- Dịch vụ trung kế tổng đài cung cấp các tuyến truyền dẫn để nối các tổng đài Host với và tổng đài vệ tinh cho các nhà khai thác mạng điện thoại cố định.
- Tuy hiện tại việc phát triển mạng điện thoại cố định đã có dấu hiệu bão hòa và có xu hƣớng chuyển dần sang cố định, tuy nhiên việc cung cấp dịch vụ trung kế cho các mạng điện thoại cố định (đặc biệt là đến những nơi vùng sâu vùng xa, miền núi, hải đảo để hoàn thiện cơ sở hạ tầng mạng lƣới cho các nhà cung cấp dịch vụ vẫn là một vấn đề rất đƣợc quan tâm, trong đó thông tin vệ tinh là một lựa chọn ít tốn kém và dễ triển khai.
- Do đặc tính đầu ra của các tổng đài hiện nay chủ yếu là các luồng E1 (TDM) do đó có thể có các phƣơng án khác nhau để cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài bao gồm phƣơng án sử dụng phƣơng thức SCPC (Single Channel Per Carrier – VSAT PAMA) với các sóng mang đơn lẻ hay phƣơng án cung cấp các tuyến truyền dẫn trên nền IP. - Giải pháp kỹ thuật đối với phƣơng án SCPC có tính tiện dụng cao nhờ đặc tính trong suốt của tuyến truyền dẫn (sử dụng ghép kênh theo thời gian TDM) tuy nhiên hiệu quả băng tần lại không cao dẫn đến lãng phí tài nguyên băng thông vệ tinh đồng thời khả năng cung cấp dịch vụ lại hạn chế do SCPC chủ yếu đƣợc cung cấp trên băng tần C và với kênh có tốc độ đối xứng lên đến 2Mbps. Việc sử dụng VSAT băng rộng với công nghệ DVB-S2 đem đến hiệu suất sử dụng băng tần lên đến 130Mbps/36MHz vừa đảm bảo tiết kiệm tài nguyên băng thông vừa cung cấp một giải pháp đồng bộ, linh hoạt (có thể triển khai đƣợc ở cả băng tần Ku và C so với chỉ băng C của SCPC) và có thể đáp ứng nhu cầu phát triển trong tƣơng lai.
- Do việc cung cấp hệ thống truyền dẫn trung kế cho tổng đài cố định có nhiều điểm tƣơng đồng với hệ thống truyền dẫn trung kế di động nên bài viết này sẽ xem xét phƣơng án cung cấp dịch vụ theo phƣơng thức SCPC.
62 Sat/ Modem VSAT SCPC Anten 2.4m
Hình 3.13. Sơ đồ cấu hình hệ thống mạng SCPC cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài BUC/ LNB KTR HPA LNA L -b a n d C o m b in er /D iv id er Sat Modem Rack 1 Mux Mux Truyền dẫn SDH Anten 11m Sat Modem Rack 3 Sat Modem Rack 2 Tổng đài Tổng đài Sat/ Modem VSAT SCPC Anten 2.4m BUC/ LNB Tổng đài Sat/ Modem VSAT SCPC Anten 3m BUC/ LNB Tổng đài Sat/ Modem VSAT SCPC Anten 3m BUC/ LNB Tổng đài Vệ tinh SCPC Gateway
63
3.3.1.Phƣơng án kỹ thuật
Phƣơng án kỹ thuật của một hệ thống cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài sử dụng SCPC đƣợc miêu tả nhƣ trong Hình 3.13.
- Phƣơng án SCPC thƣờng đƣợc thực hiện trong trƣờng hợp quy mô của hệ thống trung kế là vừa và nhỏ (số lƣợng tổng đài không nhiều) với mô hình điểm - điểm (Point to Point). Do đặc tính của các hệ thống tổng đài cố định là phân bố 1 khu vực địa lý (theo các tỉnh, huyện) và các vùng dân cƣ nên có khả năng cung cấp các tuyến truyền dẫn mặt đất cho các kết nối này, do vậy nhu cầu trung kế tổng đài xét trên một khu vực địa lý là không nhiều dẫn đến quy mô của cả hệ thống là không lớn.
