước nhỏ, cho nên chúng có xu hướng gây nhiễu cho các vệ tinh kế cận trên quỹ đạo địa tĩnh GEO trên một khoảng quỹ đạo rộng hơn so với các mạng sử dụng các anten lớn hơn.
2.8.3.2 Độ phân cách của anten:
Để giải quyết các vấn đề về môi trường nhiễu các hệ thống VSAT cần xác định các giới hạn về độ phân cách anten VSAT
Trong vài trường hợp, các gía trị có độ phân cách kém hơn có thể kém chất lượng hơn so với dự đoán. Bởi vì anten nhỏ hơn sẽ có các góc mở búp sóng chính lớn hơn và sẽ chồng lấn sang vệ tinh kế cận trên quỷ đạo. Ví dụ một anten có đường kính 1m, hoạt động ở băng tần 12Mhz, có D/λ=40, nó tương đương với yêu cầu về độ phân cách vệ tinh xấp xỉ 2,50 (1/2 góc mở búp sóng chính) để tránh trường hợp búp sóng chính của các anten VSAT chồng lấn lên các thông tin kế cận.
2.8.4 Các yêu cầu về chia sẽ tần số và mức ngưỡng nhiễu.2.8.4.1 Tiêu chuẩn nhiễu trong mạng VSAT. 2.8.4.1 Tiêu chuẩn nhiễu trong mạng VSAT.
Nội dung thảo luận về việc chia sẽ tần số giữa các mạng FSS và về các ngưỡng nhiễu khiến nghị cho các dịch vụ FSS khác. Một phương pháp khác để xác định các giới hạn nhiễu giữa các mạng vệ tinh kế cận chính là sự thiết lập các tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/N) tối thiểu cho các kiểu dịch vụ FSS khác nhau. Tiêu chí này được xác định cho trường hợp các hoạt động của FSS trong các khoảng cách phân cách không gian vệ tinh tương đối gần trên quỷ đạo địa tĩnh.
Đối với tín hiệu hai pha không có mã sửa lỗi (độ rộng băng tần sóng mang bằng với tốc độ bit) thì thông số C/N tương đương là 20dB. Việc trải phổ băng tần sóng mang bằng cách mã hoá sửa lỗi hay bằng các phương pháp khác đều làm giảm bớt đitương ứng thông số C/N theo yêu cầu. Ngược lại bất kỳ sự thu hẹp băng tần sóng mang đều, chẳng hạn như mã hoá pha cầu phương, sẽ làm tăng tương ứng thông số (C/N) theo yêu cầu.
Nhiễu đến từ các hệ thống khác có thể lớn hơn tạp âm nhiệt. Nhiễu có thể đến từ:
Các phát xạ lệch trục của một trạm đang làm việc với một vệ tinh kế cận (trong trường hợp đường lên) hay của một vệ tinh đang làm việc với một trạm mặt đất kế cận (trong trường hợp đường xuống).
Nhiễu do phát xạ phân cực vuông góc (sự phân cách hạn chế, đối với cả đường lên lẫn đường xuống).
Nhiễu có cùng sự phân cực từ các thành phần nhiễu xuyên điều chế của các trạm mặt đất khác hoặc sự tăng trưởng trở lại của phổ (đường lên).
Nhiễu xuyên điều chế ở bộ phát đáp
2.8.4.2 Các kỹ thuật hạn chế nhiễu.
Có nhiều yếu tố khác nhau để có thể góp phần làm giảm nhiễu trong mạng VSAT, phổ biến nhất là:
Dùng các phương pháp tách kênh để các tần số trung tâm của các sóng mang trong các hệ thống vệ tinh kế cận không trùng nhau.
Ứng dụng kỹ thuật phân cực vuông góc.
Ứng dụng kỹ thuật mã hoá để giảm độ nhạy nhiễu ở đầu máy thu.
