104
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN QUỐC HÙNG CÔNG NGHỆ VSAT IP TRONG CUNG CẤP THÔNG TIN HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CẤP XÃ Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM VIỆT BÌNH Thái Nguyên - 2009

Cong Nghe Vsat Ip

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN QUỐC HÙNG

CÔNG NGHỆ VSAT IP TRONG CUNG CẤP THÔNG TIN HỖ

TRỢ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CẤP XÃ

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM VIỆT BÌNH

Thái Nguyên - 2009

Page 2: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN

DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN

THÔNG INTERNET ......................................................................................................................... 1

1.1. Giới thiệu các công nghệ truyền thông Internet ................................................. 1

1.1.1. Công nghệ truyền thông Dial up ...................................................................... 1

1.1.2. Công nghệ truyền thông ADSL ........................................................................ 2

1.1.3. Công nghệ truyền thông Winmax .................................................................... 4

1.1.4. Công nghệ truyền thông Lead Line ............................................................... 8

1.1.5. Công nghệ truyền thông VSAT IP ................................................................. 10

1.2. Giới thiệu các thành phần chính của VSAT IP ................................................ 12

1.2.1. Trạm cổng Gateway ................................................................................................... 12

1.2.2. Vệ tinh IPSTAR ............................................................................................................ 19

1.2.3. Thiết bị đầu cuối UT .................................................................................................. 23

1.2.4. Giao thức, kiển trúc và kiểu kết nối mạng VSAT IP ......................... 25

CHƢƠNG II: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG CÔNG

NGHỆ TRUYỀN THÔNG INTERNET VSAT IP .................................................... 34

2.1. Kỹ thuật điều chế số ............................................................................................................ 34

2.1.1. Kỹ thuật điều chế pha QPSK ............................................................................... 34

2.1.2. Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương QAM .......................................... 37

2.1.3. Kỹ thuật đa truy nhập theo tần số FDMA và FDMA/TDM ........... 40

2.1.4. Kỹ thuật đa truy nhập thời gian TDMA .................................................... 42

2.2. Kỹ thuật điều chế OFDM ................................................................................................... 44

2.2.1. Kỹ thuật điều BPSK ................................................................................................... 44

2.2.2. Mã Gray .............................................................................................................................. 46

Page 3: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.3. Kỹ thuật điều chế đa truy nhập....................................................................................... 47

2.3.1. Kỹ thuật điều chế OFDMA ................................................................................... 47

2.3.1. Kỹ thuật điều chế Scalable OFDMA (SOFDMA) ................................ 50

2.4. Điều chế yếu cầu truyền lại tự động ARQ ............................................................. 51

2.4.1. Kỹ thuật điều chế ARQ dừng và đợi ............................................................. 52

2.4.2. Kỹ thuật điều chế ARQ lùi N .............................................................................. 53

2.4.3. Kỹ thuật điều chế Hybrid ARQ.......................................................................... 56

CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG ..................... 58

3.1. Phương pháp thiết kế mạng VSAT IP ....................................................................... 58

3.1.1. Tính toán góc ngẩng và góc phương vị ....................................................... 58

3.1.2. Tính toán kết nối đường lên (UPLINK) ...................................................... 60

3.1.3. Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK). ................................... 64

3.1. Xây dựng mô hình truyền thông VSAT IP tại các điểm xã ...................... 72

3.1.1. Kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN .......................... 72

3.1.2. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL

và mạng nội bộ LAN .............................................................................................................. 73

3.1.3. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM,

Modem ADSL và mạng LAN .......................................................................................... 74

3.1.4 . Kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp

với hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện ................................................................. 75

3.2. Ứng dụng mô hình truyền thông Internet VSAT IP tại các

xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên .......................................................................................... 78

3.2.1. Khảo sát tình hình sử dụng công nghệ viễn thông

trên địa bàn tỉnh ......................................................................................................................... 78

3.2.2. Thiết kế mạng VSAT IP tại các điểm xã tỉnh Thái Nguyên ......... 80

3.2.3. Xây dựng phần mềm cung cấp thông tin ................................................... 82

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Page 4: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CÁM ƠN

Trước hết tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở Viện công

nghệ thông tin và Khoa công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên đã quan

tâm tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi. Đặc

biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Việt Bình

về những chỉ dẫn khoa học và tận tình hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình

làm luận văn. Nếu không có sự giúp đỡ của thầy thì tôi khó có thể hoàn thành

bản luận văn này.

Cũng qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thông tin

Công nghệ - Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên, nơi tôi công tác, đã tạo

mọi điệu kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian hoàn thành các môn học cũng

như trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.

Cuối cùng, tôi xin cảm gia đình, những người đã luôn ủng hộ và động

viên đển tôi yên tâm nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Page 5: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

A Azimut Góc phương vị

AOCS Attitude and orbit control system Hệ thống đ/kh trạng thái & quỹ đạo

BPF Band pass filter Bộ lọc thông dải

BPSK Binary PSK Điều chế theo pha nhị phân

BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit

CDMA Code division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo mã

CDM Code division multiplex Ghép kênh phân chia theo mã

C&M Control and Monitoring Điều khiển và giám sát

CUG Closed Users group Nhóm người sử dụng khép kín

D/C Down coverter Bộ hạ tần

DAMA Demand Assgned Multiple Acces Đa truy cập ấn định theo yêu cầu

DCE Data circuit Terminating equipment Thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu

DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số

DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối dữ liệu.

E Elevation Góc ngẩng

Eb/No Energy per bit over thermal Noise Tỷ lệ năng lượng một bit trên cs tạp

power (per Hz) ratio âm nhiệt (/Hz)

EIRP Equivalent isotropic racliated power Công suất bức xạ đẳng hướng

tương đương

FEC Forward Error Corection Sữa lỗi tại nơi thu

GEO Geosychronous earth orbit Quỹ đạo địa tĩnh

GSM Gobal System for Mobile Hệ thống thông tin di động

Communication toàn cầu

HBE Hub Baseband Equipment Thiết bị băng gốc Hub

HCI Hub Control Interface Giao tiếp điều khiển Hub

HPA High power amplifiers Bộ khuếch đại công suất cao

HPC High power amplifiers and Convertor Bộ đổi tần và k/đại công suất cao

IBO Input background color off Độ lùi đầu vào

Page 6: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

IDU In-Door Unit Khối bên trong

IF Intermediate frequency Tần số trung tần

IM InterModulation Xuyên điều chế

ISDN Integrated Services Data Network Mạng dịch vụ tích hợp số

LEO Low earth orbit Quỹ đạo thấp

LIE Line Interface Equipment Thiết bị giao tiếp đường

LO Local ossilator Bộ dao động nội

LNA Low noise amplifiers Khuếch đại tạp âm thấp

MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng trung tâm

MCD Multicarrier Demodulation Bộ giải điều chế đa sóng mang

NRZ Non return zero Mã không trở về không

OBO Output back off Độ lùi đầu ra

OBP On Board Processing Xử lý trên vệ tinh

ODU Out-Door Unit Khối bên ngoài

PA Power Ampli bộ khuếch đại công suất

PCE Processing and Control Equipment Thiết bị điều khiển và xử lý

PSTN Public switch telephone network Mạng đ/th chuyển mạch công cộng

PSDN Packet Switched Data Network Mạng dữ liệu chuyển mạch gói

RF Radio frequency Tần số vô tuyến

TDMA Time division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo th/gian

U/C Up coverter Bộ nâng tần

SHF Supper Hight Frequency Tần số siêu cao tần

SCADA Supervisory Control And Data Thu dữ liệu và điều khiển giám sát

Acquisition

CCIR Commite Consultative Internation Radio Uỷ ban tư vấn điện báo đ/thoại

QTế

Page 7: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up .......................................................................... 1

Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL .............................................................................. 3

Hình 1.3: Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz. ......................... 3

Hình 1.4. Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX ................................ 5

Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line .................................... 8

Hình 1.6: Các ứng dụng của công nghệ truyền thông VSAT IP ............................. 10

Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP ................................................. 11

Hình 1.8: Sơ đồ trạm cổng Gateway ........................................................................................... 12

Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management ................................................... 13

Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link ............................................................................ 17

Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link ...................................................................................... 18

Hình 1.12: Cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh ..................................... 19

Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo ................................................... 19

Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR ............................................................... 22

Hình 1.15: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR tại Việt Nam ................................. 23

Hình 1.16: Thiết bị chuyển đổi tín hiệu vệ tinh modem, antena .............................. 23

Hình 1.17: Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT .................................................... 27

Page 8: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 1.18: Cấu hình hổ trợ giao thức SDLC. ......................................................................... 32

Hình 2.1: Điều chế QPSK ................................................................................................................... 34

Hình 2.2: Bộ biến đổi nối tiếp song song ................................................................................ 34

Hình 2.3: Tổ hợp bit điều chế QPSK ......................................................................................... 35

Hình 2.4: Sơ đồ khối điều chế QPSK ....................................................................................... 35

Hình 2.5 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK ............................................................................. 37

Hình 2.6: Sơ đồ khối phương pháp điều chế M_QAM ................................................ 38

Hình 2.7: Chùm tín hiệu M-QAM ................................................................................................ 39

Hình 2.8: Đa truy nhập phân chia theo thời gian: TDMA. ........................................... 42

Hình 2.9 : Khung TDMA ..................................................................................................................... 43

Hình 2.10 : Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK ................................................................... 45

Hình 2.11: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ

thay đổi một bit đơn. ................................................................................................................................ 47

Hình 2.52 Cấu trúc sóng mang con OFDMA ..................................................................... 48

Hình 2.63: Kênh con hóa trong OFDMA .............................................................................. 49

Hình 2.74: Cấu trúc khung công nghệ đa truy nhâp OFDMA ................................ 50

Hình 2.15: Mô hình giao thức ARQ dừng và đợi .............................................................. 53

Hình 2.16: Mô hình giao thức ARQ lùi N .............................................................................. 54

Hình 2.17: Giao thức ARQ lùi N với gói tin bị lỗi ........................................................... 54

Hình 2.18: Giao thức ARQ lùi N với ACK bị lỗi ............................................................ 55

Hình 2.19: Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra ............................................................... 56

Page 9: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.1: Tính toán góc ngẩng......................................................................................................... 58

Hình 3.2 Góc phương vị của vệ tinh ........................................................................................... 59

Hình 3.3 : Hệ số (G/T) của trạm mặt đất................................................................................... 65

Hình 3.4 : TD trời sạch ........................................................................................................................ 66

Hình 3.5: TD Bị nhiễu do mưa ....................................................................................................... 66

Hình 3.6: OBOt là hàm của IBOt. ................................................................................................. 67

Hình 3.7: (C/No)D của một trạm mặt đất. ................................................................................ 68

Hình 3.8: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do búp sóng (vệ tinh) khác. ...... 69

Hình 3.9: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do trạm GetWay khác................... 69

Hình 3.10: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do búp sóng vệ tinh khác. ..................... 70

Hình 3.11: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do trạm GetWay khác. ........................... 71

Hình 3.12: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN ................. 72

Hình 3.13: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với

Router SHDSL và mạng LAN ......................................................................................................... 73

Hình 3.14: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem

ADSL và mạng LAN .............................................................................................................................. 74

Hình 3.15: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng

cáp thoại đã có của Bưu điện............................................................................................................. 76

Hình 3.16: Mô hình thư viện số Khoa học Công nghệ .................................................... 82

Hình 3.17: Mô hình truyền dữ liệu Thư viện số .................................................................. 85

Hình 3.18: Biểu đồ Usecase phân hệ quản trị dữ liệu ...................................................... 86

Page 10: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 3.19: Biểu đồ Usecase khai thác Phần mềm Thư viện số ................................. 86

Hình 3.20: Giới thiệu giao diện khai thác phần mềm thư viện số ........................... 87

Hình 3.21: Giới thiệu giao diện quản trị dữ liệu phần mềm thư viện số ............. 87

Page 11: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự linh hoạt của con người

cũng đòi hỏi ở mức cao hơn và đặc biệt là vị trí địa lý của Việt Nam ta hơn 1/3

là đồi núi, do đó mạng thông tin hữu tuyến không đáp ứng hết các nhu cầu kể cả

trong thương mại và quân sự. Mạng VSAT IP ra đời là để đáp ứng nhu cầu

truyền dữ liệu của con người ở mọi lúc, mọi nơi và quan trọng hơn là việc mở

rộng dân trí cho người dân ở các vùng xa xôi hẻo lánh, nơi mà cơ sở hạ tầng

viễn thông chưa đến được.

Ở nước ta, đã có một số tỉnh đã áp dụng nhiều công nghệ truyền thông

đưa Internet về tới các điểm xã như: “Đưa Internet đến các điểm Văn hoá xã

phường” của tỉnh An Giang; “Xây dựng mô hình ứng dụng KH&CN phục vụ

phát triển kinh tế xã hội nông thôn miền núi” của tỉnh Ninh Bình; “Cung cấp

thông tin Khoa học Công nghệ tại một số xã trong tỉnh”của tỉnh Lạng Sơn;“Xây

dựng thư viện số về kỹ thuật sản xuất nông – lâm nghiệp và cung cấp thông tin

cho các xã” của tỉnh Bắc Kạn …

Tại Thái Nguyên, UBND Tỉnh đã ban hành các Quyết định, các Chỉ thị

V/v giao nhiệm vụ hoạt động Thông tin nói chung, thông tin KHCN nói riêng

cho sở Khoa học và Công nghệ và các Sở, Ban, ngành liên quan khác. Trong

Chiến lƣợc phát triển Khoa học và Công nghệ của Tỉnh đến năm 2020 đã

nhấn mạnh :"Ứng dụng và chuyển giao những thành tựu khoa học tiên tiến vào

sản xuất và đời sống xã hội rộng rãi, nhanh chóng và hiệu quả. Nâng cao tỷ

trọng đóng góp của KHCN trong tăng trưởng kinh tế thông qua việc tìm kiếm,

tiếp thu, chuyển giao, ứng dụng nhanh, rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật và đổi mới

công nghệ trong các ngành sản xuất và dịch vụ, tạo ra các sản phẩm từ nguồn

nguyên liệu của địa phương, có chất lượng cao, tạo năng lực cạnh tranh của

nền kinh tế địa phương". Trong Kế hoạch tổng thể ứng dụng và phát triển

CNTT giai đoạn 2010-2020 của Tỉnh, đã nêu mục tiêu : “Xây dựng những nền

Page 12: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

móng bước đầu cho một kết cấu hạ tầng về thông tin trên địa bàn có khả năng

đáp ứng với nhu cầu cơ bản về thông tin trong hoạt động KT-XH tại địa

phương”, và trong nội dung của kế hoạch đã có hạng mục về việc tiến hành xây

dựng các Cơ sở dữ liêu (CSDL) điện tử chuyên ngành của tỉnh để từng bước tích

hợp tạo lập Ngân hàng dữ liệu của tỉnh, phục vụ công cuộc phát triển KTXH

tai các địa phương.

Qua thực tế của các tỉnh đã triển khai, ở nhiều nơi còn chưa thông nhất, có

những tỉnh phía nam thuận nợi về vị trí địa lý lựa chọn giải pháp xây dựng hệ

thống khai thác Online trên mạng diện rộng Intranet của tỉnh và mạng Internet,

có những tỉnh miền núi phía bắc lựa chọn giải pháp xây dựng mô hình khai thác

kiểu Offline thông tin được cập nhật theo định. Về Nguyên lý hai giải pháp

Online và Offline đều có những ưu nhược điểm. Từ những phân tích đánh giá

giải pháp triển khai trên, luận văn đã lựa chọn đề tài theo hai hướng xây dựng hệ

thống cả Online và Offline với tên đề tài: “Công nghệ VSAT-IP trong cung

cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH cấp Xã”.

Ngoài phần mở đầu và kết luận luận văn được chia làm 4 chương, nội

dung cụ thể của các chương như sau:

Chƣơng I: Tổng quan về các công nghệ truyền thông interner hiện nay.

Trong chương này khái quát chung về các công nghệ truyền thông phổ

biến hiện nay như DialUp, ADSL, WINMAX, Leased line, VSAT IP. Các

thành phần chính và các giao thức, kiến trúc mạng VSAT IP.

Chƣơng II: Các kỹ thuật điều chế trong công nghệ truyền thông Internet

VSAT IP

Trong chương này nghiên cứu các kỹ thuật điều chế tín hiệu trong công

nghệ truyền thông VSAT IP.

Chƣơng III: Kết quả thực nghiệm và ứng dụng

Trong chương này nghiên cứu xây dựng 04 mô hình đối với việc ứng

dụng công nghệ truyền thông VSAT IP. Tiếp đó ứng dụng 01 mô hình truyền

Page 13: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

thông Internet VSAT IP tại các điểm xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên gồm các

công việc: Khảo sát đánh giá các điểm xã triển khai thực hiện, lắp đặt thiết bị

phần cứng, xây dựng cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin cho cấp xã.

Do công nghệ triển khai là mới chưa phổ biến nhiều, việc nghiên cứu một

vấn đề khoa học đi đến kết quả là một khó khăn và nhiều thách thức nên Luận

văn chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót, rất mong Thầy, Cô và các bạn

đồng nghiệp góp ý và đóng góp để Luận văn hoàn thiện hơn.

Học viên

Nguyễn Quốc Hùng

Page 14: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

KẾT LUẬN

Ngày nay, tuy các hệ thống thông tin vệ tinh VSAT không còn là một vấn

đề mới nhưng nó vẫn đóng một vai trò quan trọng trong mạng viễn thông. Do ưu

thế về khả năng phủ sóng cùng tính linh hoạt và tính di động, nên hệ thống vô

tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR cho phép các nhà khai thác phát triển

mạng viễn thông một cách nhanh chóng ở các vùng có địa hình phức tạp và cơ

sở hạ tầng viễn thông chưa cao. Qua đồ án này, em đã nắm bắt được các vấn đề

cơ bản của hệ thống VSAT truyền dẫn qua vệ tinh IPSTAR, các ưu nhược điểm

của hệ thống truyền dẫn này. Và từ đó, đã đưa ra thuật toán để có thể tính toán

và thiết kế một tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR ứng với điều kiện địa

hình cũng như thời tiết tại Việt Nam đáp ứng được các yêu cầu về chỉ tiêu chất

lượng cũng như độ tin cậy cho phép.

Ứng dụng Khoa học công nghệ phục vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội

của địa phương nơi triển khai mô hình. Cụ thể là ứng dụng công nghệ vệ tinh

VSAT-IP để đưa Internet về các xã vùng sâu, vùng xa mà hiện nay việc khai

thác và sử dụng Internet chỉ có cách duy nhất là quy số (Dail-up) VNN 1260,

VNN 1269, chất lượng đường truyền thấp, hay rớt mạng và chi phí cao. Trong

khi đó đường truyền Internet ADSL lại không đến được vì địa hình phức tạp,

hiểm trở chưa thể triển khai được cáp quang.

Xây dựng mô hình ứng dụng Hệ thống VSAT – IP (trạm vê tinh mặt đất

cỡ nhỏ) đưa Internet về các xã vùng sâu, vùng xã mà hiện nay chưa có Internet.

