IPSTAR-1, là vệ tinh băng rộng đầu tiờn trong khu vực chõu Á - Thỏi Bỡnh Dƣơng do tập đoàn Shin Satellite Plc của Thỏi Lan vận hành và khai thỏc. Vệ tinh do Space Systems/Loral chế tạo với 114 bộ phỏt đỏp, tổng dung lƣợng 45Gbps, tuổi thọ 12 năm, đƣợc phúng lờn vị trớ 1200 đụng ngày 11/8/2005 [1].
Dung lƣợng băng thụng cho kế hoạch sử dụng: 45 Gbps (25/20) cho tuyến lờn và tuyến xuống, cú khả năng cung cấp cho trờn 13 triệu khỏch hàng sử dụng.
Vựng phủ súng: Bao gồm 96 bỳp phủ trong khu vực Chõu Á – Thỏi Bỡnh Dƣơng, trong đú cú: 84 bỳp phủ hẹp, 3 bỳp phủ rộng, 7 bỳp phủ quảng bỏ. Băng Ka với 18 bỳp phủ hẹp cú dung lƣợng băng thụng lớn nhất.
Sử dụng cụng nghệ vựng phủ súng nhiều tia (spot beam) để tăng khả năng tỏi sử dụng tần số, cho phộp mở rộng phổ tần làm việc rộng hơn rất nhiều so với cỏc vệ tinh thụng thƣờng, tăng dung lƣợng băng tần vệ tinh và với mật độ cụng suất tớn hiệu rất cao (EIRP = 60 dBW) cho phộp
giảm kớch thƣớc anten trạm đầu cuối, tăng tốc độ và chất lƣợng đƣờng truyền [1].
Sử dụng băng tần Ka, tốc độ tới 8 Mbps, cho tuyến Gateway – UT (Forward Link), truy nhập theo phƣơng thức ghộp phõn chia thời gian (TDM) kết hợp với kỹ thuật ghộp kờnh trực giao phõn chia theo tần số (OFDM). Để đạt hiệu suất truyền dẫn cao cỏc kờnh này đƣợc mó hoỏ TPC (Turbo Product Codes), điều chế L-codes [1]
Hỡnh 4.6. Vựng phủ súng của vệ tinh IPSTAR
Sử dụng băng tần Ku cho tuyến UT - Gateway (Return Link), truy nhập MF-TDMA, tốc độ từ 128 Kbps đến 4 Mbps.
Sử dụng kỹ thuật điều khiển cụng suất linh hoạt (DLA – Dynamic Link Allocation) cho từng beam phự hợp điều kiện thời tiết khỏc nhau ở từng vựng, đảm bảo khụng làm giỏn đoạn liờn lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhất chƣa từng ỏp dụng ở những vệ tinh thụng thƣờng.
IPSTAR là hệ thống cú cấu trỳc mạng hỡnh sao sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gúi băng rộng, Hệ thống gồm 3 thành phần cơ bản [1]:
- Trạm cổng (Gateway) - Vệ tinh IPSTAR.
- Cỏc trạm vệ tinh thuờ bao (User Terminal-UT). Vệ tinh thƣờng Vệ tinh iPSTAR
Vệ tinh IPSTAR bao phủ toàn bộ lónh thổ Việt Nam bằng 4 bỳp hẹp (hỡnh 4.7) và 1 bỳp rộng; làm việc ở băng tần Ka, Ku với dung lƣợng thiết kế khoảng 2 Gbps cho cả 2 chiều lờn, xuống [1] đƣợc phõn bổ nhƣ sau:
Hỡnh 4.7. Vựng phủ súng của vệ tinh IPSTAR tại Việt nam 4.2.1. Trạm cổng (Gateway)
Hệ thống IPSTAR cú 18 trạm Gateway đƣợc lắp đặt trong vựng phủ súng của vệ tinh. Hệ thống cỏc trạm Gateway sử dụng băng tần Ka [1].
Hỡnh 4.8. Sơ đồ khối chức năng trạm Gateway
Spot Beam: 205 206 210 211 205 206 210 211 205 206 210 211 Broadcast Beam # 2 Broadcast Beam # 2 Broadcast Beam: RF Antenna & HPA TOLL Tx STAR Rx TI TCPA (NettGain) FLP Server ISPs SGGW NM/ RRM AccountingServer PSTN Core IP Router SI 950-1450MHz Ka band 950-1450MHz 140MHz
a. Sơ đồ khối chức năng trạm cổng
Antenna : đƣờng kớnh 8,1m cho cả trạm chớnh và trạm dự phũng.
