Nghien Cuu He Thong Mang Vsat Va Ung Dung S1REK2mrCN 20130323095323 4

ðồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống mạng VSAT và ứng dụng

GVHD : Th.S Trần Xuân Trường 1 SVTH: Trần Minh Quang

Lời mở ñầu

Hiện nay trên thế giới và trong khu vực, có rất nhiều nước ñã có hệ thống Thông

tin vệ tinh riêng của mình. Hệ thống này cho phép ñáp ứng ñược các nhu cầu ngày

càng tăng của thông tin cũng như nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ ña dạng và

phong phú.

Hệ thống Thông tin vệ tinh có thể cung cấp các dịch vụ thông tin như: Thoại,

truyền số liệu, phát thanh, truyền hình, Internet… với dung lượng lớn, vùng phủ sóng

rộng, ñộ tin cậy và chất lượng thông tin cao.

ðề tài Nghiên cứu hệ thống mạng VSAT và ứng dụng phân tích tổng quan về hệ

thống mạng và dịch vụ VSAT, một số vấn ñề liên quan ñến quản lý và ñánh giá tiềm

năng phát triển loại hình dịch vụ này ở Việt Nam. ðề tài này sẽ gồm hai phần :

Phần 1: Hệ thống mạng VSAT

Chương 1 : Tổng quan về mạng VSAT.

Chương 2 : Quá trình sử dụng vệ tinh cho mạng VSAT.

Chương 3 : Hoạt ñộng của mạng VSAT.

Chương 4 : Các khía cạnh liên quan ñến hoạt ñộng của mạng VSAT.

Phần 2 : Ứng dụng của hệ thống mạng VSAT

Chương 5 : Ứng dụng của hệ thống mạng VSAT

Mặc dù em ñã cố gắng rất nhiều nhưng do thời gian có hạn nên chắc chắn sẽ

không tránh khỏi thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận ñược sự góp ý của quý Thầy ñể

ñề tài của em ñược hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Xuân Trường ñã tận tình trực tiếp

hướng dẫn em, xin cám ơn quý Thầy cô của trường ðại học Giao Thông Vận Tải –

Cơ sở 2 ñã truyền thụ cho em những kiến thức bổ ích trong 5 năm học tập tại trường

và cảm ơn sự ñộng viên, giúp ñỡ của tập thể lớp Kỹ Thuật Viễn Thông – Khóa 45 ñể

tôi hoàn thành ñề tài này.

Sinh viên

Trần Minh Quang



MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1 : HỆ THỐNG MẠNG VSAT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT ....................................................... 7

1.1 Khái niệm mạng VSAT ................................................................................... 7

1.2 Cấu hình mạng VSAT ................................................................................... 10

1.3 Kết nối thi ết bị ñầu cuối người dùng............................................................ 15

1.4 Các ứng dụng của mạng VSAT và các kiểu lưu lượng............................... 16

1.4.1 Ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày................................................... 16

1.4.1.1 Các loại dịch vụ ................................................................................ 16

1.4.1.2 Các kiểu lưu lượng........................................................................... 17

1.4.2 Mạng VSAT quân sự .............................................................................. 19

1.5 Các ñối tượng liên quan ñến cung cấp và sử dụng dịch vụ VSAT............ 19

1.6 Các thành phần chủ yếu của mạng VSAT................................................... 21

1.6.1 Dạng hình sao hay hình lưới ? ............................................................... 21

1.6.1.1 Cấu trúc của luồng thông tin ........................................................ 22

1.6.1.2 Dung lượng và chất lượng ñường truyền .................................... 22

1.6.1.3 Tr ễ truy ền dẫn................................................................................ 24

1.6.2 Dữ liệu / thoại / hình ảnh........................................................................ 24

1.6.3 Ấn ñịnh cố ñịnh và ấn ñịnh theo nhu cầu............................................. 24

1.6.3.1 Phương pháp ấn ñịnh cố ñịnh......................................................... 25

1.6.3.2 Phương pháp ấn ñịnh theo nhu cầu ............................................... 25

1.6.4 Các băng tần số ....................................................................................... 27

1.6.5 Các loại HUB........................................................................................... 30

1.6.5.1 HUB lớn chuyên dụng ..................................................................... 30

1.6.5.2 HUB dùng chung..............................................................................30

1.6.5.3 Mini HUB.......................................................................................... 30

CHƯƠNG 2 : QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG VỆ TINH CHO M ẠNG VSAT ............. 31



2.1 Giới thi ệu ........................................................................................................ 31

2.2 Chức năng chuyển tiếp của vệ tinh .............................................................. 31

2.3 Tái sử dụng tần số .......................................................................................... 34

2.4 Quỹ ñạo vệ tinh .............................................................................................. 35

2.4.1 ðịnh luật vạn vật hấp dẫn của Newton................................................. 38

2.4.2 Các thông số quỹ ñạo.............................................................................. 39

2.5 Vệ tinh ñịa tĩnh............................................................................................... 39

2.5.1 Các thông số quỹ ñạo.............................................................................. 39

2.5.2 Quá trình phóng vệ tinh ......................................................................... 40

2.5.3 Khoảng cách của vệ tinh ........................................................................ 42

2.5.4 Trễ truy ền dẫn......................................................................................... 43

2.5.6 Quá trình ñiều chỉnh quỹ ñạo................................................................ 43

2.5.6.1 Hộp giữ trạm .................................................................................... 43

2.5.6.2 Chức năng ñiều chỉnh...................................................................... 44

2.5.7 Hiệu ứng Doppler.................................................................................... 44

CHƯƠNG 3 : HOẠT ðỘNG CỦA MẠNG VSAT................................................. 46

3.1 Quá trình lắp ñặt............................................................................................ 46

3.1.1 HUB.......................................................................................................... 46

3.1.2 VSAT........................................................................................................ 46

3.1.3 Hướng của anten ..................................................................................... 48

3.2 Các vấn ñề cần quan tâm của khách hàng .................................................. 50

3.2.1 Giao diện của thiết bị ñầu cuối .............................................................. 51

3.2.2 Tính ñộc quyền của hãng sản xuất ........................................................ 51

3.2.3 Thời gian lắp ñặt ..................................................................................... 51

3.2.4 Truy cập dịch vụ ..................................................................................... 52

3.2.5 Tính linh hoạt .......................................................................................... 52

3.2.6 Khả năng khắc phục lỗi và hỏng hóc .................................................... 52

3.2.7 Thời gian ñáp ứng................................................................................... 54



3.2.8 Chất lượng ñường truyền....................................................................... 55

3.2.9 ðộ khả dụng............................................................................................. 56

3.2.9.1 ðộ khả dụng trạm mặt ñất phát và thu ......................................... 56

3.2.9.2 ðộ khả dụng của phần không gian................................................. 57

3.2.9.3 ðộ khả dụng của tuyến.................................................................... 58

3.2.10 Quá trình bảo dưỡng .............................................................................. 59

3.2.11 Các rủi ro ................................................................................................. 59

3.2.11.1 Bảo vệ con người và ñộng vật tránh kh ỏi sự bức xạ................... 60

3.2.11.2 Bảo vệ phần cứng ........................................................................... 60

3.2.12 Chi phí...................................................................................................... 60

CHƯƠNG 4 : CÁC KHÍA C ẠNH LIÊN QUAN ðẾN MẠNG VSAT ................. 61

4.1 Các chức năng của mạng................................................................................ 61

4.2 Một số ñịnh nghĩa........................................................................................... 61

4.2.1 Liên kết và kết nối................................................................................... 61

4.2.2 Tốc ñộ bit ................................................................................................. 62

4.2.3 Các giao thức ........................................................................................... 65

4.2.4 Trễ ............................................................................................................ 65

4.2.5 Thông lượng ............................................................................................ 66

4.2.6 Hiệu suất kênh truyền ............................................................................ 66

4.2.7 Tính hiệu dụng của kênh truyền ........................................................... 66

4.3 ðặc tính lưu lượng ......................................................................................... 66

4.3.1 Dự ñoán lưu lượng .................................................................................. 66

4.3.2 Các phép ño lưu lượng ........................................................................... 66

4.4 Mô hình tham chiếu OSI ñối với các thông tin số liệu................................ 67

4.4.1 Lớp vật lý ................................................................................................. 69

4.4.2 Lớp liên kết số liệu .................................................................................. 69

4.4.1.1 Quá trình phát hiện các khung bị hỏng, bị mất hoặc trùng nhau

và khắc phục lỗi.............................................................................................. 70



4.4.1.2 ðiều khiển luồng ............................................................................ 71

4.4.3 Lớp mạng................................................................................................. 71

4.4.3.1 ðịnh ñịa chỉ....................................................................................... 72

4.4.3.2 ðịnh tuyến thông tin ........................................................................ 72

4.4.3.3 ðiều khiển nghẽn.............................................................................. 72

4.4.3.4 Tính cước ........................................................................................ 72

4.4.4 Lớp vận chuyển....................................................................................... 72

4.4.4.1 Truyền dữ liệu từ ñầu cuối ñến ñầu cuối (end-to-end)................. 72

4.4.4.2 Ghép kênh......................................................................................... 73

4.4.4.3 ðiều khiển luồng .............................................................................. 73

4.4.5 Các lớp cao (5 ñến 7)............................................................................... 73

4.5 Cấu hình giao thức của mạng VSAT............................................................ 73

4.5.1 Các cấu hình vật lý và giao thức của mạng VSAT .............................. 73

4.5.2 Quá trình chuyển ñổi giao thức ............................................................. 73

4.5.3 Các lý do ñể thực hiện hoán chuyển giao thức: ................................... 76

4.5.3.1 Ảnh hưởng ñến quá trình ñiều khiển lỗi........................................ 76

4.5.3.2 Ảnh hưởng ñến quá trình ñiều khiển luồng .................................. 77

4.6 ða truy nhập................................................................................................... 78

4.6.1 Các giao thức ña truy nhập cơ bản ....................................................... 80

4.6.2 Các mạng dạng lưới ................................................................................ 82

4.6.3 Mạng hình sao ......................................................................................... 85

4.6.3.1 Tuyến vào FDMA-SCPC (Inbound)/ tuyến ra FDMA–SCPC

(Outbound) ..................................................................................................... 85

4.6.3.2 Tuyến vào FDMA – SCPC / tuyến ra FDMA - MCPC ................ 85

4.6.3.3 Tuyến vào FDMA – SCPC / tuyến ra TDM - MCPC................... 86

4.6.3.4 Tuyến vào FDMA –MCPC / tuyến ra TDM -MCPC ................... 87

4.6.3.5 Tuyến vào TDMA / tuyến ra TDM – MCPC................................. 88

4.6.3.6 Tuyến vào FDMA – TDMA / tuyến ra FDMA – MCPC.............. 90

4.6.3.7 CDMA ............................................................................................... 91



4.6.4 Khác biệt của quá trình ấn ñịnh cố ñịnh và ấn ñịnh theo yêu cầu..... 92

4.6.4.1 Ấn ñịnh cố ñịnh với FDMA (FA - FDMA) .................................... 92

4.6.4.2 Ấn ñịnh theo yêu cầu với FDMA (DA - FDMA) .......................... 94

4.6.4.3 Ấn ñịnh cố ñịnh với TDMA (FA - TDMA).................................... 95

4.6.4.4 Ấn ñịnh theo nhu cầu với TDMA (DA – TDMA) ......................... 96

4.6.4.5 Thủ tục ña truy nhập ấn ñịnh theo nhu cầu (DAMA).................. 97

PHẦN 2 : ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG VSAT

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG VSAT ............................ 100

5.1 Một số ứng dụng của mạng VSAT ............................................................. 100

5.2 Dịch vụ VSAT–IP......................................................................................... 105

5.3 Khả năng áp dụng mạng VSAT trong viễn thông ở Việt Nam................ 106

5.3.1 Hiện trạng ............................................................................................... 106

5.3.2 Tiềm năng của dịch vụ VSAT trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá.107

Kết luận................................................................................................................. 109

THUẬT NGỮ VÀ KÝ HI ỆU .................................................................................. 110

TÀI LI ỆU THAM KH ẢO....................................................................................... 112



PHẦN 1

HỆ THỐNG MẠNG VSAT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT

1.1 Khái niệm mạng VSAT

Ngành thông tin vệ tinh ñã trải qua một quá trình phát triển lâu dài từ sự khởi ñầu

ñơn giản cho ñến những hệ thống phức tạp, ñồng thời nó cũng ñang dần ñược hoàn

thiện và không ngừng phát triển trong tương lai. Cùng với việc hạ giá thành và kích

thước, số lượng trạm vệ tinh mặt ñất tăng lên không ngừng. Các trạm vệ tinh cỡ nhỏ,

với kích thước an-ten từ 0.6m ñến 2.4m ñã trở nên quen thuộc với tên gọi VSAT.

VSAT (Very Small Aperture Terminal) là trạm thông tin vệ tinh mặt ñất cỡ nhỏ ñược

phát triển từ những năm 1980 bởi Công ty Telcom General của Mỹ. Một số quan ñiểm

xem trạm vệ tinh VSAT như là thiết bị ñầu cuối viễn thông (Terminal) thay vì sử

dụng khái niệm trạm mặt ñất (Earth Station) với cách nhìn trạm VSAT như là thiết bị

ñầu cuối của mạng viễn thông (thoại, fax, Internet…), của mạng quảng bá (xem

truyền hình) hoặc như là thiết bị chuyển ñổi lưu lượng trong nội bộ mạng VSAT.

Quan ñiểm này cũng hoàn toàn phù hợp với ñịnh nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế

giới (ITU) về thiết bị ñầu cuối số liệu DTE (Data Teminal Equipment) là thực hiện

chức năng chuyển ñổi lưu lượng số liệu ñầu cuối.

VSAT là một trong những bước trung gian của xu hướng chung trong quá trình

giảm kích thước trạm mặt ñất kể từ khi vệ tinh ñầu tiên ñược phóng vào giữa những

năm 1960. Thực ra, quá trình phát triển của các trạm mặt ñất ñược khởi ñầu từ các

trạm mặt ñất Intelsat chuẩn A kích thước lớn ñược trang bị các anten rộng khoảng

30m, cho ñến hiện giờ thì kích thước anten ñược trang bị nhỏ khoảng 60cm cho mỗi

hướng thu truyền hình ñược phát quảng bá bởi các vệ tinh hay các ñầu cuối có chức



năng ñịnh vị toàn cầu như máy thu hệ thống ñịnh vị toàn cầu.Và hiện nay thông dụng

là các máy ñiện thoại vệ tinh cầm tay (IRIDIUM, GLOBALSTAR) có kích thước bỏ

túi. Hình 1.1 sẽ minh họa cho xu hướng này.

Thực ra, nếu phân tích theo khía cạnh về kích thước trạm vệ tinh thì trạm VSAT

ñược xem là bước trung gian của quá trình phát triển từ trạm vệ tinh mặt ñất cỡ lớn

ñến máy ñầu cuối thông tin di ñộng vệ tinh hay từ nghiệp vụ thông tin cố ñịnh vệ tinh,

ñến nghiệp vụ thông tin di ñộng vệ tinh.

Hình 1.1 : bước phát triển của quá trình giảm kích thước trạm mặt ñất

Vì vậy, VSAT tại các mức thấp hơn của một dòng sản phẩm sẽ mang lại sự khác

nhau ñáng kể giữa các dịch vụ thông tin, tại các mức cao hơn là các trạm lớn hơn

(thường gọi là trạm trung kế) hỗ trợ cho các liên kết vệ tinh có dung lượng lớn. Chúng

chủ yếu ñược dùng trong các mạng chuyển mạch quốc tế ñể hỗ trợ cho các dịch vụ

ñiện thoại trung kế giữa các quốc gia hay giữa các lục ñịa khác nhau. Hình 1.2 sẽ

minh họa cách mà các trạm tập trung lưu lượng từ các thiết bị ñầu cuối người dùng

thông qua các tuyến liên kết trên mặt ñất, các tuyến này ñược xem là một phần của

mạng chuyển mạch công cộng của một quốc gia. Giá thành các trạm này khá ñắt,

1960

2000

Các trạm trung kế

Các trạm tuyến hẹp

Các trạm VSATs

Các trạm cá nhân và di ñộng



khoảng 1 triệu ñô / 1vùng. Dung lượng ñường truyền trên một vùng khoảng vài ngàn

kênh thoại (tương ñương khoảng 100Mbps). Chúng ñược sở hữu và vận hành bởi các

nhà ñiều hành viễn thông quốc gia hoặc các công ty tư nhân lớn.

Hình 1.2 Các trạm trung kế

Tại các trạm VSAT thường ñược lắp ñặt các anten có bán kính nhỏ hơn 2.4m, các

trạm này không hỗ trợ cho các tuyến liên kết vệ tinh có dung lượng lớn, tuy nhiên nó

có ưu ñiểm là rẻ với chi phí sản xuất khoảng 1000USD ñến 5000USD và dễ dàng lắp

Nước A Nước B

Thuê bao Thuê bao

Liên kết mặt ñất

Tổng ñài trung kế quốc tế

Tổng ñài trung kế quốc gia

Tổng ñài trung kế quốc gia



Tổng ñài nội hạt

Tổng ñài nội hạt


Vệ tinh

TRẠM TRUNG KẾ

TRẠM TRUNG KẾ



ñặt ở bất kì nơi ñâu, có thể là trên nóc nhà hay chỗ ñậu xe. Chi phí lắp ñặt thường nhỏ

hơn 2000USD. Bắt nguồn từ việc chi phí của VSAT thấp mà khiến cho nó ngày càng

trở nên phổ biến, thị trường dịch vụ này tăng khoảng 20-25% trên một năm. Có

khoảng 50000 VSAT hoạt ñộng trên diện rộng vào năm 1990 và 12 năm sau thì số

lượng VSAT là 60000, và xu thế này ñang diễn ra theo chiều hướng tăng, nếu xét về

khía cạnh vận chuyển thì VSAT ñược xem là phương tiện ñể chuyên chở thông tin.

1.2 Cấu hình mạng VSAT

Một hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm một vệ tinh chuyển ñộng trên một quỹ ñạo

và nhiều trạm mặt ñất truy cập ñến nó. Cấu hình cơ bản nhất là trạm mặt ñất-vệ tinh-

trạm mặt ñất. Các VSAT ñược kết nối với nhau bởi các liên kết tần số vô tuyến thông

qua vệ tinh gồm tuyến lên (uplink) từ trạm mặt ñất ñến vệ tinh và tuyến xuống

(downlink) từ về tinh ñến trạm mặt ñất (hình 1.3).

Hình 1.3 Tuyến lên và tuyến xuống

Nói chung các tần số cao hơn ñược sử dụng cho tuyến lên và các tần số thấp hơn ñược

sử dụng cho tuyến xuống.

Một liên kết từ trạm này ñến trạm kia bao gồm tuyến lên và tuyến xuống ñược gọi

là một bước nhảy (hop). Mỗi liên kết tần số vô tuyến là một sóng mang ñược ñiều chế

ñể truyền tải thông tin. Về cơ bản, vệ tinh sẽ nhận ñược các sóng mang ñược gửi lên

từ các trạm mặt ñất trong miền quan sát của anten thu, khuếch ñại các sóng mang ñó,

Tr ạm mặt ñất thu

Tuyến lên Tuyến xuống

Vệ tinh

Tr ạm mặt ñất phát

Băng Ku : 14GHz Băng C : 6GHz

Băng Ku : 11GHz Băng C : 4GHz



chuyển ñổi tần số của chúng ñến băng tần thấp hơn ñể ngăn ngừa khả năng nhiễu giữa

ñầu vào và ñầu ra, sau ñó thực hiện phát các sóng mang ñã ñược ñiều chế ñến trạm

mặt ñất ñược ñịnh vị trong miền quan sát của anten phát. Chu kì quỹ ñạo của vệ tinh

là khoảng thời gian ñể hoàn thành một vòng quay trên quỹ ñạo của nó so với trái ñất.

Khi một vệ tinh chuyển ñộng trên vòng tròn quỹ ñạo theo hướng quay của trái ñất thì

nó ñóng vai trò như một chuyển mạch cố ñịnh từ bất kì trạm mặt ñất nào.Hình 1.4

minh họa cho khía cạnh hình học của vệ tinh ñịa tĩnh.

Hình 1.4 vệ tinh ñịa tĩnh

Khoảng cách từ trạm mặt ñất ñến vệ tinh ñịa tĩnh là một trong các nguyên nhân

gây ra suy hao công suất sóng mang tần số vô tuyến, giá trị suy hao này khoảng

200dB cho cả tuyến lên và tuyến xuống, và trễ ñường truyền từ trạm mặt ñất này ñến

trạm mặt ñất khác thông qua vệ tinh (trễ ñường truyền cho một hop) khoảng 0.25s.

Các vệ tinh này có thể ñược sử dụng 24 giờ mỗi ngày, nó ñóng vai trò như một

chuyển mạch cố ñịnh ñể chuyển tiếp các sóng mang tần số vô tuyến hướng lên, sau ñó

các sóng mang này ñược truyền từ vệ tinh xuống tất cả các trạm mặt ñất mà có thể

nhìn thấy tự vệ tinh (vùng tối của trái ñất ñược minh họa như hình 1.4). Khi tất cả các

VSAT ñược nhìn thấy từ vệ tinh thì các sóng mang có thể chuyển tiếp bởi vệ tinh từ

bất kì VSAT này ñến VSAT khác trong cùng mạng, ñiều này ñược minh họa như trên

hình 1.5.

ðối với mạng VSAT dạng lưới (mesh) như hình 1.5, ta cần xét ñến những hạn chế

sau:



- Thông thường, suy hao công suất sóng mang cho cả tuyến lên và tuyến xuống

(tương ñương một hop) khoảng 200dB.

- Công suất tần số vô tuyến của hệ thống thu và phát lại bị giới hạn, thông thường

khoảng vài chục W (watt).

- Kích thước của VSAT nhỏ, ñiều này gây hạn chế công suất phát và ñộ nhạy thu

của nó.

Hình 1.5 Mạng VSAT dạng lưới. (a) Ví dụ với ba VSAT (mũi tên biểu diễn luồng

thông tin ñược truyền thông qua quá trình chuyển tiếp sóng mang bằng vệ tinh) (b)

minh họa ñơn giản với một số lượng lớn các VSAT (mũi tên ñại diện cho liên kết 2

hướng tạo bởi 2 sóng mang truyền theo các hướng ñối diện)

Giải pháp sau ñây ñược dùng ñể thiết lập mạng có trạm lớn hơn VSAT ñược gọi là

HUB. Trạm HUB có kích thước anten khoảng 4 ñến 11m, giá trị này lớn hơn so với

kích thước anten của VSAT, do vậy ñộ lợi của nó sẽ lớn hơn so với anten của VSAT



cổ ñiển và ñược lắp ñặt với máy phát có công suất lớn hơn. Trạm HUB này có khả

năng nhận ñược ñầy ñủ tất cả các sóng mang ñược phát bởi VSAT và truyền tải các

thông tin mong muốn ñến tất cả các VSAT bằng phương thức sóng mang riêng của

nó. Kiến trúc của mạng hình sao ñược mô tả trong hình 1.6 và hình 1.7 . ðường

truyền từ HUB ñến VSAT ñược gọi là tuyến ra (outbound link), từ VSAT ñến HUB

ñược gọi là tuyến vào (inbound link). Cả tuyến ra và tuyến vào ñều gồm có tuyến lên

vệ tinh và tuyến từ vệ tinh xuống.

Hình 1.6 Mạng VSAT hình sao hai hướng. (a) Ví dụ với 4 VSAT (mũi tên biểu diễn

luồng thông tin ñược truyền thông qua quá trình chuyển tiếp sóng mang bằng vệ

tinh) (b) minh họa ñơn giản với một số lượng lớn các VSAT (mũi tên ñại diện cho

liên kết 2 hướng tạo bởi 2 sóng mang truyền theo các hướng ñối diện)

Kênh vệ tinh



Có 2 kiểu mạng VSAT hình sao :

- Các mạng hai hướng (hình 1.6) là mạng mà các VSAT có khả năng phát và

thu. Các mạng này thường hỗ trợ cho các lưu lượng hai chiều.