Ngoài việc đưa tiến bộ KH&CN về với địa phương thông qua Internet bên cạnh

đó là việc ứng dụng khoa học công nghệ và việc triển khai các đường lối, nghị

quyết của Đảng, pháp luật của Nhà nước trên mạng Internet đến các xã một cách

nhanh chóng, chính xác, giúp tiết kiệm chi phí, giảm thời gian đi lại, nhằm thúc

đẩy mạnh mẽ và hữu hiệu hơn sự phát triển, ứng dụng CNTT&TT cho các vùng

nông thôn, vùng sâu, vùng xa, “Thu hẹp khoảng cách số, đưa những tiến bộ về

Page 15: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CNTT&TT trong sự nghiệp đổi mới đến với nông dân, nông thôn”, đảm bảo

quyền được hưởng thụ các sản phẩm CNTT&TT, góp phần nâng cao dân trí,

đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, xây dựng nền khoa học tiên tiến nhằm đáp

ứng yêu cầu của thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần từng

bước thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn Tỉnh.

Page 16: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. “ Thông tin vệ tinh”. Tổng cục bưu điện. NXB khoa học và kỹ thuật.

[2]. Ks Đặng Anh Tuấn, “Thông tin vệ tinh”. Trung tâm nghiên cứu ứng dụng

khoa học truyền hình 2/2002.

[3]. Vũ Đình Thành, “Hệ thống viễn thông”. Trường đại học bách khoa Tp Hồ

Chí Minh 1996. NXB khoa học và kỹ thuật.

[4]. TS Nguyễn Kim Sách, “Thu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh”. NXB Khoa

học Kỹ thuật 1991.

[5]. KS Ngô Anh Ba, “Truyền hình vệ tinh”, Hội vô tuyến điện tử Việt Nam,

chuyên đề Kỹ thuật truyền hình 1994.

[6]. Thái Hồng Nhị- Phạm Minh Việt “Hệ thống viễn thông”. NXB Giáo Dục

tập 1,2.

[7]. “Satellite Communication System in future”. F.Michael Naredi, William.

[8]. Design principles M. Richnaria. Macmillan New Electronics Introductions

to Advanced Topics.

[9]. “Satellite Communication System On Board Processing”.

F.Machoniccio, G.Morelli, Valdoni.

[10]. Satellite Communication. Dennis Roddy. McGraw- Hill.

[12]. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Phạm Khắc Kỷ, Hồ Văn Cừu, "Ứng dụng kỹ

thuật điều chế đa sóng mang OFDM trong thông tin di động CDMA", Tạp

chí Bưu chính Viễn thông & Công nghệ Thông tin, số 12 tháng 8 năm 2004.

[13]. Nguyễn Văn Đức,“Lý thuyết và các ứng dụng của kỹ thuật OFDM”,

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006.

[14]. Ramjee Prasad “OFDM for Wireless Communications Systems”

Artech House, 2004.

[15]. Ye(Geoffrey) Li, Gordon Stuber “Orthogonal Frequency Division

Multiplexing for Wireless Communications” ,Springer , 2006 .

[16]. Hui Liu, Guoqing Li “OFDM- Based Broadband Wireless Networks”

Wiley Interscience, 2005.

Page 17: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

[17]. L.Hanzo, M.Munster, B.J.Choi and T.Keller “ OFDM and MC-CDMA

for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting ”

All of Univesity of Southampton,UK, IEEE Press/ Wiley 2003.

[18]. Juha Heikala, John Terry, Ph.D. “OFDM Wireless LANS : A Theoritical

and Practical Guide” ISBN :0672321572.

[19]. Henrik Schulze and Christian Luders, “Theory and Application of

OFDM and CDMA”, Fachhochschule Sudwestfalen Meschede, Germany-

2005.

[20]. L.HANZO,W.WEBB,and T.KELLER,"Single-and Multi-Carrier

Quadrature Amplititude Modulation". New York: IEEE Press/ Wiley,

Apr.2000.

[21]. Richard van Nee, Ramjee Prasad, " OFDM for wireless multimedia

communications", Artech House, 2000.

[22]. Ahmad R.S. Bahai, Burton R. Saltzberg, “Multicarier Digital

Communications Theory and Applications of OFDM”, Kluwer Academic

Publishers, 2002.

[23] Một số địa chỉ Website.

http://www.satsig.net

http://www.telsat.com

http://www.intelsat.com

http://www.ipstar.com

http://www.BoarbandSatellite.com

http://www.satellite-internet-vsat.com

Page 18: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG

INTERNER HIỆN NAY

1.1. Giới thiệu các công nghệ truyền thông Internet

1.1.1. Công nghệ truyền thông Dial - up networking

a) Kết nối quay số (Dial-up networking)

Được sử dụng rộng rãi trong kết nối máy tính tới Internet. Dial-up

networking sử dụng một modem, như giao diện giữa một máy tính PC với

một mạng (chẳng hạn như Internet). Tốc độ kết nối có thể nên tới 56 kbps,

quay số với một modem vẫn là phương pháp rẻ nhất và sẵn dùng để kết nối

Internet.

Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up

b) Nguyên lý hoạt động Dial-up networking

Dial-up networking là phương thức đơn giản nhất để kết nối tới

Internet, máy tính chỉ kết nối qua đường điện thoại sử dụng modem. Ban đầu

sẽ lựa chọn một nhà cung cấp dịch vụ ISP và phần mềm quay số đã có sẵn

trong hệ điều hành Windows với giao diện sử dụng đơn giản. Với mỗi người

sử dụng, khi quay số đòi hỏi một account truy cập với tên sử dụng và mật

Page 19: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2

khẩu truy cập dịch vụ tới nhà cung cấp ISP. Sau khi thiết lập các thao tác đó

xong, mỗi lần truy cập sau, khách hàng chỉ cần thực hiện kết nối bằng cách

nháy kép chuột trên biểu tượng dial-up. Dial-up networking cũng cắt dữ liệu

thành các gói tin, mã hoá và gói dữ liệu trước khi gửi đi. Dial-up networking

sử dụng giao thức PPP (Point to Point Protocol) để gói dữ liệu truyền tin qua

đường điện thoại.

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ Dial-up networking

- Về ưu điểm: Dễ sử dụng, thuận tiện cho các điểm có sẵn đường điện thoại,

phù hợp với các địa điểm gần trung tâm có địa hình thuận lợi triển khai mạng

có dây

- Nhược điểm: Tốc độ truyền tải dữ liệu chậm 56Kb, phụ thuộc nhiều yếu tố

như đường truyền, khoảng cách truyền. Thiết bị kết nối không có chức năng

khuếch đại tín hiệu để giảm suy tổn trên đường truyền, cơ chế chống nhiễu

không có.

1.1.2. Công nghệ truyền thông ADSL

a) Công nghệ đƣờng dây thuê bao số bất đối xứng - ADSL (Asymmetrical

Digital Subscriber Line)

Là kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê

bao tới Nhà cung cấp dịch vụ. Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều.

Tốc độ chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần so

với tốc độ chiều lên (từ thuê bao tới mạng). Ðiều này phù hợp một cách tuyệt

vời cho khai thác Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu

lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượng

lớn dữ liệu tải về từ Internet.

Page 20: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3

Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL

ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối

tới tổng đài nội hạt, đường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng

cho các cuộc gọi thoại thông qua thiết bị gọi là "splitters" có chức năng tách

thoại và dữ liệu trên đường dây.

b) Nguyên lý hoạt động ADSL

ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sử

dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt. Ðường dây này được

thiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) choán bởi cuộc

thoại bình thường. Tuy nhiên, nó cũng có thể chuyển tải các tần số cao hơn

dải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại. Ðó là dải phổ mà ADSL sử dụng.

Hình 1.3: Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz.

Page 21: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4

Các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâm

phạm lẫn nhau trên đường truyền. Các tần số mà mạch vòng có thể chuyển

tải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải - sẽ phụ thuộc

vào các nhân tố sau:

+ Khoảng cách từ tổng đài nội hạt

+ Kiểu và độ dầy đường dây

+ Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây

+ Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu

phi thoại khác

+ Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ ADSL

- Về ưu điểm: ADSL kết nối trực tiếp đến nhà cung cấp dịch vụ ISP nên tốc

độ truyền tải dữ liệu trên mạng này cao, có thể lên 8Mbs. Công nghệ này sử

dụng trên đường điện thoại, nên vừa thoại vừa kết nối Internet đồng thời.

- Nhược điểm: Phụ thuộc khoảng cách từ thuê bao đến nơi đặt thiết bị ghép

kênh truy nhập DSLAP (Từ 5.5 đến 6 km). Phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng

Internet mỗi quốc gia, đòi hỏi đường dây cáp đồng có bán kính từ 0.7-0.9 mm

thì mới phát huy hết tối đa tốc độ (Khó có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu tối

đa). Không phù hợp với nơi vùng sâu vùng xa.

1.1.3. Công nghệ truyền thông Winmax

a) WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access): Là hệ

thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn

IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Họ

802.16 này đưa ra những tiêu chuẩn, chỉ tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải

quyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm về giao diện

vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) và lớp vật lý

(PHY). WiMAX là một chuẩn không dây đang phát triển rất nhanh, hứa hẹn

Page 22: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5

tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho cả mạng cố định lẫn

mạng không dây di động.

Hình 1.4. Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX

Hai phiên bản của WiMAX được đưa ra như sau:

- Fixed WiMAX (WiMAX cố định): Dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004,

được thiết kế cho loại truy nhập cố định và lưu động. Trong phiên bản này sử

dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonnal

Frequency Division Multiple) hoạt động trong cả môi trường nhìn thẳng –

LOS (line-of-sight) và không nhìn thẳng – NLOS (Non-line-of-sight). Sản

phẩm dựa trên tiêu chuẩn này hiện tai đã được cấp chứng chỉ và thương mạ i

hóa.

- Mobile WiMAX (WiMAX di động): dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e,

được thiết kế cho loại truy cập xách tay và di động. về cơ bản, tiêu chuẩn

Page 23: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6

802.16e được phát triển trên cơ sở sửa đổi tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 để

tối ưu cho các kênh vô tuyến di động, cung cấp khả năng chuyển vùng –

handoff và chuyển mạng – roaming. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức đa

truy cập ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA (Orthogonnal Frequency

Division Multiple Access) – là sự phối hợp của kỹ thuật ghép kênh và kỹ

thuật phân chia tần số có tính chất trực giao, rất phù hợp với môi trường

truyền dẫn đa đường nhằm tăng thông lượng cũng như dung lượng mạng, tăng

độ linh hoạt trong việc quản lý tài nguyên, tận dụng tối đa phổ tần, cải thiện

khả năng phủ sóng với các loại địa hình đa dạng.

b) Nguyên lý hoạt động WiMAX

Wimax cung cấp hai dạng dịch vụ vô tuyến:

- Đó là NLOS, loại dịch vụ Wifi, có một anten nhỏ gắn trên máy tính kết nối

với tháp anten. Trong chế độ này, Wimax sử dụng băng tần số thấp 2-11 GHz

(giống Wifi). Đường truyền bước sóng ngắn hơn thì không dễ dàng đứt do

cản trở vật lý, chúng có thể tốt hơn để làm nhiễu xạ, chổ cong xung quanh

khu vực chướng ngại vật.

- Đối với dịch vụ LOS, các điểm anten đĩa cố định đặt trên đỉnh nhà hay điểm

cực hướng thẳng đến tháp anten Wimax. Kết nối LOS thì mạnh và ổn định

hơn, vì thế nó có thể gửi nhiều dữ liệu với mức lỗi thấp. Đường truyến LOS

sử dụng tần số cao hơn lên đến 66 GHz. Tại mức tần số cao thì nhiễu thấp và

sử dụng băng thông rộng hơn. Truy cập kiểu Wifi bị giới hạn trong bán kính

từ 4-6 dặm (vùng bao phủ khoảng 25 dặm vuông hoặc 65 km vuông giống

như vùng của điện thoại tế bào). Do anten LOS mạnh hơn, trạm phát Wimax

gửi dữ liệu tới máy tính hỗ trợ Wimax hoặc bộ định tuyến thiết lập trong vòng

bán kính 30 dặm so với trạm phát (vùng bao phủ khỏang 3.600 dặm vuông

hoặc 9.300 km vuông). Vùng phủ sóng rộng là ưu điểm nổi bật của công nghệ

Wimax.

Page 24: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ WiMAX

- Về ưu điểm: WiMAX có lợi ích hết sức to lớn đối với các nhà sản xuất, các

nhà cung cấp dịch vụ và cả người sử dụng dịch vụ

+ Đối với nhà sản xuất: Trên cơ sở tiêu chuẩn chung, nhà sản xuất có thể

nhanh chóng phát triển các sản phẩm mà ít phải chi phí cho việc nghiên cứu,

tạo thánh phần và dịch vụ mới. Một nhà sản xuất có thể tập trung vào một

lĩnh vực (chẳng hạn trạm gốc hay CPE) mà không cần thực hiện đầy đủ giải

pháp từ đầu cuối đến đầu cuối.

+ Đối với nhà cung cấp dịch vụ: Trên cơ sở nền tảng chung cho phép nhà

cung cấp dịch vụ giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh cũng như khuyến

khích sự đổi mới. Khả năng giảm các chi phí và mức đầu tư cho phép nhà

khai thác tăng phạm vi phục vụ của mình. Nhà khai thác không cón phụ

thuộc vào một nhà cung cấp thiết bị riêng do các sản phẩm riêng biệt của

từng hãng. Hệ thống vô tuyến cho phép giảm các rủi ro cho nhà khai thác.

+ Đối với người sử dụng dịch vụ: Người sử dụng tại các khu vực trước đây

chưa được cung cấp dịch vụ truy cập băng rộng nay có thể được sử dụng

nhờ khả năng phủ sóng rộng của WiMAX. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên

thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch

vụ truy nhập băng rộng. Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảm

các chi phí dịch vụ.

- Về nhược điểm:

+ Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạn

chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi. Do công nghệ mới xuất hiện gần đây

nên vẫn còn một số lỗ hổng bảo mật.

+ Công nghệ này khởi xướng từ nước Mỹ, nhưng thực sự chưa có thông tin

chính thức nào đề cập đến việc Mỹ sử dụng WiMAX như thế nào, khắc

phục hậu quả sự cố ra sao.

Page 25: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

8

1.1.4. Công nghệ truyền thông LeadLine

a) Leased-Line : Là kênh thuê riêng, là một hình thức kết nối trực tiếp giữa

các node mạng sử dụng kênh truyền dẫn số liệu thuê riêng. Kênh truyền dẫn

số liệu thông thường cung cấp cho người sử dụng sự lựa chọn trong suốt về

giao thức đấu nối hay nói cách khác, có thể sử dụng các giao thức khác nhau

trên kênh thuê riêng như PPP, HDLC, LAPB v.v. Về mặt hình thức, kênh

thuê riêng có thể là các đường cáp đồng trục tiếp kết nối giữa hai điểm hoặc

có thể bao gồm các tuyến cáp đồng và các mạng truyền dẫn khác nhau. Khi

kênh thuê riêng phải đi qua các mạng khác nhau, các quy định về các giao

tiếp với mạng truyền dẫn sẽ được quy định bởi nhà cung cấp dịch vụ. Do đó,

các thiết bị đầu cuối CSU /DSU cần thiết để kết nối kênh thuê riêng sẽ phụ

thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.

Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line

- Khi sử dụng kênh thuê riêng, người sử dụng cần thiết phải có đủ các giao

tiếp trên các bộ định tuyến sao cho có một giao tiếp kết nối WAN cho mỗi kết

nối kênh thuê riêng tại mỗi node. Điều đó có nghĩa là, tại điểm node có kết

nối kênh thuê riêng đến 10 điểm khác nhất thiết phải có đủ 10 giao tiếp WAN

Page 26: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

9

để phục vụ cho các kết nối kênh thuê riêng. Đây là một vấn đề hạn chế về đầu

tư thiết bị ban đầu, không linh hoạt trong mở rộng phát triển, phức tạp trong

quản lý, đặc biệt là chi phí thuê kênh lớn đối với các yêu cầu kết nối xa về

khoảng cách địa lý.

b) Nguyên lý hoạt động LeadLine: sử dụng giao thức là HDLC, PPP,

LAPB.

- HDLC: là giao thức được sử dụng với họ bộ định tuyến Cisco hay nói cách

khác chỉ có thể sử dụng HDLC khi cả hai phía của kết nối leased-line đều là

bộ định tuyến Cisco.

- PPP: là giao thức chuẩn quốc tế, tương thích với tất cả các bộ định tuyến của

các nhà sản xuất khác nhau. Khi đấu nối kênh leased-line giữa một phía là

thiết bị của Cisco và một phía là thiết bị của hãng thứ ba thì nhất thiết phải

dùng giao thức đấu nối này. PPP là giao thức lớp 2 cho phép nhiều giao thức

mạng khác nhau có thể chạy trên nó, do vậy nó được sử dụng phổ biến.

- LAPB: là giao thức truyền thông lớp 2 tương tự như giao thức mạng X.25

với đầy đủ các thủ tục, quá trình kiểm soát truyền dẫn, phát triển và sửa lỗi.

LAPB ít được sử dụng.

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ LeadLine

- Về ưu điểm: Thế mạnh của dịch vụ Leased line chính là tính linh hoạt, sự ổn

định, kết nối tới mọi địa điểm mà khách hàng yêu cầu. Tốc độ truyền tải dữ

liệu cao phù hợp với các ứng dụng như mạng riêng ảo (VPN), hội thảo từ xa

(Video Conferencing), điện thoại Internet (IP Phone). Chất lượng đường

truyền có độ ổn định và đảm bảo kết nối 24/24, Độ bảo mật cao, tốc độ nhanh

và đúng với gói cước mà nhà cung cấp dịch vụ đáp ứng.

- Nhược điểm: Giá thành thuê bao đường truyền cao so với các công nghệ

khác, cấu hình thiết bị đầu cuối tương đối phức tạp.

Page 27: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

10

1.1.5. Công nghệ truyền thông VSAT IP

a) Trạm thông tin vệ tinh mặt đắt cỡ nhỏ - VSAT (Very Small Aperture

Terminal): được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với một

trạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ để từ đó kết nối qua mạng viễn thông

mặt đất đến địa điểm theo yêu cầu của khách hàng. VSAT 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. Nó gồm ba thành phần cơ bản là:

trạm cổng (Gateway), vệ tinh iPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (User

Terminal-UT). Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng công

cộng .

Hình 1.6: Các ứng dụng của công nghệ truyền thông VSAT IP

b) Nguyên lý hoạt động VSAT IP:

VSAT 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.

Nó gồm ba thành phần cơ bản là: Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy

nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để

vào mạng công cộng - mạng nội địa truy xuất tài nguyên). Sau đó, tài nguyên

Page 28: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

11

Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới

trạm vệ tinh thuê bao (UT). Các vệ tinh IP STAR 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).

Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP

c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ VSAT IP

- Về ưu điểm: Công nghệ VSAT IP phù hợp với vùng sâu, vùng xa nơi mà

các công nghệ khác khó triển khai vì các lý do về địa hình, khoảng cách. Tốc

độ đường truyền cao đáp ứng các ứng dụng như Internet băng rộng tốc độ

cao, mạng thuê riêng ảo VPN-IP, thuê kênh riêng IP, truyền hình hội thảo....