Tuy nhiên trong một số trường hợp, các nguồn nhiễu đến từ các sóng mang có cùng tần số với các mật độ phân bố công suất tương đối cao. Xấu nhất là ảnh hưởng tín hiệu nhiễu từ FM/TV tương tự vào các tín hiệu số băng hẹp. Các đề án khảo sát mở rộng đang được tiến hành để đo các ảnh hưởng của nhiễu giữa hai sóng mang này và để xác định độ lệch cần thiết để giới hạn nhiễu đến mức cho phép.
2.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG.
Theo một số thông tin về hệ thống thông tin vệ tinh muốn có một vệ tinh đủ lớn để đáp ứng được tất cả các nhu cầu hiện tại của các ngành trong nước và cho thuê cũng như các nhu cầu trong tương lai. Tuy nhiên nó gây ra cho chúng ta nhiều khó khăn mà chúng ta cân nhắc khi muốn thực hiện.
Thông thường khi bắt tay vào làm một dự án thông tin vệ tinh VSAT người ta phải xét đến hiệu quả kinh tế đầu tiên. Dựa trên dự báo nhu cầu người sử dụng và khu vục về thông tin vệ tinh người ta xác định được các tham số của vệ tinh như số lượng luồng (phát đáp) trong từng dải tần, vùng phủ sóng, tham số trạm mặt đất để thiết kế trạm mặt đất (cả Hub lẫn tạm từ xa) cho phù hợp với yêu cầu.
CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ VSAT-IPSTAR
3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG.
Theo các nhà phân tích thì giờ đây các trạm mặt đất và trạm VSAT đã là các sản phẩm hoàn hảo, cơ hội phát triển trên thị trường là khả quan. Tuy nhiên để cạnh tranh với các phương tiện khác, đặc biệt là cáp quang, cần phải tiếp tục mở rộng sự ứng dụng của VSAT (tức là các kết nối trực tiếp của người sử dụng thông qua vệ tinh) dựa vào những ưu điểm về phạm vi và sự tinh tế của các ứng dụng.
IP-STAR (Internet Protocol- Slotted Aloha TDMA Aloha Return Link :sử dụng giao thức Internet-), 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mục đích chính của chương này cung cấp cho ta cái nhìn tổng quan về hệ thống VSAT-IPSTAR .Vì vậy trọng tâm của chương này là nêu lên tính linh động trong các chế độ hoạt động của nó và tính tương thích với chiến lược kết nối đa phương tiện như:
Tốc độ bít cao hơn.
Các tốc độ bít truyền dẫn được đa dạng hóa (từ thấp đến cao).
Luồng dứ liệu không đối xứng.
Các chế độ truyền dẫn điểm đối đa điểm, quản bá toàn diện và đa quản bá (định hướng toàn phần đến các nhóm được đánh địa chỉ).
Truyền dẫn ở chế độ kênh hay chế độ gói.
Khả năng tương thích khi kết nối với các mạng mặt đất.
3.2.TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT IPSTAR
Hệ thống VSAT-IPSTAR (Internet Protocol - Slotted Aloha TDMA Aloha
Return Link :Sử dụng giao thức Internet-) cung cấp các dịch vụ viễn thông trên nền
IP băng rộng qua vệ tinh bằng các trạm mặt đất cỡ nhỏ (VSAT). Hệ thống VSAT– IPSTAR được thiết kế theo cấu trúc mạng hình sao với các thành phần cơ bản gồm trạm cổng (Gateway), các trạm VSAT thuê bao (UT- User Terminal) liên lạc với nhau qua vệ tinh địa tĩnh IPSTAR.
3.2.1 Giới thiệu về VSAT IPSTAR:
Trên cơ sở hạn chế của các mạng VSAT băng hẹp hiện nay chỉ cung cấp dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc độ thấp. Do đó cần triển khai mạng VSAT băng rộng thế hệ mới, cung cấp đa dịch vụ trên một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao. Tính năng của các dịch vụ cung cấp trên mạng VSAT băng rộng cũng giống như các dịch vụ trên nền IP hiện có trên các mạng mặt đất như :Thoại (VoIP); truy nhập Internet tốc độ cao (MegaN); Mạng riêng ảo (MegaWAN),... và các dịch vụ gia tăng trên nền IP khác, chỉ khác là phương thức truyền ở đây sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến).