- Các mạng ñơn hướng (hình 1.7) là mạng trong ñó HUB làm nhiệm vụ phát

sóng mang còn VSAT chỉ có chức năng nhận. Cấu hình này thường dùng cho các dịch

vụ quảng bá từ site trung tâm (nơi ñặt HUB) ñến các site từ xa (nơi ñặt các VSAT chỉ

nhận).

Hình 1.7 Mạng VSAT hình sao ñơn hướng. (a) Ví dụ với 4 VSAT (mũi tên biểu diễn

luồng thông tin ñược truyền thông qua quá trình chuyển tiếp sóng mang hướng ra

bằng vệ tinh) (b) minh họa ñơn giản với một số lượng lớn các VSAT (mũi tên ñại

diện cho liên kết ña hướng)

Kênh vệ tinh



1.3 Kết nối thi ết bị ñầu cuối người dùng

Các thiết bị ñầu cuối người dùng ñược kết nối ñến các VSAT và có thể giao tiếp

với nhau thông qua mạng VSAT. Kết nối hai hướng giữa các thiết bị ñầu cuối người

dùng có thể thiết lập theo hai cách tùy thuộc vào cấu hình của mạng VSAT :

- Nhờ các liên kết trực tiếp từ VSAT ñến VSAT thông qua vệ tinh nên các thông số

của ñường truyền ñáp ứng ñược chất lượng yêu cầu. Kiểu liên kết này ñược ứng dụng

chủ yếu trong cấu hình mạng dạng lưới trong ñó có sử dụng thiết bị ñầu cuối người

dùng (như ñược minh họa trong hình 1.8).

Hình 1.8 Kết nối thiết bị ñầu cuối người dùng trong mạng VSAT dạng lưới

- Các liên kết hai hop thông qua vệ tinh trong mạng hình sao với hop ñầu tiên từ

VSAT ñến HUB còn hop thứ hai dùng HUB như một chuyển mạch ñến VSAT ñích

(như ñược minh họa trong hình 1.9)

Hình 1.9 Kết nối thiết bị ñầu cuối người dùng sử dụng HUB như một chuyển

mạch trong mạng hình sao

Vệ tinh

Anten 1.8-2.4m Anten 1.8-2.4m

ðầu cuối người dùng ðầu cuối người dùng

Vệ tinh

Anten 0.6-1.8m Anten 0.6-1.8m

HUB Anten 4-11m

ðầu cuối người dùng




Inbound Outbound



So sánh hình 1.8 và 1.9 ta nhận thấy kích thước anten của VSAT trong cấu hình mạng

hình sao nhỏ hơn so với cấu hình dạng lưới. Có ñược ñiều này nhờ sự liên kết giữa

HUB với các VSAT trong cấu hình mạng hình sao có tác dụng cấp thêm nguồn cho

các tuyến ra và cải thiện khả năng thu sóng mang phát bởi các VSAT trên tuyến vào.

1.4 Các ứng dụng của mạng VSAT và các kiểu lưu lượng

Mạng VSAT ñược ứng dụng cả trong lĩnh vực quân sự lẫn trong ñời sống hằng ngày

1.4.1 Ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày

1.4.1.1 Các loại dịch vụ

Như ñã trình bày trong phần trên, mạng VSAT có thể ñược cấu hình theo kiểu mạng

ñơn hơn hay hai hướng. Bảng 1.1 ñưa ra ví vụ về các dịch vụ ñược hỗ trợ bởi mạng

VSAT. Cần lưu ý rằng hầu hết các dịch vụ ñược hỗ trợ bởi mạng VSAT hai hướng

ñều xử lý các lưu lượng dữ liệu tương tác trừ thông tin thoại và thu thập tin tức vệ

tinh. Các dịch vụ thoại thường có ñộ trễ vào khoảng 0.25s ñến 0.5s phụ thuộc vào cấu

hình mạng ñược chọn.

Bảng 1.1 Ví dụ về các dịch vụ ñược hỗ trợ bởi mạng VSAT

Mạng VSAT một hướng

Thị trường chứng khoáng và quảng bá tin tức.

ðào tạo, giáo dục từ xa.

Quảng bá các tài liệu liên quan ñến lĩnh vực tài chính

Giới thiệu sản phẩm mới tại các ñịa ñiểm phân tán về phương diện ñịa lý.

Quảng bá hình ảnh hay các chương trình truyền hình.

Các dịch vụ quảng cáo.

Mạng VSAT hai hướng

Quản lý thông tin trao ñổi giữa các máy tính với nhau.

Hội nghị truyền hình tốc ñộ cao.

Truy vấn cơ sở dữ liệu.

Giao dịch ngân hàng, máy bán hàng tự ñộng

Các hệ thống ñăng kí

Giám sát bán hàng, ñiều khiển quá trình kiểm kê



Dữ liệu ña phương tiện, truyền ảnh

Thu thập tin tức vệ tinh

Hội nghị truyền hình

Thông tin thoại

ðiều khiển xử lý và ño từ xa

1.4.1.2 Các kiểu lưu lượng

Tùy thuộc vào loại dịch vụ, luồng lưu lượng giữa HUB và các VSAT có thể khác

nhau về ñặc tính và yêu cầu.

- Truyền hay quảng bá dữ liệu thuộc loại dịch vụ một hướng, có khả năng truyền dữ

liệu với dung lượng nằm trong khoảng từ 1-100 MB, các dịch vụ này thường không

chú trọng ñến trễ nhưng yêu cầu ñộ tin cậy của dữ liệu ñược truyền phải cao chẳng

hạn như quá trình máy tính tải về và quảng bá dữ liệu ñến các site từ xa.

- Các dữ liệu tương tác là dịch vụ hai hướng ñáp ứng ñược nhiều giao dịch trên một

phút hay trên một thiết bị ñầu cuối, các gói tin ñược truyền có ñộ dài từ 50-250 byte

và có thể ñược truyền cả trên tuyến ra và vào. Thời gian ñáp ứng yêu cầu thông

thường khoảng vài giây.

- Yêu cầu / ñáp ứng là dịch vụ hai hướng ñáp ứng ñược nhiều giao dịch trên một

phút hay trên một thiết bị ñầu cuối. Các gói vào (thông thường có ñộ dài từ 30-100

byte) thường ngắn hơn các gói ra (thông thường từ 500-2000 byte).Thời gian ñáp ứng

yêu cầu vào khoảng vài giây.

- ðiều khiển giám sát và truy vấn dữ liệu (SCADA) là dịch vụ hai hướng ñáp ứng

ñược một giao dịch trên một giây (hoặc phút) trên một thiết bị ñầu cuối. Các gói vào

(khoảng 100 byte) thường dài hơn các gói ra (khoảng 10byte). Thời gian ñáp ứng yêu

cầu nằm trong khoảng vài giây ñến vài phút.Bảng 1.2 minh họa cho phần trình bày

trên.



Bảng 1.2 Các kiểu lưu lượng

ðộ dài gói tin Kiểu lưu

lượng Hướng ra Hướng vào

Thời gian ñáp

ứng yêu cầu

Chế ñộ sử

dụng

Ví dụ

Truyền

hay

quảng bá

dữ liệu

Không

liên quan

1-100 MB Không quan

tâm ñến trễ

Dùng trong

suốt chu kì tải

lưu lượng thấp

Máy tính tải

hay quảng

bá dữ liệu

ñến các site

từ xa

Các dữ

liệu

tương tác

50–250

byte

50-250 byte Vài giây Nhiều giao

dịch trên một

phút trên một

thiết bị ñầu

cuối

Giao dịch

ngân hàng

Yêu cầu /

ñáp ứng

30-100

byte

500-2000

byte

Vài giây Nhiều giao

dịch trên một

phút trên một

thiết bị ñầu

cuối

ðăng kí

chuyến bay,

truy vấn cơ

sở dữ liệu

ðiều

khiển

giám sát

và truy

vấn dữ

liệu

(SCADA)

100byte 10 byte Vài giây / phút Một giao dịch

trên một

giây/phút trên

một thiết bị

ñầu cuối

ðiều khiển,

giám sát

ñường ống

hay nguồn

nước.



1.4.2 Mạng VSAT quân sự

Mạng VSAT ñược chấp nhận bởi nhiều lực lượng quân ñội trên thế giới.Do vậy

mức ñộ phức tạp vốn có trong quá trình triển khai các VSAT ñã khiến cho chúng trở

thành phương tiện có giá trị trong quá trình thiết lập các liên kết thông tin tạm thời

giữa các ñơn vị nhỏ trên chiến trường và trụ sở chính nằm gần trung tâm. Băng tần số

ñược sử dụng là băng X với tần số tuyến lên từ 7.9-8.4GHz, và tần số tuyến xuống từ

7.25-7.75GHz.Các VSAT ñược dùng trong lĩnh vực quân sự thường có kích thước

nhỏ, trọng lượng nhẹ, trạm nguồn thấp ñể dễ dàng hoạt ñộng trong ñiều kiện chiến

ñấu.

1.5 Các ñối tượng liên quan ñến cung cấp và sử dụng dịch vụ VSAT

Các ứng dụng của mạng VSAT ñược trình bày rõ ràng trong phần trước chỉ ra rằng

công nghê VSAT ñáp ứng ñược trong lĩnh vực kinh doanh và trong quân sự. Các ñối

tượng của mạng VSAT bao gồm :

- Người sử dụng thường là nhân viên của các công ty sử dụng thiết bị ñầu cuối

thông tin văn phòng như máy vi tính, máy ñiện thoại hay máy fax.

- Nhà khai thác mạng VSAT thường là công ty của người sử dụng nếu như công

ty ñó sở hữu mạng hoặc là công ty viễn thông (nhiều nước có nhà ñiều hành viễn

thông cộng ñồng quốc gia) sau ñó cho thuê các dịch vụ. Nhà ñiều hành mạng VSAT

là khách hàng của nhà cung cấp mạng hay nhà cung cấp thiết bị.

- Nhà cung cấp mạng VSAT có khả năng hiểu biết kỹ thuật ñể ñịnh hướng cho

quá trình lắp ñặt mạng. Nó sẽ làm nhiệm vụ chỉnh sửa và phác họa chi tiết hệ thống

quản lý mạng (NMS) và thiết kế phần mềm tương ứng. ðầu vào của nó là nhu cầu

khách hàng, và khách hàng ở ñây chính là các nhà ñiều hành mạng. Nhà cung cấp

mạng có thể là một công ty riêng hay là nhà ñiều hành viễn thông quốc gia.

- Nhà cung cấp thiết bị sẽ có chức năng bán các VSAT hay các HUB mà nó sản

xuất, nó có thể là nhà cung cấp mạng hay là một ñối tượng khác.

ðể mạng VSAT làm việc, một số dung lượng vệ tinh phải ñược cung cấp. Vệ tinh có

thể ñược sở hữu bởi các công ty của người sử dụng và ñược ñiều hành bởi các ñối tác



khác. ðối tác này có thể là nhà ñiều hành vệ tinh riêng quốc tế. Hình 1.11 sẽ minh họa

cho vấn ñề này

Hình 1.10 Các ñối tượng liên quan ñến cung cấp và sử dụng dịch vụ mạng VSAT

Tuy nhiên ở Việt Nam thì mô hình trên có thể thu gọn ở ba cấp ñối tượng (như hình

1.11). Trong ñó, doanh nghiệp viễn thông cung cấp dịch vụ VSAT có trách nhiệm

thuê dung lượng vệ tinh của nhà khai thác dịch vụ vệ tinh ñể thiết lập mạng VSAT

của mình. Việc cung cấp dịch vụ VSAT ñược thực hiện trực tiếp giữa doanh nghiệp

cung cấp dịch vụ VSAT (là doanh nghiệp viễn thông và ñược cơ quan quản lý có

thẩm quyền cấp giấy phép ñược thiết lập mạng và cung cấp dịch vụ cố ñịnh vệ tinh

VSAT) và người sử dụng dịch vụ thông qua hợp ñồng ký kết giữa hai bên. Ngoài ra,

ñể sử dụng dịch vụ VSAT, người sử dụng dịch vụ VSAT phải có Giấy phép sử dụng

tần số và thiết bị thu phát vô tuyến ñiện cho trạm VSAT của mình theo quy ñịnh.

Nhà khai thác vệ tinh

Nhà khai thác viễn thông riêng hay cộng ñồng

Nhà khai thác viễn thông riêng hay cộng ñồng hoặc

công ty người dùng

Công ty sản xuất

Nhân viên công ty

ðầu cuối ðầu cuối ðầu cuối

Các VSAT

Dung lượng vệ tinh

Nhà cung cấp mạng

VSAT

Nhà khai thác mạng

VSAT

Nhà cung cấp thiết bị

Người sử

dụng

ðầu cuối



Hình 1.11 Các ñối tượng liên quan ñến cung cấp và sử dụng dịch vụ mạng VSAT

ở Việt Nam

1.6 Các thành phần chủ yếu của mạng VSAT

1.6.1 Dạng hình sao hay hình lưới ?

Phần 1.2 ñã giới thiệu hai loại kiến trúc mạng là dạng hình sao và dạng hình lưới.

Câu hỏi ñược ñặt ra là kiến trúc nào sẽ thích hợp hơn ?

Câu trả lời tùy thuộc vào ba yếu tố sau :

- Cấu trúc của luồng thông tin trong mạng

- Dung lượng và chất lượng ñường truyền ñược yêu cầu.

- Trễ truyền dẫn

Nhà khai thác vệ tinh

(cung cấp dung lượng vệ tinh)

Doanh nghiệp viễn thông (*) (thiết lập mạng và cung cấp dịch vụ VSAT)

Người sử dụng dịch vụ VSAT

(*): trong một số trường hợp thì trạm chủ HUB do tổ chức, cá nhân dùng ñể thiết lập mạng dùng riêng



1.6.1.1 Cấu trúc của luồng thông tin

Mạng VSAT có thể hỗ trợ các loại ứng dụng khác nhau, mỗi loại có một cấu hình

mạng tối ưu nhất :

- Quảng bá : site trung tâm sẽ phân phối thông tin cho các site từ xa mà không có

luồng thông tin gửi theo hướng ngược lại. Vì vậy mạng một hướng hình sao sẽ ñáp

ứng ñược dịch vụ này với chi phí thấp nhất.

- Mạng cộng ñồng : thông thường hầu hết các công ty ñều có cấu trúc tập trung trong

ñó quá trình quản trị và quản lý mạng ñược thực hiện tại site trung tâm, còn quá trình

sản xuất hay bán hàng sẽ thực hiện tại các site rải rác trên một khu vực ñịa lý. Thông

tin từ các site từ xa ñược tập trung tại site trung tâm còn thông tin từ site trung tâm

phải ñược phân phối ñến các site từ xa

- Hoạt ñộng tương tác giữa các site ñược phân phối : các công ty hay các tổ chức có

cấu trúc phân phối thường bao gôm nhiều site tương tác với nhau.

1.6.1.2 Dung lượng và chất lượng ñường truyền

ðường truyền ñược xét ở ñây là liên kết từ VSAT phát ñến VSAT thu, mỗi liên

kết bao gồm nhiều phần. Chẳng hạn như liên kết ñơn hop gồm một tuyến lên và một

tuyến xuống (hình 1.3), liên kết hai hop gồm hai liên kết ñơn hop, một ñược dùng cho

ngõ vào và một ñược dùng cho ngõ ra (hình 1.9).

Khi ñề cập ñến chất lượng ñường truyền thì phải dựa vào chất lượng của tín hiệu

ñược ñưa ra. Thật ra, có hai loại tín hiệu liên quan ñến nhau ñó là sóng mang ñược

ñiều chế tại ñầu vào của máy thu và tín hiệu băng gốc ñược phát ñến thiết bị ñầu cuối

người dùng (hình 1.12) .ðầu vào của máy thu ñược kết cuối với liên kết tần số vô

tuyến tổng thể từ trạm phát ñến trạm thu với hai thành phần liên kết là tuyến lên và

tuyến xuống. Giao diện trạm mặt ñất ñến các thiết bị ñầu cuối người dùng kết cuối

liên kết băng gốc từ người dùng ñến người dùng tại ngõ ra của thiết bị phát các bit ñi

(nguồn tin) ñến ñầu vào của thiết bị mà các bit ñược phát ñến.



Hình 1.12 Liên kết tần số vô tuyến tổng thể và liên kết băng gốc từ người dùng ñến

người dùng.

Chất lượng ñường truyền của liên kết tần số vô tuyến ñược ño bởi tỉ số (C/N0)T tại

ñầu vào của trạm thu, trong ñó C là công suất sóng mang thu và N0 là mật ñộ phổ

công suất của tạp âm.

Chất lượng ñường truyền băng gốc ñược xác ñịnh bởi tỉ lệ lỗi bit BER, nó ñược

xác ñịnh bởi giá trị Eb/N0 tại ñầu vào máy thu trong ñó Eb(J) là năng lượng trên một

bit thông tin còn N0(WHz -1) là mật ñộ phổ công suất của tạp âm. Tỉ số năng lượng bit

thu ñược trên mật ñộ phổ tạp âm Eb/N0 phụ thuộc vào chất lượng liên kết tần số vô

tuyến tổng thể(C/N0)T và dung lượng ñường truyền ñược ño bởi tốc ñộ bit thông tin

Rb :

b

Tb

R

NC

N

E )/( 0

0

= (1.1)

Vệ tinh

Liên kết RF tổng


Tuyến xuống Tuyến lên

ñích


Nguồn tin

Liên kết băng gốc từ người dùng ñến người dùng



Hình 1.13 EIRP ñối với G/T trong mạng VSAT. ðường cong 1 : hop ñơn từ VSAT ñên

VSAT trong mạng dạng hình lưới. ðường cong 2 : một cặp hop từ VSAT ñên VSAT thông

qua HUB. Rb tăng ñồng nghĩa vời việc dung lượng ñường truyền giảm.

Hình 1.13 mô tả mối quan hệ giữa EIRP với G/T trong mạng VSAT nhằm xem xét

chất lượng tín hiệu băng gốc ñược ñưa ra trong giới hạn của hằng số BER.

1.6.1.3 Trễ truy ền dẫn

Với liên kết ñơn hop từ VSAT ñến VSAT trong mạng dạng lưới thì có trễ truyền

dẫn khoảng 0.25s. Với liên kết hai hop từ VSAT ñến VSAT thông qua HUB, trễ

truyền dẫn tăng lên gấp ñôi và có giá trị khoảng 0.5s.

1.6.2 Dữ liệu / thoại / hình ảnh

Tùy theo nhu cầu mà khách hàng có thể muốn phát một loại tín hiệu hay hỗn hợp

các loại tín hiệu khác nhau. Dữ liệu và thoại ñược phát ở dạng số trong khi ñó video

có thể ñược phát ở dạng tương tự lẫn số. Khi số hóa các tín hiệu video có thể ñạt ñược

hiệu suất băng thông nhờ vào kỹ thuật nén.

1.6.3 Ấn ñịnh cố ñịnh và ấn ñịnh theo nhu cầu

Trạm mặt ñất của mạng VSAT giao tiếp thông qua vệ tinh bằng phương thức sóng

mang ñiều chế. Bất kì sóng mang nào ñược ấn ñịnh một phần tài nguyên ñược cung

Hop ñôi

Hop ñơn

Rb tăng

BER cho trước

(G/T)VSAT (G/T)HUB

(EIRP)VSAT

(EIRP)HUB Tuyến vào

Tuyến ra



cấp thông qua vệ tinh ñều nằm trong một giới hạn băng thông cho phép. Có hai

phương pháp ấn ñịnh cơ bản là ấn ñịnh cố ñịnh và ấn ñịnh theo nhu cầu.

1.6.3.1 Phương pháp ấn ñịnh cố ñịnh

Hình 1.14 minh họa nguyên lý ấn ñịnh cố ñịnh. Ở ñây không những cấu hình

mạng dạng hình sao ñược xét trong hình mà nguyên lý này còn ứng dụng trong cấu

hình mạng hình lưới. Tài nguyên mạng ñược chia sẻ một cách cố ñịnh cho tất cả các

trạm bất kể yêu cầu lưu lượng.

Hình 1.14 Nguyên lý ấn ñịnh cố ñịnh

1.6.3.2 Phương pháp ấn ñịnh theo nhu cầu

VSAT chỉ sử dụng lưu lượng ñược yêu cầu cho quá trình truyền dẫn riêng và giải

phóng lưu lượng quá mức quy ñịnh ñược sử dụng bởi các VSAT khác. Tất nhiên là

việc chia sẽ khác nhau này chỉ ñược thực hiện trong giới hạn tổng lưu lượng vệ tinh

ñược phân phối cho các mạng (như minh họa trong hình 1.15)

Ấn ñịnh theo nhu cầu ñược thực hiện thông qua phương thức yêu cầu dung lượng

ñược phát bởi các VSAT riêng lẻ. Các yêu cầu ñó ñược phát ñến trạm HUB, hoặc ñến

trạm ñiều khiển lưu lượng.

Tài nguyên vệ tinh

Chia sẻ cố ñịnh

Các VSAT phát

Các VSAT thu



Hình 1.15 Nguyên lý ấn ñịnh theo nhu cầu

Các yêu cầu ñó ñược phát trên các kênh báo hiệu riêng biệt hay ñược ấn ñịnh trên

các bản tin lưu lượng. Với quản lý tập trung, trạm HUB hay trạm ñiều khiển lưu

lượng sẽ ñáp lại bằng cách cấp cho VSAT các tài nguyên thích hợp cũng như băng tần

số hoặc khe thời gian. Với quản lý phân phối, tất cả các VSAT sẽ giữ lại bản ghi các

tài nguyên có sẵn và các tài nguyên ñang sử dụng.

Từ phân tích trên, ta có thể nhận ra rằng phương pháp ấn ñịnh theo yêu cầu có hiệu

quả sử dụng tài nguyên vệ tinh tốt hơn nhưng chi phí cao hơn, và có trễ kết nối. Tuy

nhiên một số lượng lớn các trạm ñều có thể chia sẻ tài nguyên vệ tinh nên chi phí ñầu

tư cao hơn.

Chức năng quản lý tập trung / phân tán phụ thuộc vào kiến trúc mạng, ñiều khiển tập

trung dễ thực hiện với mạng hình sao khi các luồng lưu lượng ñi qua HUB. Với mạng

dạng lưới, cả ñiều khiển tập trung và phân tán ñều ñược xét ñến. Trễ thiết lập liên kết

ngắn hơn trong ñiều khiển phân tán, vì hop ñơn (khoảng 0.25s) có khả năng thông báo

Chia sẻ khác nhau

Nhu cầu lưu lượng nhỏ

Nhu cầu lưu lượng lớn

Tài nguyên vệ tinh

Các VSAT thu Các VSAT

phát



ñến tất cả các VSAT trong mạng trong khi ñó hop ñôi (khoảng 0.5s) cần thiết cho yêu

cầu xử lý các trạm trung tâm.

1.6.4 Các băng tần số

Phân bố tần số cho các dịch vụ vệ tinh là một quá trình rất phức tạp ñòi hỏi sự

cộng tác quốc tế và có quy hoạch. Phân bố tần ñược thực hiện dưới sự bảo trợ của

Liên minh viễn thông quốc tế (ITU). ðể tiện cho việc quy hoạch tần số, toàn thế giới

ñược chia thành ba vùng:

• Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên xô cũ và các nước ñông Âu.

• Vùng 2: Các nước Bắc và Nam Mỹ

• Vùng 3: Châu Á và châu ðại Dương.

Trong các vùng này băng tần ñược phân bổ cho các dịch vụ vệ tinh khác nhau,

mặc dù một dịch vụ có thể ñược cấp phát các băng tần khác nhau ở các vùng khác

nhau. Các dịch vụ do vệ tinh cung cấp bao gồm:

• Các dịch vụ vệ tinh cố ñịnh (FSS)

• Các dịch vụ vệ tinh quảng bá (BSS)

• Các dịch vụ vệ tinh di ñộng (MSS)

• Các dịch vụ vệ tinh ñạo hàng.