Thiết bị lắp đặt đơn giản và rất gọn nhẹ, thời gian cung cấp dịch vụ nhanh

chóng, độ tin cậy cao. Công nghệ VSAT IP áp dụng công nghệ phủ sóng

Page 29: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

12

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 (mức EIRP có thể đạt tới 60dBW), cho phép giảm kích thước anten

trạm đầu cuối, tăng tốc độ và chất lượng đường truyền. Vệ tinh IPSTAR-1

còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA – Dynamic Link

Allocation) cho từng beam phù hợp điều kiện thời tiết khác nhau ở từng vùng,

đảm bảo không làm gián đoạn liên lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhất

chưa từng áp dụng ở những vệ tinh thông thường.

- Về nhược điểm: Vệ tinh VSAT IP chịu ảnh hưởng của thời tiết thông tin có

thể gián đoạn với lượng mưa lớn hơn 100 mm/h. Ngoài ra toàn bộ thiết bị của

VSAT được sử dụng cho các công nghệ chuyên biệt nên các thiết bị mặt đất

sẽ phụ thuộc vào nhà cung ứng dịch vụ VSAT.

1.2. Giới thiệu thành phần chính và các ứng dụng VSAT IP

1.2.1. Trạm cổng Gateway

a) Sơ đồ cấu trúc

Hình 1.8: Sơ đồ trạm cổng Gateway

Page 30: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

13

b) Các thành phần chính

- TCP Accelerator (TCPA): Tối ưu hóa tốc độ truyền TCP qua vệ tinh (giảm

thời gian trễ, suy giảm chất lượng của giao thức TCP/IP qua vệ tinh) được

thực hiện nhờ một phần mềm Flash Networks NettGain 2000 có chức năng

tiếp nhận các gói tin TCP/IP rồi chuyển chúng sang giao thức BST (Boosted

Session Transport) để truyền qua vệ tinh, trong khi các gói tin UDP (User

Datagram Protocol) cho các ứng dụng như video streaming được giữ nguyên

khi truyền. ở phía UT có phần mềm Client để chuyển dịch dữ liệu nhận được

thành các gói tin TCP/IP, UDP/IP. Thủ tục này được làm tương tự cho hướng

ngược lại.

- Radio Resource Management (RRM): Đây là phần tử đặc biệt quan trọng

của trạm cổng, có chức năng quản lý các nguồn tài nguyên đường truyền vệ

tinh, phân bổ hay giải phóng dung lượng cho các UT mỗi khi các trạm log-on

hay log-off khỏi mạng và điều khiển các chức năng thực hiện trên TI, SI.

Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management

TOLL-

Tx

Page 31: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

14

Trong đó:

+ RRM phân bổ tài nguyên đường truyền bao gồm: tần số, băng thông,

khe thời gian (time slots), mã hoá, điều chế và độ tăng ích (gain) trên cơ

sở các yêu cầu kết nối của các UT và tài nguyên sẵn có, với mục đích

giành cho mỗi UT chất lượng dịch vụ (QoS) tốt nhất có thể phù hợp theo

cấp độ dịch vụ (CoS) đã được thiết lập cho mỗi UT. Ngoài ra RRM còn

có chức năng theo dõi và giám sát để hệ thống luôn hoạt động một cách

tối ưu

+ Toll Interface (TI): gồm thiết bị phần cứng và phần mềm giao tiếp với

thiết bị phát TOLL (TOLL Tx). TI nhận các gói tin gửi từ FLP, sau đó

sắp xếp và đóng gói, dưới sự điều khiển của RRM, theo định dạng khung

của TOLL trước khi gửi tới TOLL-Tx. Mỗi TI làm việc với 1 TOLL-Tx.

+ TOLL-Tx: Nhận luồng bit đã được định dạng từ TI, mã hoá TPC, điều

chế (QPSK, 8-PAH, 16-PAH), ghép kênh OFDM và đổi thành trung tần

135MHz, sau đó đổi lên băng L (950-1450Mhz) và băng Ka, phát lên vệ

tinh. Mỗi trạm Gateway có tối đa tới 12 khối TOLL-Tx làm việc và 2

khối dự phòng. Mỗi khối TOLL-Tx cho phép 20.000 Terminal kết nối

đồng thời, với dung lượng truyền dẫn lên tới 186Mbps.

+ STAR-Rx: nhận tín hiệu băng Ka từ vệ tinh, chuyển đổi tới dải tần 950

đến 1450 MHz sau đó thực hiện tách kênh, giải điều chế, và giải mã tín

hiệu. Các gói tin TCP (BST), UDP được lọc ra và gửi tới SI để ghép lại

với các gói IP bị phân mảnh khác để gửi tới các thiết bị đầu cuối ứng

dung. Mỗi khối STAR-Rx có dung lượng truyền dẫn tới 8Mbps.

+ STAR Interface (SI): Nhận các gói tin TCP, UDP từ STAR-Rx, sau đó

xử lý và sắp xếp thành các gói tin IP rồi gửi tới IPR theo sự điểu khiển

của RRM. Ngoài ra SI còn có các chức năng khác : xử lý các bản tin báo

hiệu giữa trạm cổng và UT; giám sát hoạt động của kênh để kịp thời báo

Page 32: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

15

cáo cho RRM để đưa ra sự điều chỉnh phù hợp. Mỗi SI làm việc được với

10 STAR-Rx. Mỗi gateway có tối đa tới 10 SI. Mỗi SI có thể cho phép

tới 20.000 UT kết nối đồng thời.

+ Network Management (NM): Thực hiện các chức năng về quản trị

mạng chung như: quản lý lỗi, phát hiện và đưa ra các cảnh báo mỗi khi

có sự cố về phần cứng hay phần mềm; quản lý cấu hình, cập nhật theo

dõi các thay đổi về cấu hình hoạt động của các thiết bị; quản lý truy nhập

mạng, cấp tên, passwords và quyền truy nhập cho từng người sử dụng;

quản lý hệ thông tính cước…

- Forward Link Processor (FLP): bao gồm phần mềm chạy trên máy chủ,

thực hiện các chức năng TCPA, lọc và xắp sếp các gói tin IP đúng thứ tự ưu

tiên theo chất lượng dịch vụ (QoS) và phân loại dịch vụ (CoS) trước khi gửi

tới TOLL Interface (TI). Ngoài ra FLP còn có chức năng giám sát hoạt động,

lỗi, tương tác với thiết bị quản lý tài nguyên (RRM) phân bổ tài nguyên

đường truyền cho các UT. Bản tin cước từ TI và SI được hợp nhất tại đây rồi

chuyển tới NMS và máy chủ tính cước.

- Acounting server/Call Record server: Nhận dữ liệu từ NMS và lưu trữ tại

cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đích tính cước. Và tuỳ thuộc vào

ứng dụng cung cấp mà trạm Gateway được trang bị thêm, gồm các ứng dụng

+ Các đường truyền kết nối băng rộng với mạng Internet, trụ sở khách

hàng cho các mục đích cung cấp người sử dụng đầu cuối truy cập mạng

Internet băng rộng, mạng dùng riêng...

+ Content Server, VoD Server...: cho ứng dụng cung cấp thông tin, chương

trình TV theo yêu cầu.

+ CallManager Server: cho ứng dụng thoại, fax.

+ Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghị

Page 33: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

16

- Core IP Router (IPR): Thực hiện trên một router riêng biệt có năng lực

chuyển mạch và định tuyến mạnh; định tuyến các gói tin IP vào, ra giữa các

thiết bị trong mạng iPSTAR và các mạng bên ngoài. Router sử dụng giao thức

BGP (Border Gateway Protocol) dùng phổ biến trên Internet để trao đổi thông

tin định tuyến trong mạng, dựa trên chương trình quản lý định tuyến BRM

(Border Route Manager).

c) Hoạt động của trạm Gateway

- Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, được thiết kế hoạt động theo cấu hình

dự phòng (1+1) cho phần cao tần, anten chính và dự phòng được phân tập

theo không gian, cách nhau từ 40 đến 60 km, để tránh ảnh hưởng của thời tiết

lên đồng thời tới hai địa điểm.Hệ thống cao tần tại hai địa điểm được kết nối

trực tiếp với nhau bằng cáp quang.

- Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT được gọi là TOLL Link - được viết

tắt từ Turbo Product Coded Orthogonal Frequency Multiplexed L-coded Link,

trong đó : mã hoá Turbo được sử dụng để cải thiện tỷ lệ bit lỗi (BER), ghép

kênh OFDM (ghép kênh theo các dải tần số trực giao, trong đó mỗi dải tần lại

được truy nhập theo thời gian - kỹ thuật TDM) để tăng dung lượng truyền

dẫn, L-code (được thiết kế riêng cho trạm Gateway) kết hợp của kỹ thuật sửa

lỗi và điều chế nhằm nâng cao chất lượng đường truyền phù hợp cho những

điều kiện thời tiết khác nhau.

Page 34: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

17

Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link

- Luồng tín hiệu OFDM của TOLL Link ghép từ 16 kênh 3.375MHz (được

gọi là ‘band’) truyền đi trên dải thông tới 54MHz, các kênh được đánh số 8, 9,

10, 11, 12, 13, 14, 15, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 từ tần số thấp nhất tới tần số cao

nhất. Mỗi một yêu cầu kênh từ các UT được RRM gán theo trình tự từ kênh

trung tâm tiếp đến là kênh gần nhất bên trái rồi bên phải tương ứng, Ví dụ :

0,15,1,14,2,13,3… Mỗi kênh 3.375MHz lại được phân thành 256 khe thời

gian (time slots) trong một khung, mỗi slot mang 4096 symbols, trong đó 4

slots đầu dùng cho đồng bộ và điều khiển liên lạc trong hệ thống. Các UT trên

cùng kênh trong cùng khung có thể sử dụng các phương thức điều chế, mã

hoá khác nhau tuỳ theo dịch vụ của UT đó và điều kiện thời tiết nơi đặt UT.

Do đó mỗi khung TOLL Link có 256 # 4096 = 1.048.576 symbols, và khoảng

thời gian mỗi khung là 1048576 symbols/3.375 Msymbols/sec = 0.311 sec.

- Đường truyền dẫn từ UT đến Gateway gọi là STAR Link - Slotted Aloha

TDMA Aloha Return Link, để chỉ 3 kỹ thuật truy nhập Slotted Aloha, Aloha,

TDMA dùng cho hướng truyền này. Mỗi một phương thức truy nhập được sử

Page 35: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

18

dụng linh hoạt thông qua điều khiển của RRM phù hợp cho loại dịch vụ hay

lưu lượng gán cho mỗi UT.

Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link

- Một dải tần 500MHz chia thành 237 băng con, mỗi băng có độ rộng

2.11MHz (gọi là ‘STAR band’), mỗi STAR band có thể được chia thành một

trong năm loại kênh (sóng mang) tuỳ vào đặc tính lưu lượng và kiểu truy

nhập: 16 kênh 132Khz ; 8 kênh 264 KHz ; 4 kênh 528KHz ; 2 kênh

1.026MHz ; hoặc 1 kênh 2.11 MHz.

- Mỗi một sóng mang lại được phân theo các định dạng khung (TDM) khác

nhau, trong mỗi khung có thể được phân thành 256, 128, 64, 32 hoặc 16 time

slots tuỳ thuộc đặc tính liên lạc của UT. Cho mục đích đồng bộ, khoảng thời

gian cho một khung của STAR Link cũng giống TOLL Link là 0.311sec, và

do tốc độ STAR Link được thiết kế bằng nửa tốc độ TOLL Link nên mỗi

khung STAR cho có tổng cộng là 524288 symbols. Sau đây là một ví dụ về

cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh, 64 slot, điều chế QPSK:

Page 36: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

19

Hình 1.12: Cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh

1.2.2. Vệ tinh IPSTAR

a) Thông tin chung

IPSTAR là vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh dùng quang phổ băng tần Ku

cho đường tín hiệu đến người dùng. Phổ tần băng Ku cung cấp giải pháp dịch

vụ tối ưu trong khu vực Châu á Thái Bình Dương với đường truyền tốc độ cao

phù hợp các ứng dụng khách hàng V-SAT .

Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo

Page 37: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

20

- Giao tiếp giữa trạm cổng IPSTAR và trạm đầu cuối trong vùng phủ sóng vệ

tinh. Hướng tải xuống (Forward link) đến trạm đầu cuối là phương thức TDM

overlaying OFDM với công nghệ tối đa hóa độ hiệu dụng phổ tần. Kênh tải

lên (Return link) từ trạm đầu cuối dựa trên công nghệ truy cập đa phương

thức Multimode Multiple Access MF-TDMA. Phương pháp truy cập có thể

chọn lựa nhờ Hệ thống Quản lý mạng tại trạm cổng (NMS) phù hợp với yêu

cầu tốc độ bit của ứng dụng và mật độ lưu lượng, bao gồm TDMA-DAMA

cho liên lạc thoại và Slotted Aloha cho lướt web và các lưu thông truyền loạt.

Mỗi phương thức sử dụng mã hoá sửa lỗi tiên tiến cho phép uplink sử dụng

các ăngten cỡ nhỏ và thiết bị khuếch đại công suất cho tốc độ chuyển dữ liệu

cao. IPSTAR là vệ tinh thế hệ mới với tính năng và dung lượng chưa từng có

không cần có trọng tải tự tái sinh. Nó loại bớt thiết bị xử lý tiêu thốn năng

lượng, nặng nề và độ tin cậy không cao như ở các vệ tinh thế hệ trước, cho

phép độ tin cậy và ổn định như các vệ tinh viễn thông truyền thống và vượt

trội hơn bất kỳ vệ tinh băng rộng nào hiện dùng bộ xử lý on-board.

- Khả năng phân luồng, chuyển luồng, tính năng thông minh được điều khiển

tập trung từ mặt đất, tại trạm cổng với các trung tâm điều khiển mạng, cho

phép nâng cấp sau này các thiết bị điện tử và phần mềm sẵn có.

Nền mạng IPSTAR có thể phân bổ dung lượng tự động (Công nghệ Quản lý

băng thông và Công suất linh động - Dynamic Power Management and

Dynamic Bandwidth Management) tùy thuộc vào yêu cầu thực tế để duy trì

liên lạc tại mức Chất lượng dịch vụ (QoS) cao nhất có thể. Sự phân bổ này

được kiểm soát và điều khiển linh động thông qua Trung tâm điều khiển

Trọng tải vệ tinh-Satellite Payload Operation Centers (SPOC) với chất lượng

đường truyền thông tin được xử lý trực tuyến nhờ Hệ thống Trung tâm Quản

lý điều hành mạng và Trạm cổng - Gateway and Network.

Page 38: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

21

b) Đặc tính kỹ thuật

- Điều khiển công suất linh hoạt: Công nghệ mới này sử dụng tối ưu năng

lượng công suất giữa các búp sóng và cho phép dự trữ công suất 20% cho các

búp sóng có khả năng bị ảnh hưởng bởi trời mưa nên vẫn duy trì đường

truyền. Với phủ sóng vệ tinh trên vùng địa lý rộng, chắc chắn là mưa sẽ không

liên tục trên toàn khu vực. Vì thế, việc điều khiển công suất linh hoạt cho các

búp sóng cần thiết là phương pháp hiệu quả để tăng cao khả năng hoạt động và

độ tin cậy của đường truyền của toàn hệ thống IPSTAR.

- Điều chế và mã hoá tương hợp (ACM): Do kết nối vệ tinh luôn có băng

thông trên lý thuyết thấp hơn kết nối cáp quang nên cần có công nghệ quản lý

băng thông hiệu quả để duy trì tính cạnh tranh của hệ thống vệ tinh băng rộng.

Trung tâm quản lý mạng được dùng để phân bổ dung lượng băng thông cho

mỗi đường truyền tùy theo đặc điểm truyền dẫn hiện tại, khi tắc nghẽn hệ

thống, theo điều kiện đường truyền và yêu cầu của khách hàng. Công nghệ

này điều chỉnh băng thông linh động (điều chế và mã hoá) phù hợp với những

thay đổi về điều kiện thời tiết nên duy trì khả năng thực hiện của đường

truyền. Công nghệ điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hiện dùng trên mặt

đất nên có thể nâng cấp trong tương lai nếu có yêu cầu.

- Công nghệ điều chế và mã hoá mới: Các công nghệ điều chế và mã hoá của

IPSTAR cho sử dụng hiệu quả băng tần radio cho tốc độ truyền dữ liệu số cao

và linh hoạt. Hệ thống này cho phép sử dụng những ăngten cỡ nhỏ và thiết bị

phát sóng thích hợp sử dụng trong nhà và trong doanh nghiệp và có thể duy trì

tới 99.6% khả năng thực hiện của đường truyền. Điều chế và mã hoá (các chỉ

tiêu của đường truyền) có thể điều chỉnh linh động nên cho dung lượng băng

thông linh hoạt giúp tối ưu hoá cân đối giữa tốc độ bit và những thay đổi đột

ngột về điều kiện thời tiết (ví dụ như có mưa).

Page 39: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

22

c) Vùng phủ sóng

- Công suất búp phủ: Các búp phủ hẹp và búp phủ rộng, dung lượng lớn trên

40 Gbps giao tiếp 2 chiều sử dụng ăng ten chuẩn cỡ 120cm tại búp phủ hẹp và

cỡ 180cm tại búp phủ rộng. Trên cơ sở contour danh nghĩa trong điều kiện

trời trong và công nghệ quản lý băng thông hiệu quả.

- IPSTAR-1 là hệ thống vệ tinh khu vực có búp sóng ở 22 nước trong khu vực

Châu á Thái Bình Dương với băng tần Ku (84 búp phủ hẹp, 3 búp phủ rộng và

7 búp phủ quảng bá) và băng tần Ka (18 búp sóng feeder và các trạm cổng).

IPSTAR-1, 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. Vệ

tinh do Space Systems/Loral chế tạo với 114 bộ phát đáp, tổng dung lượng

45Gbps, được phóng lên vị trí 120o Đông ngày 11/8/2005.

Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR

Page 40: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

23

- Vệ tinh IPSTAR-1 bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam bằng 4 búp hẹp và

01 búp rộng, làm việc ở băng tần Ka, Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2

Gbps cho cả 2 chiều lên, xuống, được phân bổ như sau:

1.2.3 - Thiết bị đầu cuối UT (User Terminal)

a) Thông tin chung

Hình 1.15: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR tại Việt nam

Hình 1.16: Thiết bị chuyển đổi tín hiệu vệ tinh modem, antena

Page 41: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

24

Modem vệ tinh ICON mới kết nối 2 chiều ưu việt, dễ dàng truy cập

Internet tốc độ cao. ICON hoạt động hiệu suất cao với đặc tính tân tiến và

được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng dữ liệu và liên lạc thoại. Giống như

tất cả các trạm vệ tinh IPSTAR, iCON hỗ trợ điều chế và mã hoá tương hợp

(ACM) để hoạt động tốt thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu nhất.

b) Đặc tính kỹ thuật

Trạm đầu cuối IPSTAR là thiết bị thu phát vệ tinh tích hợp đặc biệt cho

phép truy cập vệ tinh băng rộng với chi phí thấp. Trạm được thiết kế để tương

thích với các thông số kỹ thuật hệ thống IPSTAR, cung cấp thiết bị phần cứng

chi phí thấp, rất dễ dàng lắp đặt và sử dụng. Các trạm đầu cuối tương thích IP

cho phép trao đổi giao diện với hàng loạt các ứng dụng, tiện ích, thiết bị phần

cứng mạng hiện tại. Nhờ đó, có nhiều lựa chọn cấu hình trạm đầu cuối được

thiết kế để đáp ứng yêu cầu đa dạng của khách hàng. Tương thích toàn phần

với hệ thống vệ tinh IPSTAR cũng như các vệ tinh băng tần C và băng tần

KU truyền thống. Công nghệ điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hiện đại

nhất thế giới cho khả năng phủ sóng tối đa, luôn trong tình trạng mở hoặc tắt

mở tự chọn, mã hóa turbo/QPSK, điều chế 8-PSK, công nghệ tối ưu hóa tốc

độ truyền dẫn TCP cho phép gia tăng chất lượng đường truyền. Trạm đầu cuối

vệ tinh hỗ trợ tốc độ nhận dữ liệu lên đến 4 Mbps. hoạt động thực tế tùy theo

cấu hình tính toán từ khi xác định tham số băng thông, mã hóa và điều chế

đường truyền trong hệ thống. Điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hoạt

động đáng tin cậy nhất thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu nhất. Công nghệ

bước sóng hướng phát dạng TOLL cho độ linh hoạt và hiệu quả tối đa Công

nghệ bước sóng hướng thu dạng STAR tự động điều chỉnh theo đặc điểm

khách hàng để tối đa công suất.

Page 42: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

25

1.2.4. Giao thức, kiển trúc và kiểu kết nối mạng VSAT IP

a) Mô hình giao thức mạng VSAT IP

Các phương thức thông tin định hướng gói thường được sử dụng trong

các mạng VSAT. Trong các tuyến thông tin dữ liệu gói, thông tin được truyền

đi bằng cách nhóm dữ liệu thành các gói. Tuy nhiên, việc các mạng VSAT

hoạt động theo phương thức gói vẫn không bắt buộc những người sử dụng

nhất thiết phải tuân theo thông tin gói, bởi vì các chức năng gói hóa có thể

được thực hiện trong các khối giao thức người dùng ở các đầu cuối mạng

VSAT. Trong các tuyến thông tin dữ liệu, các hệ thống mở giao thức với nhau

thông qua các chức năng thông tin được chia thành các lớp. Tổ chức quốc tế

về tiêu chuẩn hóa (ISO) đã phối hợp với tiểu ban chuẩn hóa về thông tin viễn

thông của ITU-R (ITU-T) để xây dựng nên mô hình tham chuẩn giao thức kết

nối hệ thống mở (OSI), gồm 7 lớp. Bốn lớp trên chứa các giao thức thông tin

điểm nối điểm giữa các hệ thống thông tin. Ba lớp dưới chứa các giao thức

mạng và giao tiếp mạng phục vụ việc truyền ảo không lỗi (Virtually error-free

transmition) các gói dữ liệu của người dùng qua các mạng. Các mạng dữ liệu

chuyển mạch gói sử dụng các giao thức thông tin trong 3 lớp này để chuyển

các dữ liệu của người sử dụng qua mạng và cung cấp các phục vụ cho 4 lớp

trên có chứa các giao thức điểm - đối - điểm.

- Lớp vật lý (lớp1) là lớp dưới cùng trong mô hình OSI. Lớp này bao gồm các

đặc tính vật lý và các thông số kỹ thuật của các kết nối dành cho việc truyền ở

mức bit qua mạng và thông qua giao diện mạng.

- Lớp liên kết dữ liệu (Lớp 2) chứa các thủ tục và giao thức thông tin giữa các

đầu cuối của mạng, hoặc giữa các mạng với nhau. Các giao thức này thường

thực hiện việc phát hiện và sửa lỗi cho các gói dữ liệu đã được đóng khung.

Nếu các lỗi không thể sửa được, một thông báo lỗi sẽ được gửi tới lớp 3. Các

Page 43: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

26

giao thức này cũng có thể có các chức năng đánh địa chỉ và điều khiển luồng

dữ liệu. Lớp 2 còn cung cấp khả năng đồng bộ giữa các đầu cuối và mạng.

- Lớp mạng (lớp3) thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối dữ liệu qua mạng.

Tại lớp 3 các gói dữ liệu được cung cấp các thông tin địa chỉ để thực hiện việc

định tuyến qua mạng, các lỗi sẽ được sửa và các luồng gói dữ liệu sẽ được

điều khiển. Các gói dữ liệu quá dài có thể sẽ được chia ra và sau đó được kết

hợp lại. Các tuyến thông tin theo phương thức gói trong mạng VSAT thường

chỉ dùng các chức năng và các chức năng thuộc 3 lớp OSI dưới cùng này.

Chúng được sử dụng trong khuôn khổ mạng, cũng như các giao diện của nó

với mạng bên ngoài. Các mạng VSAT được sử dụng chủ yếu dưới dạng các

mạng dữ liệu riêng độc lập, kết nối một số đầu cuối dữ liệu của người sử dụng

(hoặc một số nhóm đầu cuối). Các đầu cuối dữ liệu này giao tiếp với các

VSAT ở xa, và với các máy chủ giao thức với trạm Hub của mạng VSAT.

Gần đây, các mạng VSAT còn được dùng để kết nối những người sử dụng

VSAT từ xa tới các mạng dữ liệu trên mặt đất (cả mạng công cộng lẫn mạng

riêng), và có thể trong tương lai là mạng ISDN. Các kết nối này được thực

hiện hoặc thông qua Hub hoặc thông qua một VSAT khác.

b) Kiến trúc của mạng VSAT IP và sự triển khai các giao thức

Các giao diện mạng được bố trí ở các điểm rìa của mạng mà thông qua

đó người sử dụng mạng VSAT được kết nối với mạng VSAT. Một giao diện

mạng cũng được cung cấp tại Hub mạng, nơi được kết nối tới một máy chủ

hoặc một mạng mặt đất khác. Mỗi một giao diện mạng VSAT có thể được cấu

hình sao cho hỗ trợ được một trong nhiều loại giao diện người dùng khác

nhau, không phụ thuộc vào giao diện mạng VSAT khác. Các giao diện mạng

dựa vào phần trung tâm của mạng để cung cấp một cấp độ dịch vụ nào đó.

Page 44: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

27

Trong đó:

- Phần trung tâm của mạng (Network kernel): Có cấu trúc và giao thức thông

tin của riêng nó nhằm mục đích truyền các dữ liệu thông qua phương tiện

truyền tin vệ tinh theo phương pháp hiệu quả nhất. Phần trung tâm của mạng

đảm bảo viêc thưc hiện phân phối dữ liệu đáng tin cậy và cả việc chỉ báo tình

trạng mất mát dữ liệu do các loại lỗi khác nhau hoặc do lỗi thiết bị gồm các

chức năng sau:

+ Các giao thức truy cập vệ tinh.

+ Cơ chế đánh địa chỉ gói.

+ Các thủ tục điều khiển tắc nghẽn trên các kênh vệ tinh.

+ Định tuyến và chuyển mạch gói.

+ Quản trị mạng.

Các chức năng quản trị mạng được sử dụng để cấu hình và vận hành

mạng, ví dụ để cảnh báo cho người quản trị mạng một số trường hợp cần phải

loại trừ trong một số giao diện với người sử dụng, chẳng hạn như hủy bỏ một

đường tryền không mong muốn hoặc phát lại để truy cập.

VSAT

Các lớp cao

dành cho

người dùng

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Các lớp cao

dành cho

người dùng

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Cổng giao tiếp

Giao thức

Giao diện

Giao diện

vật lý

Phần

trung tâm

mạng

Cổng giao tiếp

Giao thức

Giao diện

Giao diện

vật lý

Phần

trung tâm

mạng

MẠNG VSAT

TRẠM HUB Đầu cuối của

người sử dụng

Đầu cuối của

người sử dụng

Đường truyền mặt đất

Đường truyền vệ tinh

Hình 1.17: Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT

Page 45: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

28

- Giao thức truy cập vệ tinh: Thường là bất cân bằng, có một số dậng truy cập

từ VSAT đến Hub thông dụng đang được sử dụng như: Aloha chia khe

(slotted Aloha) hoặc TDMA dành riêng (reservation TDMA). Theo hướng từ

Hub đến VSAT, phương thức truy cập thường là TDMA.

- Các giao thức thông tin dữ liệu bên trong mạng: Các giao thức truy cập

điểm-điểm, điểm đa điểm có thể được sử dụng để thiết lập các đường thông

tin đáng tin cậy thông qua mạng, trong đó có cả các chức năng khôi phục lỗi

và điều khiển luồng dữ liệu. Đây là các giao thức thông tin bên trong mạng

được thiết kế dành riêng cho cho việc truyền dẫn qua vệ tinh trong mạng

VSAT. Các yếu tố cần được đưa vào tính toán khi thiết kế các giao thức bên

trong mạng VSAT bao gồm các đặc tính quan trọng của mạng như: topology

hình sao của các mạng VSAT cũng như cũng như các phương pháp đa truy

cập. Các đặc tính này có ảnh hưởng lớn đến thông lượng dữ liệu và thời gian

thiết lập cuộc gọi của mạng VSAT. Các thông tin đã được gói hóa được cấu

trúc thành các khuôn dạng có chứa cả các mã điều khiển lỗi để thông báo là

đã nhận đúng hoặc loại bỏ các gói thông tin nhận được nhưng bị lỗi và yêu

cầu phát lại. Trong các mạng VSAT sử dụng TDMA/RA để truyền các gói dữ

liệu từ VSAT đến Hub thì quá trình chỉ báo (ACK) và quá trình phát lại gói

tin đều nằm dưới sự điều khiển của phần mềm quản trị mạng VSAT. Tỉ lệ lỗi

bit BER trên đường truyền vệ tinh phải đủ thấp để tránh hiện tượng phát lại

quá nhiều lần các bản tin. Nếu các cơ chế sửa lỗi ở các thiết bị đầu cuối (end-

to-end) trong các lớp cao hơn được sử dụng thì có thể dẫn đến thông lượng

thông tin rất thấp do dữ liệu bị lỗi sẽ được lặp lại sau một thời gian trễ rất dài.

Nếu không có các phương pháp sửa lỗi tại các lớp thấp thì tỉ lệ lỗi bit BER

trên đường truyền vệ tinh sẽ phải thấp hơn nhiều.

- Chức năng chuyển mạch gói: Các mạng VSAT với cấu hình hình sao chủ

yếu là các mạng chuyển mạch gói với một trung tâm chuyển mạch gói đảm

Page 46: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

29

nhận các chức năng định tuyến và chuyển mạch. Các chức năng chuyển mạch

được triển khai thông qua các thiết bị xử lý băng gốc và thiết bị điều khiển

trong các trạm mặt đất VSAT và Hub. Có hai cơ chế chuyển mạch gói cơ bản:

datagram và kênh ảo. Với datagram, các gói được phân phối với một độ tin

cậy nhất định. Kênh ảo đảm bảo sự phân phối tuần tự các gói tin và không có

sự nhân đôi. Trong mạng VSAT thì các cơ chế đều có ưu điểm và nhược

điểm. Các kênh ảo yêu cầu ít thông tin mào đầu cho một gói dữ liệu hơn

nhưng sự cần thiết phải duy trí các thông tin trạng thái ở mỗi kết nối trong

mạng có thể sẽ trở thành một vấn đề phức tạp trong một mạng VSAT lớn có

một số lượng lớn kết nối cần được hỗ trợ. Với phần thông tin mào đầu lớn

hơn trong một gói, một chuyển mạch trên cơ sở datagram có thể đảm bảo một

thông lượng cao hơn và mang lại một ưu điểm quan trọng: khả năng khởi

động lại không cần thiết lập lại các kết nối trên mạng.

Mô hình bên trong của một mạng chuyển mạch gói có thể được xem

như một liên mạng giữa các hệ thống chuyển mạch và các thành phần xử lý.

Do vậy các giao thức lớp mạng các giao thức lớp mạng trong mô hình OSI

được sử dụng làm kiến trúc cho việc xây dựng cấu trúc bên trong của một

mạng chuyển mạch gói VSAT. Một số mạng đã sử dụng chuyển mạch gói cải

tiến để cung cấp chức năng X.25 PSDN.

Các mạng VSAT khác nhau có thể sử dụng các giao thức thích hợp để

thực hiện cùng các chức năng đó. Các chức năng chính trong chuyển mạch

gói VSAT là:

+ Điều khiển đa truy cập vệ tinh

+ Truyền tín hiệu đáng tin cậy.

+ Định tuyến dữ liệu giữa các VSAT và máy chủ.

+ Kết nối tới các hệ thống quản trị mạng.

+ Kết nối tới các mạng khác.

Page 47: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

30

- Chuyển đổi giao thức: Khi kết nối mạng thông tin dữ liệu với nhau, một

cổng giao tiếp nói chung thực hiện việc chuyển đổi tại các lớp OSI cao giữa

các giao thức thông tin mạng không đồng dạng (ví dụ các cổng giao tiếp thư

điện tử và các cổng giao tiếp truyền tin). Chức năng cổng giao tiếp mạng

VSAT nhất thiết phải thực hiện việc chuyển đổi các lớp thấp giữa các giao

thức thông tin mạng của người dùng và các giao thức bên trong mạng VSAT.

Cổng giao tiếp mạng VSAT cho phép truy cập vào phần chính của mạng, thực

hiện việc đóng gói dữ liệu và biên dịch địa chỉ. Trong tất cả các trường hợp,

mỗi loại giao thức giao thức người dùng đều có các chức năng cổng giao tiếp

cần thiết của riêng nó.Cả Hub lẫn VSAT đều có thể cung cấp các giao tiếp

mạng với cấu trúc này, cấu trúc mà chúng ta cấu hình để hỗ trợ bất kì loại nào

trong các loại giao thức người dùng. Nó có ưu điểm là nó có sẵn bên trong

mạng không phụ thuộc vào các giao thức người dùng. Điều này cho phếp

mạng dễ dàng thích nghi khi hỗ trợ các kiểu giao tiếp người dùng khác nhau.

c) Kết nối với các DTE định hƣớng gói của ngƣời sử dụng và với mạng

dữ liệu mặt đất

- Kết nối với các DTE của người sử dụng: Các mạng VSAT điển hình có một

số loại giao tiếp mạng, mỗi loại chứa các giao tiếp lớp vật lý và giao thức giao

tiếp với người dùng để đảm bảo sự giao tiếp hoàn hảo với các thiết bị đầu

cuối dữ liệu cục bộ của người sử dụng (DTE). Các giao tiếp này cũng có thể

hiện diện giữa các thiết bị Hub VSAT và các máy chủ bao gồm các giao thức:

+ Giao tiếp lớp vật lý: Thực hiện kết nối vật lý từ DTE người dùng tới giao

tiếp mạng VSAT. Mỗi hệ thống VSAT thường có một số giao tiếp vật lý độc

lập và có thể cấu hình được. Chúng hổ trợ cho các chuẩn vật lý đồng bộ và

không đồng bộ ở các tốc độ bit dữ liệu khác nhau.

+ Giao tiếp giao thức người dùng: Giao tiếp giao thức người dùng được kết

hợp với mỗi giao tiếp vật lý để kết nối hoàn hảo những người dùng vào mạng

Page 48: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

31

thông qua một chức năng thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu (DCE) hoàn chỉnh ở

lớp 2 và 3. Các giao tiếp giao thức người dùng hiện nay cho phép các thiết bị

người dùng kết nối tới mạng theo giao thức riêng. Hầu hết các hệ thống

VSAT được hổ trợ ít nhất là các giao thức người dùng X25... Ngoài các giao

tiếp người dùng được sử dụng rất thường xuyên này một mạng VSAT còn có

thể dễ dàng thích nghi với các giao tiếp riêng bởi vì các sự thay đổi tong giao

tiếp chỉ được giới hạn ở người dùng chứ không phải trên toàn bộ mạng.

+ Giao thức X25: Trong các mạng X25 mặt đất, mỗi nút mạng đảm nhận việc

chỉ báo nội bộ về tình trạng nhận các gói dữ liệu. Vì vậy giao thức người dùng

X25 giao tiếp với mạng VSAT đơn giản hơn so với SDLC hoặc BISYNC.

Giao tiếp vật lý giữa DTE X25 của người sử dụng với mạng dựa trên cơ sở

chuẩn V24 của khiến nghị ITU-T. Giao tiếp giao thức người dùng của giao

tiếp mạng VSAT tuân theo đầy đủ giao thức X25 trong khiến nghị ITU-T ở

lớp 2 và 3. Cổng giao tiếp này thực hiện việc chuyển đổi giao thức giữa giao

thức truy cập X25 và giao thức bên trong mạng VSAT và đồng thời điều

khiển cả kênh ảo giữa các đầu cuối. Giao tiếp giao thức người dùng thực hiện

cục bộ việc chỉ báo thu/phát ở lớp 2 và 3 tới các thiết bị người dùng, cũng

giống như các node và các DCE trong các người X25 mặt đất. Nếu không tính

đến trễ vệ tinh trong giao tiếp X25 cục bộ này, thì các giá trị định thời và các

kích thước cửa sổ của các giao thức X25 lớp 2 và 3 trong thiết bị người dùng

sẽ không cần phải được điều chỉnh khi sử dụng với các mạng VSAT. Giá trị

định thời của các thủ tục trong lớp 3 có yêu cầu chuyển đổi giữa các đầu cuối

thì lớn hơn đáng kể so với độ trễ đi-về của vệ tinh, do đó chúng được duy trì

không đổi trong thiết bị người dùng.

Page 49: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

32

Hình 1.18: Cấu hình hổ trợ giao thức SDLC.

- Kết nối với các mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gói (PSPDN): Trong các

mạng PSPDN, các DTE người dùng được kết nối tới các DCE của PSPDN

thông qua sử dụng giao thức X25. Các DTE không đồng bộ có thể được kết

nối tới mạng theo giao thức X28 và một chức năng PAD (lắp ghép/phân chia

gói). Các mạng PSPDN được kết nối với nhau thông qua các cổng giao tiếp

mạng với một giao tiếp X75 ở giữa. Dữ liệu được truyền qua mạng dưới dạng

các gói tin đi qua các chuyển mạch gói (node) có nhiệm vụ định tuyến các gói

tin này. Mỗi gói tin mang một header chứa thông tin địa chỉ. Không như trong

các mạng chuyển mạch kênh, trong các chuyển mạch gói không có một kết

nối nào được duy trì lâu dài trên mạng giữa các DTE đang thông tin. Một số

khả năng kết nối mạng VSAT và mạng PSPDN có thể được áp dụng:

+ Mạng VSAT thay thế cho một phần mạng PSPDN mặt đất.

+ Mạng VSAT như một mạng con trung chuyển giữa các PSPDN.

+ Một mạng VSAT truy cập vào một mạng PSPDN thông qua một giao tiếp

mạng tại Hub hoặc tại một trong các trạm VSAT.