- Khác với trƣờng hợp hệ thống mạng VSAT băng rộng, trong trƣờng hợp sử dụng phƣơng thức SCPC qua vệ tinh thì hệ thống quản lý và thiết bị ứng dụng và ngay cả trạm chủ (Hub) là không cần thiết thực chất trạm VSAT này có thể thiết lập truyền dẫn trực tiếp đến trạm VSAT khác thông qua vệ tinh.
- Đối với các hệ thống cần mô hình điểm – đa điểm (Point to Multipoint), hệ thống có thể trang bị một trạm Gateway SCPC đóng vai trò làm trạm trung tâm tập trung lƣu lƣợng của các trạm SCPC. Trạm Gateway SCPC thực chất là điểm tập trung của các Modem SCPC hoạt động với các Modem SCPC đầu VSAT tƣơng ứng.
- Ƣu điểm của phƣơng án sử dụng SCPC là dễ dàng triển khai, tích hợp với hệ thống tổng đài cũng nhƣ truyền dẫn sẵn có, đồng thời đem lại chất lƣợng rất cao đối với tuyến truyền dẫn vệ tinh do truyến truyền dẫn qua Modem SCPC là trong suốt. Ngoài ra, việc không phải qua các thiết bị xử lý tín hiệu Baseband và các thiết bị ứng dụng IP tại trạm Chủ nhƣ hệ thống VSAT băng rộng khiến cho lƣu lƣợng qua hệ thống SCPC không phải chịu thời gian trễ phát sinh tại các hệ thống trên khiến cho chất lƣợng của tuyến truyền dẫn cao hơn.
- Tuy nhiên hệ thống SCPC do sử dụng phƣơng thức truy nhập PAMA (Permenant
Allocation Multiple Access – phân bổ tài nguyên cố định) do đó gây nên tình trạng lãng phí tài nguyên vệ tinh nếu các tuyến truyền dẫn không sử dụng hết toàn bộ lƣu lƣợng (hay băng tần) đƣợc thiết kế và cấp phát cho chúng. Do đó, khi sử dụng phƣơng thức truyền dẫn SCPC (VSAT PAMA) thì cân phải tối ƣu hóa đầu vào sao cho hệ thống có thể sử dụng triệt để tài nguyên vệ tinh đã đƣợc thiết kế.
3.3.1.1.Cấu trúc các trạm VSAT SCPC
Trạm VSAT SCPC cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài có cấu trúc rất đơn giản nhƣ sau:
- Anten băng C có đƣờng kính phù hợp (Việc lựa chọn đƣờng kính anten phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ chỉ tiêu của vệ tinh, kết quả tính toán quỹ công suất đƣờng truyền và các yếu tố liên quan khác.
- Thiết bị thu phát cao tần BUC và LNB, các thiết bị này đóng vai trò chuyển đổi tín tiệu từ trung tần IF hoặc L-band (trong trƣờng hợp này là L-band) lên tín hiệu cao tần và truyền tín hiệu cao tần lên vệ tinh hoặc nhận tín hiệu cao tần từ vệ tinh và chuyển đổi tìn hiệu xuống L-band và ngƣợc lại. Việc lựa chọn BUC và LNB phụ thuộc vào tần số hoạt động của trạm VSAT và yêu cầu từ kết quả tính toán Quỹ công suất đƣờng truyền của ngƣời thiết kế.
64
- Mobem vệ tinh, nhận các luồng E1 từ tổng đài cố định từ LNB để điều chế ra tín hiệu ở băng L để đƣa tới BUC truyền lên vệ tinh hoặc nhận tín hiệu ở băng L từ LNB và giải điều chế ra các luồng E1 đƣa vào tổng đài điện thoại cố định.
- Trong trƣờng hợp kết nối điểm - điểm thì các trạm VSAT SCPC sẽ kết nối trực tiếp vào cả tổng đài Host và tổng đài vệ tinh còn đối với trƣờng hợp điểm - đa điểm thì thông thƣờng trạm SCPC Gateway nằm bên phía tổng đài host, còn trạm VSAT SCPC nằm bên phía tổng đài vệ tinh.