• Các dịch vụ vệ tinh khí tượng.

Từng phân loại trên lại ñược chia thành các phân nhóm dịch vụ; chẳng hạn dịch vụ

vệ tinh cố ñịnh cung cấp các ñường truyền cho các mạng ñiện thoại hiện có cũng như

các tín hiệu truyền hình cho các hãng TV cáp ñể phân phối trên các hệ thống cáp. Các

dịch vụ vệ tinh quảng bá có mục ñích chủ yếu phát quảng bá trực tiếp ñến gia ñình và

ñôi khi ñược gọi là vệ tinh quảng bá trực tiếp (DBS:direct broadcast setellite), ở Châu

Âu gọi là dịch vụ trực tiếp ñến nhà (DTH: direct to home). Các dịch vụ vệ tinh di

ñộng bao gồm: di ñộng mặt ñất, di ñộng trên biển và di ñộng trên máy bay. Các dịch

vụ vệ tinh ñạo hàng bao gồm các hệ thống ñịnh vị toàn cầu và các vệ tinh cho các dịch

vụ khí tượng thường cung cấp cả dịch vụ tìm kiếm và cứu hộ.



Khi chọn băng tần cho thông tin vệ tinh người ta thường phải cân nhắc các yếu tố:

can nhiễu, băng tần, các tham số ñường truyền và công nghệ thiết bị sử dụng trong hệ

thống…Các tần số lý tưởng ñối với thông tin vệ tinh nằm trong cửa sổ sóng.Tuy nhiên

băng tần sử dụng yêu cầu rất rộng không thể chứa ñủ trong khoảng tần số của cửa sổ

sóng. Do ñó phải sử dụng các băng tần mới nhưng phải thăm dò cẩn thận. Chính vì

vậy hiện nay thông tin vệ tinh sử dụng các băng tần:

Bảng 1.3 Các băng tần sử dụng cho thông tin vệ tinh

Tên băng tần Tần số (GHz) Bước sóng (cm)

Băng L 0,366 – 1,661 76,9 – 18

Băng S 1,662 – 3,399 18 – 8,82

Băng C 3,4 – 7,075 8,82 – 4,14

Băng X 7,025 – 8,425 4,14 – 3,56

Băng Ku 10,9 – 18,1 2,75 – 1,66

Băng Ka 17,7 - 36 1,95 – 0,833

Trong ñó các băng tần C, Ku, và Ka ñang ñược sử dụng rộng rãi.

- Băng C : nằm trong cửa sổ sóng, suy hao ít do mưa, ñược sử dụng chung cho

hệ thống Intelsat và các hệ thống khác như hệ thống vệ tinh và các hệ thống

khác như hệ thống vệ tinh khu vực và nhiều hệ thống vệ tinh nội ñịa.

- Băng Ku : băng này ñược sử dụng rộng rãi sau băng C cho viễn thông công

cộng. Nó ñược dùng nhiều cho thông tin nội ñịa và thông tin giữa các công ty,

do tần số cao nên cho phép sử dụng ñược những anten loại nhỏ.

- Băng Ka : ñược sử dụng cho thông tin thương mại cho phép sử dụng các trạm

mặt ñất loại nhỏ. Tuy nhiên nó sẽ bị suy hao lớn do mưa nên thiết bị có giá

thành ñắt ñể khắc phục suy hao.

Quá trình lựa chọn băng tần hoạt ñộng của mạng VSAT phụ thuộc vào các khả phủ

sóng của vệ tinh tại các vùng có lắp ñặt VSAT.

Vấn ñề cần ñược quan tâm trong mạng VSAT là nhiễu bởi vì kích thước của anten

nhỏ (góc mở nhỏ) ñược hiểu là dạng bức xạ với ñộ rộng búp sóng lớn. ðiều này ñược



trình bày thông qua công thức 1.2, ñộ rộng búp sóng nửa công suất θ3dB của anten có

quan hệ với ñường kính của nó như sau :

Df

cdB

703 =θ (ñộ) (1.2)

Trong ñó D (m) là ñường kính của anten, f(Hz) là tần số sóng mang, c = 3.108 m/s là

vận tốc ánh sáng.Bán kính của anten càng nhỏ thì ñộ rộng búp sóng càng lớn.

Hình 1.16 minh họa các ñường truyền khác nhau của nhiễu

Hình 1.16 Các ñường truyền nhiễu

Kích thước của ăn ten nhỏ hơn mức quy ñịnh nên có thể gây ra nhiễu lớn hơn, vì vậy

ta có thể can thiệp ñể giảm nhiễu bằng kỹ thuật ñiều chế trải phổ, bao gồm quá trình

trải sóng mang trên một băng thông lớn hơn yêu cầu ñể phát thông tin. ðây là một kỹ

thuật ñặc biệt vì nó không những cung cấp quá trình ngăn chặn nhiễu mà còn có khả

Vệ tinh 1 Vệ tinh 2

Trạm mặt ñất phát

(hệ thống 1)

Trạm mặt ñất thu

(hệ thống 1)

Trạm mặt ñất phát

(hệ thống 2)

Trạm mặt ñất thu

(hệ thống 2)

Vệ tinh

Trạm mặt ñất Trạm vi ba

ðường truyền mong muốn

Can nhiễu



năng ña truy nhập phân chia theo mã (CDMA) ñến các kênh vệ tinh. Tuy nhiên kết

quả khảo sát cho thấy băng thông sử dụng càng lớn thì hiệu suất sử dụng băng thông

càng nhỏ so với chuyển sang các kỹ thuật ña truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

hay ña truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), với các kỹ thuật này thì nhiễu sẽ

không quá nghiêm trọng. Và một trong những ñặc tính ñược xét ñến là suy hao do

mưa.

1.6.5 Các loại HUB

1.6.5.1 HUB lớn chuyên dụng

HUB lớn chuyên dụng có kích thước anten nằm trong khoảng từ 8-10m hỗ trở

mạng ñơn hoàn toàn với hàng ngàn VSAT có thể kết nối với nó. HUB có thể ñịnh vị

tại site trung tâm tổ chức của khách hàng với các máy tính chủ kết nối với nó một

cách trực tiếp. Nó cho phép khách hàng ñiều khiển mạng một cách toàn quyền. Tuy

nhiên, HUB chuyên dụng là sự lựa chọn ñắt nhất và chỉ thỏa mãn nếu chi phí của nó

tương ñương với một số lượng lớn các VSAT trong mạng. Thông thường, chi phí của

HUB chuyên dụng trong một vùng có giá khoảng 1 triệu USD.

1.6.5.2 HUB dùng chung

Nhiều mạng riêng biệt có thể dùng chung một HUB duy nhất. Với ñặc tính này,

các dịch vụ HUB có thể cho các nhiều ñiều hành mạng VSAT thuê. Vì vậy các nhà

ñiều hành mạng có thể hướng ñến quá trình ñầu tư vốn nhỏ nhất và loại HUB này là

sự lựa chọn ñể thực thi một mạng VSAT. Cho nên các HUB dùng chung thường phù

hợp với một mạng nhỏ hơn (có ít hơn 50 trạm VSAT). Tuy nhiên việc dùng chung

HUB sẽ gặp một số trở ngại như quá trình kết nối từ HUB ñến host, giới hạn hợp lý

cho quá trình mở rộng mạng trong tương lai.

1.6.5.3 Mini HUB

Mini HUB là 1 HUB nhỏ với kích thước anten nằm trong khoảng từ 2-5m, thông

thường chi phí của nó khoảng 100000 USD. Mini HUB ñược chứng minh như một

giải pháp hấp dẫn.



CHƯƠNG 2 : QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG VỆ TINH CHO

MẠNG VSAT

2.1 Giới thi ệu

Ở ñây tồn tại một số hệ số liên quan ñến quỹ ñạo vệ tinh cũng như các ñặc tính

hình học giữa mặt ñất và vệ tinh có ảnh hưởng trực tiếp ñến hoạt ñộng, chỉ tiêu của

mạng VSAT. Ví dụ, vị trí tương ñối của vệ tinh ñối với trạm VSAT xác ñịnh hướng

của anten VSAT và xác ñịnh giá trị trễ truyền sóng mang. Vận tốc tương ñối của vệ

tinh ñối với trạm mặt ñất gây ra sự dịch chuyển Doppler trên tần số sóng mang phải

ñược bám và ñược bù thêm. ðiều này có tác ñộng ñến các ñặc ñiểm kỹ thuật và thiết

kế của trạm mặt ñất thu. Vì vệ tinh ñịa tĩnh ñược giả thiết ñặt ở một vị trí cố ñịnh

tương ñối so với trạm mặt ñất nên ta có thể tin rằng một khi anten ñã ñược ñịnh ñúng

vị trí tại thời ñiểm lắp ñặt nó thì hướng phù hợp ñược thiết lập.

2.2 Chức năng chuyển tiếp của vệ tinh

Vệ tinh làm nhiệm vụ chuyển tiếp các sóng mang mà ñược phát từ trạm mặt ñất

này ñến trạm mặt ñất khác như minh họa trong hình 2.1. Vì thế, các vệ tinh sẽ hoạt

ñộng tương tự như các thiết bị chuyển mạch vi ba ñược ñịnh vị trên các ngọn ñồi núi

ñể thuận tiện cho các liên kết tần số vô tuyến với khoảng cách xa. Ở ñây do vệ tinh

ñược ñịnh vị ở ñộ cao hơn hẳn so với các thiết bị chuyển mạch trên mặt ñất nên nó có

thể liên kết ñược với các trạm mặt ñất ở xa thậm chí là từ lục ñịa này sang lục ñịa

khác.



Hình 2.1 Cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh VSAT

Hình 2.1 chỉ ra rằng trạm mặt ñất là phần mặt ñất, còn vệ tinh là phần không gian.

Phần không gian bao gồm các phương thức hoạt ñộng của vệ tinh, ví dụ các trạm sẽ

giám sát hoạt ñộng của vệ tinh bằng phương thức ño từ xa và ñiều khiển liên kết. Các

liên kết như vậy ñược gọi là liên kết TTC (ño từ xa, bám và ñiều khiển).

Vệ tinh gồm có một bộ phận phóng và một tải trọng riêng. Bộ phận phóng bao gồm

các hệ thống con, các hệ thống này có tải trọng phù hợp, cụ thể là :

- Cấu trúc cơ khí hỗ trợ tất cả các trang thiết bị trên vệ tinh.

- Hệ thống cung cấp nguồn ñiện bao gồm bảng năng lượng mặt trời và các pin.

- ðiều khiển quỹ ñạo bằng các bộ cảm biến (sensors) và bộ phận thao diễn

(actuators).

- Hệ thống phản lực (propulsion subsystem).

- Thiết bị TTC gắn trực tiếp trên hệ thống.

Tải trọng bao gồm anten vệ tinh và các thiết bị ñiện tử có tác dụng khuếch ñại các

sóng mang tuyến lên. Các sóng mang này cũng chính là các tần số ñược chuyển ñổi



thành tần số của tuyến xuống. Quá trình chuyển ñổi tần số có tác dụng ngăn chặn

nhiễu không mong muốn giữa tuyến lên và tuyến xuống.

Hình 2.2 mô tả kiến trúc chung của tải trọng. Máy thu (Rx) bao gồm một bộ

khuếch ñại băng rộng và một bộ ñổi tần. Bộ ghép kênh ngõ vào (IMUX) sẽ tách các

sóng mang ñến thành từng nhóm băng tần con, mỗi nhóm ñược khuếch ñại ñến mức

năng lượng ñược yêu cầu cho quá trình truyền dẫn bởi bộ khuếch ñại công suất cao,

thường là bộ khuếch ñại ñèn sóng chạy (TWT). Sau ñó các nhóm sóng mang khác

ñược nối vào bộ ghép kênh ngõ ra (OMUX) và ñược chuyển ñến anten phát.Các kênh

liên kết với các băng tần con của tải trọng từ IMUX ñến OMUX ñược gọi bộ phát ñáp

(transponder). Ưu ñiểm của bộ tách băng tần vệ tinh là gồm có 3 ñặc ñiểm chính :

- Mỗi bộ phát ñáp khuếch ñại một tập giảm dần các sóng mang.

- Bộ khuếch ñại ñèn sóng chạy TWT hoạt ñộng ở chế ñộ phi tuyến khi di chuyển

ñến gần trạng thái cân bằng (saturation). Trạng thái cân bằng là trạng thái ñược

hướng ñến bởi vì TWT phát năng lượng ñến các sóng mang ñược khuếch ñại nhiều

hơn khi hoạt ñộng ở ñoạn ñặc tuyến ngược. Tuy nhiên quá trình khuếch ñại ña sóng

mang trong chế ñộ phi tuyến sẽ gây ra quá trình biến ñiệu tương hỗ, hoạt ñộng như

nhiễu ñược phát trên ñường xuống. Năng lượng nhiễu biến ñiệu tương hỗ nhỏ hơn

ñược phát với một tập các sóng mang khuếch ñại trong mỗi TWT.

- ðộ tin cậy ñược tăng lên khi lỗi của một TWT không dẫn ñến lỗi của toàn bộ hệ

thống vệ tinh.

Các trị số băng thông cho mỗi bộ phát ñáp là 36MHz, 45MHz và 72MHz tuy nhiên

không có tiêu chuẩn ñược thiết lập. Năng lượng TWT cỡ vài chục watt. Một số vệ

tinh hiện nay ñược lắp ñặt bộ khuếch ñại công suất bằng bán dẫn (SSPA) thay thế cho

các TWT.



Hình 2.2 Kiến trúc tải trọng

2.3 Tái sử dụng tần số

Hiện nay các vệ tinh thông tin ñang ñược sử dụng có dải thông 500MHz, nó ñược

chia ra các băng tần nhỏ hơn như 36 hoặc 72 MHz. Tuy có ñộ rộng 500Mhz nhưng nó

rất hạn chế việc tăng dung lượng, vì vậy việc tăng ñộ rộng băng tần là cần thiết. Các

kỹ thuật tái sử dụng tần số cho phép nâng cao giá trị hiệu dụng của nó lên 2590 MHz

bằng một phương pháp sau :

- Tái sử dụng tần số bằng cách phân biệt các chùm tia phát xạ từ anten: các băng

tần giống nhau ñược phát ñi bằng các anten trên vệ tinh dùng các bộ phát ñáp khác

nhau có chùm tia thu và chùm tia phát không trùng nhau.

- Tái sử dụng tần số bằng phân cực trực giao (orthogonal polarisation): các băng

tần giống nhau ñược phát xạ do các anten thông qua các bộ phận phát ñáp khác nhau

sử dụng phân cực trực giao của các sóng ñiện từ.

- Sử dụng các phương pháp ña truy nhập theo thời gian (TDMA) và ña truy nhập

theo mã (CDMA).

Tần số

Các bộ phát ñáp

Sóng mang tuyến xuống

Sóng mang tuyến lên

Băng thông bộ phát ñáp

Băng thông vệ tinh

Phổ của các sóng mang



Hình 2.3 Tái sử dụng tần số. (a)Bằng phân cực trực giao. (b)Bằng cách phân biệt

các chùm tia phát xạ từ anten.

Hình 2.3 so sánh nguyên lý tái sử dụng tần số bằng phân cực trực giao (hình 2.3a) và

nguyên lý tái sử dụng tần số bằng cách phân biệt các chùm tia phát xạ từ anten (hình

2.3b). Trong cả hai trường hợp, băng thông ñược cấp cho hệ thống là B. Băng thông B

này ñược ñặt trên tần số fU cho ñường lên và ñược ñặt trên tần số fD cho ñường xuống.

Trong trường hợp tái sử dụng tần số bằng phân cực trực giao, băng thông B chỉ có thể

ñược tái sử dụng hai lần. Còn trong trường hợp tái sử dụng tần số bằng cách phân biệt

các chùm tia phát xạ từ anten, băng thông B có thể ñược sử dụng cho nhiều chùm khi

nhiễu ở mức ñộ chấp nhận ñược.

2.4 Quỹ ñạo vệ tinh

Vệ tinh ñược phóng lên sẽ ñược ñặt trên một quỹ ñạo xác ñịnh. Quỹ ñạo này ñược chi

phối bởi hai quy luật cơ bản :

- Mặt phẳng quỹ ñạo bay của vệ tinh phải cắt qua tâm trái ñất.

- Mặt ñất phải là trung tâm của bất kì một quỹ ñạo bay của vệ tinh.

Tùy thuộc vào ñộ cao so với mặt ñất, các quỹ ñạo của vệ tinh trong hệ thống thông tin

vệ tinh ñược chia thành (hình 2.4):

a) Quỹ ñạo cực tròn :

Việc phủ sóng toàn cầu của dạng quỹ ñạo này ñạt ñược vì quỹ ñạo bay của vệ tinh

sẽ lần lượt quét tất cả các vị trí trên mặt ñất. Ưu ñiểm của nó là mỗi ñiểm trên mặt ñất

B = băng thông ñược ấn ñịnh

Vệ tinh Vệ tinh



ñều nhìn thấy vệ tinh trong một khoảng thời gian nhất ñịnh. Dạng quỹ ñạo này ñược

sử dụng cho các vệ tinh : dự báo thời tiết, hàng hải, thăm dò tài nguyên, do thám khí

tượng…mà ít nhất sử dụng cho các vệ tinh thông tin vì thời gian nhìn thấy vệ tinh

ngắn.

b) Quỹ ñạo elip nghiêng :

Có các quỹ ñạo nghiêng với các góc nghiêng khác nhau, nó cho phép ñạt tới các

vùng cực cao mà các vệ tinh ñịa tĩnh không thể ñạt ñược. Nhưng quỹ ñạo này có

nhược ñiểm là ảnh hưởng hiệu ứng Doppler lớn và khó ñiều khiển bám (tracking) vệ

tinh.

c) Quỹ ñạo xích ñạo tròn :

Ở dạng quỹ ñạo này vệ tinh bay trực tiếp trên mặt phẳng quỹ ñạo trùng với mặt phẳng

xích ñạo, nó thích hợp với các vệ tinh thông tin. Có 3 dạng cơ bản :

�� Quỹ ñạo thấp (LEO) :

ðộ cao ñiển hình của quỹ ñạo này từ 160 - 480km, chu kỳ quay khoảng 90 phút, thời

gian nhìn thấy vệ tinh khoảng 30 phút hoặc ít hơn. Nó không thích hợp cho các vệ

tinh thông tin (chỉ có vệ tinh dùng cho thông tin di ñộng toàn cầu).

�� Quỹ ñạo trung bình (MEO) :

ðộ cao ñiển hình của quỹ ñạo này từ 10.000 – 20.000km, chu kỳ quỹ ñạo từ 5 -12 giờ,

thời gian nhìn thấy vệ tinh từ 2 - 4 giờ.

�� Quỹ ñạo ñịa tĩnh (GEO) :

ðây là dạng quỹ ñạo mà vệ tinh có tốc ñộ bay gần bằng tốc ñộ thiên văn của quả ñất

và ñược ñặt ở ñộ cao xấp xỉ 36.000 km. Ở ñộ cao này các lực tương tác lên vệ tinh bù

trừ cho nhau nên vệ tinh ñược coi là ñứng yên so với trái ñất khi quan sát từ một vị trí

cố ñịnh trên mặt ñất. Dạng này rất thích hợp cho các vệ tinh thông tin. Nó có các ñặc

ñiểm sau :

- Tốc ñộ bay trung bình của vệ tinh : 23 giờ, 56 phút, 04.09054 giây.

- ðộ cao của vệ tinh 35.786,04 km ñược tính từ vệ tinh ñến ñiểm chiếu thẳng

dưới vệ tinh trên xích ñạo.



- Bán kính của quỹ ñạo vệ tinh : 42.164,20 km là tâm từ quỹ ñạo của vệ tinh ñến

chu vi của nó.

- Tốc ñộ vệ tinh trên quỹ ñạo : 3,074662 Km/giây

- ðộ dài của cung 10 : 735,904 km là chiều dài của cung tròn trên quỹ ñạo vệ

tinh khi có góc ở tâm là 10.

- Thời gian trễ của ñường truyền sóng : 270ms, là thời gian trung bình ñể truyền

sóng vô tuyến từ một trạm mặt ñất qua vệ tinh ñịa tĩnh ñến trạm mặt ñất khác.

Từ một vị trí trong không gian vệ tinh ñịa tĩnh có thể phủ sóng ñược khoảng 42% bề

mặt quả ñất. Vì vậy chỉ cần có 3 vệ tinh ñặt ở 3 vị trí cách ñều nhau là có thể phủ sóng

ñược toàn bộ bề mặt quả ñất (phủ sóng toàn cầu).

Mặt phẳng của quỹ ñạo trùng với mặt phẳng xích ñạo, cho nên tên của vệ tinh ñịa tĩnh

nói chung thường lấy tên của kinh ñộ trực tiếp ở dưới vị trí ñịa tĩnh của vệ tinh.

Khoảng cách các vệ tinh thường là 30 ñối với các vệ tinh thông tin quốc tế và thường

là 10 ñối với các vệ tinh nội ñịa.

Hình 2.4 Các quỹ ñạo vệ tinh cơ bản trong hệ thống thông tin vệ tinh.



2.4.1 ðịnh luật vạn vật hấp dẫn của Newton

Các vệ tinh di chuyển theo quỹ ñạo quanh trái ñất có liên quan ñến ñịnh luật vạn

vật hấp dẫn của Newton : hai vật có khối lượng m và M hút nhau bằng một lực tỉ lệ

thuận với tích của 2 khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng

cách r giữa chúng.

2r

GMmF = (N) (2.1)

Trong ñó : G là hằng số hấp dẫn, G = 6.672x10-11 m3kg-1s-2. Vì khối lượng của trái ñất

là Me = 5.974 x 10-23kg nên tích GMe có giá trị là µ = GMe = 3.986 x 1014 m3s-2 (µ là

hằng số Kepler).

Khối lượng của vệ tinh (m) rất nhỏ so với khối lượng của trái ñất (M) nên ảnh hưởng

của vệ tinh ñến trái ñất là không ñáng kể, do ñó khi hệ số tọa ñộ vuông góc ñược

hướng từ tâm trái ñất thì các thành phần của thế Newton ñược biểu diễn như hình sau:

m r

x

r

m

dt

xd.

22

2

µ−=

m r

y

r

m

dt

yd.

22

2

µ−= (2.2)

m r

z

r

m

dt

zd.

22

2

µ−=

Trong ñó : r2 = x2 + y2 + z2 (2.3)

Từ phương trình trên, Kepler có 3 ñịnh luật nổi tiếng về quỹ ñạo vệ tinh như sau :

ðịnh luật 1 : quỹ ñạo vệ tinh là ñường cong bậc 2 mà mọi tiêu ñiểm của nó là tâm của

quả ñất.

Phương trình của ñường cong bậc hai ñược viết như sau :

r =βcos1 e

p

+ (2.4)

Trong ñó :

p là thông số của ñường cong bậc 2. Trong trường hợp elip ta có:

p = a(1-e2)

a là nửa trục lớn của elip



e là ñộ lệch tâm (e = 0 là ñường tròn, e < 1 là elip, e = 1 là parabol, e>1 là hyperbol)

β là góc trung tâm

ðịnh luật 2 : Vận tốc quét diện tích của bán kính quỹ ñạo vệ tinh quay xung quanh

quả ñất là một hằng số.

ðịnh luật 3 : Bình phương của chu kì chuyển ñộng của vệ tinh tỷ lệ với lập phương

của ½ trục lớn quỹ ñạo.

Nếu quỹ ñạo là elip ta có chu kì chuyển ñộng T như sau :

µ

π 322 4 a

T = (2.5)

ðối với vệ tinh quỹ ñạo tròn có ñộ cao h, bán kính quả ñất R, ta có phương trình sau :

22

2 )(4

hRT +=µπ

(2.6)

Quỹ ñạo vệ tinh thông tin thường có dạng tròn hoặc elip.

Vận tốc của một vệ tinh thông tin ở một ñiểm bất kì trong quỹ ñạo ñược xác ñịnh bởi

công thức sau :

)12

(ar

Vr −= µ (2.7)

2.4.2 Các thông số quỹ ñạo

Có 6 thông số ñược sử dụng ñể xác ñịnh quỹ ñạo của vệ tinh trong không gian gồm:

- Hai thông số xác ñịnh mặt phẳng quỹ ñạo.