Các lớp trong mô

hình OSI

Đầu cuối VSAT Hub Máy chủ

SDLC thứ

cấp

RS232C

Giao thức lớp mạng

SDLC sơ

cấp

RS232C

Giao thức

Datagram

Modem/Code

của VSAT

Giao thức lớp mạng

Giao thức

Datagram

Modem/Code

của VSAT

SDLC thứ

cấp

RS232C

SDLC sơ

cấp

RS232C

Page 50: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

33

Thông thường mạng VSAT truy cập vào mạng PSPDN được dùng phổ

biến nhất và được chính thức hóa qua quá trình phát triển của các chuẩn quốc

tế. Khả năng này của mạng VSAT xem như một dạng triển khai đặc biệt của

mạng dữ liệu dành riêng được kết nối tới PSPDN thông qua một giao tiếp

người dùng tiêu chuẩn của PSPDN. Cổng giao tiếp X25/VSAT đảm nhận các

chức năng như: biên dịch địa chỉ, định tuyến quản lý kênh ảo, chuyển đổi số

liệu và điều khiển luồng giữa lớp 3 của nó và các cổng giao tiếp ở xa. Khi một

gói tin yêu cầu kết nối ở lớp 3 được nhận tại một cổng giao tiếp từ một giao

diện mạng của nó, cổng này sẽ thực hiện chức năng quản lý và điều khiển

kênh ảo của mình. Nó chuyển đổi gói tin này phù hợp với mạng và gắn địa chỉ

mạng tương ứng trước khi chuyển đến phần chính của mạng để truyền đến

các cổng giao tiếp ở xa. Sau khi nhận được gói tin này, cổng giao tiếp ở xa

tiến hành cắt bỏ ngững thông tin được gắn vào bởi cổng giao tiếp gởi, rồi tiến

hành chuyển đổi khuôn dạng gói tin và đưa tới giao diện mạng cục bộ của nó.

- Các vấn đề về hoạt động: Kết nối mạng VSAT/PSPDN tùy thuộc vào quá

trình truy cập của mạng VSAT dành riêng tới mạng PSPDN. Bên cạnh các

yêu cầu giao tiếp có tính bắt buộc, thì một số chỉ tiêu chất lượng mạng cũng

cần được đáp ứng. Các yêu cầu chất lượng gồm thông lượng, độ trễ. Các

mạng VSAT còn có thêm một số đặc tính làm giảm chất lượng cho toàn bộ

các kết nối. Để so sánh, trong mạng PSPDN mặt đất dưới điều kiện tải bình

thường thì thời gian truyền qua mạng đối với cả hai loại gói tin yêu cầu kết

nối và chấp nhận kết nối xấp xỉ 0.6s. Mặc dù độ trễ truyền dẫn node tới node

trong mạng mặt đất là nhỏ hơn đáng kể, nhưng với số lượng node cao hơn

nhiều thì thời gian thiết lập cuộc gọi có thể so sánh với mạng VSAT.

Page 51: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

34

CHƢƠNG II

CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG CÔNG NGHỆ TRUYỀN

THÔNG INTERNET VSAT IP

2.1. Kỹ thuật điều chế số

2.1.1. Kỹ thuật điều chế pha QPSK

Kỹ thuật điều chế pha là kỹ thuật điều chế trong đó pha của sóng mang

thay đổi theo tín hiệu tin tức. Điều chế pha là kỹ thuật điều chế đảm bảo mức

lỗi thấp nhất với một mức thu đã nhận trước

Hình 2.1: Điều chế QPSK

Để thực hiện điều chế pha QPSK (4PSK) người ta chia luồng số đầu

vào thành hai luồng số bằng cách cho luồng tín hiệu đi qua bộ biến đổi nối

tiếp – song song.

A 0 0 1 1

S(t) 00011111

B 0 1 1 1

Hình 2.2: Bộ biến đổi nối tiếp song song

Và mỗi tổ hợp bit gôm hai bit sẽ được gán với một trạng thái pha của

sóng mang như: 4

,

4

3,

4

5,

4

7

Bộ biến đổi nối

tiếp – song song

Page 52: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

35

Hình 2.3: Tổ hợp bit điều chế QPSK

Ta có biểu thức điều chế QPSK như sau:

U00 (t) = A cos( t0 + 4

+ 0 )

U01 (t) = A cos( t0 +4

3 + 0 )

U11 (t) = A cos( t0 + 4

5+ 0 )

U10 (t) = A cos( t0 +4

7 + 0 )

Như vậy độ dịch pha giữa hai trạng thái pha là 900 vì vậy điều chế QPSK còn

được gọi là điều chế pha vuông góc.

Sơ đồ khối của bộ điều chế QPSK :

Hình 2.4: Sơ đồ khối điều chế QPSK

Luồng số ở đầu vào qua bộ biến đổi nối tiếp - song song thành hai

luồng số dI(t) và dQ(t). Hai luồng số này được đưa vào bộ biến đổi NRZ đơn

cực thành NRZ lưỡng cực sau đó được đưa vào bộ trộn M1 và M2 để trộn

Page 53: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

36

cùng với dao động sóng mang. Hai sóng mang được đưa tới bộ trộn đã được

làm lệch pha nhau một góc pha 900. Tín hiệu ra của hai bộ trộn sẽ được đưa

và bộ tổng để tạo ra tín hiệu QPSK

Công thức cho sóng mang được điều chế PSK 4 mức như sau:

Ttt

TtttT

EtSi

;0

0

0

))(2cos(.2

)(

Với θ pha ban đầu ta cho bằng 0

4)12()(

it

Trong đó,

i = 1,2,3,4 tương ứng là các ký tự được phát đi là "00", "01", "11",

"10"

T = 2.Tb (Tb: Thời gian của một bit, T: thời gian của một ký tự)

E : năng lượng của tín hiệu phát triển trên một ký tự.

Khai triển s(t) ta được:

0;

)0()2sin(.4

)]12sin[(2

)2cos(]4

).1.2cos[(

0

2)(

ttT

TttfiT

EtfiT

EtS cci

Chọn các hàm năng lượng trực chuẩn như sau:

TttπfT

tΦ c 0).2sin(2

)(1

TttπfT

tΦ c 0).2sin(2

)(2

Khi đó,

]4

)12cos[()(]4

)12sin[()()( 21

iEtiEttsi

Vậy, bốn bản tin ứng với các vector được xác định như sau:

Page 54: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

37

)4,3,2,1(

4)12cos[(

]4

)12sin[(

2

1

i

s

s

iE

iEs

i

i

i

Ta thấy một tín hiệu PSK 4 mức được đặc trưng bởi một vector tín hiệu

hai chiều và bốn bản tin như hình vẽ.

Hình 2.5 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK

Xem bảng ta thấy, mức '1' thay đổi vào E , còn logic '0' thì biến đổi

vào E . Vì cùng một lúc phát đi một symbol nên luồng vào phải phân thành

hai tương ứng và được biến đổi mức rồi nhân rồi nhân với hai hàm trực giao

tương ứng.

2.1.2. Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phƣơng QAM

Kỹ thuật điều chế M_QAM là kỹ thuật được kết hợp giữa phương pháp

điều chế biên độ và phương pháp điều chế pha. Hai sóng mang điều chế

vuông pha với nhau. Số trạng thái trong phương pháp này là M=L2 trong đó l

là số mức biên độ của mỗi sóng mang vuông góc. Tín hiệu tổng của hai sóng

mang này sẽ có dạng vừa điều biên vừa điều pha.

Phương trình điều chế của phương pháp QAM:

Page 55: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

38

ttyttxtSQAM 00 sin)(cos)()( u

bn nTtpxtx .

bn nTtpyty .

nx và ny là các mức biên độ rời rạc.

Trước khi điều chế với các tải tin sin và cos thì các dòng bit I và Q được cho

qua bộ biến đổi D/A tạo thành các mức biên độ nx và ny .

Sau đây là sơ đồ khối của phương pháp điều chế M_QAM:

Hình 2.6: Sơ đồ khối phương pháp điều chế M_QAM

Trong phương pháp này khi biến đổi 2 mức thành 4 mức thì ta có

phương pháp điều chế 16 QAM , khi biến đổi 2 mức thành 6 mức thì ta có

phương pháp điều chế 64 QAM . Và các tổ hợp bit tương ứng với các trạng

thái pha có các biên độ sóng mang khác nhau, sóng mang có 16 trạng thái pha

tương ứng với phương thức điều chế 16 QAM, và sóng mang có 64 trạng thái

pha ứng với phương thức điều chế 64 QAM . Mỗi trạng thái pha tương ứng

với một biên độ của sóng mang khác nhau, vì vậy khoảng cách giữa các tổ

hợp bit xa nhau hơn, khả năng mắc lỗi sẽ giảm. Như vậy với phương pháp

Page 56: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

39

điều chế này độ rộng băng tần yêu cầu thấp nên sử dụng hiệu quả băng tần

truyền dẫn. Tuy nhiên trong phương pháp này méo phi tuyến và méo xuyên

kênh tăng, tỷ lệ lỗi bit BER tăng nếu tỉ số tín hiệu trê tạp âm không đổi. Và bộ

điều chế cũng sẽ phức tạp hơn so với phương thức điều chế riêng rẽ.

Dạng tổng quát của điều chế QAM, 14 mức (m-QAM) được xác định

như sau:

)0();2sin(

2)2cos(

2)( 00

1 TttfbT

Etfa

T

EtS cici

Trong đó,

E0 : năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất

ai , bi : cặp số nguyên độc lập được chọn tùy theo vị trí bản tin.

Tín hiệu sóng mang gồm hai thành phần vuông góc được điều chế bởi

một tập hợp bản tin tín hiệu rời rạc. Vì thế có tên là " điều chế tín hiệu vuông

góc".

Hình 2.7: Chùm tín hiệu M-QAM

Có thể phân tích Si(t) thành cặp hàm cơ sở:

TttπfbT

tΦ c.i 0)2sin(2

)(1

Page 57: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

40

Tttπfa

TtΦ c.i 0)2sin(

2)(2

2.1.3. Kỹ thuật đa truy nhập theo tần số FDMA và FDMA/TDM

- Kỹ thuật FDMA: Là phương pháp trong đó độ rộng băng tần công tác của vệ

tinh (tiêu chuẩn 500 MHz) được chia ra các khoảng tần số gọi là luồng phát

đáp. Độ rộng luồng phát đáp (thường là 36MHz hoặc 72 MHz) được phân

chia cho mỗi trạm mặt đất để phát đi ở các tần số riêng biệt cho mỗi trạm. Khi

nhận, trạm mặt đất điều chỉnh máy thu của chúng đến tần số mong muốn để

khôi phục lưu lượng thông tin đã dành cho trạm. Các tín hiệu được truyền đi

đồng thời nhưng ở các tần số khác tương ứng với mỗi sóng mang. Việc phát

đi lưu lượng sẽ chiếm băng tần qui định ở luồng phát đáp dành cho chúng.

Các sóng mang được phân cách với nhau bằng băng tần bảo vệ thích hợp sao

cho chúng không chồng lấn lên nhau. Trong hệ thống Thông tin vệ tinh dùng

FDMA thì mỗi trạm mặt đất khi phát tín hiệu thì được làm việc với một phần

bộ phát đáp đã được dành riêng trước cho trạm đó. Trong trường hợp đơn

giản thì trạm mặt đất thu gom toàn bộ lưu lượng thông tin của trạm đó lên một

sóng mang đơn bằng cách ghép các băng tần cơ bản FDMA hoặc TDM mà

không biết địa chỉ của thông tin đó. Sóng mang FM này mang các tín hiệu có

địa chỉ khác nhau được khuyếch đại lên nhờ bộ khuyếch đại công suất của

trạm mặt đất và đưa tới anten phát lên vệ tinh. Anten của vệ tinh thu nhận

sóng mang này đồng thời với các sóng mang khác. Toàn bộ băng tần thu được

sẽ đưa qua bộ lọc và các bộ khuyếch đại sẽ khuyếch đại các tín hiệu đưa ra từ

sau các bộ lọc tương ứng.

- Kỹ thuật FDMA/TDM: Các kênh đường xuống ở tuyến ra (từ Hub đến các

nhóm UT) là các kênh TDM liên tục, đa đích băng thông tương đối rộng.

Thậm chí trong rưoqừng hợp mạng thông lượng cao một sóng mang TDM

đơn có thể được phát trên một bộ phát đáp, nhờ đó cho phép bộ khuếch đại

Page 58: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

41

hoạt động gần điểm bảo hòa. Thực tế dùng FDMA cho các kênh đường lên thì

dễ điều khiển hơn dùng TDMA và dẫn đến yêu cầu EIRP từ các trạm mặt đất

có thể có giá trị tối thiểu, trong khi đó TDM (dạng sóng liên tục) là kỹ thuật

có tính truyền thống đơn giản nhất cho đường xuống (ở tuyến ra) xét cả về

phương diện cả phát tín hiệu từ vệ tinh xuống và thu tín hiệu ở các trạm. Vì

vậy, phương pháp sử dụng FDMA/TDM tỏ ra là phương pháp hiệu quả. Các

hệ thống thông tin FDMA/TDM có thể hoạt động dưới dạng dạng các ạng

chuyển mạch gói lẫn chuyển mạch kênh. Trong cảc hai trường hợp, phương

pháp chung để khởi tạo truy cập vào mạng đều được tiến hành thông qua một

kênh báo hiệu dành riêng dùng kỹ thật Aloha phân khe.Các bản tin tuyến vào

được truyền đi trên một sóng mang FDMA được phân phối trước, bởi các

khoảng tần số TDMA đã định. Trong thực tế việc truyền dẫn TDMA không

được đồng bộ một cách đầy đủ bởi một trạm mặt đất chuẩn mà được lựa chọn

theo chế độ phân phối. Để cải thiện chất lượng truyền dẫn thì việc điều chế số

(SPSK hoặc QPSK) trên các sóng mang tuyến ra hoặc tuyến vào thường được

kết hợp với phân phối mã hoá sữa lỗi tại nơi thu. Sự kết hợp TDM, TDMA và

FDMA cho phép xử lý hàng ngàn đầu cuối trạm VSAT cùng chia sẽ trên một

phần tử của bộ phát đáp.Tất cả các bản tin (tuyến vào hay tuyến ra) thường

được định dạng dưới dạng các gói dữ liệu.Trong thực tế hệ thống VSAT thực

hiện như một mạng chuyển mạch gói, trong đó với các giao thức bên trong

đảm bảo việc truyền dữ liệu với độ tin cậy cao.

2.1.4. Kỹ thuật đa truy nhập thời gian TDMA

TDMA là một phương thức truy nhập của thông tin vệ tinh nó hoàn

toàn thích hợp cho các viễn thông số ở dạng gói, hệ thống thông tin quang,

truyền hình số và các hoạt động của mạng máy tính dùng chung một cơ sở dự

liệu. Phương pháp truy nhập TDMA dựa trên việc phân chia thời gian sử dụng

bộ phát đáp thành các khe thời gian, giữa các khe thời gian có các khoảng bảo

Page 59: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

42

vệ. Điều này hoàn toàn tương tự như trong FDMA chia toàn bộ băng tần ra

thành các băng tần con mà giữa chúng có những khoảng dãn băng (bảo vệ).

Trong phương thức TDMA cho phép trong một thời điểm chỉ làm việc

với một trạm mặt đất, mỗi người sử dụng được phân chia một khe thời gian.

Trong khe thời gian được qui định của mình các trạm mặt đất thu, phát thông

tin thành 1 luồng bit còn gọi là cụm tín hiệu. Để làm việc được thì phải có tín

hiệu đồng bộ. Tốc độ bit của cụm này cũng như thời gian cho phép truy nhập

là những yêu tố được điều khiển. Khoảng thời gian mà mỗi trạm được phép

truy nhập với bộ phát đáp vệ tinh được phân chia bởi trạm điều khiển sao cho

phù hợp với nhu cầu về lưu lượng thông tin của mỗi trạm, ở đây có sự thay

đổi khoảng thời gian của cụm tín hiệu này.

Hình 2.8: Đa truy nhập phân chia theo thời gian: TDMA.

- Nguyên lý TDMA: Trục thời gian được phân chia thành các khoảng thời

gian, được gọi là các khung TDMA. Mỗi khung TDMA được chia thành các

khe thời gian, các khe thời gian này được ấn định cho mỗi trạm mặt đất. Các

trạm mặt đất: A,B,C...N chỉ được phát tín hiệu của chúng trong khe thời gian

được ấn định cho mỗi kênh tương ứng. Các trạm mặt đất phát các tín hiệu có

cùng tần số sóng mang fo và chiếm toàn bộ băng tần của bộ phát đáp vệ tinh.

Vì các khe thời gian khác nhau được ấn định cho tất cả các trạm mặt đất, nên

chỉ có tín hiệu từ trạm mặt đất chiếm toàn bộ phát đáp vệ tinh trong thời gian

Page 60: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

43

được phép và không bao giờ xảy ra trường hợp tín hiệu từ hai trạm mặt đất trở

nên chiếm toàn bộ phát đáp vệ tinh trong cùng một thời gian.

Hình 2.9 : Khung TDMA

Độ dài của các khe thời gian được ấn định cho mỗi trạm mặt đất được

xác định trước, tỷ lệ với yêu cầu lưu lượng của TMD đó. Mỗi trạm mặt đất

phát các tín hiệu của nó trong khe thời gian được ấn định cho nó trong tất cả

các khung TDMA. Vì vậy các tín hiệu được phát từ mỗi trạm mặt đất nằm

trong các cụm với một chu kỳ đúng bằng một khung TDMA. Các cụm trong

một khung TDMA được ấn định sao cho chúng không chồng lên nhau. Mạng

TDMA chứa các trạm lưu lượng và ít nhất có một trạm chuẩn. Các cụm được

phát từ trạm lưu lượng gọi là cụm lưu lượng. Số liệu lưu lượng được phát

bằng các cụm lưu lượng. Trạm chuẩn phát một cụm đặc biệt theo chu kỳ gọi

là cụm chuẩn. Cụm chuẩn cung cấp chuẩn định thời cho các khung TDMA và

chu kỳ của nó đúng bằng khung TDMA. Các trạm lưu lượng phát các cụm

lưu lượng và điều khiển định thời phát cụm sau cụm chuẩn. Ở vệ tinh cụm

chuẩn và các cụm lưu lượng được đặt theo thứ tự để tránh chồng lấn trong

mỗi khung TDMA. Mỗi trạm lưu lượng được đặt theo thứ tự đúng để tránh

chồng lấn trong mỗi khung TDMA. Mỗi trạm lưu lượng thu các cụm này và

lấy ra các cụm lưu lượng chứa các tín hiệu đã được định địa chỉ cho trạm lưu

lượng đó.

Page 61: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

44

2.2. Kü thuËt ®iÒu chÕ OFDM

Trong hệ thống OFDM, tín hiệu đầu vào là ở dạng bit nhi phân. Do

đó, điều chế trong OFDM là các quá trình điều chế số và có thể lựa chọn trên

yêu cầu hoặc hiệu suất sử dụng băng thông kênh. Dạng điều chế có thể qui

định bởi số bit ngõ vào M và số phức dn = an + bn ở ngõ ra. Các kí tự an, bn có

thể được chọn là {± 1,±3} cho 16 QAM và {±1} cho QPSK.