VSAT IPSTAR 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 áp dụng công nghệ phủ sóng 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. Nó gồm ba thành phần cơ bản là: trạm cổng (Gateway), vệ tinh IPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User Terminal-UT).
Hình.3-1. VSAT IPSTAR với công nghệ phủ sóng nhiều búp hẹp (spot beams)
Dịch vụ VSAT IPSTAR là dịch vụ VSAT sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng IPSTAR để cung cấp các dịch vụ viễn thông trên nền giao thức IP. Thiết bị gọn nhẹ (đường kính Ăng-ten từ 0,75m đến 1,2m; thiết bị trong nhà nặng 1,7kg), dễ
lắp đặt.Thời gian cung cấp dịch vụ nhanh chóng, độ tin cậy cao, ít chịu ảnh hưởng của thiên tai. Là phương tiện liên lạc lý tưởng cho những vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo.
3.2.2 Các ứng dụng của VSAT IPSTAR:
- DV VSAT là DV cố định vệ tinh cho phép người sử dụng với anten vệ tinh cỡ nhỏ có kích thước từ 1,2m đến 1,8m có thể sử dụng các loại hình DV viễn thông, truyền thông trực tiếp từ mạng VSAT thông qua đường truyền dẫn vệ tinh. - DV VSAT IP là DV VSAT sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng iPStar để cung cấp các DV viễn thông trên nền giao thức IP (Internet Protocol). Các vệ tinh iPStar 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). Trạm VSAT thực chất như một tổng đài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp quang, dây nối như mạng mặt đất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng vẫn đảm bảo được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng công nghệ tiên tiến.
- VSAT-IP được thiết kế để truyền tốc độ rất cao, tích hợp các ứng dụng nhằm đáp ứng nhu cầu của tất cả mọi tổ chức, tập đoàn lớn cần có băng thông rộng, các doanh nghiệp vừa và nhỏ có nhu cầu băng tần cao tùy lúc, và người dùng cá nhân muốn sử dụng DV truy nhập băng rộng. Với VSAT-IP, tạo ra một dạng kết nối băng rộng có chi phí băng tần hợp lý, linh hoạt cho nhiều ứng dụng như download và upload nhanh chóng file có dung lượng lớn, DV truyền hình hội nghị, DV thoại, DV truyền dẫn phát sóng, kênh thuê riêng, mạng riêng ảo – VPN, DV Internet không dây trong một tòa nhà văn phòng hay chung cư... Đặc biệt, DV được cung cấp tới cả các vùng sâu, vùng xa, nơi biên giới, hải đảo với những địa hình phức tạp nhất.
• Một số ứng dụng điển hình
Trước đây, DV VSAT ở nước ta cũng chỉ mới dừng lại ở cung cấp DV thoại, fax mà chưa phát huy hết các tiềm năng của mạng VSAT ở các loại hình ứng dụng khác
như Internet băng rộng, truyền hình vệ tinh kỹ thuật số, truy nhập số liệu.... Thời gian gần đây, công ty Viễn Thông Quốc tế-VTI (thuộc Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông VN) hợp tác với đối tác nước ngoài như Shin Satellite Public Company Limited (Thái Lan) đã cho thấy ứng dụng từ VSAT thật sự phát triển. Điển hình như Đài Truyền Hình Việt Nam cung cấp DV truyền hình qua vệ tinh (DTH- Direct To Home) có mặt ở hầu hết các tỉnh, thành trong cả nước; sở Khoa Học Công Nghệ Đồng Nai đã ứng dụng công nghệ này đưa Internet về nông thôn.