- Một thông số xác ñịnh vị trí của quỹ ñạo trên mặt phẳng.

- Hai thông số xác ñịnh dạng quỹ ñạo.

- Một thông số xác ñịnh vị trí của vệ tinh trên ñường cong elip.

2.5 Vệ tinh ñịa tĩnh

2.5.1 Các thông số quỹ ñạo

Vệ tinh ñịa tĩnh di chuyển trên quỹ ñạo dạng vòng (e=0) trong mặt phẳng xích ñạo

(i=00 ), vận tốc góc của vệ tinh bằng với trái ñất và cùng hướng với hướng của quỹ

ñạo như minh họa trong hình 1.4. Do vậy nếu ta quan sát từ mặt ñất thì vệ tinh dường

như ñứng cố ñịnh một chỗ.



ðộ lệch tâm e (Eccentricity) 0

ðộ nghiêng của mặt phẳng quỹ ñạo (Inclination) 00

Chu kì T 23 giờ 56 phút 04.09054 giây

Nửa trục lớn a 42164 km

ðộ cao của vệ tinh so với mực nước biển R0 35786 km

Vận tốc của vệ tinh Vs 3075 m/s

Từ những ñiều kiện trên cho ta chu kì quỹ ñạo dạng tròn của vệ tinh là khoảng thời

gian của một ngày tính theo thiên văn học và cũng là khoảng thời gian ñể trái ñất quay

một vòng 3600. Vì vậy T = 23 giờ, 56 phút, 04.09054 giây = 86164,09054 giây. Từ

biểu thức 2.4 có thể tính ñược nửa trục lớn a của quỹ ñạo cũng như bán kính của quỹ

ñạo. Trong thực tế một quỹ ñạo có a = 42164 km, trừ ñi bán kính của trái ñất Re =

6378 km, ta ñược ñộ cao của vệ tinh so với mực nước biển R0 = a – Re = 35786 km.

Vận tốc của vệ tinh Vs có thể ñược tính từ biểu thức 2.7, nếu chọn r = a.I.t thì ta ñược

Vs = 3075m /s. Bảng 2.1 tóm tắt các ñặc tính quỹ ñạo vệ tinh ñịa tĩnh.

Bảng 2.1 Các ñặc tính của quỹ ñạo vệ tinh ñịa tĩnh

2.5.2 Quá trình phóng vệ tinh

Một vệ tinh ñược phóng theo một trong hai phương pháp khác nhau: hoặc dùng

một tên lửa nhiều tầng hay bộ phận phóng không sử dụng lại, hoặc sử dụng một tàu

vũ trụ con thoi ñược sử dụng lại nhiều lần. Hai phương pháp phóng này ñược thực

hiện theo các cách khác nhau.

Nguyên tắc phóng vệ tinh vào quỹ ñạo là cung cấp cho nó một vận tốc thích hợp

tại ñiểm phóng xác ñịnh trong mặt phẳng quỹ ñạo, mà bắt ñầu từ việc phóng dựa trên

bề mặt trái ñất.ðiều này ñòi hỏi phải có một bộ phận phóng (launch vehicle) và một

hệ thống phản lực cụ thể.

Với vệ tinh ñịa tĩnh dạng quỹ ñạo mong muốn thường có dạng tròn trong mặt

phẳng xích ñạo và nó hình thành thông qua các quỹ ñạo trung gian gọi là quỹ ñạo

chuyển tiếp (transfer orbit). Quỹ ñạo chuyển tiếp là quỹ ñạo dạng elip với cận ñiểm

cách mực nước biển khoảng 200 km và viễn ñiểm tại ñộ cao so với mặt nước biển của



quỹ ñạo ñịa tĩnh là 35786 km. Hầu hết các bộ phận phóng thông dụng như Ariane,

Delta, Atlas Centaur…ñẩy vệ tinh vào quỹ ñạo chuyển tiếp tại ñiểm cận như hình 2.5.

Tại ñiểm này bộ phận phóng phải truyền một vận tốc 10234 m/s cho vệ tinh, sau ñó

vệ tinh rời khỏi bộ phận phóng và bay vào quỹ ñạo chuyển tiếp. Khi ñến cận ñiểm của

quỹ ñạo chuyển tiếp thì hệ thống phản lực của vệ tinh ñược kích hoạt cấp cho vệ tinh

một xung lực nhằm tăng dần vận tốc của nó lên. Quá trình này sẽ làm tăng dần tốc ñộ

của nó ñạt ñến một tốc ñộ mong muốn phù hợp với quỹ ñạo ñịa tĩnh ñó là Vs = 3075

m/s. Quỹ ñạo vệ tinh lúc này sẽ có dạng tròn và vệ tinh sẽ ở cao hơn so với mặt ñất.

Cần chú ý một ưu ñiểm khi phóng vệ tinh theo hướng ñông thì sẽ lợi về mặt tốc ñộ

cung cấp cho hệ thống phản lực do quá trình quay của trái ñất.

Hình 2.5 Quỹ ñạo chuyển tiếp

Ta sẽ xét một ví dụ vệ việc phóng sử dụng bộ phận phóng ba tầng : ñầu tiên vệ tinh

ñược phóng lên quỹ ñạo chờ bằng cách sử dụng tên lửa tần thứ nhất và tầng thứ hai.

Quỹ ñạo ñịa tĩnh

Quỹ ñạo chuyển tiếp

Quỹ ñạo ñịa tĩnh

Quỹ ñạo chuyển tiếp VA =1597

(m/s)



Quỹ ñạo chờ là quỹ ñạo tròn có ñộ cao khoảng 200 ñến 300 km so với mặt ñất. Sau ñó

vệ tinh ñược phóng lên quỹ ñạo chuyển tiếp bằng sức ñẩy của tầng thứ ba. Quỹ ñạo

chuyển tiếp là một quỹ ñạo elip mà cận ñiểm ở trên quỹ ñạo chờ và viễn ñiểm ở trên

quỹ ñạo ñịa tĩnh. Sau khi ñạt ñược quỹ ñạo mong muốn, vệ tinh ñược tách khỏi bộ

phận phóng ñể chuyển ñộng một mình trong không gian. Vệ tinh ở trên quỹ ñạo

chuyển tiếp sau ñó ñược ñiều chỉnh vào quỹ ñạo ñịa tĩnh tại ñiểm cao nhất bằng một

tên lửa gọi là ñộng cơ ñẩy lên viễn ñiểm AKM (Apogee Kick Motor) ñặt trong vệ tinh.

Vệ tinh không lập tức trở thành vệ tinh ñịa tĩnh ñứng yên ở một vị trí ñích, ñúng hơn

nó ñược ñặt lên quỹ ñạo trượt (drift orbit) ở gần quỹ ñạo ñịa tĩnh sau ñó di chuyển ñến

vị trí ñã ñịnh trước và cuối cùng ñạt tới ñiểm của quỹ ñạo ñịa tĩnh do hoạt ñộng của

một bộ phận ñẩy nhỏ.

2.5.3 Khoảng cách của vệ tinh

Khoảng cách từ trạm mặt ñất ñến vệ tinh ảnh hưởng ñến thời gian truyền dẫn các

sóng mang tần số vô tuyến gây ra trễ cho quá trình phát thông tin. Ngoài ra nó còn

liên quan ñến vấn ñề tổn hao ñường truyền. Hình 2.6 biểu diễn về mặt hình học vị trí

của trạm mặt ñất ñối với vệ tinh.

Hình 2.6 mối quan hệ về vị trí của trạm mặt ñất (ES) ñối với vệ tinh (SL)

Nếu ta gọi l là khoảng cách ñịa lý của trạm mặt ñất thì khoảng cách R từ trạm mặt ñất

ñến vệ tinh ñược xác ñịnh bởi biểu thức sau :

R = [(Re2 + (Ro + Re)

2) – 2Re(Ro + Re)cosφ]1/2 (m) (2.7)

Trong ñó : Re = 6378 km là bán kính trái ñất.



Ro = 35786 km là khoảng cách của vệ tinh ñến bề mặt trái ñất.

Với các giá trị trên thì biểu thức 2.7 có thể ñược viết gọn như biểu thức sau :

R = Ro[1 + 0.42(1-cosφ)]1/2 (2.8)

2.5.4 Trễ truy ền dẫn

Trễ truyền dẫn cho 1 hop ñơn (từ trạm mặt ñất ñến trạm mặt ñất ) ñược xác ñịnh bởi

công thức :

Trong ñó c là vận tốc ánh sáng, c = 3x108 m/s

2.5.5 Sự liên kết giữa mặt tr ời và vệ tinh

Sự liên kết giữa mặt trời và vệ tinh tại một site của trạm mặt ñất có nghĩa là mặt

trời và vệ tinh ñược nhìn cùng một hướng từ trạm mặt ñất. Khi anten trạm mặt ñất trỏ

ñến vệ tinh thì lúc ñó nó cũng trỏ ñến mặt trời. Anten sẽ giữ công suất tần số vô tuyến

ñược phát ra bởi mặt trời, ñiều này gây ra nhiễu tại anten.

Khi vệ tinh quay dọc theo trái ñất thì liên kết giữa vệ tinh và mặt trời diễn ra rất ngắn

ngủi. Nó ñược dự ñoán khả năng xảy ra 2 lần trên một năm trong nhiều phút qua 1

chu kì từ 5 ñến 6 ngày.

- Trước ñiểm phân xuân và sau ñiểm phân thu cho một trạm ở bán cầu bắc.

- Sau ñiểm phân xuân và trước ñiểm phân thu cho một trạm ở bán cầu nam.

2.5.6 Quá trình ñiều chỉnh quỹ ñạo

2.5.6.1 Hộp giữ trạm

Hoạt ñộng ñiều chỉnh quỹ ñạo vệ tinh mang tính bắt buộc nhằm tránh khả năng lạc

mất vị trí ñích danh của nó. Hoạt ñộng ñiều chỉnh này là một phần của chức năng “giữ

trạm” nhằm mục ñích duy trì vệ tinh trong hộp giữ trạm và ñược ñịnh nghĩa như một

vùng không gian ñược hình dung như trong hình 2.7. Mặt cắt này của hộp ñược xem

từ tâm trái ñất gọi là cửa sổ giữ trạm.

Cửa sổ giữ trạm ñược tạo bởi 2 góc tại tâm trái ñất và hạn chế sự trệch hướng lớn nhất

của vệ tinh về mặt kinh ñộ và vĩ ñộ. Giá trị lớn nhất của ñộ lệch tâm còn lại chỉ ra

(2.9)



khoảng vượt quá ñộ dài bán kính quỹ ñạo. Các kích thước của hộp ñược miêu tả như

trong hình 2.7 tương ứng với chỉ tiêu cửa sổ xác ñịnh.

Hình 2.7 hộp giữ trạm

2.5.6.2 Chức năng ñiều chỉnh

ðể duy trì vệ tinh trong hộp, quá trình ñiều chỉnh quỹ ñạo vệ tinh ñược thực hiện

bởi việc cấp một xung kích tốc ñộ ñến vệ tinh tại một ñiểm trên quỹ ñạo. Các xung

này ñược phát bởi việc kích hoạt bộ phận ñẩy ñược ñặt trên vệ tinh như một phần của

hệ thống con phản lực. Vệ tinh có thể ñược giữ lâu tại hộp cho ñến khi lực ñẩy ñủ lớn

ñể vệ tinh có thể rời khỏi bộ phận ñẩy. Khi không có lực ñẩy thì vệ tinh trôi dạt trong

không gian nằm ngoài sự ñiều khiển. ðể tránh khả năng va chạm với các vệ tinh ñịa

tĩnh khác, các nhà ñiều hành vệ tinh thường giữ một số lượng lớn chất nổ ñể phát

xung lực cuối cùng ñẩy vệ tinh ñến vị trí ñủ xa ñường bay của các vệ tinh khác. Ngày

nay, trong số các nhà ñiều hành vệ tinh, có một xu hướng ñể giảm nhẹ các ñặc tính kỹ

thuật của cửa sổ giữ trạm bắc – nam nhờ vậy mà thời gian sống của vệ tinh ñược mở

rộng thêm.

2.5.7 Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler là quá trình thay ñổi tần số thu tương ứng với tần số phát. Nếu

máy phát phát tại tần số f thì tần số thu tại máy thu là f ± f∆ . Khoảng dịch chuyển tần

số f∆ ñược xác ñịnh bởi công thức :

c

fVf r=∆ (Hz) (2.10)



Trong ñó Vr là giá trị tuyệt ñối của vận tốc máy thu tương ứng với máy phát, c là tốc

ñộ ánh sáng (c = 3x108 m/s).

Quá trình liên lạc với các vệ tinh ñịa tĩnh qua hiệu ứng Doppler là kết quả của quá

trình chuyển ñộng của vệ tinh trong cửa sổ giữ trạm. ðối với các vệ tinh không có

chức năng lặp, hiệu ứng Doppler hoạt ñộng 2 lần : một cho tuyến lên với giá trị uf∆ ,

và một cho tuyến xuống với giá trị Df∆ . Vì vậy ñộ dịch chuyển tần số tổng cộng cực

ñại max,Tf∆ tại trạm mặt ñất thu ñược xác ñịnh bởi công thức :

c

Vfff rDu

D

)(max,

+=∆ (Hz) (2.11)

Thông thường, giá trị vận tốc cực ñại V r,max là 10 km/h. Vì thế nó sẽ phát ra ñộ dịch

chuyển tần số cực ñại max,Tf∆ tương ứng với các sóng mang ñược phát ở tần số 100Hz

tại băng C hay 260Hz tại băng Ku. Vấn ñề này cần ñược tính ñến trong quá trình thiết

kế các bộ giải ñiều chế ñặc biệt tại tốc ñộ dữ liệu thấp (một vài kbps) bằng cách thi

hành các thiết bị khôi phục sóng mang cũng như khả năng bám sóng mang qua khẩu

ñộ tần số mong muốn.

Nói chung hiệu ứng Doppler gây ra méo trong thông tin vô tuyến băng rộng và ở

các băng tần gốc ñã ñược ñiều chế có hiện tượng giãn ra hay co lại. Theo quy ñịnh

của CCITT: ñối với hệ thống liên lạc vô tuyến mà băng tần gốc rộng khoảng 100KHz

thì ñộ dịch tần cho phép là 2Hz/1MHz.

Hiệu ứng Doppler gây nên sự dịch tần của sóng mang tín hiệu truyền hình màu

nhưng không gây ảnh hưởng nhiều trong vệ tinh quỹ ñạo elip và quỹ ñạo ñịa tĩnh.



CHƯƠNG 3 : HOẠT ðỘNG CỦA MẠNG VSAT

3.1 Quá trình lắp ñặt

3.1.1 HUB

Khi một HUB có kích thước tương ñối lớn, quá trình lắp ñặt nó khá phức tạp và

ñắt tiền. Thông thường thời gian lắp ñặt có thể nằm trong khoảng từ 1 ñến 4 tuần phụ

thuộc vào kích thước của nó và site ñược chọn. Thời gian này không bao gồm quá

trình kiểm thử thiết bị trên site.

3.1.2 VSAT

Các VSAT có thể ñược gắn trên nóc nhà (hình 3.1), trên tường (hình 3.2), hay dưới

ñất (hình 3.3).

Hình 3.1 VSAT ñược lắp ñặt trên nóc nhà



Hình 3.2 VSAT ñược lắp ñặt trên tường

Hình 3.3 VSAT ñược lắp ñặt dưới ñất Thông thường, khi lắp ñặt một VSAT cần phải trải qua 3 bước cơ bản sau :

• Khảo sát site.

• Chuẩn bị site cơ bản.

• Lắp ñặt thiết bị và kiểm tra.

Khoảng 20% tổng số site sẽ ñòi hỏi kiểm tra lại quá trình lắp ñặt. Các hệ số sau có thể

ñược sử dụng cho kế hoạch lắp ñặt : ñộ dài cáp VSAT trung bình là 60m, 30% VSAT



ñược lắp ñặt dưới ñất, 70% VSAT ñược lắp ñặt trên nóc nhà, 15% số lượng nóc nhà

ñòi hỏi phải sử dụng kỹ thuật ñặc biệt.

3.1.3 Hướng của anten

Quá trình ñịnh hướng anten một cách chính xác có ý nghĩa quan trọng ñối với

công suất phát và thu cực ñại ñến vệ tinh và từ vệ tinh ñến trạm mặt ñất. Có ít nhất 2

góc cần ñược xét ñến trong chức năng ñịnh hướng anten ñó là góc ngẩng E (elevation

angle) và góc phương vị Az (azimuth angle). Nếu quá trình truyền dẫn dựa vào sóng

mang phân cực thẳng thì góc thứ 3 cần ñược xét ñến là góc phân cực ψ.

Hình 3.4 giới thiệu góc ngẩng và góc phương vị :

- Góc phương vị Az là góc quay quanh trục thẳng ñứng theo chiều kim ñồng hồ ñược

tính từ cực bắc về mặt ñịa lý, giá trị Az ñược xác ñịnh thông qua thông số trung gian

a, với a ñược xác ñịnh từ họ ñường cong trong hình 3.5 và ñược sử dụng ñể tính Az

theo bảng trong hình 3.5. Biểu thức sau có thể ñược sử dụng cho các ñường cong

trong trường hợp ñòi hỏi ñộ chính xác cao:

a = arc tan (l

L

sin

tan) (ñộ) (3.1)

trong ñó l ñộ dài ñịa lý của trạm mặt ñất và L giá trị tuyệt ñối về ñộ chênh lệch giữa

kinh ñộ của vệ tinh và kinh ñộ của trạm mặt ñất.

- Góc ngẩng E là góc quay quanh trục nằm ngang trực giao với mặt phẳng thẳng

ñứng ñược ñề cập ở trên và ñược tính từ 00 ñến 900 từ trục ngang. Góc ngẩng E ñược

xác ñịnh từ họ ñường cong tương ứng trong hình 3.5 ứng với biểu thức sau :

E = arc tan[(cosφ - Re/(Re+R0))/(1-cos2φ)1/2] (ñộ) (3.2)

Trong ñó : cosφ = cosLcosl

Re là bán kính trái ñất = 6378 km

R0 là ñộ cao của vệ tinh = 35786 km

Biểu thức (3.1) và (3.2), hoặc hình 3.4 có thể ñược sử dụng các hướng thô của anten.

Góc phương vị ñược xác ñịnh theo hướng bắc ñịa lý trong ñó khi từ tính của cực bắc

ñược xác ñịnh bởi phạm vi ñược dùng trên site. Sự khác nhau về ñộ lệch từ tính phụ



thuộc vào từng năm và vị trí của site. Góc ngẩng phải ñược ño từ trục ngang và ñược

xác ñịnh bởi mặt phẳng ngang cục bộ.

Hình 3.4 góc ngẩng và góc phương vị (ES : trạm mặt ñất, SL: vệ tinh)

Tại băng Ku, quá trình phân cực của sóng thu ñược từ anten hầu hết ñều có dạng

thẳng và phiñơ của anten trạm mặt ñất phải ñược sắp xếp thẳng với mặt phẳng phân

cực của sóng thu, mặt phẳng này chứa ñiện trường của sóng. Mặt phẳng phân cực tại

SL ở hướng ðông

của ES

SL ở hướng

Tây của ES

ES ở bán cầu Bắc A = 180 – a A = 180 + a

ES ở bán cầu Nam A = a A = 360 - a

y

ñến SL

Mặt phẳng ngang

Hướng Bắc

Với :



vệ tinh ñược xác ñịnh bởi tầm nhìn anten vệ tinh và hướng chuẩn (reference

direction). Chẳng hạn hướng tham khảo là ñường vuông góc với mặt phẳng xích ñạo

ñối với phân cực thẳng ñứng (VP) hoặc song song với mặt phẳng xích ñạo ñối với

phân cực ngang (HP). Góc phân cực tại trạm mặt ñất là góc ψ giữa mặt phẳng ñược

xác ñịnh bởi phương thẳng ñứng của trạm mặt ñất và boresight của anten, và mặt

phẳng phân cực. ψ= 0 tương ứng với quá trình thu và phát sóng phân cực thẳng tại

trạm mặt ñất với mặt phẳng phân cực của nó chứa phương thẳng ñứng. Góc phân cực

tại trạm mặt ñất ñối với hướng tham khảo của vệ tinh trong mặt phẳng vuông góc với

mặt phẳng xích ñạo ñược xác ñịnh bởi công thức :

)coscos1(

sincos

22 Ll

l

−=ψ (3.3)

Trong ñó l và L ñược xác ñịnh như (3.1). Fiñơ của anten phải ñược quay một góc ψ

tính từ phương thẳng ñứng theo chiều kim ñồng hồ hay ngược chiều kim ñồng hồ khi

ñối diện với chảo anten phụ thuộc vào vị trí của trạm mặt ñất (tại bán cầu bắc hay bán

cầu nam) và vị trí ñó tương ứng với vệ tinh ở hướng ñông hay hướng Tây.

Sau khi hướng thô ñược thiết lập, một hướng chính xác hơn ñược biểu diễn theo giá

trị cực ñại của công suất thu từ một búp sóng vệ tinh hay một sóng mang tuyến xuống.

ðể lắp ñặt một HUB cỡ lớn trên anten bám thì các thiết bị bám có thể ñược kích hoạt

và duy trì hướng của anten theo hướng vệ tinh trong mức ñộ chính xác của thiết bị

bám dù cho vệ tinh chuyển ñộng ñến sau trong cửa sổ giữ trạm của nó. Lỗi bám

khoảng 0.2 θ3db trong ñó θ3db là ñộ rộng búp sóng nửa công suất của anten trạm mặt

ñất. Các trạm HUB cỡ nhỏ và các VSAT không ñược lắp ñặt anten bám và hướng của

anten sẽ duy trì tại ñiểm bắt ñầu của nó nếu giả thiết không có sự kìm hãm nguy hiểm

hoạt ñộng trong thiết bị anten (ví dụ như gió thổi mạnh,…). Bất kì sự chuyển ñộng

muôn nào của vệ tinh cũng ñều ñược dịch ñi một góc ñịnh hướng lại, tương ứng với

tổn hao ñộ tăng ích ñược tính cho lưới liên kết. Giá trị tổn hao ñộ tăng ích cực ñại phụ

thuộc vào lỗi ñiểm bắt ñầu và giới hạn của chuyển ñộng vệ tinh.

3.2 Các vấn ñề cần quan tâm của khách hàng



Mạng VSAT thường ñược sử dụng thay thế cho mạng số liệu ñường truyền riêng

sẵn có. Các lý do sử dụng mạng VSAT là ñể tiết kiệm chi phí, ñáp ứng ñược ñộ tin

cậy, ñộ phức tạp cũng như tốc ñộ dữ liệu. Chương này sẽ trình bày một số vấn ñề cần

quan tâm khi sử dụng công nghệ VSAT.

3.2.1 Giao diện của thiết bị ñầu cuối

Thiết bị trong nhà (IDU) là một phần của mạng mà hầu hết người sử dụng ñều có

thể nhìn thấy ñược vì nó thường ñược lắp ñặt trong các văn phòng riêng của họ. IDU

là thiết bị ñầu cuối của mạng VSAT ñược sử dụng ñể kết nối ñến các ñầu cuối riêng.

IDU liên kết chặt chẽ các cổng vào/ra với các ñầu nối riêng tương thích với các ñầu

cuối người dùng.

ðối với mạng số liệu, khách hàng có thể sử dụng vệ tinh và các VSAT có khả năng

ñáp ứng ñược các ứng dụng sẵn có và trong tương lai. Thông thường khách hàng

thường mong muốn thay thế mạng sẵn có mà không cần thay ñổi thiết bị hiện thời như

các bộ ñiều khiển cụm, các bộ xử lý ñặt trước thiết bị ñầu cuối hay các thiết bị tập

trung số liệu khác và cũng không làm thay ñổi các giao diện của thiết bị. Một số

khách hàng thậm chí bất ñắc dĩ cấu hình lại thiết bị bằng cách thay ñổi ñịa chỉ của nó

hay khoảng thời gian của các bộ ñịnh thời. Do vậy, các giao diện vật lý cần phải ñược

xác ñịnh từ hệ thống quản lý mạng (NMS) ñịnh vị tại trạm HUB. Sự thay ñổi các giao

diện hoạt ñộng riêng trong mạng VSAT không ảnh hưởng ñến các giao diện hoạt

ñộng khác tại cùng một vị trí.

