CHƯƠNG 4 LIÊN KẾT MẠNG VỆ TINH VỚI MẠNG TRÁI ĐẤT
4.5. Truy nhập và truyền chuyển tiếp mạng
Theo khuyến nghị UTU-T Y.101 truy nhập mạng được định nghĩa như là thực hiện bao gồm các đối tượng (chẳng hạn như thiết bị cáp , phương tiện truyền dẫn…) mà cung cấp theo yêu cầu khả năng truyền dẫn cho việc cung cấp dịch vụ truyền thơng giữa mạng và thiết bị người dùng. Chuyển tiếp mạng cĩ thể xem như là một bộ
các nút và các liên kết nhằm cung cấp kết nối giữa hai hoặc nhiều điểm xác định để
tạo ra liên lạc giữa chúng , giao diện cũng được xác định trong điều kiện cơng suất và chức năng cho phép phát triển độc lập của thiết bị người dùng và mạng và cĩ một giao diện mới được phát triển để phù hợp với thiết bị người dùng mới với dung lượng lớn và chức năng mới. Sự phát triển của truy nhập và chuyển tiếp mạng cĩ thể thấy là từ truyền tương tự từ mạng điện thoại sang mạng điện thoại truyền số, chế độ truyền
đồng bộ trong mạng chuyển tiếp, tích hợp của mạng điện thoại và dữ liệu ISDN ,mạng internet , các mạng băng thơng rộng trong B-ISDN….
4.5.1. Mạng điện thoại tương tự
Hầu hết tất cả các mạng ngày nay đều là kỹ thuật số , nhưng các kết nối từ
nhiều khu dân cư đến các tổng đài nội bộ vẫn là truyền dẫn tương tự . Họ đang dần dần làm giảm hết bằng cách thiết lập mạng băng thơng rộng như đường dây thuê bao số bất đối (ADSL). ADSL là một kỹ thuật điều chế và giải điều chế mà biến đổi đơi dây xoắn điện thoại thành đường truy nhập cho truyền thơng đa phương tiện và dữ
liệu tốc độ cao, tốc độ bit truyền trong cả 2 hướng khác nhau với tỷ lệ là từ 1 tới 8 giữa đầu cuối người dùng và chuyển mạch nội bộ.
Chúng ta xem xét mạng điện thoại tương tự khơng phải vì bản thân nĩ là một cơng nghệ hiện đại cho tương lai mà bởi vì các nguyên tắc thiết kế, triển khai thực hiện, điều khiển , bảo trì và cải tiến hoạt động với mạng lưới đã được sử dụng trong nhiều năm và vẫn cịn rất quan trọng đối với chúng ta ngày nay và vẫn sẽ quan trọng trong tương lai ,tất nhiên là cĩ những nguyên tắc được sử dụng và cải thiện trong bối cảnh mạng lưới mới.
Mạng điện thoại đã được thiết kế tốt, được thiết kế và tối ưu tốt cho dịch vụ điện thoại, trong bối cảnh kiến thức và cơng nghệ sẵn cĩ, các dịch vụ người dùng là
điện thoại, nguồn tài nguyên mạng là kênh và băng thơng 4Khz đã được phân phối cho mỗi kênh để hỗ trợ chất lượng tốt chấp nhận được của dịch vụ.
4.5.2. Khái niệm kỹ thuật lưu lượng mạng điện thoại
Các mạng được tính tốn kích thước sao cho cung cấp dịch vụ đến một số
lượng lớn người dân (hầu hết hộ dân và văn phịng ngày nay) với kênh 4Khz cĩ tính
đến yếu tố kinh tế như là nhu cầu người dùng và giá thành của mạng đểđáp ứng nhu cầu đĩ. Cĩ sự phát triển tốt về lý thuyết tới chế độ lưu lượng người dùng , tài nguyên mạng ,hoạt động của mạng và loại mạng.