Bảng điều chế QPSK

M Dạng điều chế an, bn

2 BPSK 1

4 QPSK 1

16 16-QAM 1 , 3

64 64-QAM 1 , 3 , 5 , 7

Mô hình điều chế được sử dụng tùy vào việc dụng hòa giữa yêu cầu

tốc độ truyền dẫn và chất lượng truyền dẫn.

2.2.1. Kü thuËt ®iÒu BPSK

Trong một hệ thống điều chế BPSK, cặp các tín hiệu s1(t), s2(t) được sử

dụng để biểu diễn các kí hiệu cơ số hai là "0" và "1" được định nghĩa như sau:

])(2cos[2

)( ttfT

EtS c

b

bi

2,1;0;)1()( iTtit b

Hay: ]2cos[

2)(1 tf

T

EtS c

b

b

]2cos[2

)(]2cos[2

)( 12 tfT

EtStf

T

EtS c

b

bc

b

b

Trong đó, Tb : Độ rộng của 1bit

Page 62: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

45

Eb : Năng lượng của 1 bit

θ (t) : góc pha, thay đổi theo tín hiệu điều chế

θ : góc pha ban đầu có giá trị không đổi từ 0 đến 2π và

không ảnh hưởng đến quá trình phân tích nên đặt bằng 0

i = 1 : tương ứng với symbol 0

i = 2 : tương ứng với symbol 1

Mỗi cặp sóng mang hình sine đối pha 1800 như trên được gọi là các tín

hiệu đối cực.

Nếu chọn một hàm năng lượng cơ sở là:

bcb

TttfT

t 0);2cos(2

)(

Khi đó, )()(1 tEtS b

)()(2 tEtS b

Ta có thể biểu diễn BPSK bằng một không gian tín hiệu một chiều

(N=1) với hai điểm bản tin (M=2) : S1 = bE , S2 = - bE như hình sau:

Hình 2.10 : Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK

Khi tín hiệu điều chế BPSK được truyền qua kênh chịu tác động của

nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN), xác suất lỗi bit giải điều chế được xác định

theo công thức sau:

0

2

N

EQP b

e

Page 63: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

46

Trong đó,

Eb : Năng lượng bit

N0 : Mật độ nhiễu trắng cộng

2.2.2. M· Gray

Giản đồ IQ(Inphase Quadrature) cho sơ đồ điều chế sẽ chỉ ra vector

truyền cho tất cả các liên hợp từ dữ liệu. Mỗi liên hợp từ dữ liệu phải được

phân phối một vector IQ duy nhất. Mã Gray là một phương pháp cho sự phân

phối này, sao cho các điểm canh nhau trong vòm sao chỉ khác nhau một bit

đơn. Mã này giúp giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit toàn bộ vì nó giảm cơ hội nhiều lỗi

bit xảy ra từ một lỗi symbol đơn.

Mã Gray có thể được sử dụng cho tất cả các sơ đồ điều chế PSK (

QPSK, 8-PSK, 16-PSK) và QAM(16-QAM,64-QAM,256-QAM...).

Bảng Mã Gray

Page 64: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

47

Hình 2.11: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ

liên tiếp chỉ thay đổi một bit đơn.

2.3. Kü thuËt ®iÒu chÕ ®a truy nhËp

2.3.1. Kü thuËt ®iÒu chÕ OFDMA

Truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) là công nghệ đa

sóng mang phát triển từ công nghệ OFDM , ứng dụng như một công nghệ đa

truy cập. OFDMA hỗ trợ các nhiệm vụ của các nhóm sóng mang con đối với

các thuê bao nhất định. Mỗi một nhóm sóng mang con được biểu thị như một

kênh con (subchannel), mỗi thuê bao được chỉ định một hoặc nhiều kênh con

để truyền phát dựa trên mỗi yêu cầu cụ thể về lưu lượng của mỗi thuê bao.

- Kênh con hoá (sub-channelization) trên đường lên là tuỳ chọn, khi không sử

dụng kênh con hoá, những sự hạn chế điều tiết và yêu cầu các CPE chi phí

hiệu quả gây lên quỹ đường truyền không đối xứng, điều này cũng dẫn đến

phạm vi hệ thống trên đường truyền lên bị hạn chế. Kênh con hoá cho phép

quỹ đường truyền được cân bằng làm cho độ lợi (gain) của hệ thống là tương

tự nhau đối với cả đường truyền lên và xuống. Kênh con hoá tập trung ông

suất phát vào một vài sóng mang OFDM, điều này làm tăng độ lợi hệ thống

Page 65: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

48

và mở rộng hệ thống, khắc phục được tổn hao thâm nhập toà nhà hoặc giảm

công suất tiêu thụ của CPE. Việc sử dụng kênh con hoá còn được mở rộng

hơn trong truy nhập đa sóng mang phân chia theo tần số trực giao (OFDMA)

cho phép sử dụng linh hoạt hơn tài nguyên cung cấp cho di động.

Cấu trúc ký hiệu OFDM bao gồm 3 loại sóng mang con được biểu diễn

như hình sau :

+ Sóng mang con dữ liệu cho truyền dữ liệu

+ Sóng mang con dẫn đường cho mục đích đánh giá và đồng bộ

+ Sóng mang con vô dụng không dung cho truyền dẫn mà được sử

dụng cho dải bảo vệ và các sóng mang DC

Hình 2.52 Cấu trúc sóng mang con OFDMA

Trong OFDM ,tất cả các sóng mang được truyền song song với cùng 1

biên độ. OFDMA chia không gian sóng mang thành NG nhóm,mỗi nhóm có

NE sóng mang,và tạo thành NE kênh con,mỗi một kênh con có 1 sóng mang

trên nhóm.

Page 66: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

49

Hình 2.63: Kênh con hóa trong OFDMA

Trường hợp OFDMA với 2048 sóng mang sẽ có NE=32 và NG=48 ở

luồng xuống và NE=32 và NG=53 ở luồng lên,với các sóng mang còn lại được

sử dụng cho pilot và bảo vệ. Mã hoá,điều chế và biên độ được phân biệt cho

mỗi 1 kênh con phụ thuộc vào điều kiên kênh để tối ưu hoá tài nguyên mạng.

Các sóng mang con tích cực (dữ liệu và dẫn đường) được nhóm lại thành

những tập hợp con gọi là kênh con. Lớp vật lý ( PHY ) OFDMA hỗ trợ kênh

con hóa theo cả 2 hướng DL và UL.Đơn vị tài nguyên tần số - thời gian tối

thiểu của kênh con hóa là một khe, tương đương với 48 nhịp dữ liệu. Việc

sửa đổi bổ sung chuẩn IEEE 802.16e-2005 được triển khai nhằm mở rộng

chuẩn vô tuyến 802.16 đáp ứng các ứng dụng di động. Sự bổ sung này cho

phép công nghệ OFDMA đáp ứng nhiều tính năng sử dụng một cách linh hoạt

và các thách thức về việc các thuê bao di động di chuyển nhanh trong môi

trường NLOS. Chuẩn 802.16e-2005 hỗ trợ 3 tuỳ chọn phân phối kênh con,

tuỳ theo các tình huống sử dụng như sau:

- Các sóng mang con có thể được tán xạ thông qua kênh tần số. Điều này liên

quan hoàn toàn tới việc sử dụng phân hoá kênh con (sub-channelization) hoặc

FUSC

Page 67: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

50

- Một số nhóm sóng mang con tán xạ có thể được sử dụng để tạo thành một

kênh con. Điều này liên quan 1 phần tới việc sử dụng phân hoá kênh con

(Sub-channelization )

- Các kênh con có thể được tạo ra bởi các nhóm sóng mang con tiếp theo.

Điều này liên quan tới sự điều biến và mã hoá tuỳ ứng hoặc AMC

Hình 2.74: Cấu trúc khung công nghệ đa truy nhâp OFDMA

2.3.1. Kỹ thuật điều chế Scalable OFDMA (SOFDMA)

- Mạng truy cập không dây diện rộng OFDMA theo chuẩn IEEE 802.16e –

2005 dành cho mạng di động dựa trên kỹ thuật S - OFDM (Scalable OFDM).

Việc mở rộng công nghệ S - OFDM đã hỗ trợ khả năng điều chỉnh OFDMA

cho phù hợp với độ rộng kênh đang được sử dụng. S - OFDM hỗ trợ những

băng thông dải rộng một cách linh hoạt cần thiết cho sự cấp phát nhiều loại

phổ khác nhau cũng như yêu cầu cho những mô hình hữu ích khác. Theo

nguyên tắc khi ấn định số lượng dải phổ dành cho các nhà cung cấp dịch vụ

khác, các thông số Công nghệ OFDMA có thể được tối ưu hoá sao cho tỷ lệ

với dải băng tần cấp cho một nhà cung cấp dịch vụ cụ thể. Đối với công nghệ

S - OFDM, khả năng mở rộng được hỗ trợ bằng cách điều chỉnh kích thước

FFT trong khi vẫn giữ nguyên độ rộng băng tần sóng mang con, có nghĩa là

khi độ rộng kênh thay đổi, thì kích thước FFT cũng sẽ thay đổi theo một tỷ lệ

Page 68: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

51

nhất định với độ rộng kênh, sao cho khoảng cách giữa các sóng mang phụ là

không đổi. Ví dụ, Trong kênh tần số 5GHz một FFT kích cỡ 512 sóng mang

con được xác định còn một kênh 10MHz, một FFT kích cỡ 1024 được xác

định. Điều đó đảm bảo rằng cả hai hệ thống 5MHz và 10MHz có cùng khoảng

thời gian của ký tự và do đó có cùng khả năng chống méo đa đường kể cả khi

2 hệ thống khác nhau về kích cỡ. Do đó, băng thông sóng mang con theo đơn

vị tài nguyên và khoảng thời gian của ký hiệu được giữ nguyên, ảnh hưởng

tới các lớp cao hơn cũng được giảm tối thiểu khi lấy tỉ lệ băng thông.

Bảng tham số tỉ lệ OFDMA

Tham số Giá trị

Băng thông kênh hệ thống ( MHz ) 1.25 5 10 20

Tần số lấy mẫu ( Fp ở MHz ) 1.4 5.6 11.2 22.4

Kích thước FFT ( N 128 512 1024 2048

Số kênh con 2 8 16 32

Độ rộng tần số sóng mang con 10.94 KHz

Khoảng thời gian symbol hữu ích 91.4 µs

Khoảng thời gian bảo vệ 11.4 µs

Độ dài ký hiệu OFDMA 102.9 µs

Số ký hiệu OFDMA ( Khung 5ms ) 48

2.4. Điều chế yếu cầu truyền lại tự động ARQ

Trong chuẩn 802.16 giao thức ARQ được sử dụng để sửa lỗi truyền

dẫn. Trong cơ chế này thì phía bên thu khi thu được gói tin sẽ kiểm tra lỗi

truyền dẫn trong gói tin thu được. Để kiểm tra được lỗi truyền dẫn thì bên

phát sẽ gửi thêm vào dữ liệu truyền đi một số bit dư và số bit này chỉ đủ để

phía bên thu phát hiện được là gói tin bi lỗi trong quá trình truyền dẫn chứ

không đủ để phía thu tự động sửa được lỗi. Nếu như phía thu kiểm tra thấy

gói tin bi lỗi hoặc bên thu không nhận được gói tin nó đang đợi nó sẽ gửi lại

Page 69: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

52

cho bên phát một thông điệp và yêu cầu bên phát gửi lại gói tin bi lỗi. Giao

thức ARQ có 4 kiểu cơ bản đó là: Kiểu ARQ dừng và đợi (Stop and wait

ARQ), Kiểu ARQ lùi N (Go back N ARQ), Kiểu ARQ chọn lọc (Selective

reject ARQ), Hybrid ARQ (HARQ)

2.4.1. Kü thuËt ®iÒu chÕ ARQ dõng vµ ®îi

Trong kiểu ARQ dừng và đợi thì bên phát gửi đi một gói tin và nó sẽ

chờ cho đến khi bên thu gửi lại trả lại gói tin trả lời ACK để biết là bên thu đã

nhận đúng gói tin hay chưa. Nếu như bên thu đã nhận đúng gói tin thì bên

phát sẽ tiếp tục phát đi gói tin tiếp theo còn nếu không nó sẽ phát lại gói tin bị

lỗi. Giả sử bên phát gửi đi một gói tin là P1 , sau khi gửi gói tin này đi nó sẽ ở

trong trang thái chờ trả lời tử bên thu để truyền tiếp. Sau một khoảng thời gian

time out nhất định mà bên phát không nhận được gói tin trả lời ACK từ bên

thu sẽ xảy ra hai khả năng.

+ Gói tin P1 không đến được đích nên sẽ không thể có gói tin trả lời

ACK và bên phát sẽ phát lại gói tin P1.

+ Bên thu có phát gói tin ACK trả lời nhưng bên phát không nhận

được và bên phát vẫn phát lại gói tin P1. Và lúc này bên thu dựa vào số

sequence number sẽ biết được là gói tin này nó đã nhận và từ chối nhận gói

tin này nhưng nó vẫn gửi trả lại gói tin ACK cho bên phát.

Page 70: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

53

Hình 2.15: Mô hình giao thức ARQ dừng và đợi

Như vậy trong phương pháp này, sau khi truyền khung I bên phát phải

đợi một thời gian tối thiểu trước khi truyền khung tiếp theo. Thời gian đợi đó

phải bằng tổng thời gian bên thu thu được khung I, thời gian xử lý khung I và

thời gian truyền, xử lý khung ACK. Điều này làm cho hiệu suất sự dụng băng

thông là nhỏ vì có quá nhiều thời gian rồi. Nhưng trong phương pháp này thì

các gói tin không cần phải lưu trữ và bộ đệm.

2.4.2. Kü thuËt ®iÒu chÕ ARQ lïi N

Trong cơ chế ARQ lùi N thì cho phép bên phát phát đi một số lượng

các gói mà không phải chờ trả lời từ bên thu, nhưng số lượng gói phát đi này

phải nằm trong giới hạn size của window mà thôi. Giả sử window size có kích

thước là N thì bên phát sẽ được phát đi N gói tin liên tiếp nhưng để phát được

gói tin thứ (i+N) thì nó phải chờ thông tin trả lời ACK của gói tin thứ i.

Page 71: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

54

Hình 2.16: Mô hình giao thức ARQ lùi N

Trong cơ chế này có sử dụng các hàm cơ bản để đó là: Ready to reciver

(RR), và Reject (REJ). . Nếu như không tìm thấy lỗi thì đich sẽ trả lại ACK

với hàm RR, còn nếu bên thu phát hiện ra lỗi thì gói tin ACK trả lại sẽ có hàm

REJ. Các khả năng sau có thể xảy ra trong khi truyền các gói tin từ bên thu

đến bên nhận:

+ Trường hợp 1: Gói tin bị lỗi

Hình 2.17: Giao thức ARQ lùi N với gói tin bị lỗi

Gói tin truyền từ bên phát đến bên thu bị lỗi, và bên thu nhận ra lỗi này

và truyền trả lại cho bên phát ACK bằng hàm REJ. Phía bên thu sau khi nhận

được ACK này thì sẽ truyền lại cho bên phát các gói tin bắt đầu từ gói tin bị

lỗi. Nhưng trong thời gian cho đến khi bên phát nhận được trả lời ACK bằng

hàm REJ thì bên phát vẫn truyền các gói tin nằm trong window size. Và các

gói tin này vẫn đến đuợc bên thu nhưng mà bên thu sẽ không nhận các gói tin

này và hủy nó đi. Vì thế cho nên bên thu không xảy ra hiện tượng nhận hai

lần một gói tin.

Page 72: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

55

+ Trường hợp 2: ACK bị lỗi

Hình 2.18: Giao thức ARQ lùi N với ACK bị lỗi

Bên nhận nhận được gói tin thứ i và gửi trả lại gói tin ACK để nhận

tiếp gói tin i+1 nhưng nó lại bị mất trên đường truyền

Giả sử như trong mô hình trên, ACK2 không đến được bên phát nhưng phía

phát vẫn tiếp tục gửi các gói tin 3,4,5 vì các gói tin này đang nằm trong

window size mà nó đang truyền.

+ Trường hợp 3: Bên phát muốn kêt thúc quá trình gửi tin

Nếu như bên phát muốn gửi một gói tin cuối cùng mà bên phát muốn gửi thì

nó sẽ gửi cho bên nhận một gói tin và bên nhận phải trả lời ngay một gói tin

có hàm RRi=1.

+ Trường hợp 4: Bên phát không phát đi được gói tin nào

Giả sử có một lỗi gì đấy mà window size không trượt có nghĩa là bên phát

không thể phát đi một gói tin nào nữa. Lúc này bên phát sẽ re-send lại gói tin

mà nó chưa có ACK.

Ta có thể dễ dàng nhận thấy cơ chế ARQ lùi N có một số đặc điểm sau:

+ Nó không phải mất thời gian đợi ACK của bên thu

+ Không cần bộ đệm ở phía thu

+ Giải quyết được vấn đề trễ đường truyền

+ Phải re-send quá nhiều

Page 73: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

56

2.4.3. Kỹ thuật điều chế Hybrid ARQ

Thuật toán ARQ trở nên phổ biến trong mạng không dây và mạng dùng

dây để truyền lại các thông tin truyền bị lỗi. Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử

dụng ARQ yêu cầu sự lựa chọn chính xác về công suất phát và tốc độ dữ liệu

trong quá trình tái truyền phát, về mặt khác, đường truyền trở nên bị lỗi. Khi

quá trình duy trì các thiết lập tối ưu này trong môi trường thời gian không ổn

định trở thành một thách thức cho các dịch vụ băng thông rộng di động, kỹ

thuật Hyprid-ARQ (H-ARQ) được phát triển. H-ARQ trở thành 1 phần của

thông số mạng di động, khối thu tập hợp các thông tin từ một gói tin bị lỗi với

hiện tượng tái truyền phát tín hiệu của cùng một gói tin cho tới khi thông tin

tập hợp đủ lại để lấy lại toàn bộ gói tin.

Hình 2.19: Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra

HARQ được phép sử dụng giao thức N kênh “ Dừng và đợi “ để

cung cấp khả năng đáp ứng nhanh cho đóng gói lỗi và cải thiện khả năng phủ

sóng đường biên cell. Với khả năng kết hợp và tùy chọn, tính tăng cường sự

Page 74: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

57

dư thừa ( Incremental Redundancy ) được hỗ trợ để cải thiện độ tin cậy của

đường truyền dẫn. Một kênh ACK chuyên dụng cũng được cung cấp tính hiệu

HARQ ACK / NACK cho đường uplink. Hoạt động đa kênh cũng được hỗ

trợ. ARQ đa kênh dừng và đợi với một số lượng nhỏ các kênh là một giao

thức đơn giản mà hiệu quả, yêu cầu bộ nhớ tối thiểu cho HARQ và sự dừng.

Wimax cung cấp tín hiệu cho phép hoạt động hoàn toàn ở chế độ không đồng

bộ. Chế độ không đồng bộ cho phép độ trễ thay đổi giữa những lần truyền lại

cho nên có thể đem lại sự linh hoạt hơn cho việc lập lịch do hiệu quả của phần

đầu được thêm vào cho mỗi sự cấp phát việc truyền lại. HARQ kết hợp với

nhau, cùng với CQICH và AMC đã tăng cường khả năng thích ứng đường

truyền trong môi trường di động với tôc độ của phương tiện có thể lên tới 120

km/h.