3.2.2 Tính ñộc quyền của hãng sản xuất

Các chức năng của mạng VSAT thì giống nhau qua tất cả các sản phẩm ñược cung

cấp. Tuy nhiên mỗi VSAT có một thiết kế riêng và một giao thức riêng. Vì vậy, thiết

bị VSAT từ các nhà cung cấp khác nhau không thể chia sẻ các kênh vệ tinh giống

nhau, và cũng không thể chia sẽ giữa các thiết bị trung tâm mạng giống nhau trong

trường hợp mạng hình sao.

3.2.3 Thời gian lắp ñặt

Thời gian lắp ñặt gồm 2 khía cạnh :



- Thời gian ñòi hỏi cho quá trình thiết lập mạng cho cấu hình ñược ñưa ra ban ñầu:

thông thường thời gian ñể thi hành 100 nút mạng mất khoảng 90 ngày.

- Thời gian mở rộng mạng bằng cách thêm vào các site mới: một VSAT có thể ñược

thêm vào mạng trong vòng vài ngày. Khoảng thời gian này ngắn hơn so với khoảng

thời gian lắp ñặt các ñường thuê bao riêng (cỡ vài tuần). ðối với quá trình tập trung

tin tức vệ tinh (SGN), một VSAT thường ñược lắp ñặt và ñưa vào hoạt ñộng trong

vòng 20 phút.

3.2.4 Truy cập dịch vụ

Ban ñầu mạng VSAT sử dụng kiểu mạng một hướng ñể quảng bá truyền hình.

Nhưng sau ñó ña số khách hàng ñều mong muốn nâng cấp dịch vụ mạng hai hướng

ñối cho quá trình truyền dẫn số liệu. Ngoài ra, quảng bá truyền hình là sự lựa chọn rẻ

tiền một khi mạng VSAT ñược lắp ñặt và ñáp ứng ñược quá trình truyền dẫn số liệu.

Việc các nhà ñiều hành mạng yêu cầu nhà cung cấp mạng thực hiện các quá trình

kiểm tra cài ñặt trước khi triển khai ñầy ñủ toàn bộ hệ thống mạng là cần thiết. ðồng

thời ñây cũng là quá trình kiểm thử và kiểm tra các thiết bị theo yêu cầu. Căn cứ vào

ñặc ñiểm này, nhà cung cấp mạng có thể xử lý kích thước lưu lượng và kiểm tra lưu

lượng thực tế liên quan ñến quá trình thiết kế lý thuyết.

3.2.5 Tính linh hoạt

Một trong những ưu ñiểm chính của mạng VSAT là khả năng mở rộng của nó vì

có khả năng thích nghi khi thêm vào các thiết bị mới hoặc cung cấp thêm các dịch vụ

mới mà không cần phải cấu hình lại hay làm ảnh hưởng ñến hoạt ñộng của toàn bộ hệ

thống mạng. Tuy nhiên, do các ñặc tính của mạng và chất lượng của dịch vụ ñược

phát ñến người sử dụng rất nhạy với giá trị lưu lượng nên giá trị này sẽ tăng khi có

càng nhiều thiết bị ñầu cuối ñược lắp thêm vào mạng. Vì thế việc cấp lưu lượng dự

phòng cho phần không gian và HUB là rất quan trọng, cụ thể là cấp nhiều hơn 20%

lượng và 20% VSAT so với mức ban ñầu.

3.2.6 Khả năng khắc phục lỗi và hỏng hóc

Vì viễn thông là một bộ phận nhạy cảm của công ty ñể hỗ trợ trong việc kinh

doanh nên khách hàng cần quan tâm ñến những ý kiến chung về thông tin vệ tinh.



Hầu như các người quản lý công ty ñều có chút lo ngại nào ñó về công nghệ viễn

thông, do vậy việc lắp ñặt các thiết bị cảnh báo và giám sát lỗi, các chức năng phục

hồi, các thủ tục khắc phục lỗi một cách triệt ñể là rất quan trọng. Các chức năng khắc

phục hỏng hóc phải phù hợp với các yêu cầu cụ thể của khách hàng. Bao gồm các

hoạt ñộng sau :

- Khôi phục HUB.

- Khôi phục VSAT.

- Vệ tinh dự phòng.

- Các kết nối dự phòng.

Các lỗi HUB chỉ ảnh hưởng ñến một số chức năng của HUB, và vẫn cho phép

giảm bớt khả năng của mạng. Hệ thống quản lý mạng (NMS) sẽ thực hiện quá trình

nhận dạng các lỗi tập trung và thực hiện các chức năng chẩn ñoán tại mỗi VSAT.

Trong trường hợp các hỏng hóc ảnh hưởng ñến tính toàn vẹn của mạng, ví dụ như nếu

quá trình truyền dẫn VSAT có sự sai khác sẽ gây ra nhiễu cho các liên kết khác, thì

ngay lập tức sẽ gây ra sự gián ñoạn của quá trình truyền dẫn tại thiết bị ñầu cuối. Một

giải pháp ñược ñưa ra ñể khắc phục ñó là sử dụng các tín hiệu tập trung liên tục, các

tín hiệu này ñược giám sát bởi các trạm VSAT. Khi VSAT không nhận ñược tín hiệu

từ trung tâm thì nó sẽ kết thúc truyền dẫn một cách tự ñộng.

ðối với vệ tinh thì khả năng hỏng hóc sẽ hiếm hơn, thường thì mỗi vệ tinh có thời

gian sống khoảng 15 năm, sau khoảng thời gian này thì nó phải ñối diện với một số

hỏng hóc.

Khi xảy ra hỏng hóc ñối với các bộ phát ñáp thì ñòi hỏi phải chuyển mạng sang

một bộ phát ñáp khác trong cùng vệ tinh, ñiều này phụ thuộc rất nhiều vào sự thỏa

hiệp giữa nhà khai thác vệ tinh và nhà khai thác mạng. Dung lượng vệ tinh có thể

ñược cho thuê ở dạng có ưu tiên hoặc không ưu tiên. Trong phương thức cho thuê

không ưu tiên, nhà ñiều hành vệ tinh ñảm bảo quá trình sử dụng băng thông của bộ

phát ñáp và cam kết sẽ cung cấp ñúng băng thông trên một bộ phát ñáp khác trong

trường hợp có hỏng hóc xuất hiện. Trong phương thức cho thuê có ưu tiên thì dung



lượng cho thuê không ñược bảo ñảm mọi lúc và nhà ñiều hành vệ tinh có thể yêu cầu

nhà ñiều hành mạng cấp lại băng thông ñược sử dụng theo yêu cầu.

Sự chuyển hướng sang một bộ phát ñáp khác trên cùng một vệ tinh dẫn ñến sự thay

ñổi các tần số hoạt ñộng hay sự phân cực của toàn mạng. ðiều này phải ñược hoạch

ñịnh trước, trong trường hợp tín hiệu bị mất trong một khoảng thời gian ñịnh trước thì

VSAT có thể ñổi sang tần số mới và mặt phẳng phân cực mới ñồng thời tìm kiếm tín

hiệu từ trạm HUB một cách tự ñộng.

Trong bất kì trường hợp nào thì những hỏng hóc một phần hay toàn bộ mạng ñều

có thể khắc phục nếu như các kết nối dự phòng có sẵn. Nếu một liên kết bị gián ñoạn

thì lưu lượng trên liên kết ñó có thể ñược ñịnh tuyến một cách tự ñộng nhờ các

modem quay số tự ñộng. Hình 3.7 mô tả quá trình thi hành các kết nối dự phòng từ xa

ñến host.

Hình 3.7 quá trình thi hành các kết nối dự phòng từ xa ñến host

3.2.7 Thời gian ñáp ứng

Mạng chuyển mạch mặt ñất công cộng



Thời gian ñáp ứng ñược ñịnh nghĩa là khoảng thời gian trôi qua giữa quá trình

phát thoại và quá trình nhận ñược trả lời từ người trong trường hợp truyền thông tin

thoại, hay là khoảng thời gian trôi qua giữa quá trình truyền một bản tin truy vấn

ñược khởi ñầu bởi việc nhấn phím return trên bàn phím máy tính ñến lúc xuất hiện kí

tự ñầu tiên của bản tin trả lời trên màn hình máy tính.

ðối với truyền số liệu, thời gian ñáp ứng ñược tạo nên từ nhiều thành phần :

- Thời gian chờ tại phía phát có thể gây ra trễ cho quá trình dự trữ dung lượng trước

khi xuất hiện quá trình truyền dẫn.

- Thời gian truyền một bản tin phụ thuộc vào ñộ dài của bản tin và tốc ñộ bit ñược

truyền.

- Thời gian lan truyền phụ thuộc vào kiến trúc mạng và số lượng hop vệ tinh: ñối

với hop ñơn thời gian lan truyền là 0.25s, còn ñối với hop ñôi thì thời gian lan truyền

là 0.5s. Thời gian lan truyền ñược tính trên liên kết từ máy phát ñến máy thu và ngược

lại.

- Thời gian xử lý bản tin truy vấn tại máy thu và thời gian cần thiết ñể phát và

truyền tín hiệu trả lời.

- Trễ giao thức gây ra bởi quá trình khắc phục lỗi và ñiều khiển luồng giữa site phát

và site thu.

Mạng VSAT chỉ quan tâm chủ yếu ñến trễ tuyến bao gồm trễ lan truyền và trễ xử lý

gây ra bởi giao thức bắt tay giữa các VSAT và bộ xử lý HUB ñầu cuối, nhưng trừ ra

trễ xử lý của các thiết bị ñầu cuối số liệu.

3.2.8 Chất lượng ñường truyền

Thông thường mạng VSAT sử dụng tốc ñộ lỗi bit (BER) là 10-7. ðiều này bảo ñảm

cho chất lượng tín hiệu thoại và video dạng số ở mức ñộ có thể chấp nhận ñược. ðối

với thông tin số liệu, tốc ñộ lỗi bit BER không phải là một thông số chủ yếu, vì khi

quá trình truyền dẫn gây ra các lỗi tự do thì nó có thể yêu cầu các giao thức phát lại

ñược thực hiện giữa các thiết bị ñầu cuối theo phương thức end-to-end. Tuy nhiên tốc

ñộ lỗi bit ảnh hướng ñến số lần phát lại theo yêu cầu, và do vậy cũng gây ảnh hưởng



ñến trễ. Dựa trên kết quả về tính ñối xứng của tất cả các liên kết, mạng VSAT cung

cấp cùng một chất lượng dịch vụ cho mỗi khách hàng.

3.2.9 ðộ khả dụng

ðộ khả dụng ñược xác ñịnh là tỉ số của một ñơn vị thời gian trên thời gian sử dụng

tổng cộng.

A%=(tổng thời gian sử dụng – thời gian gián ñoạn)/tổng thời gian sử dụng (3.1)

ðộ khả dụng liên kết mạng là tỉ lệ phần trăm về thời gian của thông tin ñược phát tại

site với chất lượng yêu cầu (tỉ lệ lỗi bit nhỏ hơn một giá trị xác ñịnh, ví dụ như BER =

10-7 tương ứng với khoảng thời gian trong giới hạn xác ñịnh nhỏ hơn 5s). ðộ khả

dụng của mạng ñược xác ñịnh dựa trên ñộ tin cậy của thiết bị, sự suy hao truyền dẫn

và năng lượng mặt trời.

Anet = ATx Asat Alink ARx (3.2)

Trong ñó :

Anet là ñộ khả dụng của mạng.

ATx là ñộ khả dụng của trạm mặt ñất phát.

Asat là ñộ khả dụng phần không gian.

Alink là ñộ khả dụng của ñường truyền.

ARx là ñộ khả dụng của trạm mặt ñất thu.

Bảng 3.1 ñưa ra một số hệ số chung

Giá trị ñộ khả dụng là 99,7% tương ứng với thời gian gián ñoạn tích lũy là 26 giờ trên

một năm. Tuy nhiên, nhiều khả năng khách hàng sẽ không chấp nhận thời gian gián

ñoạn kéo dài trên 4 giờ trong một tuyến. Nếu như sự gián ñoạn thông tin do sự hỏng

hóc thiết bị thì cần phải thực hiện bảo trì một cách phù hợp ñể khôi phục thông tin

trong khoảng thời gian yêu cầu. Còn nếu như sự suy hao truyền dẫn tương ứng với sự

gián ñoạn thông tin thì cần phải xét ñến quá trình phân tập site. Cuối cùng, các kết nối

mặt ñất dự phòng sẽ là phương thức bảo ñảm tính liên tục cho thông tin.

3.2.9.1 ðộ khả dụng trạm mặt ñất phát và thu

Trong phần này có 2 vấn ñề cần quan tâm, ñó là : sự sai hỏng của thiết bị và ñịnh

hướng anten.



(a) Sự sai hỏng của thiết bị :

Thời gian trung bình giữa các sai hỏng (MTBF : Mean Time Between Failure) ñối với

trạm mặt ñất là 50000 (6 năm). ðộ khả dụng của các trạm VSAT từ xa phụ thuộc vào

thời gian sửa chữa tổng cộng, ñiều này tùy thuộc vào mức ñộ truy cập thiết bị dễ dàng

như thế nào

Bảng 3.1 Các hệ số ñiển hình ñối với ñộ khả dụng

Thiết bị ðộ khả dụng (%)

VSAT từ xa 99.9

Phần không gian 99.95

Tuyến 99.9

HUB 99.999

Mạng 99.7

Thông thường, thời gian sửa chữa có thể kéo dài từ vài giờ ñến vài ngày. ðộ khả dụng

của một VSAT từ xa có giá trị là 99.9% (tương ñương thời gian gián ñoạn là 9

giờ/năm). ðối với trạm HUB thì ñộ khả dụng cao hơn, thường khoảng 99.999%

(tương ñương thời gian gián ñoạn là 5 phút/năm).

(b) ðịnh hướng anten :

Quá trình này ñược thực hiện khi có sự hạn chế về mặt cơ khí một cách nghiêm trọng

của gương phản xạ anten gây ra bởi các hiện tượng khí tượng như gió mạnh, tuyết rơi

mạnh hay sự tích tụ của băng tuyết trong chảo anten.

3.2.9.2 ðộ khả dụng của phần không gian

Trong phần này có 2 vấn ñề chủ yếu, ñó là :

(a) ðộ khả dụng của dung lượng trong trường hợp tăng lưu lượng :

Các nhà ñiều hành vệ tinh cần biết dung lượng vệ tinh có sẵn trong trường hợp cần

mở rộng thêm. ðây là ñiều cần thiết ñể có ñược dung lượng phù hợp trên cùng vệ tinh

khi mạng số liệu ñang hoạt ñộng.



ðộ khả dụng của dung lượng phụ thuộc vào một khu vực thế giới xác ñịnh và thay ñổi

theo thời gian. Thật ra quá trình chuyển tiếp dung lượng phần không gian theo nhu

cầu là một thử thách lớn ñối với các nhà ñiều hành mạng.

(b) Sai hỏng của bộ phát ñáp :

Nếu như bộ phát ñáp bị hỏng là bộ phát ñáp không ưu tiên thì mạng có thể chuyển

hoạt ñộng sang một bộ phát ñáp khác trong vài giờ. Do vậy các nhà khai thác mạng có

thể thuê một bộ phát ñáp không ưu tiên với sử bảo ñảm sẽ chuyển dung lượng sang

một bộ phát ñáp khác trong trường hợp xuất hiện hỏng hóc. Nhưng chi phí này cao

hơn so với việc thuê một bộ phát ñáp ưu tiên không bao gồm quá trình bảo ñảm cho

toàn bộ hệ thống.

(c) Sai hỏng của vệ tinh :

Nếu như vệ tinh trở nên vô tác dụng thì phải chuyển mạng sang một vệ tinh khác.

ðiều này ñòi hỏi vệ tinh ñó phải có cùng băng tần và dung lượng thích hợp. Việc này

có thể mất từ vài ngày ñến vài tuần tùy thuộc vào số lượng site. Mặt khác, các VSAT

có thể ñược lắp ñặt bộ vi xử lý ñược ñiều khiển và kích hoạt chơ chế ñịnh vị một cách

tự ñộng. Sau ñó hướng của anten có thể ñược ñiều khiển một cách cục bộ hoặc từ

trạm HUB.

3.2.9.3 ðộ khả dụng của tuyến

ðộ khả dụng này ñòi hỏi các chỉ tiêu ñường truyền trong thuật ngữ công suất sóng

mang trên công suất tạp âm, C/N0, lớn hơn giá trị phần trăm về thời gian ñược xem

xét. C/N0 thay ñổi theo các ảnh hưởng của sự lan truyền (chủ yếu là fading do mưa)

và sự di chuyển của mặt trời (tăng tạp âm). Các ảnh hưởng này có xu hướng làm giảm

tỉ số C/N0 thấp hơn giá trị yêu cầu của nó và gây ra gián ñoạn kết nối như minh họa

trong hình 3.8



Hình 3.8 sự gián ñoạn kết nối gay ra do sự thay ñổi tỉ số C/N0 do mưa và chuyển

tiếp mặt trời

3.2.10 Quá trình bảo dưỡng

Quá trình bảo dưỡng có liên quan ñến các thiết bị trên mặt ñất: các trạm HUB và

các VSAT. Hầu hết khách hàng ñều mong muốn ñược hưởng các chế ñộ bảo dưỡng,

cũng như có nhân viên thực hiện một số hay tất cả các công việc.

Quá trình bảo dưỡng tại một HUB chia sẻ thông thường có liên quan ñến nhà cung

cấp dịch vụ HUB. Còn ñối với các VSAT chuyên dụng (dedicated hub) thì nhà khai

thác mạng ñều mong muốn thực hiện chế ñộ bảo dưỡng. Có hai loại hình thức bảo trì

là bảo trì tần số vo tuyến và thông tin số liệu.

Một trạm VSAT nên ñòi hỏi chế ñộ bảo dưỡng thấp nhất có thể nhằm tiết kiệm chi

phí bảo trì qua một số lượng lớn các site phân tán trên một miền dịch vụ lớn. Vì thế

mong muốn lớn nhất là việc bảo dưỡng có thể thực hiện bởi người sử dụng nội bộ.

Chẳng hạn một kĩ thuật viên nội bộ có nhiệm vụ bảo trì mạng máy tính ñã có sẵn trên

một site thì cũng có khả năng thực hiện chế ñộ bảo dưỡng thông thường tại trạm

VSAT. Nhà cung cấp mạng nên ñảm bảo ñộ khả dụng của phần cứng và phần mềm

ñược cung cấp trong một chu kì, thường là 2 năm.

3.2.11 Các rủi ro

Thời gian Thời gian gián ñoạn

Giá trị yêu cầu

Tăng dự trữ

dự trữ

C/N0



Các VSAT thường ñược ñặt tại các vùng ngoại ô hay gần các khu vực mà con

người và ñộng vật có thể ở quanh ñó. ðây là những ñối tượng thường ít ñược quan

tâm ñến. Các vấn ñề ñó là :

3.2.11.1 Bảo vệ con người và ñộng vật tránh kh ỏi sự bức xạ

Bức xạ sóng ñiện từ phải ñược giữ ở mức gây hại thấp nhất, thông thường không vượt

quá 10 mWcm-2 trên 6 giờ.

3.2.11.2 Bảo vệ phần cứng

Dựa vào phương pháp ñược mô tả như hình 3.3, ta thấy sẽ an toàn hơn nếu như ñầu ra

của các thiết bị không dễ truy cập mặc dù quá trì bảo dưỡng khó khăn hơn.

3.2.12 Chi phí

Chi phí hàng tháng của một VSAT trên một site phụ thuộc vào số lượng VSAT

trong một mạng, còn chi phí của phần không gian là một vấn ñề nhạy cảm. Trong hầu

hết các khu vực trên thế giới, các nhà ñiều hành mạng có rất ít quyền tự quyết trong

việc chọn nhà ñiều hành vệ tinh ñể ký ước. ðộ khả dụng yêu cầu cũng có một tầm ảnh

hưởng mạnh trong chi phí của mạng, vì vậy khách hàng không nên ñòi hỏi các tiêu

chuẩn kỹ thuật một cách khắt khe nếu nhưng hoàn toàn không cần ñến.

Một ưu ñiểm thường ñược ủng hộ bởi các nhà ñiều hành VSAT là sự ñiều khiển chi

phí thông tin. Chi phí ñầu tư ban ñầu bao gồm cả chi phí bảo trì, cả hai loại chi phí

này ñều nằm dưới sự kiểm soát của nhà ñiều hành mạng. Vì thế chính sách về chi phí

là một vấn ñề mang tính thực tế. Như ñã ñề cập ở trên, một các công ty hầu như

thường chuyển sang sử dụng công nghệ VSAT thay thế cho các ñường thuê bao riêng

ñang có. Vì chi phí của một liên kết trong mạng VSAT không quá cao nên cả chi phí

trong kì ngắn hạn và kì dài hạn ñều tiết kiệm hơn so với việc lựa chọn các liên kết mặt

ñất, ñiều này sẽ mang lại hiệu quả nếu công ty bao gồm một số lượng lớn các site rời

rạc ñược kết nối.



CHƯƠNG 4 : CÁC KHÍA C ẠNH LIÊN QUAN ðẾN

MẠNG VSAT

4.1 Các chức năng của mạng

Như ñã ñề cập trong chương 1, mạng VSAT thường cung cấp các dịch vụ thông

tin giữa các thiết bị ñầu cuối người dùng. Các ñầu cuối này sẽ phát tín hiệu băng gốc

ở dạng tương tự hay số, chủ yếu là tín hiệu số.

ðể tín hiệu ñược phát từ thiết bị nguồn ñến ñược thiết bị ñích thì mạng VSAT phải

cung cấp các chức năng sau :

- Thiết lập kết nối giữa máy chủ gọi và máy bị gọi.

- ðịnh tuyến tín hiệu từ máy chủ gọi ñến máy bị gọi mặc dù tài nguyên vật lý

cung cấp cho kết nối ñang xét ñược chia sẻ bởi các tín hiệu trên các kết nối khác.

- Phân phối thông tin ñảm bảo ñộ tin cậy.

Phương thức phát thông tin có ñộ tin cậy nghĩa là dữ liệu ñược phát bởi ñầu cuối này

và ñược nhận bởi ñầu cuối khác mà không có sự tổn hao hay trùng lặp.

Vấn ñề này ñã ñược trình bày ở chương 1 phần 1.4, trong ñó mạng VSAT ñược

vạch ra ñể hỗ trợ cho nhiều loại lưu lượng khác nhau. Tuy nhiên mạng không thể

chuyển tất cả các loại lưu lượng khác nhau theo cách hiệu quả về chi phí. Vì thế mạng

VSAT ñược sử dụng ñể tối ưu một tập hợp các loại lưu lượng. Nhìn chung, hầu hết

mạng VSAT ñều tối ưu cho quá trình trao ñổi số liệu mang tính tương tác.

4.2 Một số ñịnh nghĩa

4.2.1 Liên kết và kết nối

Một liên kết sẽ ñóng vai trò phục vụ cho quá trình kết nối giữa thiết bị phát và

thiết bị thu. Một mạng bao gồm nhiều liên kết và nhiều nút. Mỗi liên kết sẽ có 2 nút

kết cuối: 1 nút gửi và 1 nút nhận.

Chẳng hạn, trong mạng VSAT ta thường tìm thấy các liên kết sau :

- Các liên kết tần số vô tuyến (tuyến lên và tuyến xuống).



- Các liên kết bằng cáp giữa các khối trong nhà và khối ngoài trời, hay giữa

thiết bị trong nhà và thiết bị ñầu cuối người dùng.