Khối thiết bị cao tần gồm: mỏy phỏt (HPA), đổi tần lờn (U/C), đổi tần xuống (D/C), khuyếch đại tạp õm thấp (LNA), khối điều khiển Gateway chớnh và dự phũng và cỏc thiết bị phụ trợ cao tần khỏc.
Core IP Router (IPR): Thực hiện trờn một router riờng biệt cú năng lực chuyển mạch và định tuyến mạnh; định tuyến cỏc gúi tin IP vào, ra giữa cỏc thiết bị trong mạng IPSTAR và cỏc mạng bờn ngoài. Router sử dụng giao thức BGP (Border Gateway Protocol) dựng phổ biến trờn Internet để trao đổi thụng tin định tuyến trong mạng, dựa trờn chƣơng trỡnh quản lý định tuyến BRM (Border Route Manager).
TCP Accelerator (TCPA): Tối ƣu húa tốc độ truyền dẫn TCP qua vệ tinh bằng việc giảm thiểu cỏc trễ và suy giảm chất lƣợng vốn cú của giao thức TCP/IP qua vệ tinh. Cụng việc này đƣợc thực hiện nhờ một phần mềm Flash Networks NettGain 2000 cú chức năng tiếp nhận cỏc gúi tin TCP/IP rồi chuyển chỳng sang giao thức BST (Boosted Session Transport) để truyền qua vệ tinh, trong khi cỏc gúi tin UDP (User Datagram Protocol) cho cỏc ứng dụng nhƣ video streaming đƣợc giữ nguyờn khi truyền. Ở phớa trạm đầu cuối UT cú một phần mềm Client để chuyển dịch dữ liệu nhận đƣợc thành cỏc gúi tin TCP/IP, UDP/IP. Thủ tục này đƣợc làm tƣơng tự cho hƣớng ngƣợc lại.
Forward Link Processor (FLP): bao gồm một phần mềm chạy trờn một mỏy chủ riờng biệt thực hiện cỏc chức năng TCPA, lọc và xắp sếp cỏc gúi tin IP theo thứ tự ƣu tiờn theo chất lƣợng dịch vụ (QoS) và phõn loại dịch vụ (CoS) trƣớc khi gửi tới TOLL Interface (TI). Ngoài ra FLP cũn cú chức năng giỏm sỏt hoạt động, lỗi, tƣơng tỏc với thiết bị quản lý tài nguyờn (RRM) cho mục đớch phõn bổ tài nguyờn đƣờng truyền cho cỏc trạm UT.
Bản tin cƣớc từ TI và SI cũng sẽ đƣợc hợp nhất tại đõy và chuyển tới NMS và mỏy chủ tớnh cƣớc.
Radio Resource Management (RRM): Đõy là phần tử đặc biệt quan trọng của trạm cổng, nú cú chức năng quản lý cỏc nguồn tài nguyờn đƣờng truyền vệ tinh, phõn bổ hay giải phúng dung lƣợng cho cỏc trạm đầu cuối mỗi khi cỏc trạm log-on hay log-off khỏi mạng và điều khiển cỏc chức năng thực hiện trờn TI, SI.
Ngoài ra RRM cũn cú chức năng theo dừi và giỏm sỏt để hệ thống luụn hoạt động một cỏch tối ƣu.
Toll Interface (TI): Xử lý dữ liệu tuyến truyền dẫn Gateway-UT. TI đúng gúi data theo một định dạng khung đặc biệt trƣớc khi đƣa đến modem vệ tinh (Toll-Tx).
TOLL-Tx: Nhận luồng bit đó đƣợc định dạng từ TI, mó hoỏ TPC, điều chế (QPSK, 8-PAH, 16-PAH), ghộp kờnh OFDM và chuyển đổi tới tần số trung tõm 135MHz, sau đú chuyển đổi lờn L-band (950-1450Mhz) và Ka- band để phỏt lờn vệ tinh. Mỗi trạm Gateway cú tối đa tới 12 khối TOLL-Tx làm việc và 2 khối dự phũng. Mỗi khối TOLL-Tx cú thể cho phộp tới 20.000 Terminal kết nối đồng thời, và cú dung lƣợng truyền dẫn lờn tới 186Mbps [1].
STAR-Rx : nhận tớn hiệu băng Ka từ vệ tinh, chuyển đổi tới dải tần 950 - 1450 MHz sau đú thực hiện tỏch kờnh, giải điều chế, và giải mó tớn hiệu. Cỏc gúi tin TCP (BST), UDP đƣợc lọc ra và gửi tới SI để ghộp lại với cỏc gúi IP bị phõn mảnh khỏc để gửi tới cỏc thiết bị đầu cuối ứng dung. Mỗi khối STAR-Rx cú dung lƣợng truyền dẫn tới 8Mbps [1].