Ứng dụng của mạng VSAT-IP
-Mạng VSAT được sử dụng để cung cấp rất nhiều loại ứng dụng và được phân loại chủ yếu dựa trên hai hình thức cung cấp DV: ứng dụng một chiều (quảng bá), và ứng dụng hai chiều (tương tác).
-Ứng dụng quảng bá:
-là ứng dụng được phổ biến sớm nhất, được cung cấp bởi mạng VSAT. Để thực hiện truyền tín hiệu hình đến người sử dụng DV truyền hình vệ tinh, các đài truyền hình có thể sử dụng tiêu chuẩn truyền hình truyền thống là NTSC, PAL hoặc SECAM với phương thức điều chế tần số (FM) hoặc sử dụng tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite) để truyền tín hiệu. -Ứng dụng tương tác (thoại, Internet, truyền dữ liệu...) :
Là ứng dụng thông tin hai chiều cung cấp cho người sử dụng, được thực hiện thông qua mạng VSAT. Ngoài ra, mạng VSAT còn được ứng dụng làm truyền dẫn trong mạng viễn thông và các ứng dụng khác.
Điển hình cho ứng dụng dạng này là các DV như: Internet băng rộng tốc độ cao, mạng thuê riêng ảo VPN-IP, thuê kênh riêng IP qua vệ tinh VSAT-IP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với Internet băng rộng, người sử dụng chỉ cần có một bộ thiết bị đầu cuối VSAT- IP kết nối với máy tính hoặc mạng, trong vùng phủ sóng của vệ tinh, dữ liệu được truyền trực tiếp từ trạm cổng VSAT-IP đến thiết bị đầu cuối của người sử dụng dù đang ở bất kỳ đâu. VPN hay kênh thuê riêng qua VSAT-IP là một trong những DV nhằm thiết lập mạng dùng riêng ảo trong nước, qua các trạm thông tinmặt đất cỡ nhỏ sử dụng công nghệ IP.
Lợi ích sử dụng
Hinh: 3-3: Cơ chế hoạt động của VSAT - IP STAR
Đa dịch vụ
Với VSAT IPSTAR, ngoài dịch vụ điện thoại, chúng ta có cơ hội sử dụng các ứng dụng chỉ có ở dịch vụ băng rộng như truy cập Internet tốc độ cao, truyền hình hội nghị, đào tạo từ xa ...
VSAT IPSTAR sử dụng những công nghệ viễn thông mới nhất để giảm tối đa chi phí cung cấp dịch vụ.
Phạm vi phục vụ lớn
Dịch vụ được cung cấp tới cả các vùng sâu, vùng xa, nơi biên giới, hải đảo với những địa hình phức tạp nhất.
Bảo mật thông tin tốt
Thông tin của chúng ta được đảm bảo an toàn khi sử dụng dịch vụ VSAT IPSTAR.
Thời gian cung cấp ngắn
Do thiết bị gọn nhẹ, dễ lắp đặt; thủ tục đăng ký dịch vụ đơn giản nên thời gian cung cấp dịch vụ VSAT IPSTAR được rút ngắn hơn nhiều so với các dịch vụ VSAT truyền thống.
Tuy nhiên, VSAT IP có nhược điểm cố hữu của thông tin vệ tinh: Bị ảnh hưởng bởi thời tiết, thông tin có thể bị gián đoạn với lượng mưa >100mm/h. Ngoài ra toàn bộ các trang thiết bị của VSAT được sử dụng cho các công nghệ chuyên biệt và độc quyền, nên các thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ VSAT.
3.2.3.Những ưu thế và nhược điểm.
Thuê bao (UT) ở bất kỳ vị trí, địa hình nào trong phạm vi phủ sóng đều có thể sử dụng các dịch vụ VSAT băng rộng (thoại, truy nhập Internet băng rộng, mạng riêng ảo, ...) với chất lượng như nhau. Với lợi thế này thì mạng VSAT băng rộng sẽ là một giải pháp tốt nhất bổ sung cho các mạng mặt đất (hữu tuyến) để cung cấp dịch