- Các tuyến mặt ñất có thể (các tuyến vi ba, các ñường thuê bao, hay các tuyến

của mạng chuyển mạch công cộng…) giữa HUB và các thiết bị khách hàng.

ðối với các kết nối ñơn hướng, việc truy vấn thông tin có thể ñược thực hiện theo

một hướng, vì vậy ta có thể dùng liên kết ñơn công (simplex link) cho dạng kết nối

này. Một ví dụ của liên kết ñơn công là sóng tần số vô tuyến.

ðối với các kết nối ñòi hỏi tính tương tác thì ta sử dụng các luồng thông tin hai

hướng, luồng thông tin ñó có thể xảy ra không nhất thiết phải ñồng thời trên cả hai

hướng mà có thể xảy ra một cách luân phiên với nhau. Liên kết hỗ trợ cho kết nối như

thế ñược gọi là liên kết bán song công (half duplex). Một ví dụ ñược ñưa ra ñể minh

họa cho dạng liên kết này ñó là băng tần số vô tuyến có thể ñược sử dụng một cách

luân phiên bởi hai bộ phận phát và thu trong chế ñộ pusk-to-talk: một bộ phận sẽ phát

trong một khoảng thời gian trong khi ñó bộ phận còn lại sẽ hoạt ñộng trong chế ñộ

thu. Mỗi lần quá trình này thực hiện xong, máy phát sẽ chuyển sang chế ñộ thu và

máy thu chuyển sang chế ñộ phát và thông tin cũng ñược truyền theo hướng ngược

lại.

Khi thông tin ñược truyền trên cả hai hướng một cách ñồng thời thì liên kết ñược

sử dụng gọi là liên kết song công hoàn toàn (full duplex). Chẳng hạn như ñường

truyền từ máy ñiện thoại ñến thiết bị trong nhà IDU.

Liên kết tần số vô tuyến ñược sử dụng trong mạng VSAT là liên lết ñơn công

nhưng chúng ta vẫn có thể thực hiện ñược một kết nối ñòi hỏi các liên kết song công

hoàn toàn bằng cách sử dụng hai liên kết tần số vô tuyến, mỗi liên kết dùng cho một

hướng của luồng thông tin. Một liên kết có thể hỗ trợ cho một kết nối tại một thời

ñiểm trong chế ñộ ñơn kênh trên sóng mang (SCPC) hoặc có thể ñược dùng chung bởi

nhiều kết nối trong chế ñộ ña kênh trên sóng mang (MCPC). Hình 4.1 minh họa khái

niệm này.

4.2.2 Tốc ñộ bit



Về cơ bản, tốc ñộ bit là số lượng bit ñược truyền trên một ñơn vị thời gian (thường

ñược tính bằng giây) trên một liên kết ñã cho. Ta cần quan tâm ñến ñiểm khác biết

của một số khái niệm sau:

- Tốc ñộ bit thông tin Rb, là tốc ñộ mà tại ñó các bit thông tin truyền trên các bản

tin số liệu ñến các ñầu cuối người dùng.

- Tốc ñộ bit của kênh truyền Rc, tương ứng với tốc ñộ bit thực tế trên liên kết ñã

cho trong khi kết nối ñang ở trạng thái tích cực. Cùng với các bit thông tin, các bit

khác dùng cho quá trình sửa lỗi hay các mục ñích báo hiệu cũng có thể ñược phát ñể

tốc ñộ bit của kênh truyền trên liên kết cao hơn tốc ñộ bit thông tin.

- Tốc ñộ bit trung bình R, các liên kết không thể hoạt ñộng tại mọi thời ñiểm vì

các kết nối có thể ñược sử dụng một cách không liên tục, và trên thực tế thì lưu lượng

cụm thường ở trạng thái không tích cực làm ngắn các cụm lưu lượng tại các khoảng

ngẫu nhiên. Vì vậy tốc ñộ phát trung bình nhỏ hơn tốc ñộ bit tại các thời ñiểm khảo

sát khi liên kết ñang ở trạng thái tích cực. Giá trị trung bình này cũng có thể ñáp ứng

ñược tốc ñộ bit thông tin hay tốc ñộ bit của kênh truyền.

Chẳng hạn, xét một thiết bị ñầu cuối người dùng hoạt ñộng như một nguồn tín hiệu và

thực hiện phát bản tin với tốc ñộ trung bình là 1 bản tin /giây ñến các VSAT ñể truyền

tới trạm HUB qua liên kết vệ tinh (hình 4.1a). Mỗi bản tin chứa 1000 bit thông tin.

Nguồn tín hiệu

Giao diện băng gốc

Bộ mã hóa

FEC

Bộ ñiều chế

Sóng mang SCPC

Thiết bị trong nhà (IDU)

(a)



Hình 4.1 (a) ðơn kênh trên sóng mang (SCPC); (b) ña kênh trên sóng mang

(MCPC)

Giao diện dữ liệu của thiết bị trong nhà (IDU) của VSAT ñược thêm vào phần mào

ñầu H = 48 bit vào bản tin, sau ñó gửi khối dữ liệu (bao gồm trường dữ liệu D = 1000

bit ñược quyết ñịnh bởi phần mào ñầu H = 48 bit) ñến bộ mã hóa FEC tại tốc ñộ Rb =

64 kbps. Vì vậy khối dữ liệu dài khoảng 1048 / 64000 = 16.375 ms. Bộ mã hóa FEC

thêm một bit thừa vào mỗi bit thu ñược nghĩa là tốc ñộ mã ρ =1/2. Lúc này khối dữ

liệu ñiều chế sóng mang gồm (D + H) / ρ = 2 x 1048 = 2096 bit và các bit ñó vẫn

chiếm một khoảng thời gian là 16.375 ms tương ứng với chiều dài của khối dữ liệu.

Vì vậy tốc ñộ bit của kênh truyền là Rc = (( D + H) / ρ) x (1 / 16.375ms) = 128 kbps.

Khoảng thời gian trung bình giữa hai bản tin là 1 giây. Tốc ñộ bit thông tin trung bình

<Rb> là :

<Rb> = 1000 bit / 1s = 1 kbps

Nguồn tín hiệu

Bộ ghép kênh

Bộ mã hóa FEC

Bộ ñiều chế

Nguồn tín hiệu

Nguồn tín hiệu

Nguồn tín hiệu

Sóng mang MCPC Thiết bị trong nhà (IDU)

(b)



Liên kết chỉ hoạt ñộng ở tốc ñộ Rc = 128 kbps khoảng 16.375 ms trên mỗi giây, giá trị

trung bình của tốc ñộ bit của kênh truyền <Rc> là :

<Rc> = Rc x (16.375ms / 1s) = 2.096 kbps

4.2.3 Các giao thức

Giao thức là một thủ tục thiết lập và ñiều khiển sự thay ñổi thông tin trong mạng. ðối

với loại lưu lượng không phải dữ liệu, các giao thức thường ñơn giản và giảm bớt quá

trình thiết lập kết nối giữa hai ñiểm kết cuối của một liên kết (TV, thoại).

Quá trình thông tin số liệu giữa các bộ phận trong mạng hay giữa các mạng ñòi hỏi

kiến trúc chức năng phân lớp, kiến trúc này mô tả cách thực hiện quá trình xử lý

thông tin số liệu. Một giao thức số liệu là một tập hợp các quy tắc ñối với quá trình

thiết lập và ñiều khiển sự trao ñổi thông tin giữa các lớp ngang hàng của kiến trúc

chức năng mạng.

Một ví dụ về kiến trúc phân lớp như là mô hình liên kết các hệ thống mở OSI (Open

System Interconnection) ñược phát triển bởi tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO

(International Standard Organization). Mô hình tham khảo này ñược minh họa trong

hình 4.3.

4.2.4 Trễ

Sự chuyển tiếp thông tin từ một người sử dụng kết nối trong mạng ñến một người

sử dụng khác gây ra trễ. Như ñã ñề cập trong chương 3, trễ bắt nguồn từ thời gian ñợi,

thời gian truyền dẫn, thời gian lan truyền, thời gian xử lý, và trễ gây ra bởi các giao

thức. Trễ có tác ñộng quan trọng ñối với thời gian ñáp ứng mạng kể từ lúc người sử

dụng yêu cầu dịch vụ ñến khi dịch vụ ñược thực hiện, thời gian ñáp ứng mạng phụ

thuộc rất lớn vào loại dịch vụ ñược xét. Chẳng hạn:

- ðối với các dịch vụ chuyển tiếp số liệu, thời gian ñáp ứng mạng ñược xác ñịnh

là khoảng thời gian trôi qua kể từ khi bit ñầu tiên của bản tin số liệu phát rời khỏi ñầu

phát ñến khi bit cuối cùng của bản tin nhận ñược tại ñầu cuối ñích.

- ðối với các dịch vụ số liệu hai chiều hay dịch vụ hỏi / ñáp, thời gian ñáp ứng

của mạng VSAT ñược xác ñịnh là thời gian trải qua kể từ khi ấn phím ‘enter’ tại ñầu

cuối từ xa ñến khi kí tự ñầu tiên của ñáp ứng xuất hiện trên màn hình.



4.2.5 Thông lượng

Thông lượng THRU là tốc ñộ trung bình mà tại ñó một kết nối trong mạng phát các

bit thông tin ñến máy thu.

THRU = <Rb> (bit/giây) (4.1)

Thông lượng không ñược vượt quá tốc ñộ Rb mà tại ñó nguồn gửi các bit thông tin

vào mạng. Thậm chí nó có thể thấp hơn tốc ñộ này do phần mào ñầu, sự mất mát của

bản tin,…do quá trình ñiều khiển luồng gây ra. Nó bị giới hạn bởi thông lượng cực

ñại và là chức năng của quá trình tải mạng. Khi nguồn tăng tốc ñộ ñầu vào của nó lên

thì thông lượng hiện thời của nó sẽ tăng ñến một giới hạn và sau ñó duy trì ở một giá

trị không ñổi.

4.2.6 Hiệu suất kênh truyền

Hiệu suất kênh truyền ñược xác ñịnh bởi hiệu suất kết nối bằng cách so sánh thông

lượng của nó với tốc ñộ Rb mà tại ñó nguồn phát các bit thông tin :

b

b

R

R ><=η (4.2)

4.2.7 Tính hiệu dụng của kênh truyền

Tính hiệu dụng của kênh truyền là tỉ số giữa thời gian sử dụng kết nối trên tổng thời

gian rỗi cộng với thời gian sử dụng kết nối.

4.3 ðặc tính lưu lượng

ðặc tính lưu lượng bao gồm các vấn ñề khác nhau phụ thuộc vào các bộ phận có liên

quan và thời gian ñược xét trong các giải pháp mạng.

4.3.1 Dự ñoán lưu lượng

ðây là quá trình dự ñoán loại và số lượng lưu lượng ñược truyền tải qua mạng tại các

giờ cao ñiểm. Những dự ñoán như vậy bao gồm: các lưu lượng bị gián ñoạn trong các

dịch vụ khác nhau, sự biến ñổi về số lượng lưu lượng, sự gián ñoạn từ site ñến site,

mức ñộ không ñối xứng của các dịch vụ hai hướng.Thông thường thì người sử dụng ít

hiểu sâu về việc lập dự án hoạt ñộng một cách chính xác nên việc dự ñoán lưu lượng

sẽ gặp rất nhiều khó khăn và thường thì ñộ chính xác không cao.

4.3.2 Các phép ño lưu lượng



Việc ño lưu lượng có liên quan ñến quá trình thu thập các giá trị thực tế của luồng

lưu lượng ñể cung cấp các giá trị ñặc trưng của các thông số bao gồm các mô hình lưu

lượng. Việc này giúp cho ta hiểu một cách rõ ràng các thông số ñó, khi nào dùng

chúng và dùng trong trường hợp nào. Các phép ño chỉ có giá trị một khi mạng hoạt

ñộng, hoặc có thể ưu tiên sử dụng trong quá trình lắp ñặt mạng, hay trong quá trình

thay thế mạng có sẵn. Trong quá trình thực hiện các phép ño trên mạng có sẵn mà

ñược thay thế bởi mạng VSAT, nếu như dựa vào kích thước của mạng thì sẽ có một

số rủi ro, khi ñó các ñội ngũ khách hàng có thể thay ñổi thói quen làm việc và giao

tiếp một khi mạng VSAT ñi vào hoạt ñộng. Ví dụ, theo kinh nghiệm cho thấy thông

tin thống kê ñược cung cấp bởi hệ thống quản lý mạng (NMS) chỉ ra số cuộc gọi và số

lượng bản tin ñược gửi vào mạng bằng các thiết bị ñầu cuối người dùng, các thông tin

này có thể ñủ ñối với chức năng tính cước và giám sát mạng nhưng không ñủ chính

xác ñối với kích thước mạng. Do vậy nó không thể ñưa vào tài khoản số lượng bản tin

ñược phát trong mạng một cách chính xác, cũng như thông tin ñược truyền theo

phương thức end-to-end hay các giao thức cục bộ. Những giao thức như vậy ứng với

quá trình ñiểu khiển luồng và sửa lỗi, ñồng thời nó cũng ảnh hưởng ñến lượng lưu

lượng thực tế trong mạng và thông lượng của mạng.

4.4 Mô hình tham chiếu OSI ñối với các thông tin số liệu

Mô hình tham chiếu OSI ñược trình bày một cách có hệ thống ñể cung cấp một

cách cơ bản các tiêu chuẩn xác ñịnh ñối với quá trình kết nối các hệ thống máy tính

với nhau. Xuất phát từ việc nhận thức ñược sự khác nhau trong quá trình thiết lập

phần cứng và phần mềm ở các chi nhánh khác nhau của cùng một tổ chức, ñồng thời

sự không tương thích của các hệ thống mạng cũng là một vấn ñề khó khăn trong quá

trình trao ñổi thông tin nên các tiêu chuẩn này trở nên thật sự cần thiết. Trong quá

trình cố gắng khắc phục sự không tương thích này và tạo ra một khả năng ñộc lập cho

các hệ thống thông tin, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO ñã xây dựng mô hình xác ñịnh

bảy lớp chức năng cho các giao thức như minh họa trong hình 4.2.

Hình này biểu diễn hai ngăn giao thức của các lớp, mỗi ngăn ứng với một trong hai hệ

thống ñược kết nối với nhau. Hệ thống bên trái là thiết bị phát làm nhiệm vụ phát số



liệu ñến hệ thống bên phải (thiết bị thu ). Trong một thiết bị, mỗi lớp biểu diễn một

giao diện bao gồm một hay nhiều ñiểm truy cập dịch vụ và cung cấp các dịch vụ cho

các lớp cao hơn khi sử dụng các dịch vụ ñược cung cấp bởi các lớp thấp hơn. Các lớp

trong các chồng giao thức khác nhau tại cùng một mức gọi là các lớp ngang hàng. Ở

mỗi lớp có hai quá trình xử lý hoạt ñộng qua lại tương ứng với hai thiết bị phát và thu,

trong ñó các bản tin ñược trao ñổi tương ứng với các lớp giao thức.

Hình 4.2 Mô hình tham chiếu OSI Bản tin ñược phát tại các lớp ñã cho trên thực tế sẽ ñược chuyển xuống các lớp kết

tiếp thấp hơn, quá trình này ñược thực hiện bởi cả phần cứng lẫn phần mềm trên cùng

một thiết bị. Theo cách này, ñường truyền số liệu thực tế sẽ dẫn xuống các lớp dưới

ðường truyền số liệu thực tế

Lớp ứng dụng

Lớp trình bày

Lớp phiên

Lớp vận chuyển

Lớp mạng

Lớp liên kết số liệu

Lớp vật lý

Lớp ứng dụng

Lớp trình bày

Lớp phiên


Lớp mạng


Lớp vật lý

ðường truyền vật lý

Giao thức lớp ứng dụng

Giao thức lớp trình bày

Giao thức lớp phiên

Giao thức lớp vận chuyển

Giao thức lớp mạng

Giao thức lớp liên kết số liệu

Giao thức lớp vật lý

Xử lý phát

Xử lý thu



thấp hơn, dọc theo ñường truyền vật lý bên dưới lớp vật lý (ñây là ñường truyền ñể

kết nối hai hệ thống với nhau) sau ñó ñi ngược trở lên các ngăn giao thức một lần nữa.

Các thông ñiệp giữa các lớp ñược gọi là ñơn vị số liệu giao thức PDU (Protocol Data

Unit) . Một PDU bao gồm có một khối dữ liệu ñược dẫn ñầu bởi phần header (H) và

có thể theo sau bởi phần trailer (T). Khi một lớp ñã cho muốn phát một PDU ñến các

lớp ngang hang trên hệ thống khác, nó sẽ chuyển PDU ñó xuống các lớp thấp hơn kế

tiếp kèm theo một số các thông số có liên quan ñến dịch vụ ñược yêu cầu. Lần lượt

từng lớp thấp hơn sẽ nhận PDU của lớp cao hơn như dữ liệu của nó, sử dụng các

thông số ñể xác ñịnh phần header rồi gắn vào header riêng của nó, và cũng có thể gắn

them phần trailer, việc này sẽ giúp cho các lớp ngang hàng với nó trên các hệ thống

khác nhận biết ñược phần dữ liệu dành cho nó. Quá trình này ñược gọi là quá trình

ñóng gói và ñược minh họa trong hình 4.3.

Khi một thiết bị nhận ñược bản tin, nó sẽ lần lượt gửi bản tin ñó qua các lớp. Mỗi lớp

sẽ làm nhiệm vụ giải mã phần header của bản tin và xử lý dữ liệu dựa trên các thông

tin giải mã ñó sau ñó gỡ bỏ phần header trước khi chuyển bản tin ñó lên các lớp cao

hơn tiếp theo.

Ba lớp thấp nhất liên quan chủ yếu ñến các vấn ñề thông tin và truyền dẫn trong khi

ñó bốn lớp cao hơn lại liên quan ñến quá trình trao ñổi thông tin từ ñầu cuối này ñến

ñầu cuối khác. Một hệ thống máy tính (gồm cả phần cứng và phần mềm) tương thích

với các quy tắc và tiêu chuẩn này ñược gọi là hệ thống mở ñồng thời các hệ thống này

có thể kết nối với nhau trong môi trường hệ thống mở.

4.4.1 Lớp vật lý

Lớp vật lý có liên quan ñến quá trình chuyển tiếp thông tin hiện có trên ñường truyền

vật lý mà tạo thành một liên kết. Vì thế nó liên quan ñến tất cả các vấn ñề truyền dẫn

bit: dạng bit, tốc ñộ bit, tỉ lệ lỗi bit, quá trình sửa lỗi phía thu (FEC), mã hóa và giải

mã, ñiều chế và giải ñiều chế,…

4.4.2 Lớp liên kết số liệu



Lớp liên kết số liệu ñảm bảo việc phân phát dữ liệu có ñộ tin cậy cao qua liên kết vật

lý. Nó làm nhiệm vụ gửi khối dữ liệu (hay còn gọi là khung) và cung cấp quá trình

nhận dạng khung cần thiết, ñiều khiển lỗivà ñiều khiển luồng.

Hình 4.3 quá trình ñóng gói từ lớp ñến lớp trong mô hình tham chiếu OSI

4.4.1.1 Quá trình phát hiện các khung bị hỏng, bị mất hoặc trùng nhau và khắc

phục lỗi

AH

data

data

data PH

data SH

data TH

data NH

data DH DT

bits

Giao thức lớp ứng dụng

Giao thức lớp trình bày

Giao thức lớp phiên

Giao thức lớp vận chuyển

Giao thức lớp mạng

Giao thức lớp liên kết số liệu

Tên của ñơn vị trao ñổi

data

APDU

PPDU

SPDU

TPDU TPDU

gói

khung

bit



ðầu phát sẽ thiết lập các khung có kích thước khoảng vài trăm byte rồi phát các

khung ñó một cách tuần tự. Các khung ñược nhận biết bởi nhờ các nhóm bit ñặc biệt ở

ñầu khung và cuối khung. Cần phải có các giải pháp phòng ngừa ñể tránh trường hợp

các nhóm bit này xuất hiện trong trường dữ liệu.

Lúc nhận ñược các khung, phía thu sẽ gửi các khung báo nhận ACK. Tuy nhiên, khi

tạp âm trên ñường truyền gây ra các lỗi bit thì thiết bị thu phải có khả năng phát hiện

lỗi. Việc này ñược thực hiện nhờ vào các bit tổng kiểm tra (checksum bits) trong phần

trailer của khung. Nếu như việc tổng kiểm tra không ñúng thì thiết bị thu sẽ gửi khung

báo chưa nhận ñược NACK ñến thiết bị phát. Nếu như không nhận ñược khung báo

nhận trong giới hạn thời gian cho trước thì thiết bị phát sẽ thực hiện phát lại khung ñó.

Vì thế các khung NACK sẽ ñược gửi về phía phát và quá trình phát lại khung sẽ diễn

ra cho ñến khi ñầu thu nhận ñược các khung hoàn chỉnh. Việc phát nhiều khung có

thể gây ra sự lặp khung. ðiều này xảy ra nếu như ñộ trễ tuyến vượt quá giới hạn thời

gian phát lại. Một hay nhiều khung giống nhau có thể phát lại trước khi ñầu thu gửi

báo nhận ACK. ðể khắc phục vấn ñề này, số thứ tự trong phần header của khung

ñược sử dụng ñể chỉ ra cho ñầu thu biết khung nhận ñược là khung mới hay khung

lặp. Vì vậy các khung lặp lại sẽ bị loại bỏ.

4.4.1.2 ðiều khiển luồng

Một số quá trình ñiều chỉnh lưu lượng phải luôn ñược thực hiện ñể thông báo cho

phía phát biết bộ ñệm dữ liệu tại ñầu thu còn trống bao nhiêu ở bất kì thời ñiểm nào.

Quá trình này ñược thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật của sổ trượt, ñó là: tại bất kì

thời ñiểm nào thì phía phát cũng luôn duy trì một danh sách số thứ tự liên tiếp nhau

ứng với các khung ñược phép gửi.Các khung này yêu cầu phải ñặt trong cửa sổ phát.

Tương tự phía thu cũng duy trì một cửa sổ thu ứng với các khung mà nó ñược phép

nhận.

4.4.3 Lớp mạng

Lớp mạng ứng với quá trình ñịnh tuyến các gói tin từ nguồn tới ñích. Vì thế, việc

ñịnh tuyến liên quan ñến quá trình truyền dữ liệu qua nhiều liên kết trong mạng. Việc

này giúp cho quá trình nhận dạng ñích (chức năng ñịnh ñịa chỉ), nhận dạng ñường dẫn



(ñịnh tuyến), và ñiều khiển nghẽn. ðồng thời nó cũng hỗ trợ các liên kết người dùng

cho mục ñích lập phiếu (chức năng tính cước).

4.4.3.1 ðịnh ñịa chỉ

Lớp mạng cung cấp chức năng nhận dạng ñích ñến của khối dữ liệu. Do vậy, thiết

bị thu sẽ ñược nhận biết nhờ vào ñịa chỉ ñích của gói tin. Tuy nhiên ñịa chỉ này có thể

thay ñổi khi ñi từ mạng này sang mạng khác. Chẳng hạn, thiết bị ñầu cuối có thể là

một phần tử của mạng cục bộ (LAN) ñược kết nối ñến mạng VSAT. ðịa chỉ của ñầu

cuối cụ thể ñó trong mạng LAN có thể khác với ñịa chỉ của nó nếu xét trong mạng

VSAT. Vì thế nó phải ñược chuyển lên lớp mạng ñể thực hiện việc ánh xạ ñịa chỉ một

cách thích hợp.

4.4.3.2 ðịnh tuyến thông tin

Lớp mạng phụ trách việc xác ñịnh các liên kết nào ñược dùng. Quá trình sử dụng

liên kết có thể dựa trên cơ sở ấn ñịnh cố ñịnh hay theo nhu cầu.

4.4.3.3 ðiều khiển nghẽn

Lớp mạng cũng phụ trách việc xác ñịnh các liên kết ñược sử dụng như thế nào.