STAR Interface (SI): Nhận cỏc gúi tin TCP, UDP từ STAR-Rx, sau đú xử lý và sắp xếp thành cỏc gúi tin IP rồi gửi tới IPR theo sự điểu khiển của
RRM. Ngoài ra SI cũn cú cỏc chức năng khỏc nhƣ là xử lý cỏc bản tin bỏo hiệu giữa trạm cổng và trạm đầu cuối, giỏm sỏt sự hoạt động của kờnh để kịp thời bỏo cỏo cho RRM để đƣa ra sự điều chỉnh phự hợp.. Mỗi SI làm việc đƣợc với 10 STAR-Rx. Mỗi gateway cú tối đa tới 10 SI. Mỗi SI cú thể cho phộp tới 20.000 Terminal kết nối đồng thời [1]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Network Management (NM) : thực hiện cỏc chức năng về quản trị mạng chung nhƣ : Quản lý lỗi, phỏt hiện và đƣa ra cỏc cảnh bỏo mỗi khi cú sự cố về phần cứng hay phần mềm ; Quản lý cấu hỡnh, cập nhật theo dừi cỏc thay đổi về cấu hỡnh hoạt động của cỏc thiết bị ; Quản lý truy nhập mạng, cấp tờn, passwords và quyền truy nhập cho từng ngƣời sử dụng ; Quản lý hệ thụng tớnh cƣớc…
Acounting server/Call Record server nhận dữ liệu từ NMS và lƣu trữ tại cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đớch tớnh cƣớc.
b. Hoạt động của trạm Gateway[1]
Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, cho cả 2 chiều lờn xuống để trỏnh
giỏn đoạn thụng tin do ảnh hƣởng của thời tiết, hệ thống IPSTAR đƣợc thiết kế theo mụ hỡnh 2 trạm Gateway, một trạm chớnh và một trạm dự phũng, cỏch nhau từ 40 đến 60 km. Trạm Gateway thực hiện chức năng chuyển mạch và định hƣớng lƣu lƣợng giữa cỏc phần tử mạng, hội tụ cỏc tiờu chuẩn của một mạng IP nhƣ HTTP, FPT, POP3, SMTP,... cho cỏc ứng dụng dịch vụ băng rộng Web, Netmeeting, cung cấp ứng dụng dịch vụ VoIP,... Giải phỏp mạng dựng riờng VPN, giao thức IP Multicast hỗ trợ cỏc dịch vụ quảng bỏ.
Hƣớng truyền dẫn từ Gateway – UT (gọi là TOLL link) : Thụng qua thiết bị TOLL trạm Gateway cú khả năng cung cấp cỏc kờnh truyền dẫn cho cỏc trạm UT với tốc độ rất lớn. Một TOLL link dung lƣợng tƣơng
đƣơng với dung lƣợng một bộ phỏt đỏp vệ tinh (Transponder 54 Mhz), tựy theo nhu cầu dung lƣợng, cấu hỡnh trạm Gateway cú một hoặc nhiều TOLL. Mỗi một Toll đƣợc phõn chia linh hoạt thành nhiều kờnh, cỏc kờnh cú cỏc khe thời gian tối đa là 16 kờnh/TOLL, 256 timeslot/kờnh. Sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK kết hợp với phƣơng thức ghộp kờnh OFDM, TDM dung lƣợng một TOLL tƣơng đƣơng 128 Mbps, mỗi trạm UT cú thể thu dữ liệu với tốc độ 4 Mbps/kờnh.
Hƣớng truyền dẫn từ UT – Gateway (gọi là STAR link), trạm Gateway tiếp nhận dữ liệu từ cỏc UT thụng qua thiết bị D-STAR (tiếp nhận 2 STAR link), cú nhiều D-STAR trong một trạm Gateway. Dung lƣợng băng tần STAR link là 4 Mhz cũng nhƣ TOLL link, STAR link đƣợc phõn chia thành nhiều kờnh một cỏch linh hoạt, cỏc kờnh cú cỏc khe thời gian tối đa 16 kờnh/STAR link. Với chức năng giải điều chế tớn hiệu D-STAR sử dụng kỹ thuật giải điều chế QPSK kết hợp với phƣơng thức truy nhập vệ tinh SCPC, TDMA, Slotted ALOHA cho phộp cung cấp kờnh vệ tinh linh hoạt đạt tốc độ tới 4 Mbps.