Modem Anten 3m C band BUC LNB Hình 3.14. Cấu trúc trạm VSAT SCPC 3.3.1.2.Cấu trúc trạm Gateway SCPC
Trong trƣờng hợp cần cung cấp mô hình điểm – đa điểm, trạm Gateway SCPC phục vụ mục đích cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài có cấu trúc nhƣ sau: C o m b in e r D iv id e r Modem Modem Anten 4.5m C band M D F E1 E1 SSPA SSPA BUC BUC BDC BDC LNA LNA SSPA Hình 3.15. Cấu trúc trạm Gateway SCPC
65
- Anten băng C có đƣờng kính đủ lớn để đảm bảo Quỹ công suất đƣờng truyền
cho tuyến truyền dẫn (ngoài ra vẫn cần phải thỏa mãn những yếu tố liên quan khác nhƣ chỉ tiêu của vệ tinh)
- Cũng giống trạm VSAT SCPC, trạm Gateway SCPC cũng cần thiết phải có các
thiết bị thu phát cao tần trong đó LNB (thiết bị thu) là hoàn toàn giống với LNB của trạm VSAT SCPC. Tuy nhiên việc lựa chọn thiết bị phát phụ thuộc rất nhiều vào quy mô của trạm Gateway (bao nhiêu luồng E1 vệ tinh mà trạm Gateway đó phải truyền dẫn). Nếu quy mô lớn thì thiết bị phát phải dùng có thể phải cần đến máy phát HPA.
- Chức năng của các Modem vệ tinh của trạm Gateway SCPC cũng giống nhƣ chức năng của Modem của trạm VSAT SCPC, tuy nhiên do Gateway là điểm tập kết lƣu lƣợng từ nhiều luồng E1 vệ tinh nên trạm Gateway SCPC phải có nhiều Modem vệ tinh để điều chế/giải điều chế tín hiệu từ các luồng E1 khác nhau. Để thực hiện điều này, các thiết bị Phân chia/Kết hợp tín hiệu (Divider/Combiner) phải đƣợc cung cấp kèm theo.
- Chính vì lý do nhƣ trên, khi hệ thống trung kế tổng đài mở rộng quy mô thì sẽ khiến số lƣợng Modem vệ tinh ở các trạm Gateway tăng lên đáng kể và sẽ khiến khả năng quản lý thiết bị trở nên khó khăn và phức tạp hơn nhiều so với khả năng truyền tải lƣu lƣợng nó đem lại. Điều này trái ngƣợc với trƣơng hợp sử dụng hệ thống VSAT băng rộng (sẽ đƣợc bình bày chi tiết ở trong Chƣơng 4) vì khi hệ thống mở rộng, trạm Hub/Gateway của mạng VSAT băng rộng chỉ phải tăng cƣờng một số ít thiết bị là có thể đáp ứng nhu cầu của rất nhiều trạm VSAT phát triển thêm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Do là điểm tập kết lƣu lƣợng nên trạm Gateway SCPC cần kết nối với các tổng đài cố định thông qua các tuyến truyền dẫn mặt đất (SDH hoặc cáp quang).
- Ngoài ra, do là một trạm tập trung lƣu lƣợng của hệ thống, trạm Gateway SCPC phải đƣợc trang bị đủ dự phòng cho từng thiết bị để đảm bảo cho hoạt động của cả hệ thống không bị gián đoạn, thông thƣờng hệ thống dự phòng cho các phân hệ của trạm Gateway SCPC là N:1 tức là có 1 thiết bị dự phòng cho tất cả các thiết bị tƣơng đƣơng đang hoạt động
66
Hình 3.16. Phương án thử nghiệm đường truyền vệ tinh theo phương thức SCPC
VSAT SCPC Anten 3m BU C/ LNB Tổng đài VSAT SCPC Anten 3m BUC/ LNB Tổng đài Vệ tinh Sat/ Modem Sat/ Modem 192.168.1.1 192.168.1.101
67
3.3.2.Phƣơng án triển khai thử nghiệm dịch vụ
- Mô hình triển khai thử nghiệm dịch vụ trung kế tổng đài đƣợc trình bày trong Hình 3.16
- Trong trƣờng hợp triển khai thử nghiệm có thể đặt các trạm VSAT SCPC tại các tổng đài để kết nối trực tiếp rồi chạy thử và đánh giá chất lƣợng dịch vụ hoặc thực hiện đo kiểm chỉ tiêu kỹ thuật tại đầu cặp Modem vệ tinh để đánh giá xem có đáp ứng của các chỉ tiêu kỹ thuật của tổng đài cố định hay không.