Chẳng hạn nó ñược chuyển lên lớp mạng ñể ñiều chỉnh luồng lưu lượng nhằm tránh

nghẽn trên ñường truyền nếu như luồng lưu lượng vượt quá dung lượng của ñường

truyền.

4.4.3.4 Tính cước

Lớp mạng cũng giám sát số lượng thông tin ñược phân phối tại ñầu vào và ñầu ra

của mạng ñể cung cấp thông tin tính cước.

4.4.4 Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển ñảm bảo ñộ tin cậy cho quá trình vận chuyển dữ liệu từ thiết bị

nguồn ñến thiết bị ñích. Vì thế nó có thể xem là lớp end-to-end: liên quan ñến các

chức năng ñược yêu cầu giữa các thiết bị ñầu cuối, có khả năng truyền thông qua

nhiều mạng khác nhau.

4.4.4.1 Truyền dữ liệu từ ñầu cuối ñến ñầu cuối (end-to-end)



Lớp vận chuyển nhận dữ liệu từ lớp phiên, chia nó ra thành các ñơn vị nhỏ hơn

nếu cần, sau ñó chuyển chúng xuống lớp mạng và bảo ñảm tất cả các khối ñều ñến

ñầu cuối kia một cách chính xác.

4.4.4.2 Ghép kênh

Lớp vận chuyển có thể thực hiện việc ghép nhiều kết nối vận chuyển vào một kết

nối duy nhất, quá trình này ñược gọi là ghép kênh

4.4.4.3 ðiều khiển luồng

Lớp vận chuyển ñảm nhiệm việc ñiều khiển luồng thông tin giữa các ñầu cuối, quá

trình ñiều khiển luồng ở ñây khác với ñiều khiển luồng ở lớp liên kết số liệu mặc dù

nó ñược thực hiện bởi phương thức tương tự.

4.4.5 Các lớp cao (5 ñến 7)

Các lớp này bao gồm lớp phiên, lớp trình bày và lớp ứng dụng. Tất cả chúng ñều

là lớp end-to-end. Các lớp này không liên quan ñến mạng VSAT vì thế chúng sẽ

không ñược trình bày ở ñây.

4.5 Cấu hình giao thức của mạng VSAT

4.5.1 Các cấu hình vật lý và giao thức của mạng VSAT

Một mạng VSAT chủ yếu cung cấp một kết nối giữa một ñầu cuối người dùng từ

xa và một máy chủ Host. Hình 4.6 minh họa hai dạng kết cuối ñầu cuối (máy tính host

và ñầu cuối người dùng) và mạng VSAT ở giữa. Một dạng là cấu hình vật lý chỉ ra

loại thiết bị hỗ trợ kết nối và một dạng khác là cấu hình giao thức trình bày các lớp

ngang hàng giữa các thiết bị trên. Cấu hình vật lý ở ñây trình bày giao diện băng gốc

HUB là một phần của thiết bị trong nhà của HUB mà các máy tính chủ kết nối ñến,

còn giao diện băng gốc VSAT là một phần của thiết bị trong nhà của VSAT mà các

ñầu cuối người dùng kết nối ñến. Cấu hình giao thức trình bày các giao thức tương

ứng của các lớp từ một ñến bảy ñối với máy tính host và ñầu cuối người dùng và các

giao thức ñược giảm bớt ñối với bộ xử lý ñầu cuối và giao diện ñầu cuối của thiết bị

trong nhà của VSAT. Một cấu hình như vậy cho phép chuyển ñổi giao thức mà sẽ

ñược trình bày ngay bây giờ.

4.5.2 Quá trình chuyển ñổi giao thức



Mạng VSAT sẽ hoạt ñộng thuần túy như một “kết nối cáp trên không” tại lớp vật lý,

ñồng thời quá trình kết nối các thiết bị ñầu cuối khách hàng lại với nhau (các ñầu cuối

Hình 4.4 cấu hình vật lý và cấu hình giao thức của mạng VSAT

Lớp vật lý


Lớp mạng


Lớp 5 ñến 7

Máy chủ (HC)

Lớp vật lý

FEC Mo-Demod


ðiều khiển truy nhập

kênh vệ tinh

ðiều khiển liên kết số liệu

Lớp mạng Lớp mạng

Lớp vật lý


Lớp mạng


Lớp 5 ñến 7

Kênh vệ tinh


Giao diện băng gốc HUB

Mạng VSAT

Vệ tinh


(IDU)


(IDU)


(IDU)

Máy chủ (HC)







Giao diện băng gốc VSAT

FEC Mo-Demod

ðiều khiển truy nhập

kênh vệ tinh

ðiều khiển liên kết số liệu

Lớp mạng

Lớp vật lý


Lớp mạng



người dùng và máy chủ) cũng ñược thực hiện một cách dế dàng (hình 4.6). Tuy nhiên

ñiều này sẽ không khả thi ñối với các ñặc tính của kênh truyền vì thông tin ñược

truyền trên các liên kết tần số vô tuyến sẽ bị ảnh hưởng bởi trễ truyền và tốc ñộ lỗi bit.

ðặc tính này khác với các liên kết mặt ñất vì các liên kết mặt ñất thường có trễ và tốc

ñộ lỗi bit thấp hơn so với liên kết vệ tinh. Tương tự, các giao thức có hướng sử dụng

cho liên kết mặt ñất sẽ không còn hiệu quả ñối với liên kết vệ tinh. Do vậy cần phải

xét ñến các giao thức khác ñối với việc truyền dữ liệu qua liên kết vệ tinh. Tuy nhiên

các giao thức như vậy không thể là giao thức end-to-end, ñiều này sẽ dẫn ñến việc

thay ñổi giao thức thực thi trên các thiết bị ñầu cuối khách hàng. Vì thế giải pháp

ñược ñưa ra là thực hiện một số dạng chuyển ñổi giao thức ở cả giao diện băng gốc

HUB và giao diện băng gốc VSAT. Sự hoán chuyển các giao thức ñầu cuối thành các

giao thức liên kết vệ tinh ñược gọi là sự mô phỏng (emulation). Vì thế nếu quá trình

hoán chuyển diễn ra một cách phù hợp nghĩa là nó bảo ñảm sự thông suốt từ ñầu cuối

ñến ñầu cuối thì khi ñó các thiết bị ñầu cuối sẽ xem như chúng ñược kết nối trực tiếp

với nhau.

Trong hình 4.4, chỉ các lớp thấp hơn (lớp mạng, lớp liên kết số liệu và lớp vật lý) mới

ñược mô phỏng. Tuy nhiên một số dịch vụ có thể yêu cầu quá trình mô phỏng thực

hiện tại lớp vận chuyển.

Việc hoán chuyển giáo thức lớp mạng ñược thực hiện bằng cách ánh xạ ñịa chỉ ñối

với các ñầu cuối của khách hàng. ðiều này cho phép các ñịa chỉ mạng ñộc lập với ñịa

chỉ khách hàng.

Lớp liên kết số liệu ñược chia thành hai lớp con :

- Lớp con liên kết số liệu : cung cấp chức năng ñiều khiển liên kết số liệu qua

liên kết vệ tinh từ việc ñiều khiển liên kết số liệu giữa các giao diện mạng

VSAT và các thiết bị ñầu cuối khách hàng.

- Lớp con truy nhập kênh vệ tinh : tương ứng với việc truy nhập kênh vệ tinh

bằng nhiều sóng mang ñược phát bởi các VSAT hay trạm HUB.

Cuối cùng là lớp vật lý, mỗi trạm mặt ñất (HUB hay VSAT) phải cung cấp một giao

diện vật lý mà hỗ trợ cho kết nối vật lý. Ở phía khách hàng, giao diện vật lý tương



ñương với thiết bị phần cứng người dùng. Ở phía vệ tinh phải cung cấp quá trình khắc

phục lỗi ñể bảo vệ dữ liệu bằng phương thức sữa lỗi ñầu thu (FEC), các kỹ thuật mã

hóa và giải mã, và kỹ thuật ñiều chế hay giải ñiều chế sóng mang.

4.5.3 Các lý do ñể thực hiện hoán chuyển giao thức:

Các liên kết vệ tinh khác với liên kết mặt ñất ở hai ñiểm, ñó là :

- Trễ lan truyền từ một site ñến một site khác qua liên kết vệ tinh lớn cỡ 270ms,

trong khi ñó trễ trên các liên kết mặt ñất chỉ khoảng vài ms ñến 10ms.

- Tốc ñộ lỗi bit : các liên kết vệ tinh thường bị hỏng do tạp âm do tạp âm gây

ảnh hưởng ñến quá trình giải ñiều chế sóng mang, tốc ñộ lỗi bit có thể giảm

ñến mức 10-7, mặc dù nó có sử dụng quá trình sửa lỗi phía thu (FEC) nhưng

vẫn cao hơn so với các liên kết mặt ñất.

Sau ñây sẽ trình bày các ñặc ñiểm gây ảnh hưởng ñến giao thức ñược truyền trên

liên kết vệ tinh.

4.5.3.1 Ảnh hưởng ñến quá trình ñiều khiển lỗi

Một ví dụ sau liên quan ñến quá trình truyền dẫn luồng số liệu qua kết nối từ máy

chủ ñến ñầu cuối người dùng sử dụng các giao thức yêu cầu phát lai tự ñộng ARQ

(Automatic Repeat Request) ñối với quá trình ñiều khiển lỗi. Lớp liên kết số liệu sẽ

nhận các gói dữ liệu từ lớp mạng và thực hiện ñóng gói nó bằng cách thêm vào

phần ñầu khung header và phần cuối khung trailer của liên kết số liệu (hình 4.3).

Sau ñó khung này ñược phát qua mạng ñến lớp liên kết số liệu của ñầu cuối người

dùng và xác ñịnh tình trạng của khối dữ liệu bằng thông tin phát hiện lỗi chứa

trong phần cuối khung. Nếu dữ liệu nhận ñược không có lỗi thì ñầu cuối người

dùng sẽ gửi bản tin báo nhận ACK trở về máy chủ. Nếu không nó sẽ gửi bản tin

NACK Nếu máy chủ nhận ñược bản tin NACK hoặc không nhận ñược bản tin

NACK sau khoảng thời gian trễ nào cho trước thì nó sẽ phát lại khung ñó.

Xét 3 giao thức ARQ (hình 4.5) :

- Giao thức dừng và chờ SW (Stop and Wait): máy chủ sẽ ñợi cho ñến khi nhận

ñược bản tin báo nhận ACK trước khi gửi khung kế tiếp. Nếu nhận ñược bản tin

NACK, máy chủ sẽ phát lại khung ñó (hình 4.5a).



- Giao thức GBN(Go-back-N): máy chủ sẽ phát các khung một cách tuần tự nếu

nó không nhận ñược bản tin NACK nào. Khi nhận ñược bản tin NACK ñối với

khung N, nó sẽ phát lại các khung từ khung N trở ñi(hình 4.5b).

- Giao thức phát lại có lựa chọn SR (Selective-Repeat): máy chủ sẽ phát các

khung một cách tuần tự nếu nó không nhận ñược bản tin NACK nào. Khi nhận

ñược bản tin NACK ñối với khung N trong khi ñang gửi khung thứ (N+n) thì

nó sẽ phát lại khung N sau khung (N+n) rồi tiếp tục phát khung (N+n+1) và

các khung tiếp theo. (Hình 4.5(c), ở ñây n = 2).

Hình 4.5 (a) giao thức Stop and Wait, (b) giao thức Go-back-N, (c) giao thức

Selective Repeat

4.5.3.2 Ảnh hưởng ñến quá trình ñiều khiển luồng

Các giao thức tại lớp liên kết dữ liệu và lớp vận chuyển thường sử dụng cửa sổ trượt

cho mục ñích ñiều khiển luồng. Trong những trường hợp như thế chỉ có bản tin ACK

ñược gửi. Nếu không nhận ñược bản tin ACK trước khoảng thời gian time-out, ñầu

phát sẽ phát lại các ñơn vị dữ liệu của giao thức mà không nhận ñược. ðầu phát chỉ có



thể gửi ñược một số lượng giới hạn các ñơn vị dữ liệu giao thức sau khi nhận ñược

bản tin báo nhận ACK cuối cùng. Các ñơn vị này yêu cầu phải ñặt trong các cửa sổ

phát.Cửa sổ sẽ trượt ñi một vị trí mỗi khi nhận ñược một bản tin ACK. Tương tự ñầu

thu chỉ nhận ñược một số lượng giới hạn các ñơn vị dữ liệu giao thức, bất kì một ñơn

vị dữ liệu giao thức nào ñược truyền ñến mà nằm ngoài cửa sổ thì bị loại bỏ. Cửa sổ

sẽ trượt ñi một vị trí mỗi khi phát một bản tin ACK.

4.6 ða truy nhập

Các trạm mặt ñất của mạng VSAT giao tiếp với nhau thông qua vệ tinh theo phương

thức sóng mang ñiều chế. Tùy theo cấu hình mạng, số lượng sóng mạng và loại sóng

mang sẽ ñược ñịnh tuyến một cách ñồng thời trong cùng một bộ phát ñáp của vệ tinh.

Hình 4.12 minh họa các trường hợp có thể thực hiện khác nhau:

- Với mạng VSAT một hướng, trong ñó các trạm HUB thực hiện việc quảng bá

các khối dữ liệu ñược ghép kênh phân chia theo thời gian ñến các VSAT chỉ nhận, khi

ñó chỉ có một sóng mang ñược chuyển tiếp nhờ bộ phát ñáp của vệ tinh. Do ñó không

có sóng mang nào khác tham gia vào quá trình truy nhập và không cần giao thức ña

truy nhập.

- Với mạng dạng sao hai hướng, các sóng mạng từ các VSAT và trạm HUB

cùng tham gia vào quá trình truy nhập bộ phát ñáp vệ tinh.

- Với mạng dạng lưới hai hướng thì không có trạm HUB và chỉ có các sóng

mang ñược phát bởi các trạm VSAT tham gia truy nhập bộ phát ñáp của vệ tinh.

Các mạng một hướng :

tài nguyên vệ tinh

Các VSAT HUB

ðơn truy nhập (không cần giao thức ña truy nhập)



Các mạng dạng sao hai hướng :

Các mạng dạng lưới hai hướng :

Hình 4.6 ða truy nhập ñối với các cấu hình khác nhau


ða truy nhập

Phía phát Phía thu

Các VSAT


HUB

ða truy nhập

HUB Phía phát

Phía thu

Các VSAT



4.6.1 Các giao thức ña truy nhập cơ bản Hình 4.13 minh họa các cách phân chia băng thông của bộ phát ñáp của vệ tinh giữa

nhiều sóng mang theo thời gian

ðA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO T ẦN SỐ (FDMA)

ðA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TH ỜI GIAN (TDMA)

ðA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ (CDMA)

Hình 4.7 Các giao thức ña truy nhập cơ bản

- ða truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) là phương thức phân chia băng thông

B của bộ phát ñáp vệ tinh thành các băng tần con b nhỏ hơn cho mỗi sóng mang. Các

băng tần con ñược chia ñối với một sóng mang xác ñịnh như trong hình 4.7 phải phù

hợp với ñộ rộng băng tần của sóng mang, ñộ rộng băng tần này phụ thuộc vào tốc ñộ

bit truyền và loại ñiều chế và mã hóa. Tốc ñộ bit của các sóng mang có thể tương

ñương với lưu lượng của một kết nối ñơn hướng gọi là chế ñộ ñơn kênh trên sóng

mang (SCPC) hoặc tương ñương với lưu lượng của nhiều kết nối ñơn hướng mà ñược

ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) gọi là chế ñộ ña kênh trên sóng mang

(MCPC).

Thời gian b B

Thời gian B

Thời gian B



- ða truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) là phương thức phân chia toàn bộ

băng tần B của bộ phát ñáp cho mỗi sóng mang trong một khoảng thời gian giới hạn

ñược gọi là khe thời gian. TDMA là một hệ thống trong ñó các trạm mặt ñất dung

chung một bộ phát ñáp trên cơ sở phân chia thời gian, ñể làm ñược việc này cần sử

dụng một sóng mang ñiều chế số. Ở TDMA, trục thời gian ñược phân chia thành các

khoảng thời gian gọi là các khung TDMA. Ngoài ra, mỗi khung TDMA ñược chia

thành các khe thời gian, các khe thời gian này ñược ấn ñịnh cho mỗi trạm mặt ñất.

Mỗi trạm mặt ñất phát các tín hiệu có cùng tần số sóng mang và chiếm toàn bộ băng

tần của bộ phát ñáp của vệ tinh. Vì các khe thời gian khác nhau ñược ấn ñịnh cho tất

cả các trạm mặt ñất nên chỉ có tín hiệu từ một trạm mặt ñất chiếm bộ phát ñáp vệ tinh

trong thời gian cho phép, và không bao giờ xảy ra trường hợp tín hiệu từ hai trạm mặt

ñất trở lên chiếm bộ phát ñáp của vệ tinh trong cùng một thời ñiểm.

Ở TDMA, các sóng mang ñược phát và thu dưới dạng cụm. Mỗi cụm gồm có phần

tiêu ñề có hai bit thứ tự, một bit cho sóng mang và một bit ñịnh thời ñạt ñược nhờ các

bộ giải ñiều chế ở VSAT thu, tên gọi khác của nó là từ duy nhất ñể báo cho ñầu thu

biết ñiểm bắt ñầu của trường dữ liệu. Phần tiêu ñề ñược theo sau bởi phần trường số

liệu chứa lưu lượng liên kết với một hay nhiều kết nối ñơn hướng. Nếu chỉ có một kết

nối ñơn hướng thì cụm này là cụm ñơn kênh trên sóng mang (SCPC burst), nếu có

nhiều kết nối ñơn hướng thì cụm này là cụm ña kênh trên sóng mang và ñược chia

thành các cụm con, mỗi cụm con tương ñương với một kết nối ñơn hướng. Giữa các

trạm mặt ñất cần phải có quá trình ñồng bộ và mỗi trạm mặt ñất cần lắp ñặt các bộ

giải ñiều chế nhanh ñể giới hạn phần mào ñầu của cụm ñến giá trị tối thiểu.

- ða truy nhập phân chia theo mã (CDMA) là kỹ thuật ña truy nhập mà không xét

ñến bất kì quá trình phân chia tần số - thời gian : các sóng mang ñược phép phát một

cách liên tục trong khi chiếm toàn bộ băng tần B của bộ phát ñáp,vì thế sự can nhiễu

chắc chắn xảy ra. Tuy nhiên vấn ñề này có thể khắc phục bằng cách sử dụng kỹ thuật

truyền dẫn trải phổ dựa trên quá trình tạo ra các chuỗi vi mạch tốc ñộ cao (hay còn gọi

mã giả), mỗi một mã ñược sử dụng cho một sóng mang ñược phát. Các chuỗi này thì



trực giao ñể hạn chế sự can nhiễu. Các kỹ thuật như vậy cho phép máy thu loại bỏ sự

can nhiễu thu ñược và khôi phục lại ñược các bản tin mong muốn.

(các trạm VSAT và trạm HUB). Nói chung, hoạt ñộng của bộ phát ñáp vệ tinh

trong chế ñộ ña sóng mang (nhiều sóng mang sử dụng chung băng tần vệ tinh tại thời

ñiểm cho trước) như FDMA và CDMA, dẫn ñến việc sinh ra tạp âm xuyên ñiều chế

cộng với tạp âm nhiệt, các sóng mang truyền với tốc ñộ bit cao yêu cầu nhiều công

suất và băng thông hơn các sóng mang nhỏ hơn. ðiều này gây ảnh hưởng ñến nhu cầu

về EIRP của máy phát, nghĩa là yêu cầu công suất cao hơn ñối với máy phát từ VSAT

trên các liên kết ñi vào, ñối với máy phát từ trạm HUB trên các liên kết ñi ra, và từ bộ

phát ñáp của vệ tinh trên tất cả các liên kết. ðiều này cũng có nghĩa là yêu cầu cao

hơn ñối với băng thông của bộ phát ñáp của vệ tinh.

4.6.2 Các mạng dạng lưới

Mạng dạng lưới bao gồm N VSAT. Mỗi VSAT ñều có thể thiết lập liên kết với các

VSAT khác thông qua vệ tinh. ðiểm giống nhau trước tiên là mỗi VSAT ñều phát

nhiều sóng mang như các VSAT khác: thông tin ñược truyền trên mỗi sóng mang biểu

diễn lưu lượng trên một kết nối ñơn hướng từ một ñầu cuối người dung gắn trên mỗi

VSAT ñến các ñầu cuối người dùng trên các VSAT khác. Các sóng mang như thế

ñược là sóng mang SCPC. Một kết nối hai hướng giữa hai ñầu cuối người dung ñòi

hỏi sử dụng hai sóng mang SCPC, mỗi sóng mang ñược phát bởi một VSAT tương

ứng. ðối với kết nối mạng cố ñịnh hoàn toàn, mỗi VSAT có thể thu ñược tất cả các

sóng mang SCPC ñược phát từ các VSAT khác trong mạng tại bất kì thời ñiểm nào.

Hình 4.8 mô tả quá trình hoạt ñộng dựa trên nguyên lý FDMA. Như vậy một cấu hình

sẽ yêu cầu mỗi VSAT lắp ñặt (N-1) máy phát và (N-1) máy thu. ðiều này sẽ khá tốn

kém nếu như số lượng VSAT nhiều, và gây nhiều khó khăn trong quá trình vận hành

khi có nhiều máy phát và máy thu ñược lắp ñặt ở mỗi VSAT mỗi lần mạng sáp nhập

thêm các VSAT mới. Ngoài ra, sẽ có N(N-1) chiếm băng tần bộ phát ñáp của vệ tinh.

Như vậy các sóng mạng sẽ có băng tần hẹp khi chúng ñược truyền với tốc ñộ bit thấp.

Việc này ñòi hỏi phải sử dụng các bộ ñiều chế ổn ñịnh tần số ñể ñảm bảo cho khoảng

băng tần bảo vệ giữa các sóng mang ở mức tối thiểu nhằm tiết kiệm băng thông vệ



tinh. Ví dụ, xét một mạng VSAT có N = 100 VSAT, số lượng máy phát và máy thu

trên một VSAT là N-1 = 99. Số lượng sóng mang là N(N-1) = 9900.

Hình 4.8 mạng dạng lưới gồm N VSAT trong ñó mỗi VSAT phát nhiều sóng mang

như các VSAT khác, sử dụng ña truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Có một ñiểm khác trong hình 4.8 khi ta xét ñến quá trình quảng bá dung lượng của vệ

tinh ñó là bất kì sóng mang nào ñược phát lên bởi một trạm VSAT cũng ñều ñược thu

bởi tất cả các VSAT khác. Vì vậy toàn bộ lưu lượng của (N-1) sóng mang ñược phát

bởi VSAT ñã cho trong hình 4.8 phải ñược ghép kênh thành một sóng mang MCPC

duy nhất. Khi nhận ñược sóng mang, mỗi VSAT ñều có thể thực hiện giải ñiều chế và

tách ra phần lưu lượng cung cấp cho các thiết bị ñầu cuối người dùng từ tín hiệu ghép

kênh băng gốc. Lúc này mỗi VSAT vẫn cần (N-1) máy thu nhưng chỉ một máy phát

duy nhất. Tuy nhiên dung lượng của sóng mang phát thì cao hơn, vì vậy các máy phát

phải mạnh hơn. Quá trình ñược biểu diễn như trong hình 4.9.