Trạm Gateway đƣợc kết nối với mạng trục Internet thụng qua giao diện GE, FE. Trạm Gateway chớnh và dự phũng đƣợc kết nối trực tiếp với nhau bằng 2 sợi cỏp quang [1].
4.2.2. Trạm Đầu cuối (UT)
Cỏc thiết bị trạm UT gồm cú khối ODU và khối IDU.
Khối ODU (thiết bị ngoài trời) bao gồm: Antenna D = 0.75m 1.8m.
Khối IDU (khối thiết bị trong nhà) cú thiết bị: cung cấp giao diện mạng Ethernet, USB.
Dải tần số thu, phỏt: Băng Ku ; Tốc độ Download 8Mbps, Upload 4 Mbps.
Thiết bị trong nhà Thiết bị ngoài trời
Hỡnh 4.9. Trạm đầu cuối - UT 4.2.3. Đỏnh giỏ cụng nghệ IPSTAR
a. Ưu điểm
Vệ tinh : Sử dụng vựng phủ súng cú nhiều spot beams, cho phộp sử dụng tần số hiệu quả bằng cỏch tỏi sử dụn lại tần số tạo ra băng thụng lớn hơn nhiều so với vệ tinh thụng thƣờng, đồng thời nõng cao đƣợc cụng suất cho từng spot beam. Ngoài ra, vệ tinh IPSTAR sử dụng kỹ thuật điều khiển cụng suất linh hoạt phự hợp với điệu kiện thời tiết và đõy là kỹ thuật khụng đƣợc ỏp dụng cho cỏc vệ tinh thụng thƣờng [1].
Thiết bị mặt đất: Sử dụng kỹ thuật phõn bổ đƣờng truyền linh hoạt, vỡ vậy đó giải quyết đƣợc vấn đề suy hao do mƣa, đạt đƣợc độ khả dụng tới 99% [1].
- Tốc độ đƣờng truyền cao.
- Đa dịch vụ, ỏp ứng đƣợc yờu cầu thụng tin đa dạng của khỏch hàng.
- Kớch thƣớc trạm đầu cuối nhỏ, gọn..
- Tớnh cƣớc, giỏm sỏt mạng, nõng cấp phần mềm hoạt động,... đều cú thể thực hiện tại trạm Gateway.
Nhƣợc điểm cố hữu của thụng tin vệ tinh là chịu ảnh hƣởng tỏc động của thời tiết và đặc biệt nhạy cảm hơn với băng tần Ka, Ku. Thụng tin cú thể bị giỏn đoạn với lƣợng mƣa lớn hơn 100mm/h.
Thiết bị IPSTAR sử dụng cụng nghệ tiờn tiến, với độ tớch hợp rất cao trong cựng một phần tử mạng, sử dụng đa dạng kỹ thuật điều chế, mó húa cho phộp tự động phõn bổ đƣờng truyền linh hoạt (là cụng nghệ độc quyền), thực hiện quản lý khai thỏc cỏc phần tử mạng tập trung tại trạm Gateway do đú cỏc thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị IPSTAR bao gồm cả trang thiết bị trạm Gateway và cỏc UT [1].
4.3. Mạng VSAT - IP Mạng trục Mạng trục Internet Tr Trạạm cổm cổngng Data Center Mạng VoIP Tổng đài di động (BSC, MSC) Mạng KTR, NGN (Intranet, IP/VPN) NOC •Intranet, IP/VPN •Mạng viễn thụng cộng đồng POP của cỏc ISP
Hƣớng thu (Gateway - UT) 8-11 Mbps
Hƣớng phỏt (UT - Gateway) 2.5-4 Mbps
Trạm phủ súng di động (Biờn giới, hải đảo…)
Thoại, Internet băng rộng… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thoại nụng thụn Vệ tinh iPSTAR Mạng trục Internet Tr Trạạm cổm cổngng Data Center Mạng VoIP Tổng đài di động (BSC, MSC) Mạng KTR, NGN (Intranet, IP/VPN) NOC •Intranet, IP/VPN •Mạng viễn thụng cộng đồng POP của cỏc ISP
Hƣớng thu (Gateway - UT) 8-11 Mbps
Hƣớng phỏt (UT - Gateway) 2.5-4 Mbps
Trạm phủ súng di động (Biờn giới, hải đảo…)
Thoại, Internet băng rộng…
Thoại nụng thụn Vệ tinh iPSTAR
Hỡnh 4.10. Mạng VSAT –IP
Tại Việt Nam, trong những năm qua, với việc triển khai và đƣa vào khai thỏc hệ thống thụng tin liờn lạc băng hẹp qua vệ tinh bằng cỏc trạm mặt đất cỡ nhỏ (VSAT) của Cụng ty Viễn thụng Quốc tế thuộc Tập đoàn Bƣu chớnh Viễn thụng Việt nam là một thành cụng, nú đó đỏp ứng đƣợc kịp thời cỏc nhu cầu cấp bỏch về thụng tin liờn lạc phục vụ cho an ninh quốc
phũng, phỏt triển kinh tế xó hội ở những vựng xa xụi hẻo lỏnh, miền nỳi, biờn giới, hải đảo hay giàn khoan trờn biển... Tuy nhiờn, cỏc trạm VSAT băng hẹp này đang ngày càng lạc hậu, già cỗi trƣớc xu hƣớng phỏt triển của cụng nghệ và nhu cầu khỏch hàng, khụng đỏp ứng đƣợc cỏc yờu cầu về phục vụ cụng ớch cũng nhƣ mục tiờu kinh doanh trong thời gian tới [1], [7].