3.3.2.1.Cách tính toán phân bổ tài nguyên và công suất:
- Đối với hệ thống VSAT băng rộng, việc dịnh cỡ cho hệ thống nhằm xác định quy mô của hệ thống (bao gồm số lƣợng thiết bị xử lý Baseband, số lƣợng thiết bị ứng dụng IP, năng lực của hệ thống NMS v.v. Khác với việc định cỡ cho hệ thống VSAT băng rộng, quá trình định cỡ cho một hệ thống cho mỗi trạm VSAT SCPC chỉ cần xác định số luồng E1 qua vệ tinh mà mỗi trạm cần truyền tải để từ đó xác định số cặp Modem vệ tinh cần trang bị cho mỗi tuyến truyền dẫn.
- Đối với trạm Gateway SCPC, có thể có trƣờng hợp trạm Gateway SCPC không
đƣợc đặt tại tổng đài cố định, lúc đó cần tuyến truyền dẫn mặt đất để kết nối trạm Gateway đó với tổng đài và quá trình định cỡ hệ thống cũng xác định năng lực của tuyến truyền dẫn mặt đất đó.
- Sau khi thực hiện việc định cỡ cho hệ thống, ta sẽ biết mỗi trạm (VSAT hoặc Gateway SCPC) cần phải truyền tải lƣu lƣợng bao nhiêu và từ đó tính toán quỹ công suất đƣờng truyền để xác định chỉ tiêu kỹ thuật cho thiết bị phát cao tần của mỗi trạm.
- Việc định cỡ cho toàn bộ hệ thống (dựa trên tổng hợp của các trạm đơn lẻ) sẽ giúp tính toán hệ thống sử dụng bao nhiêu tài nguyên vệ tinh (băng tần và công suất) và từ đó có thể có kế hoạch sử dụng tài nguyên này một cách hiệu quả.
a. Định cỡ hệ thống (Network Sizing).
- Do các hệ thống VSAT SCPC hoạt động theo phƣơng thức PAMA do đó băng
tần đƣợc cấp phát cố định cho các trạm SCPC (hay chính xác hơn là từng tuyến truyền dẫn của trạm SCPC đó vì có thể có trạm truyền tải nhiều tuyến truyên dẫn trên vệ tinh nhƣ trạm Gateway) và chính vì thế hệ số chia sẻ của hệ thống là 1:1.
- Do hệ thống SCPC sử dụng các sóng mang riêng biệt cho mỗi tuyến truyền dẫn do đó cần phải có các đoạn băng tần bảo vệ để phân biệt các sóng mang của các tuyến truyền dẫn này, đây cũng chính là nguyên nhân khiến hệ thống VSAT SCPC có hiệu quả sử dụng băng tần thấp hơn
- Quá trình định cỡ cho một hệ thống SCPC điểm đa điểm với hệ số Roll off = 1,25 đƣợc trình bày trong bảng sau:
Lƣu lƣợng
VSAT
Số lƣợng trạm 4
Lƣu lƣợng chiều đi OB (Kbps) 2048
68 Điều chế mã hóa VSAT Modultaion QPSK FEC 4/5 Tổng kết Throughput (Mbps) BW (Mhz) IB 8 6.4 OB 8 6.4 Tổng cộng 16 12,8
b. Quỹ công suất đường truyền.
Bảng tính quỹ công suất đƣờng truyền cho một tuyến truyền dẫn VSAT PAMA (SCPC) 2Mbps nhƣ sau:
- Anten trạm VSAT SCPC: Băng C, đƣờng kính 2.4m.