Page 75: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

58

M

Vệ tinh

θe

r Tâm quả đất

Re

0

R

S

A

CHƢƠNG III

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG

3.1. Phƣơng pháp thiết kế mạng VSAT IP

3.1.1. Tính toán góc ngẩng và góc phƣơng vị

a) Tính toán góc ngẩng: Để tính góc ngẩng anten trạm mặt đất, ta có thể dựa

vào hình vẽ:

Hình 3.1: Tính toán góc ngẩng

Trong đó:

+ O là tâm trái đất

+ A là vị trí của trạm mặt đất

+ S là vị trí của vệ tinh, 0 là góc ở tâm, e là góc ngẩng của trạm mặt đất.

Ta có SM

MAtg e

Trong đó, eRrOAOSOAOMMA 00 coscos.

00 sinsin. rOSSM

Từ đó suy ra: 0

0

0

0

sin

cos

sin

cos

r

R

r

Rrtg

e

e

e

b) Tính toán góc phƣơng vị: Góc phương vị là góc dẫn đường cho anten

quay tìm vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh theo hướng từ Đông sang Tây.

Page 76: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

59

Góc phương vị được xác định bởi đường thẳng hướng về phương Bắc

đi qua trạm mặt đất với đường nối đến vệ tinh. Góc được xác định theo chiều

kim đồng hồ như hình 4.4. Góc phương vị được tính theo biểu thức:

a = 1800 + kinh độ tây hoặc

a = 1800 - kinh độ đông

a phụ thuộc vào kinh độ, vừa kinh độ tại điểm thu và kinh độ vệ tinh.

Góc phương vị của 2 vệ tinh được tính theo công thức:

Vệ tinh 1: a1 = 1800- kinh độ đông.

Vệ tinh 2: a2 = 180

0+ kinh độ tây.

Góc phương vị a được tính theo công thức:

)sin(

Ltgtg e

a

Với là vĩ độ của trạm mặt đất (độ).

eL là hiệu kinh độ đông của vệ tinh với trạm mặt đất, eL = Ls - Le.

Cực Bắc

450W 300 E

Góc phương vị của vệ tinh 2 Góc phương vị của vệ tinh 1

Vệ tinh 2 Vệ tinh 1

Hình 3.2 Góc phương vị của vệ tinh

Page 77: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

60

3.1.2. TÝnh to¸n kÕt nèi ®­êng lªn (UPLINK)

a) Công suất phát của trạm mặt đất PTXe.

Đây là công suất phát thực của trạm mặt đất tính từ Anten trạm mặt đất

và được tính bằng tích độ lùi đầu ra OBO với công suất phát trạm mặt đất bão

hòa PTXsat.

PTXe(W) = OBO + PTXsat (W)

Hay: PTXe (dBW) = 10lg(PTXe )

Với:

1010dBOBO

OBO

Trong đó:

+ OBO : độ lùi đầu ra của Anten trạm mặt đất cũng là độ dự

trữ công suất cho trạm khi trời mưa OBO = - Arain (suy hao do

mưa).

+ PTXsat : Công suất phát trạm mặt đất danh định.

b) Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe.

Độ lợi anten là thông số rất quan trọng trong trạm mặt đất, anten đặt ở

ngõ vào để khuếch đại tín hiệu rất nhỏ từ picowatt đến nanowatt. Độ khuếch

đại lớn sẽ làm tăng tỷ số C/No, nó liên quan đến đặc tính chảo anten và băng

tần công tác:

2

log10

c

DfG U

TXe

hoặc: dBcDfG UTXe )lg(20)lg(20)lg(10

Trong đó :

+ D là Đường kính của anten phát.

+ Uf là tần số tín hiệu phát lên.

+ là hiệu suất của anten, thường khoảng từ 50% - 80% .

+ c là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.

Page 78: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

61

c) Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng của trạm mặt đất EIRPe

Công suất bức xạ hiệu dụng EIRPe (Equivalent Isotropic Radiated

Power) còn gọi là công suất bức xạ đẳng hướng tương đương, nó biểu thị

công suất của chùm sóng chính phát từ trạm mặt đất đến vệ tinh. Được tính

bằng tích của công suất máy phát đưa tới anten trạm mặt đất PTXe với hệ số

tăng ích của anten phát GTXe

TXeTXee GPEIRP (W)

hoặc: TXeTXee GPEIRP )lg(10 [dBW]

Trong đó :

+ PTXe : công suất phát trạm mặt đất.

+ GTXe : Độ lợi phát Anten trạm mặt đất.

EIRPe thông thường của trạm mặt đất có giá trị từ 0dBW đến 90dBW,

còn của vệ tinh từ 20dBW đến 60dBW.

d) Tổng suy hao tuyến lên LU

Tổng suy hao tuyến lên: AU LLL FS (dB)

Trong đó

+ FSL : suy hao tuyến phát trong không gian tự do.

+ AL : - suy hao do Anten (do mưa và tầng đối lưu).

Trong đó Suy hao tuyến lên trong không gian tự do được tính theo biểu thức:

)lg(20)4lg(20 cRfL UFS (dB)

Trong đó :

+ fU: Tần số đường xuống.

+ R: Khoảng cách trong không gian tự do.

+ c : Vận tốc ánh sáng c = 3.108 m/s.

Và Suy hao tuyến lên Anten được tính theo biểu thức:

rainAGA AAL (dB)

Page 79: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

62

Trong đó:

+ AAG : suy hao tầng đối lưu.

+ Arain : suy hao do mưa.

e) Độ lợi Anten thu (/m2) G1.

Độ lợi của anten thu (trên 1m2) được tính bằng biểu thức:

2

21 44

c

fG U

RX

Hay: cfc

fdBG u

URX lg20lg204lg104lg.10

2

1

Trong đó

+ Uf : là tần số tín hiệu phát lên.

+ c: là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.

f) Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng (trên 1m2) của trạm mặt đất

Ф1(dBW/m2).

Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng trên 1m2 được tính bằng công thức:

1

2

1 / GLdBWEIRPmdBW Ue

Trong đó:

+ EIRPe : Công suất bức xạ đẳng hướng của trạm mặt đất

+ LU : Suy hao tuyến lên.

+ G1 : Độ lợi của anten thu (trên 1m2)

g) Độ lùi đầu vào IBO

- Độ lùi đầu vào IBO1 của một trạm.

IBO1 được tính bởi công thức:

sat

IBO

11

Hay: 22

1

2

1 /// mdBWmdBWmdBWIBO sat

Trong đó:

Page 80: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

63

+ Ф1 : Mật độ dòng công suất bức xạ mặt đất trên 1m2

+ Фsat : Mật độ dòng công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2

- Độ lùi đầu vào tổng IBOt.

IBO1 được tính bởi công thức:

satsat

ttIBO

1

Hay:

21010)( /1010.lg10

11

mdBWNIBOGWUT IBOIBO

Skyt

Trong đó:

+ Фt : Tổng mật độ dòng công suất bức xạ mặt đất trên 1m2.

+ Фsat :: Mật độ dòng công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2.

+ N: Số nhóm trạm UT.

h) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên (C/No)U: Trong các tuyến thông

tin vệ tinh, chất lượng của tuyến được đánh giá bằng tỷ số công suất sóng

mang trên công suất tạp âm (C/No), hay công suất sóng mang trên nhiệt tạp

âm tương đương (C/To). Tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào bản thân máy thu, vào

môi trường bên ngoài như môi trường truyền sóng và can nhiễu phụ thuộc các

hệ thống viba lân cận…

- Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat được tính

theo công thức:

kT

GG

NCSL

satUsato11/

1

(Hz)

)/(log10)/()/()/()(/ 2

1

2 KdBJkKdBT

GmdBGmdBWdBHzNC oo

SLsatUsato

Trong đó:

+ Фsat : Mật độ dòng công suất bão hòa (vệ tinh) trên 1m2.

Page 81: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

64

+ G1 : Độ lợi Anten thu (/m2).

+ (G/T)SL : Hệ số phẩm chất máy thu vệ tinh.

+ k : là hằng số Boltzman, k =1,38.10-23

(J/oK).

- Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên một trạm mặt đất (C/No)U1.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên của trạm mặt đất (C/No)Usat được

tính theo công thức:

11)(/ IBO

NCdBHzNC

satOUo

Trong đó:

+ (C/No)Usat : Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa.

+ IBO1 : Độ lùi đầu vào của một trạm mặt đất.

3.1.3. Tính toán kết nối đƣờng xuống (DOWNLINK).

a) Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRXe.

Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất có biểu thức tính tương tự như

đối với hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất:

2

log10

c

DfG D

RXe

dBcDfG DRXe )lg(20)lg(20)lg(10

Trong đó

+D : Đường kính của anten phát.

+ Df : Tần số tín hiệu phát xuống.

+ : Hiệu suất của anten, thường khoảng từ 50% - 80%.

+ c : là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.

b) Tổng suy hao tuyến xuống LD.

Tổng suy hao tuyến lên: AFSD LLL (dB)

Trong đó:

+ LFS - suy hao tuyến xuống trong không gian tự do.

+ LA - suy hao do Anten (do mưa và tầng đối lưu).

Page 82: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

65

- Suy hao tuyến xuống trong không gian tự do được tính theo biểu thức:

)lg(20)4lg(20 cdfL DFS (dB)

- Suy hao tuyến lên Anten được tính theo công thức.

)lg(20)4lg(20 cdfL DA (dB)

c) Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E.

Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E được tính bằng biểu thức:

polREE

LLT

GT

Gmax

(dB/0K)

Trong đó:

+ (G/T)Emax : Hệ số phẩm chất cực đại của trạm mặt đất.

+ LR : suy hao lệch tâm.

+ Lpol : Suy hao do phân cực.

+ δ : Tổng suy hao do Feeder và do mưa.

Hình 3.3 : Hệ số (G/T) của trạm mặt đất.

Ở đây (G/T)Emax được tính bằng biểu thức:

min

maxmax1/

DERE T

GTG (oK

-1)

minmaxmax log10/ DERE TGTG

Trong đó:

+ GRmax: Độ lợi Anten thu.

Page 83: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

66

+ TDmin : Nhiễu nhiệt đường xuống (không có thành phần nhiễu do mưa).

Hình 3.4 : TD trời sạch

Hình 3.5: TD Bị nhiễu do mưa

Với TDmin được tính bằng biểu thức:

RgroundskyD TTTT min

Trong đó:

+ Tsky : Nhiễu nhiệt bầu trời.

+ Tground : Nhiễu nhiệt mặt đất.

+ TR : Nhiễu nhiệt thu.

d) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat được tính

theo công thức:

kT

GL

EIRPNCESD

SLsatDsat11/ 0

(Hz)

)/(log10)/()()/()(/ 2

0 KdBJkKdBT

GdBLmdBWEIRPdBHzNC oo

ESDSLsatDsat

Page 84: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

67

Trong đó:

+ EIRPSLsat : Công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2.

+ G1 : Độ lợi Anten thu (/m2).

+ (G/T)ES : Hệ số phẩm chất máy thu trạm mặt đất.

+ k : là hằng số Boltzman, k =1,38.10-23

(J/oK).

e) Độ lùi đầu ra OBO.

- Tổng độ lùi đầu ra OBOt. : TXsat

TXt

P

POBO

Hay:

dBIBOdBdBdBOBO

dBIBOdBIBOdBOBO

t

vói

t

t

vói

tt

05)(0)(

5)5)((9.0)(

Trong đó: IBOt : Tổng độ lùi đầu vào.

Hình 3.6: OBOt là hàm của IBOt.

- Độ lùi đầu ra OBO1.

Tổng độ lùi đầu ra OBOt được tính bằng biểu thức:

NOBOdBOBO

NOBO

OBO

t

t

log10)(1

1

Hay: )5)((9.0)( 11 dBIBOdBOBO

Trong đó :

Page 85: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

68

+ OBOt : tổng độ lùi đầu ra

+ OBO1 : độ lùi đầu ra của trạm mặt đất.

f) Công suất bức xạ đẳng hƣớng tƣơng đƣơng của một sóng mang EIRP1.

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương một sóng mang EIRP1 được

tính bằng công thức:

11 OBOEIRPEIRP SLsat (W)

Hoặc: )()( 11 dBOBOdBWEIRPEIRP SLsat [dBW]

Trong đó:

+ EIRPSLsat : Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương bão hòa

của vệ tinh.

+ OBO1 : Độ lùi đầu ra trạm mặt đất.

g) Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một sóng mang

(C/No)D1.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một sóng mang

(C/No)D1 được tính bằng biểu thức:

Dsat

D NCOBONC

0

110/

Trong đó:

+ OBO1 : Độ lùi đầu ra của một trạm.

+(C/No)Dsat : Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống

bão hòa.

Hình 3.7: (C/No)D của một trạm mặt đất.

Page 86: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

69

h) Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên

sóng mang (C/No)IM.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên

sóng mang (C/No)IM được tính bằng biểu thức:

dBIBOdBIBOnNC t

vói

tIM5)5)((65.1log1079/ 0

Trong đó: N : số nhóm trạm UT.

IBOt : tổng độ lùi đầu ra.

Hình 3.8: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do búp sóng (vệ tinh) khác.

Hình 3.9: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do trạm GetWay khác.

Satellite

b)

GW UT

Satellite

GetWay UT

a)

Page 87: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

70

i) Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên sóng

mang (C/Noi)D (i – interference :giao thoa).

Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên sóng

mang (C/Noi)D được tính bằng biểu thức:

)65.1log(2532

,minlog10log10/

max

max,max,0

RX

NiiSLiSLwDi

G

BBBEIRPEIRPNC

Trong đó:

+ EIRPSLw,max: Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của vệ

tinh phát đáp trong mạng.

+ EIRPSLi,max: Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của vệ

tinh phát đáp mạng khác (i:interference).

+ Bi ,BN : Băng thông giao thoa và băng thông cả nhóm

+ GRXmax: Độ lợi Anten thu cực đại.

+ α: Góc lệch của vệ tinh giao thoa.

Hình 3.10: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do búp sóng vệ tinh khác.

a)

Page 88: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

71

Hình 3.11: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do trạm GetWay khác.

j) Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên sóng mang (C/No)t.

Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên sóng mang (C/No)t

được tính bằng biểu thức:

111

0

1

0

1

0

1

0 //////

DiUiIMDUt

NCNCNCNCNCNC (Hz-1

)

Hay:

10

/10

/10

/10

/

0 10101010log10/000 tiIMDU

NCNCNCNC

tNC (dBHz)

Trong đó:

+ (C/No)U : Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến lên.

+ (C/No)D : Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống.

+ (C/No)IM : Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế.

+ (C/Ni)t : Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa cả 2 tuyến.

b)

Page 89: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

72

3.1. X©y dùng m« h×nh truyÒn th«ng VSAT IP t¹i c¸c ®iÓm x·

3.1.1. KÕt hîp c«ng nghÖ VSAT IP vµ m¹ng néi bé LAN

a) Nguyên lý thực hiện: Kết hợp công nghệ VSAT-IP và mạng LAN để xây

dựng mô hình đảm bảo đường truyền tốc độ cao, ổn định, nhanh chóng và bảo

mật.

b) Khoảng cách truyền tải tín hiệu: dưới 200 mét.

c) Các nội dung công nghệ chủ yếu: Dùng bộ Anten VSAT-IP để thu tín

hiệu Internet tốc độ cao từ vệ tinh THAICOM4: Đầu tiên ta lắp đặt 1 trạm

VSAT – IP đặt ở trung tâm của những xã có nhu cầu sử dụng đường truyền

tốc độ cao nhưng chưa có dịch vụ ADSL. Tại nơi đặt trạm VSAT – IP, ta đưa

tính hiệu Intrenet vào 1 Switch thứ nhất ( 8 port, tùy theo có bao nhiêu địa

điểm thì ta chọn loại Switch có số lượng port phù hợp ). Sau đó ta dùng cáp

RJ45 kéo từ Switch đặt tại trạm VSAT – IP đến những địa điểm trên. Mỗi địa

Hình 3.12: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN

Page 90: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

73

điểm này ta có thể gắn 1 Switch thứ hai nữa để chia sẽ tín hiện Internet cho

các máy trong một điểm. Trạm VSAT – IP tự động cấp địa chỉ IP cho nên tùy

theo số lượng máy tính truy cập mà thiết bị sẽ cấp cho mỗi máy . Mặc định sẽ

cấp là 254 địa chỉ IP tương ứng với 254 máy tính truy cập cùng 1 lúc.

3.1.2. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng LAN

a) Nguyªn lý thùc hiÖn: KÕt hîp c«ng nghÖ VSAT-IP, Router SHDSL vµ

m¹ng LAN ®Ó x©y dùng m« h×nh ®¶m b¶o ®­êng truyÒn tèc ®é cao, æn ®Þnh,

nhanh chãng vµ b¶o mËt.

b) Kho¶ng c¸ch thùc hiÖn: trªn 200 mÐt.

c) Các nội dung công nghệ chủ yếu: Dùng bộ Anten VSAT-IP để thu tín

hiệu Internet tốc độ cao từ vệ tinh THAICOM. Đầu tiên ta lắp đặt 1 trạm

VSAT – IP đặt ở trung tâm của những xã có nhu cầu sử dụng đường truyền

tốc độ cao nhưng chưa có dịch vụ ADSL Tại nơi đặt trạm VSAT – IP ta đưa

tín hiệu Internet vào một Router SHDSL thứ nhất, từ Router SHDSL thứ nhất

Hình 3.13: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng LAN

Page 91: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

74

ta nối cáp RJ45 để đưa tín hiệu Internet vào 1 Switch. Sau đó ta dùng cáp

RJ45 để đưa tín hiệu trên đến các cơ quan, hộ dân có khoảng cách dưới 200

mét. Trong Router SHDSL có một cổng RJ11. Ta dùng cáp Dropwei 1x2x0.5

để đưa tín hiệu Internet từ Router SHDSL thứ nhất đến địa điểm cách xa từ

trên 200 mét đến 9 km. Sau đó ta đấu nối cáp RJ11 vào 1 Router SHDSL thứ

hai. Từ Router SHDSL thứ hai ta đấu nối cáp RJ45 vào 1 Switch và từ đây

kéo cáp RJ45 đến cơ quan, hộ dân có nhu cầu sử dụng Internet.

3.1.3. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem ADSL

và mạng LAN

a) Nguyên lý thực hiện: Kết hợp công nghệ VSAT-IP,Router DSLAM,

Modem ADSL và mạng LAN để xây dựng mô hình đảm bảo đường truyền

tốc độ cao, ổn định, nhanh chóng và bảo mật.

b) Khoảng cách thực hiện: nhỏ hơn 6 km.

Hình 3.14: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem

ADSL và mạng LAN

Page 92: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

75

c) Các nội dung công nghệ chủ yếu: Dùng bộ Anten VSAT-IP để thu tín

hiệu Internet tốc độ cao từ vệ tinh THAICOM4: Đầu tiên ta lắp đặt 1 trạm

VSAT – IP đặt ở trung tâm của những xã có nhu cầu sử dụng đường truyền

tốc độ cao nhưng chưa có dịch vụ ADSL.