+ Lưu lượng được mơ tả là các mẫu của thời gian đến và thời gian giữ . Lưu lượng được đo bằng Erlang, tên của một nhà tốn học người Đan
điện thoại , Erlang là một đơn vị khơng cĩ thứ nguyên ,Erlang được
định nghĩa là số lượng cuộc gọi A và thời gian giữ trung bình trong giờ H của những cuộc gọi đĩ A*H Erlang. Một Erlang đặc trưng cho một cuộc gọi kéo dài trong một giờ hoặc một mạch bị chiếm trong một giờ.
+ Mạng cĩ thể sẵn sàng cung cấp đầy đủ nguồn tài nguyên để đáp ứng yêu cầu của tất cả lưu lượng nhưng tốn kém hoặc cĩ những giới hạn
để đáp ứng hầu hết các yêu cầu về kinh tế. Mạng cũng cho phép lưu lượng xếp hàng chờ cho tới khi tài nguyên mạng cĩ thể sẵn sàng hoặc cho mức độ ưu tiên hoặc một số loại giải pháp cho một phần của lưu lượng.
+ Tiêu chuẩn của hiệu suất cho phép đo định lượng hiệu suất của mạng với bao gồm các tham số :xác suất trễ, độ trễ trung bình, xác suất của
độ trễ vượt quá một khoảng giá trị thời gian, số lượng độ trễ cuộc gọi và số lượng cuộc gọi bị chặn.
+ Lớp dịch vụ là một trong các tham số được sử dụng để tính tốn xác suất mất cuộc gọi được thực hiện do mạng và kì vọng của người dùng như chất lượng dịch vụ cĩ thể chấp nhận được. Cĩ các cơng thức tốn học được xây dựng để giải quyết những yếu tố này trong các mơ hình cổ điển trong điều kiện phân phối cuộc gọi đến và thời gian giữ ,số
lượng tài nguyên lưu lượng sẵn cĩ cho các mạch và xử lý các cuộc gọi mất. Một số cơng thức tốn học hữu ích và đơn giản và cĩ thể được tĩm tắt như sau: • Cơng thức Erlang B để tính lớp dịch vụ EB là: ∑ = = n x X x N n B A A E 0 !) (
Trong đĩ N là số mạch cĩ sẵn và A cĩ nghĩa là lưu lượng được cung cấp trong Erlang.
Cơng thức giả thiết số lượng nguồn là vơ hạn, bằng mật độ lưu lượng trên mỗi nguồn và lưu lượng của cuộc gọi mất bị xố.
• Cơng thức Poisson dùng tính tốn xác suất cuộc gọi bị mất hoặc bị trễ (P) do khơng đủ số lượng kênh (n) với lưu lượng được cung cấp (A) là :
∑∞= = − = n x x A x A e P !
Cơng thức giả thiết số lượng nguồn là vơ tận, bằng mật độ lưu lượng trên mỗi nguồn và cuộc gọi mất bị chiếm.
∑−= + − = + − − = 1 0 ! ! ! n x n x n A n n n A x A A n n n A P
Cơng thức giả thiết số lượng nguồn là vơ hạn, cuộc gọi mất bị trễ, thời gian nắm giữ và cuộc gọi được cung cấp trong yêu cầu của hướng đến theo hàm mũ.
• Cơng thức nhị thức là : x s n x s A s A x s s A s P ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = ∑− = −1 1 1
Cơng thức giả thiết số lượng nguồn(s) là vơ tận , bằng mật độ lưu lượng trên mỗi nguồn và cuộc gọi mất bị chiếm giữ.
4.5.3. Truy cập mạng vệ tinh trong miền tần số
Trong miền tần số, ta cĩ thể thấy mỗi tín hiệu kênh thoại thì được phân bố một băng thơng 4Khz để truy nhập vào tổng đài nội bộ hoặc nhiều kênh đơn được ghép cùng nhau để tạo thành truyền dẫn phân cấp . Để truyền dẫn kênh thoai thơng qua vệ
tinh,sĩng mang phải được tạo ra mà phù hợp cho truyền dẫn vơ tuyến vệ tinh trong việc phân bố băng tần tần số và tín hiệu kênh điều chế sao cho sĩng mang cĩ thể
truyền thơng qua vệ tinh.