- Anten trạm Gateway SCPC: Băng C, đƣờng kính 11m. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
69
Satellite: VINASAT-1
22-Aug-10 2048 kbps HN Inroute QPSK FEC 4/5
10:32 PM Remote Tx Site:2.40 m Hub Rx Site:11.00 m
BASELINE PARAMETERS Value Unit S U M M A R Y
Carrier Symbol Rate Ksps % Avail S/C Power Reqd/Crr 0.97 % Carrier Info Rate 2048 Kbps % Xponder Bandwidth Reqd/Crr 7.11 % FEC Code Rate 2/3 Occupied Bandwidth 2.56 MHz Crr Xmission Rate 3096.0 Kbps Power Equivalent Bandwidth 0.35 MHz
CARRIERThreshold Ebt/No 5.7 dB
DATANo of bits/symbol 2 Bits Clear Sky Link Margin 0.7 dB Demod BT Product 1.00
Maximum PER 1.0E-05 Crr Noise Bandwth 2048.0 KHz Power/Crr Reqd in Watts 4.19 Watts RS Rate 1/1 HPA Power Required 4.19 Watts Channel Spacing
Carrier Spacing 2560.00 KHz LINK PERFORMANCE Cl Sky Up Fade Dn Fade Unit
Satellite VINASAT-1
Location 132 East
Satellite SFD -85.0 -85.0 -85.0 dBW/m2 Saturation EIRP 44.00 dBW Agg Input B.O. 9.7 9.7 9.7 dB
G/T -0.30 dB/K Input Backoff/Crr 29.8 30.5 29.8 dB
Gain Step 0.00 dB Crr Flux Density -114.8 -115.5 -114.8 dBW/m2 Reference G/T -0.30 dB/K UPLINK Gain of a Sq meter 37.6 37.6 37.6 dBi
SATELLITEReference SFD -85.00 dBW/m2 BUDGET Uplink Path Losses 200.5 201.3 200.5 dB
DATASFD -85.0 dBW/m2 Carrier Up EIRP 48.1 48.1 48.1 dBW Xponder Bandwidth 36 MHz Satellite G/T -0.3 -0.3 -0.3 dB/K Agg Input BO 9.70 dB
Agg Output BO 6.70 dB C/N Uplink 12.8 12.0 12.8 dB Uplink Frequency 6.425 GHz
Dnlink Frequency 3.400 GHz Saturation EIRP 44.0 44.0 44.0 dBW Agg Output B.O. 6.7 6.7 6.7 dB Output Backoff/Crr 26.8 27.5 26.8 dB Tx Antenna Dia 2.40 meters Carrier Dn EIRP 17.2 16.5 17.2 dBW Tx Antenna Effcy 67 % DOWNLINK Dnlink Path Losses 194.5 194.5 194.6 dB Tx Antenna Gain 42.4 dBi BUDGET Rx Pointing Losses 0.2 0.2 0.2 dB Tx Pointing Losses 0.5 dB Cl Sky E/S G/T 33.0 33.0 33.0 dB/K Tx Polarization 90 deg Degradation in G/T 0.0 0.0 0.3 dB
GROUNDRx Antenna Dia 11.00 meters
SEGMENTRx Antenna Effcy 85 % C/N Downlink 21.0 20.3 20.6 dB
DATARx Antenna Gain 51.2 dBi C/N Uplink 12.8 12.0 12.8 dB Rx Pointing Losses 0.2 dB C/N Downlink 21.0 20.3 20.6 dB Pre LNA Losses 0.1 dB
LNA Noise Temp 30 K Ant,etc Temp 27 K
Cl Sky Noise Temp 64 K COMPOSITE
Rx Polarization 0 deg LINK
Rx Clr Sky G/T 33.0 dB/K Tx Site Rain Availability 99.90 % Rx Site Rain Availability 99.95 %
Tx Site Rain Rate 37.30 mm/hr C/I Total 14.00 13.3 14.0 dB
RAINRx Site Rain Rate 54.30 mm/hr 14 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
MARGINSUplink Rain Attn 0.73 dB C/N COMPOSITE 10.0 9.2 9.9 dB
Dnlink Rain Attn 0.08 dB Minimum Reqd C/N 9.2 9.2 9.2 dB UpLink Pwr Cntrl 0.0 dB LINK MARGIN 0.7 0.0 0.7 dB
Required Maximum PER 1.0E-10 Tx E/S Location Remote MODEM Expected ACI
Tx E/S Latitude 21.02 N
Tx E/S Longitude 105.88 E Minimum Reqd Ebi/No 6.7 dB
SITETx E/S Elev Angle 51.56 deg Minimum Reqd Ebt/No 5.7 dB