- Dùng Router DSLAM ( Digital Subscriber Line Access Multiplexer ),

Modem ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line ), cáp Sacom

(DROPWIER 1x2x0.5 ) để truyền tải đưa tín hiệu Internet đến các cơ quan ở

xa trạm VSAT-IP với bán kính đến khoảng 06km. Tại nơi đặt trạm VSAT –

IP, ta đưa tính hiệu Internet vào 1 Router DSLAM ( 24 port, tùy theo có bao

nhiêu địa điểm thì ta chọn loại Router DSLAM có số lượng port phù hợp. Nếu

số lượng điểm sử dụng đường truyền nhiều hơn số lượng port của Router

DSLAM thì ta ghép tầng Router DSLAM bằng cách dùng cáp RJ45 để nối

Router DSLAM thứ nhất vào Router DSLAM thứ 2…. ).

- Sau đó ta dùng cáp Dropwei 1x2x0.5 kéo từ Router DSLAM đặt tại trạm

VSAT – IP đến những địa điểm trên. Mỗi địa điểm này ta gắn 1 Modem

ADSL và đấu nối vào cáp Dropwei bằng đầu cáp RJ11 để nhận tín hiệu

Internet. Sau đó ta dùng Swicth đấu nối vào Modem ADSL để chia thông tin

Internet cho các máy tính trong 1 điểm. Các điểm còn lại ta đấu nối tương tự.

3.1.4 . Kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng cáp

thoại đã có của Bƣu điện

a) Nguyên lý thực hiện: Kết hợp công nghệ VSAT-IP,Router DSLAM,

Modem ADSL và mạng LAN để xây dựng mô hình đảm bảo đường truyền

tốc độ cao, ổn định, nhanh chóng và bảo mật.

b) Khoảng cách thực hiện: lớn hơn 6 km.

Page 93: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

76

c) Các nội dung công nghệ chủ yếu: Dùng bộ Anten VSAT-IP để thu tín

hiệu Internet tốc độ cao từ vệ tinh THAICOM4: Đầu tiên ta lắp đặt 1 trạm

VSAT – IP đặt ở trung tâm của những xã có nhu cầu sử dụng đường truyền

tốc độ cao nhưng chưa có dịch vụ ADSL. Dùng Router DSLAM ( Digital

Subscriber Line Access Multiplexer ), Modem ADSL (Asymmetric Digital

Subscriber Line ), hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện để truyền tải đưa tín

hiệu Internet đến các cơ quan ở xa trạm VSAT-IP với bán kính đến khoảng

06km. Tại nơi đặt trạm VSAT – IP, ta đưa tính hiệu Internet vào 1 Router

DSLAM ( 24 port, tùy theo có bao nhiêu địa điểm thì ta chọn loại Router

Hình 3.15: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng

cáp thoại đã có của Bưu điện

Page 94: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

77

DSLAM có số lượng port phù hợp. Nếu số lượng điểm sử dụng đường truyền

nhiều hơn số lượng port của Router DSLAM thì ta ghép tầng Router DSLAM

bằng cách dùng cáp RJ45 để nối Router DSLAM thứ nhất vào Router

DSLAM thứ 2…. ). Sau đó ta đưa tín hiệu internet vào hạ tầng cáp thoại của

Bưu điện đến những địa điểm trên. Mỗi địa điểm này ta gắn vào bộ lọc tính

hiệu thoại và Internet. Từ bộ lọc tín hiệu này sẽ cho ra 2 cổng tín hiệu là tín

hiệu thoại và tín hiệu Internet. Cổng có tính hiệu thoại ta đấu nối vào điện

thoại bàn. còn cổng có tín hiệu Internet ta đấu nối vào modem ADSL để

nhận tín hiệu Internet. Sau đó ta dùng Swicth đấu nối vào Modem ADSL để

chia thông tin Internet cho các máy tính trong 1 điểm.

d) Phối hợp triển khai giữa các đơn vị triển khai mô hình này: Hiện nay

Sở Khoa học & Công nghệ và Bưu điện tỉnh phối hợp thực hiện mô hình kết

hợp cả về kỹ thuật và quản lý như sau: Sở Khoa học và Công nghệ đầu tư

trạm VSAT, Router DSLAM, modem ADSL và chi phí lắp đặt ban đầu để

đưa đường truyền Internet băng thông rộng vào hệ thống cáp của Bưu điện

tại Bưu điện văn hóa. Bưu điện tỉnh phối hợp lắp đặt, tiếp nhận quản lý để

phục vụ cho các hoạt động quản lý kinh tế xã hội và dân cư của xã, trong đó

tập trung cho các mục tiêu cải cách hành chính, giáo dục đào tạo, thông tin

khoa học công nghệ. Hai bên cùng phối hợp để xác lập hợp đồng hỗ trợ và

phối hợp quản lý với UBND xã đối với trạm VSAT IP. Dưới sự chỉ đạo của 2

bên, Sở Khoa học Công nghệ và Bưu điện Xã thuộc Bưu điện tỉnh sẽ có hợp

đồng ủy quyền quản lý, thu cước và tỉ lệ hoa hồng do Công ty Viễn thông

Quốc tế chi trả.

Page 95: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

78

3.2. Ứng dụng mô hình truyền thông Internet VSAT IP tại các xã trên địa

bàn tỉnh Thái Nguyên

3.2.1. Khảo sát tình hình sử dụng công nghệ viễn thông trên địa bàn tỉnh

Tỉnh Thái Nguyên, là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói

riêng, của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, là cửa ngõ giao lưu

kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ; phía

Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên

Quang, phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và phía Nam tiếp

giáp với thủ đô Hà Nội (cách 80 km); diện tích tự nhiên 3.562,82 km². Tỉnh

Thái Nguyên có 9 đơn vị hành chính: Thành phố Thái Nguyên; Thị xã Sông

Công và 7 huyện: Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ, Võ Nhai, Định Hóa, Đại Từ,

Phú Lương. Tổng số gồm 180 xã, trong đó có 125 xã vùng cao và miền núi,

còn lại là các xã đồng bằng và trung du.

Theo số liệu của Niên giám thông kê năm 2003 -2009 của Cục thống kê

tính ước đạt các chỉ số theo các bảng sau:

Bảng 1: Cơ sở vật chất kỹ thuật của ngành Bưu chính - Viễn thông trên địa

bàn tính Thái Nguyên

2003 2004 2005 2006 2007 2008

Mạng lới bƣu điện

- Số bưu cục trung tâm 01 01 01 01 01 01

- Số bưu cục quận , huyện 8 10 10 10 10 10

- Số bưu cục khu vực 25 37 39 39 39 39

Thiết bị vô tuyến và hữu tuyến

- Số máy vô tuyến điện 46 56 58 72 72 98

- Số tổng đài điện thoại 25 27 27 31 30 30

- Số máy điện báo 2 2 2 - - 2

- Số trạm thông tin vệ tinh - - - - - -

- Số máy xoá tem 1 1 6 4 1 2

- Số máy in cước 7 14 14 14 10 10

Page 96: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

79

- Số máy điện thoại 14.063 16.645 23.754 28.368 44.683 63.160

+ Cố định 13.916 16.493 21.887 25.215 38.377 46.219

+ Di động 147 152 1.867 3.153 6.306 16.941

Bảng 2: Thực trạng trang bị điện thoại cho ubnd phường ,xã tại thời điểm

31.12 .2008

Tổng số

Tổng số Chia ra

phường, xã Số phường, xã Số phường ,xã

179 179 0

1. Thành Phố Thái Nguyên 25 25 -

2. Thị xã Sông Công 9 9 -

3. Huyện Định Hoá 24 24 -

4. Huyện Võ Nhai 15 15 -

5. Huyện Phú Lương 16 16 -

6. Huyện Đồng Hỷ 20 20 -

7. Huyện Đại Từ- 31 31 -

8. Huyện Phú Bình 21 21 -

9. Huyện Phổ Yên 18 18 -

Trên cơ sở số liệu khảo sát, lựa chọn 02 điểm xã 02 xã thuộc huyện Võ

Nhai; 02 xã thuộc huyện Định Hóa.

- Huyện Định Hoá là một huyện miền núi xa nhất của tỉnh Thái Nguyên, cách

thành phố Thái Nguyên 50 km về phía Tây Bắc. Huyện có tổng diện tích tự

nhiên là 52.272,23 ha, trong đó rừng núi chiếm 85% diện tích của cả huyện.

- Huyện Võ Nhai có diện tích tự nhiên 84.510,4 ha; Gồm 14 xã và 1 thị trấn,

trong đó có 11 xã thuộc khu vực III còn lại 4 đơn vị thuộc khu vực II; dân số

hiện có 63.000 người. Là huyện có địa hình phức tạp, đồi núi là chủ yếu, đất

ruộng ít, phần lớn diện tích là đồi núi thấp và núi đá vôi

Page 97: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

80

3.2.2. ThiÕt kÕ m¹ng VSAT IP t¹i c¸c ®iÓm x· tØnh Th¸i Nguyªn

- Sơ đồ chi tiết thiết kế mạng VSAT IP cho các điểm xã Tràng xá Võ Nhai

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG MẠNG

Mặt Bằng Tầng 1

UBND XÃ TRÀNG XÁ HUYỆN VÕ NHAI - TỈNH THÁI NGUYÊN

ĐƠN VỊ TƢ VẤN THIẾT KẾ CHỦ ĐẦU TƢ

Kiểm TraPhê duyệt

BAN QUẢN LÝ CÁC KCN

THÁI NGUYÊNTRUNG TÂM THÔNG TIN CÔNG NGHỆ

THÁI NGUYÊN

Khảo sátPhê duyệt Thiết kế

Bản vẽ số

TIC-02Chú giảiStt Ký hiÖu

Cáp mạng đi nổi

TM

Tủ mạng

Nút mạng (Tầng 2: 18 nút mạng)

1

2

3

Ghi chú: Tổng toà nhà 35 nút mạng

Phòng

Mạng

VSAT IPWC

Một cửa liên thôngĐảng ủy xãCầu thang

Phòng

Nông

Nghiệp

Phòng

tài nguyên

Chủ tịch xãHội trường

Phó VP WC

Sân trời

Cầu thang

26,6 M

23

,7 M

Page 98: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

81

- Sơ đồ chi tiết thiết kế mạng VSAT IP cho các điểm xã Phú Đình Huyện

Định Hóa

Phòng

Nông nghiệp WCChánh văn

phòngHội đồng nhân dân

Một cửa

liên thông

Phòng

Tài nguyênCầu thang

Hội

Trường

Ủy ban

nhân dân

Văn thư Kế toánBảo vệPhòng

Lăp đặt

VSAT IP

WC

Sân trời

SảnhCầu thang

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG MẠNG

Mặt Bằng Tầng 1

UBND XÃ PHÚ ĐÌNH HUYỆN ĐỊNH HÓA TỈNH THÁI NGUYÊN

ĐƠN VỊ TƢ VẤN THIẾT KẾ CHỦ ĐẦU TƢ

Kiểm TraPhê duyệt

BAN QuẢ LÝ CÁC KCN

TỈNH THÁI NGUYÊNTRUNG TÂM THÔNG TIN CÔNG NGHỆ

THÁI NGUYÊN

Khảo sátPhê duyệt Thiết kế

Bản vẽ số

TIC-01Chú giảiStt Ký hiÖu

Cáp mạng đi nổi

TM Tủ mạng

Nút mạng (Tầng 1: 17 nút mạng)1

2

3

Ghi chú: Tổng toà nhà 20 nút mạng

TM

21 M

15

M

Page 99: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

82

3.2.3. Xây dựng phần mềm cung cấp thông tin: "Thư viện số khoa học và

công nghệ"

a) Yêu cầu xây dựng phần mềm: Thư viện số cho phép đọc được thông tin

toàn văn sau khi đã số hoá hầu hết tư liệu, đặc biệt là các tư liệu dưới dạng đồ

hoạ (như tranh ảnh, bản đồ,...) và đa phương tiện (multimedia) nói chung.

- Thư viện số là hình thức kết hợp giữa thiết bị tính toán, lưu trữ và truyền

thông số với nội dung và phần mềm cần thiết để tái tạo, thúc đẩy và mở rộng

các dịch vụ của các thư viện truyền thống vốn dựa trên các biện pháp thu

thập, biên mục và phổ biến thông tin trên giấy và các vật liệu khác.

- Thư viện số là tập hợp của các thiết bị tính toán, lưu trữ và truyền thông số

với nội dung và phần mềm để tái tạo, thúc đẩy và mở rộng các dịch vụ của

thư viện truyền thống (thu thập, biên mục, tìm kiếm và phổ biến thông tin).

Một thư viện số hoàn chỉnh phải thực hiện tất cả các dịch vụ cơ bản của thư

viện truyền thống kết hợp với việc khai thác các lợi thế của công nghệ lưu trữ,

tìm kiếm và truyền thông số.

Hình 3.16: Mô hình thư viện số Khoa học Công nghệ

Page 100: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

83

- Thư viện số được xem như là các hệ thống cung cấp cho cộng đồng người

sử dụng cách tiếp cận lôgíc tới một kho tin và tri thức lớn, có tổ chức. Kỹ

thuật số đã làm tăng khả năng cho người sử dụng tiếp cận, tổ chức lại và sử

dụng kho tin. Trên thực tế, mục tiêu là phải phát triển được các hệ thống

thông tin cho phép tiếp cận được các kho tư liệu được số hoá ngày một nhiều

và khai thác được đầy đủ các cơ hội do các tư liệu dưới dạng số tạo ra. Như

vậy, tính chất đày đủ và giá trị của vốn tư liệu có thể được gia tăng do khả

năng tích hợp tư liệu dưới dạng số và phương pháp truy nhập dễ dàng. Một

thư viện số phải bao quát được các kho tư liệu số hoá, nghĩa là sẽ phải tiến tới

chỉ có một hệ thống thư viện số duy nhất nơi mà người sử dụng ngày càng có

khả năng truy nhập tới các loại hình sưu tập số và hệ thống thông tin số khác

nhau: các nguồn tin của cá nhân, tập thể, cơ quan tổ chức, các môi trường hợp

tác và các thư viện số công cộng.

- Nhiều ưu điểm tiềm tàng của thư viện điện tử hay thư viện số so với thư

viện truyền thống cũng giống như những lợi thế của CSDL so với hệ thống

mục lục và thư mục thủ công: bổ sung vào sưu tập nhanh hơn với sự kiểm

soát về chất lượng tốt hơn, chức năng tìm kiếm được cải thiện, truy nhập

nhanh hơn tới thông tin tìm được, người sử dụng cá nhân được tự do hơn .

b) Yêu cầu chức năng phần mềm:

- Chức năng: Giới thiệu chung thông tin về xã

- Chức năng: Văn bản pháp quy về phường xã

- Chức năng khai thác thông tin toàn văn theo các ngành bao gồm:

1. Nông nghiệp và lâm nghiệp.

2. Khoa học và công nghệ.

3. Các hoạt động kinh doanh tài sản và tư vấn.

4. Sản xuất và phân phối điện, khí đốt và nước.

Page 101: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

84

5. Các hoạt động kinh doanh tài sản và tư vấn.

6. Quản lý nhà nước và an ninh quốc phòng.

7. Vận tải, kho bãi và thông tin liên lạc.

8. Công nghiệp khai thác mỏ.

9. Khách sạn và nhà hàng.

10. Công nghiệp chế biến

11. Giáo dục và đào tạo

12. Văn hoá thể thao

13. Tài chính, tín dụng

14. Thương nghiệp

15. Thuỷ sản

16. Xây dựng

17. Các hoạt động môi trường và khác

18. Các công nghệ, sản phẩm tại địa phương

19. Hoạt động Đảng, đoàn thể và hiệp hội

- Chức năng: Xem phim phim khoa học

- Chức năng: Khai thác thông tin trên mạng Tictn.info.vn và Dosttn.gov.vn.

- Chức năng: Gửi thư điện tử và hỏi đáp thông tin và xem phim khoa học trực

tuyến trên Internet.

c) Đặc tả thiết kế phần mềm

+ DoiTuongKhaiThac (Đối tượng khai thác): bao gồm các tác nhân

chính như: Thanh thiếu niên tại các phường xã trên địa bàn bàn tỉnh tham

gia vào hệ thống như: tìm kiếm thông tin khoa học và công nghệ, đọc

thông tin khoa học và công nghệ, xem toàn văn một thông tin, tải

(download) thông tin KHCN, đăng ký lập tài khoản, gửi thông tin công

Page 102: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

85

nghệ lên hệ thống để giới thiệu, cũng như chào bán thông tin KHCN trên

hệ thống, xem phim KHCN, tìm kiếm phim KHCN, thực hiện gửi thông

tin đang xem cho bạn bè hay các tối tượng khác qua địa chỉ Email, hay

thực hiện lệnh in ra máy in, cũng như gửi các yêu cầu cần cung cấp thông

tin KHCN tới nhà quản lý hệ thống.

+ NhaQuanTri: (Nhà quản trị): bao gồm các tác nhân như: Quản trị viên

hệ thống, cán bộ kiểm duyệt thông tin, các tác nhân này tham gia vào hệ

thống như: Quản trị cấu trúc phân ngành, Quản trị thông tin KHCN trong

phân ngành, quản trị người truy nhập khai thác thông tin, quản trị việc gửi

thông tin của người sử dụng qua Email, quản trị việc tải thông tin toàn văn,

quản trị việc gửi thông tin, kiểm duyệt thông tin,...

d) Mô hình hoạt động của phần mềm thƣ viện số:

Công nghệ truyền thông

Internet VSAT IP tới các xa

DatabaseServer

Truy cập từ xa

Nghiên cứu, học tập từ xa

Điểm khai thác thông tin

tại các xã vùng sâu

Khai thác,

Phần mềm / Website

Điểm khai thác thông tin

tại các xã vùng sâu

Khai thá

c,

Phần

mềm

/ W

ebsite

Khai thác,

Phần mềm / W

ebsite

Khai th

ác,

Phần m

ềm

/ W

ebsite

Firewall

ISAWebServer

Remote Server

Máy Fax

Client computer

Trung tâm Truyền số liệu - Sở KH&CN Thái Nguyên IP tĩnh

Server ISA

Mô hình khai thác dữ liệu tại các điểm xã vùng sâu

tỉnh Thái Nguyên bằng công nghệ VSAT IP

Hình 3.17: Mô hình truyền dữ liệu Thư viện số

Page 103: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

86

e) M« h×nh biÓu ®å USECASE cña phÇn mÒm Th­ viÖn sè:

f) Giao diÖn sö dông phÇn mÒm th­ viÖn sè:

H×nh 3.19: BiÓu ®å Usecase khai th¸c PhÇn mÒm Th­ viÖn sè

H×nh 3.18: BiÓu ®å Usecase ph©n hÖ qu¶n trÞ d÷ liÖu

Page 104: Cong Nghe Vsat Ip

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

87

- Giao diÖn khai th¸c:

- Giao diÖn khai th¸c:

H×nh 3.20: Giíi thiÖu giao diÖn khai th¸c phÇn mÒm th­ viÖn sè

H×nh 3.21: Giíi thiÖu giao diÖn qu¶n trÞ d÷ liÖu phÇn mÒm th­ viÖn sè