Tại bên nhận bộ xử lý giải điều chế cĩ thể tách tín hiệu kênh từ sĩng mang do
đĩ người nhận cĩ thể nhận lại được tín hiệu thoại ban đầu được gửi tới đầu cuối người dùng hoặc tới mạng mà cĩ thể định tuyến tín hiệu tới đầu cuối người dùng.
Nếu điều chế tín hiệu sĩng mang đơn kênh ta gọi là mỗi kênh một sĩng mang(SCPC) ví dụ với mỗi sĩng mang chỉ mang một kênh thơng tin, nĩ thường được sử dụng cho người dùng cĩ thể kết nối tới mạng hoặc các đầu cuối khác như là truy nhập mạng. Nĩ cũng cĩ thể được sử dụng để làm việc như là định tuyến để kết nối các tổng đài nội bộ tới các mạng nơi cĩ mật độ lưu lượng thấp.
Nếu điều chế sĩng mang một nhĩm kênh ta gọi là đa kênh trên mỗi sĩng mang (MCPC). Nĩ thường được dùng cho để liên kết giữa mạng như là mạng chuyển tiếp hoặc tổng đài nội bộ tới mạng truy nhập.
4.5.4. Chuyển mạch mạch onboard
Nếu tất cả các kết nối giữa các trạm mặt đất sử dụng chùm tia đơn bao phủ tồn bộ trái đất , thì khơng cần cĩ bất cứ chức năng chuyển mạch nào trên vệ tinh. Nếu sử
dụng chùm tia đa điểm, cĩ một thuận lợi lớn để sử dụng chuyển mạch onboard, từ khi nĩ cho phép trạm mặt đất truyền đa kênh tới nhiều chùm điểm tại cùng một thời điểm mà khơng cần phân kênh trên trạm truyền dẫn mặt đất, do đĩ chuyển mạch onboard sẽ mang lại cho mạng vệ tinh tiềm lực và tính linh hoạt cao tiết kiệm tài nguyên băng thơng.
Hình 4.9 mơ tả khái niệm chuyển mạch onboard với 2 chùm điểm, nếu như
khơng cĩ chức năng chuyển mạch thì 2 quá trình truyền dẫn phải được tách ra tại trạm truyền dẫn mặt đất sử dụng 2 ống uốn cong khác nhau một cho kết nối bên trong chùm điểm và một đường khác thì dùng cho kết nối giữa các chùm điểm, nếu các tín hiệu giống nhau thì được truyền trong cả hai chùm điểm, nĩ sẽ yêu cầu tách đường truyền của tín hiệu giống nhau làm 2 do đĩ nĩ cần 2 lần băng thơng tại đường truyền lên, nĩ cũng cĩ thể tái sử dụng cùng một băng tần trong chùm điểm khác nhau. Bằng cách sử dụng chuyển mạch onboard, tất cả các kênh cĩ thể được truyền với nhau và sẽđược chuyển mạch trên vệ tinh tới các đích trạm mặt đất của chúng trong các chùm
điểm khác nhau. Nếu các tín hiệu tương tự nhau mà được truyền trong các chùm
điểm khác nhau , chuyển mạch onboard cĩ thể cĩ khả năng nhân đơi tín hiệu giống nhau để truyền tới các chùm điểm mà cần nhiều truyền dẫn tại trạm truyền mặt đất, băng thơng tần số giống nhau cĩ thể được sử dụng trong 2 chùm điểm bằng cách sử
dụng các biện pháp thích hợp để tránh nhiễu cĩ thể xảy ra.
Hình 4.9 Minh hoạ của chuyển mạch onboard.