Cấu hỡnh cung cấp dịch vụ tại Việt Nam (hỡnh 4.11)
Hỡnh 4.11. Cấu hỡnh cung cấp dịch vụ tại Việt Nam
Xuất phỏt từ những lý do trờn, Cụng ty Viễn thụng Quốc tế đó triển khai xõy dựng một hệ thống cung cấp cỏc dịch vụ thụng tin băng rộng qua vệ tinh thế hệ mới (đƣợc gọi là VSAT –IP), hệ thống cú khả năng cung cấp
đa dịch vụ trờn nền IP băng rộng tốc độ cao và đỏp ứng nhu cầu liờn lạc đa dạng của khỏch hàng trờn mọi miền đất nƣớc [1], [7].
Hệ thống VSAT-IP cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng trờn nền IP băng rộng qua vệ tinh bằng cỏc trạm mặt đất cỡ nhỏ (VSAT). Hệ thống VSAT – IP đƣợc thiết kế theo cấu trỳc mạng hỡnh sao với cỏc thành phần cơ bản gồm trạm cổng (Gateway), cỏc trạm VSAT thuờ bao (UT- User Terminal) liờn lạc với nhau qua vệ tinh IPSTAR [1], [7], nhƣ hỡnh 4.10.
4.3.1. Dịch vụ truy cập Internet băng rộng [1]
Cũng giống nhƣ ADSL, hệ thống VSAT-IP cung cấp đƣờng truyền băng rộng cho khỏch hàng với tốc độ Download tới 8 Mbps, tốc độ Upload đạt tới 4 Mbps. Dựa trờn đƣờng truyền băng rộng IPSTAR cung cấp giải phỏp mạng cho từng nhúm đối tƣợng khỏch hàng riờng [1], [7], hỡnh 4.12.
Cấu hỡnh bao gồm trạm Gateway, UT và Internet backbone. Trạm Gateway đƣợc kết nối với Internet backbone qua tuyến truyền dẫn SDH.
Hỡnh 4.12. Cấu hỡnh cung cấp dịch vụ truy nhập Internet băng rộng
IPSTAR Network Box
PC IPSTAR Gateway RT RT Mạng Internet Quốc gia Đ-ờng trục Internet NMS
Mỏy tớnh ngƣời sử dụng hoặc mạng LAN khỏch hàng đƣợc kết nối trực tiếp với UT theo chuẩn giao diện mạng RJ45.
Cƣớc đƣợc tớnh trờn cơ sở mỗi account cho mỗi trạm.
4.3.2. Dịch vụ MDU (Multi-Dwelling Units) [1]
Đối tƣợng phục vụ của MDU là cỏc khỏch sạn, chung cƣ, cafộ... Mỗi trạm UT cú thể cung cấp nhiều account tới mỗi hộ sử dụng.
Cấu hỡnh cung cấp dịch vụ bao gồm trạm Gateway, UT, Radius Server, Access gateway, hỡnh 4.13.
- Trạm Gateway : đƣợc kết nối với Internet backbone qua cỏp quang hoặc tuyến truyền dẫn SDH.
Radius Server : đƣợc lắp đặt tại trạm Gateway thực hiện chức năng lƣu trữ dữ liệu chi tiết cuộc gọi (CDR) phục vụ mục đớch tớnh cƣớc. Cƣớc đƣợc cung cấp theo theo prepaid, postpaid, theo byte hoặc theo thời gian.
Hỡnh 4.13. Dịch vụ truy nhập Internet băng rộng cho MDU
IPSTAR Gateway AAA Radius Server RT RT Mạng Internet Quốc gia Đ-ờng trục Internet NMS
- Khỏch hàng truy nhập sử dụng dịch vụ mạng phải cú account đó đƣợc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});