VSAT 1 ñến VSAT 2 ñến VSAT N ñến

2 3 N 1 3 N 1 2 N-1

1 2 N

(N-1) sóng mang (N-1)

sóng mang (N-1) sóng mang

Băng tần bộ phát ñáp ñược dùng



Hình 4.9 toàn bộ lưu lượng từ một VSAT truyền ñến các VSAT còn lại phải ñược

ghép kênh trên một sóng mang ñơn

ðể ñáp ứng yêu kết nối hoàn toàn cố ñịnh thì vấn ñề ñặt ra là phải có nhiều máy phát

và máy thu, thật ra thì nhu cầu này rất hiếm có. Ngoại trừ một số ứng dụng quảng bá

thì khách hàng thường chỉ yêu cầu các kết nối hai hướng tạm thời ñược thiết lập giữa

hai ñầu cuối xa nhau ñược gắn trên hai VSAT khác nhau trong mạng. Việc này ñược

thực hiện một cách thuận lợi thông qua quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu: nếu một ñầu

cuối yêu cầu một kết nối như thế thì các ñầu cuối ñó ñược gắn trên các VSAT ñể gửi

một yêu cầu trên kênh báo hiệu ñến trạm ñiều khiển lưu lượng, trạm này sẽ trả lời

bằng việc phân ñịnh một số tài nguyên vệ tinh có sẵn ñến cả VSAT chủ gọi lẫn VSAT

ñược gọi. ðối với FDMA, tài nguyên này bao gồm hai băng tầng con trên bộ phát ñáp

vệ tinh, mỗi băng tần con tương ứng với một sóng mang phát ñến hai trạm VSAT. Vì

vậy bất kì VSAT nào cũng chỉ cần lắp ñặt một máy phát và một máy thu.

Nếu như trong hình 4.9 người ta sử dụng phương thức TDMA thay cho FDMA, thì

các kết nối hoàn toàn cố ñịnh có thể ñược thiết lập chỉ bằng một sóng mang phát và

một sóng mang thu từ mỗi VSAT. ðiều này trông tiện lợi hơn nhưng tuy nhiên chi phí

của thiết bị TDMA sẽ cao hơn và thật sự thì các kết nối cố ñịnh hoàn toàn là không

cần thiết.

ðối với CDMA, việc phân tích cũng dựa theo các liên kết giống như với FDMA.

Với phương thức ấn ñịnh theo nhu cầu, các kết nối tạm ñược thiết lập bằng cách ấn

ñịnh cho mỗi VSAT phát một mã xác ñịnh. Tuy nhiên hầu như không có ưu ñiểm gì

Băng tần bộ phát ñáp ñược sử dụng



khi sử dụng CDMA cho các mạng VSAT hoạt ñộng tại băng C. Hầu như các mạng

dạng lưới thương mại hiện nay ñều sử dụng FDMA ấn ñịnh theo nhu cầu.

4.6.3 Mạng hình sao

Mạng hình sao gồm có N VSAT và một trạm HUB. Mỗi VSAT có thể phát lên ñến K

sóng mang, ñáp ứng quá trình kết nỗi giữa các ñầu cuối ñược gắn trên các VSAT và

ñáp ứng ñược các ứng dụng tại các máy tính chủ kết nối tại trạm HUB.

4.6.3.1 Tuyến vào FDMA-SCPC (Inbound)/ tuyến ra FDMA–SCPC (Outbound)

Hình 4.10 minh họa trường hợp trong ñó các kết nối hai hướng giữa bất kì ñầu cuối

người dùng ở xa và máy tính chủ ñược hỗ trợ bởi hai sóng mang SCPC : một sóng

mang từ VSAT ñến trạm HUB và một sóng mang từ trạm HUB ñến VSAT. Mỗi sóng

mang ñòi hỏi một bộ ñiều chế và một bộ giải ñiều chế riêng. Vì thế cấu hình này ñòi

hỏi K bộ ñiều chế và giải ñiều chế tại mỗi VSAT, KN bộ ñiều chế và giải ñiều chế tại

trạm HUB. ðiều này sẽ gây tốn kém nếu số lượng VSAT lớn và K lớn hơn 1. Chẳng

hạn, với N = 100 và K = 3 thì có 300 bộ ñiều chế và giải ñiều chế ñược lắp ñặt tại

trạm HUB. ðối với quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu, cả VSAT phát và thu ñều yêu cầu

ñộ lợi tần số.

Hình 4.10 mạng hình sao với một kết nối hai hướng ñược truyền trên hai sóng

mang SCPC: một sóng mang từ VSAT ñến trạm HUB và một sóng mang từ trạm

HUB ñến VSAT. Phương thức truy nhập bộ phát ñáp vệ tinh là FDMA

4.6.3.2 Tuyến vào FDMA – SCPC / tuyến ra FDMA - MCPC

Xét một sóng mang ñược phát bởi trạm HUB và ñược thu bởi tất cả các VSAT, khi ñó

số lượng bộ ñiều chế tại trạm HUB có thể giảm xuống (như minh họa trong hình 4.11)

Băng tần bộ phát ñáp ñược

sử dụng



nhờ quá trình ghép kênh lưu lượng phân chia theo thời gian ñối với lưu lượng ñược

truyền từ trạm HUB ñến một VSAT trên một sóng mang MCPC. Số bộ ñiều chế tại

trạm HUB lúc này bằng số lượng trạm VSAT.

Khi số lượng kết nối ñược ghép trên một sóng mang tuyến ra thay ñổi theo thời gian

thì bộ ñiều chế tại trạm HUB và các bộ giải ñiều chế tại trạm VSAT phải có khả năng

thích ứng với các tốc ñộ khác nhau. ðiều này có nghĩa là yêu cầu ñối với công suất

của máy phát tại trạm HUB sẽ cao hơn.

ðối với quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu, chỉ có các VSAT phát mới yêu cầu ñộ lợi tần

số.

Hình 4.11 mạng hình sao với một kết nối hai hướng ñược truyền trên một sóng

mang SCPC từ VSAT ñến trạm HUB và các kết nối khác ñược ghép truyền trên

một sóng mang MCPC từ HUB ñến VSAT. Phương thức truy nhập bộ phát ñáp vệ

tinh là FDMA.

4.6.3.3 Tuyến vào FDMA – SCPC / tuyến ra TDM - MCPC

Số lượng bộ ñiều chế tại trạm HUB và số lượng bộ giải ñiều chế tại trạm VSAT thậm

chí có thể giảm xuống ñến một (như minh họa trong hình 4.12) bằng cách ghép kênh

phân chia theo thời gian tất cả các kết nối từ trạm HUB ñến trạm VSAT trên một sóng

mang tuyến ra MCPC. Bộ ñiều chế tại trạm HUB và bộ giải ñiều chế tại trạm VSAT

có thể hoạt ñộng tại tốc ñộ bit không ñổi bằng với dung lượng tối ña của mạng.

Nhưng khi tốc ñộ bit cao hơn thì yêu cầu công suất máy phát từ trạm HUB cũng phải

Băng tần bộ phát ñáp ñược

sử dụng



tăng. Sự không cân bằng ở ñầu vào giữa các sóng mang tuyến vào công suất thấp với

các sóng mang tuyến ra công suất cao dẫn ñến hiệu ứng bắt giữ (capture effect) tại

ñầu ra bộ phát ñáp của vệ tinh khi nó ñược dùng gần trạng thái bão hòa, sóng mang

tuyến ra có công suất dùng chung tại ñầu ra bộ phát ñáp lớn hơn công suất dùng

chung tại ñầu vào. Vì thế công suất nhỏ hơn chỉ có giá trị ñối với các sóng mang

tuyến vào. ðối với quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu, chỉ các VSAT phát yêu cầu ñộ lợi

tần số.

Hình 4.12 mạng hình sao với một kết nối hai hướng ñược truyền trên một sóng

mang SCPC từ VSAT ñến trạm HUB, còn tất cả các kết nối khác ñược ghép kênh

phân chia theo thời gian trên sóng mang MCPC ñược phát bởi trạm HUB. Phương

thức truy nhập bộ phát ñáp vệ tinh là FDMA

4.6.3.4 Tuyến vào FDMA –MCPC / tuyến ra TDM -MCPC

Số lượng bộ ñiều chế tại các trạm VSAT có thể giảm ñến một (như minh họa trong

hình 4.13) bằng cách ghép kênh phân chia theo thời gian lưu lượng trên K sóng mang

tuyến vào từ mỗi VSAT ñến trạm HUB trên sóng mang ñơn MCPC. Khi số lượng kết

nối ñược ghép trên tuyến vào thay ñổi theo thời gian thì bộ ñiều chế VSAT phải hoạt

Băng tần bộ phát ñáp ñược sử

dụng

NK kênh



ñộng tại tốc ñộ khác. Khi tốc ñộ truyền dẫn cao hơn thì công suất máy phát tại VSAT

cũng phải lớn hơn. Chỉ có trạm HUB cần lắp ñặt N bộ giải ñiều chế.

ðối với quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu chỉ các VSAT phát mới yêu cầu ñộ lợi tần số.

Hình 4.13 mạng hình sao với các kết nối hai hướng ñược ghép kênh phân chia

theo thời gian truyền trên hai sóng mang MCPC : một sóng mang từ VSAT ñến

trạm HUB và một sóng mang từ trạm HUB ñến VSAT. Phương thức truy nhập bộ

phát ñáp vệ tinh là FDMA

4.6.3.5 Tuyến vào TDMA / tuyến ra TDM – MCPC

Ở ñây mỗi VSAT ñều có thể truy nhập bộ phát ñáp vệ tinh ở chế ñộ TDMA, mỗi

VSAT sẽ phát các cụm sóng mang của nó một cách tuần tự tại cùng băng thông và

cùng tần số (như minh họa trong hình 4.14). Mỗi cụm có thể truyền một kết nối ñơn

hướng (SCPC) hay nhiều kết nối ñơn hướng (MCPC). Trong trường hợp sau vừa kể

trên thì cụm ñược chia ra thành các cụm con, mỗi cụm con liên kết với một kết nối

ñơn hướng. Giả thiết TB là khoảng thời gian của một cụm sóng mang và TF là khoảng

thời gian của một khung TDMA, mỗi VSAT phát với chu kì công tác (duty cycle) là

TB/TF.

K kênh

K kênh

K kênh

NK kênh




Hình 4.14 mạng VSAT sử dụng phương thức TDMA Dung lượng của liên kết tần số vô tuyến từ một VSAT bằng với số lượng bit ñược

phát trên một ñơn vị thời gian. Trong phương thức TDMA, nếu một VSAT ñược lợi

về dung lượng liên kết tần số vô tuyến như với FDMA, thì nó phải phát với tốc ñộ bit

cao hơn. Thực vậy, với FDMA thì dung lượng liên kết tần số vô tuyến bằng với tốc ñộ

bit ñược phát liên tục. Với TDMA thì dung lượng liên kết tần số vô tuyến của VSAT

ñược xác ñịnh bởi số bit ñược phát trên khoảng thời gian của một khung TDMA (như

hình 4.15).

Hình 4.15 so sánh tốc ñộ bit và công suất sóng mang của FDMA và TDMA

Trong ñó RTDMA và RFDMA là các tốc ñộ bit ñược phát tương ứng với TDMA và

FDMA,TB là khoảng thời gian của một cụm còn TF là khoảng thời gian của một

TDMA Tốc ñộ bit RTDMA

FDMA Tốc ñộ bit RFDMA

Công suất sóng mang

Công suất sóng mang

Thời gian

Thời gian




khung TDMA. Số bit ñược phát trong khoảng thời gian một khung là RTDMA.TB ñối

với TDMA và bằng RFDMA.TF ñối với FDMA. Cân bằng hai biểu thức này ta ñược :

RTDMA = RFDMA.

B

F

T

T (4.17)

Rõ ràng tốc ñộ truyền dẫn cao hơn một hệ số bằng nghịch ñảo chu kì công tác. Nếu ta

bỏ qua khoảng thời gian bảo vệ giữa các cụm thì nghịch ñảo chu kì công tác bằng với

số VSAT trong mạng. Vì vậy, với một dung lượng ñã cho thì một số lượng lớn VSAT

sẽ dẫn ñến tốc ñộ bit truyền dẫn cao hơn. Vì công suất sóng mang tỉ lệ với tốc ñộ bit

nên TDMA sẽ yêu cầu công suất máy phát của VSAT lớn hơn so với FDMA.Chẳng

hạn, xét một mạng VSAT có N = 50 VSAT, mỗi VSAT có dung lượng liên kết tần số

vô tuyến là 64Kbps. ðối với FDMA, tất cả các VSAT phát ở tốc ñộ RFDMA= 64kbps

và băng thông vệ tinh phải hỗ trợ 50 x 64kbps = 3.2 Mbps. ðối với TDMA sẽ sử dụng

cùng một giá trị băng thông nhưng ở ñây tất cả các VSAT sẽ yêu cầu phát ở tốc ñộ

3.2Mbps vì thế tăng nhu cầu công suất lên một hệ số 50 (hay 17dB). Vì thế nó sẽ cần

thiết ñể làm giảm dung lượng của mỗi trạm VSAT.

4.6.3.6 Tuyến vào FDMA – TDMA / tuyến ra FDMA – MCPC

ðể làm giảm nhu cầu ñối với công suất máy phát trên VSAT bằng cách giảm tốc ñộ

bit truyền, một giải pháp ñược ñưa ra ñó là sắp xếp các VSAT thành từng nhóm, mỗi

nhóm gồm có L VSAT, mỗi nhóm sẽ sử dụng chung băng tần số và truy nhập bộ phát

ñáp của vệ tinh theo phương thức TDMA. Các nhóm khác dùng các băng tần số khác,

ñây là mô hình kết hợp FDMA – TDMA (ñược minh họa trong hình 4.16). Trong

phương pháp này, số VSAT trong mạng và dung lượng trên một VSAT, tốc ñộ bit

truyền trên một cụm sóng mang, công suất sóng mang yêu cầu ñược chia bởi số nhóm

G ñều cho trước. Chẳng hạn trong ví dụ trước, nếu chia 50 VSAT thành 5 nhóm, mỗi

nhóm có 10 VSAT thì tốc ñộ bit truyền giảm từ 3.2 Mbps ñến 640kbps ñối với

TDMA thuần túy, và tăng nhu cầu công suất so với FDMA thuần túy chỉ 10dB thay vì

17dB. ðây có thể là ñiểm thuận lợi khi xét quá trình ghép kênh phân chia theo thời

gian của các kết nối từ trạm Hub ñến các VSAT của cùng một nhóm trên một sóng

mang tuyến ra MCPC. Các sóng mang tuyến ra MCPC ở các nhóm khác nhau sẽ truy



nhập bộ phát ñáp trong chế ñộ FDMA. ðiều này sẽ làm giảm tốc ñộ bit ñược truyền

từ HUB, dẫn ñến giảm công suất máy phát của nó.

Hình 4.16 mạng hình sao sử dụng mô hình tuyến vào kết hợp FDMA – TDMA, và

tuyến ra FDMA –MCPC

4.6.3.7 CDMA

Hình 4.17 minh họa sự khác nhau của các mô hình ñược xét trong quá trình kết nối sử

dụng phương thức truy nhập CDMA hoàn toàn, hay quá trình kết hợp CDMA và

FDMA trong các tuyến vào và tuyến ra. Phương thức truy nhập CDMA cũng có thể

ñược kết hợp với SCPC hay MCPC bằng việc nhóm các kết nối trên tuyến vào.

ðối với CDMA, các sóng mang ñược ấn ñịnh bằng việc trải các mã giả ngẫu nhiên

thay cho các tần số. Vì thế ñộ lợi tần số không còn cần thiết cho quá trình ấn ñịnh theo

yêu cầu nữa. Hạn chế lớn nhất ñối với CDMA là thông lượng thấp. Nó chỉ ñược chấp

nhận nếu dung hòa với các ưu ñiểm của việc hạn chế nhiễu gây ra bởi các hệ thống

khác sử dụng chung băng tần số và quá trình phân cực.



Hình 4.17 mạng hình sao sử dụng phương thức truy nhập CDMA hay kết hợp

CDMA – FDMA

4.6.4 Khác biệt của quá trình ấn ñịnh cố ñịnh và ấn ñịnh theo yêu cầu

Quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu cho phép thực hiện các kết nối mong muốn giữa các

VSAT bằng việc thiết lập các kết nối tạm, trong khi ñó ấn ñịnh cố ñịnh cho phép thực

hiện các liên kết cố ñịnh. Vì thế ấn ñịnh theo yêu cầu cho phép giảm số lượng thiết bị

VSAT so với ấn ñịnh cố ñịnh.

4.6.4.1 Ấn ñịnh cố ñịnh với FDMA (FA - FDMA)

Mạng bao gồm N VSAT, mỗi VSAT có thể phát ñược K sóng mang tại tốc ñộ bit Rc.

Vì thế ta có tối ña là L = KN sóng mang. Mỗi sóng mang ñược ấn ñịnh một băng tần

con cho trước từ băng tần bộ phát ñáp vệ tinh.Băng tần ñược sử dụng bởi VSAT khi

nó ở trạng thái tích cực (sóng mang ‘on’) và duy trì ở trạng thái rỗi khi VSAT không

có lưu lượng truyền (sóng mang off). Nếu ñiều này xảy ra, dung lượng ứng với băng

tần con ñược ấn ñịnh cho VSAT trên mạng sẽ bị mất. Hình 4.18 minh họa cách thức

ấn ñịnh cố ñịnh làm việc ñối với FDMA trong trường hợp K=1.

Ấn ñịnh cố ñịnh có ưu ñiểm là ñơn giản và không cung cấp các cụm thời gian chờ cho

việc thiết lập một sóng mang. Tuy nhiên dung lượng yêu cầu ñối với mạng VSAT,



(bằng LRc) có hiệu quả sử dụng kém nếu như nhu cầu lưu lượng thay ñổi lớn. Nghẽn

có thể xuất hiện ở các ñầu cuối người dùng ñược gắn trên một VSAT cho trước nếu

có nhiều thiết bị ñầu cuối ñều muốn thiết lập kết nối với các ñầu cuối khác trong

mạng một cách tức thì dẫn ñến số lượng kết nối trong mạng vượt quá dung lượng của

VSAT.

Hình 4.18 FDMA ấn ñịnh cố ñịnh (mỗi VSAT phát nhiều nhất K=1 sóng mang)

Ví dụ, xét một mạng VSAT như trong hình 4.16, với Nt = 8 ñầu cuối người dùng trên

một VSAT, N = 50 VSAT trở lên ñể K = 4 sóng mang SCPC trên một VSAT, mỗi

sóng mang phát tại tốc ñộ Rc=128kbps và băng thông yêu cầu b = 200kHz. Băng

thông bộ phát ñáp ñược dùng bởi các tuyến vào ñược chia thành L = KN = 4x50 =

200 băng tần con. Mỗi băng tần con ñược ấn ñịnh trên một sóng mang 128kbps. Vì

thế dung lượng mạng yêu cầu là LRc = 200 x 128kbps = 25.6 Mbps và băng thông yêu

cầu là Lb = 200 x 200 kHz = 40 Mhz, giả thiết các ñầu cuối người dùng phát lưu

lượng với cường ñộ At = 0.1 erlang, thì cường ñộ dung lượng cung cấp cho dung

lượng kênh của K = 4 VSAT là ASAT = NtA t = 0.8 erlang. Xác suất nghẽn ñược xác

ñịnh theo công thức 4.5 là :

E4 (0.8) = 8x10-3 = 0.8%

Tốc ñộ bit Rc

Thời gian

Tần số

Không có lưu lượng

Hoạt ñộng Hoạt ñộng

Hoạt ñộng N



ðể khắc phục vấn ñề nghẽn, mỗi ñầu cuối người dùng phải ñược ấn ñịnh cố ñịnh một

kênh, từ ñây dẫn ñến K = 8, vì thể có tổng KN = 8x50 = 400 sóng mangSCPC. Lúc ñó

dung lượng mạng yêu cầu sẽ là KNRc = 8 x 50 x 128 kbps = 51.2 Mbps, và băng

thông bộ phát ñáp yêu cầu là 80MHz.

4.6.4.2 Ấn ñịnh theo yêu cầu với FDMA (DA - FDMA)

Xét một mạng gồm có N VSAT, mỗi VSAT có khả năng phát ñược K sóng mang,

băng tần bộ phát ñáp vệ tinh ñược chia thành một chuỗi gồm L băng tần con nhưng

lúc này L < N. Các băng tần con này ñược sử dụng bởi các VSAT hoạt ñộng. Hình

4.19 minh họa cách thức làm việc của quá trình ấn ñịnh theo yêu cầu ñối với FDMA

trong trường hợp K =1. Nếu số lượng sóng mang vượt quá số lượng băng tần con

ñược ấn ñịnh từ băng thông bộ phát ñáp vệ tinh thì sẽ xuất hiện nghẽn tại các VSAT,

nghĩa là tại thời ñiểm diễn ra cuộc gọi thì không có sóng mang mới nào có thể thiết

lập ñược.

Hình 4.19 FDMA ấn ñịnh theo yêu cầu (K =1)

Ví dụ, xét lại một mạng VSAT như trong hình 4.16, với Nt = 8 ñầu cuối người dùng

trên một VSAT và tối ña K = 4 sóng mang SCPC trên một VSAT, mỗi sóng mang

ñược phát tại tốc ñộ Rc = 128 kbps, và băng thông yêu cầu b = 200 kHz. Giả thiết các

ñầu cuối người dùng phát lưu lượng với cường ñộ At = 0.1Erlang, thì cường ñộ lưu

Tốc ñộ bit Rc

Thời gian

Tần số


Hoạt ñộng

Hoạt ñộng

Hoạt ñộng

L VSAT hoạt ñộng

(L<N)



lượng cung cấp cho K = 4 kênh dung lượng VSAT là AVSAT = NtA t = 0.8 erlang. Giả

thiết N = 50 VSAT, tại mỗi thời ñiểm có nhiều nhất K ñầu cuối phát lưu lượng, vì thế

cường ñộ lưu lượng cung cấp cho L băng tần con là A = NKAt = 50 x 4 x 0.1 = 20

erlang. Xác suất nghẽn ñối với quá trình thiết lập liên kết có thể ñược giữ ở mức thấp

bằng cách có ñủ một lượng lớn băng tần con. Ví dụ sử dụng công thức 4.5 và lấy ra L

=35 băng tần con, xác suất nghẽn thiết lập sóng mang là E35 (20) = 7x10-4 = 0.07%.

Nếu một cuộc gọi bị nghẽn vì lý do một ñầu cuối không thể truy nhập một trong số K

kênh, hoặc vì VSAT không thể truy nhập một trong số L băng tần con thì xác suất

một cuộc gọi bị nghẽn ñược xác ñịnh bởi :

Pb = E4(0,8) + E35(20)

= 8.10-3 + 7.10-4

= 0.87 %

Lúc này dung lượng mạng yêu cầu là LRc = 35x128kbps = 4.48 Mbps và băng thông

yêu cầu là Lb = 35 x 200 KHz = 7MHz.

4.6.4.3 Ấn ñịnh cố ñịnh với TDMA (FA - TDMA)

Hình 4.20 minh họa quá trình ấn ñịnh cố ñịnh kết nối với hoạt ñộng TDMA. Mỗi

VSAT phát một cụm sóng mang trong khe thời gian ñược ấn ñịnh, số khe thời gian

bằng với số trạm VSAT (L). Vị trí và khoảng cách của các cụm là cố ñịnh, vì thế dung

lượng của mỗi VSAT không ñổi với bất kì nhu cầu lưu lượng.

Nếu Rc là tốc ñộ bit truyền thì dung lượng mạng tổng cộng là Rc, và dung lượng ñược

ấn ñịnh cho một VSAT là Rc/L. Nếu một VSAT không có lưu lượng ñể truyền thì khe

sẽ ñược giữ ở trạng thái rỗi (không bị chiếm) và dung lượng tương ứng với nó sẽ bị

mất trong mạng.

Ấn ñịnh cố ñịnh có ưu ñiểm là ñơn giản, không gây ra nghẽn cũng như thời gian trễ

trong quá trình thiết lập sóng mang. Tuy nhiên dung lượng tổng cộng của mạng

VSAT (băng thông bộ phát ñáp ñược ấn ñịnh trên mạng) ñược sử dụng một cách hạn

chế nếu nhu cầu lưu lượng thay ñổi lớn.

Nghẽn có thể xuất hiện tại các ñầu cuối người dùng, xác suất nghẽn có thể ñược tính

tương tự như trường hợp ấn ñịnh cố ñịnh với FDMA. Ta có thể giả thiết rằng cụm



sóng mang ñược chia thành K cụm con, mỗi sóng mang tương ứng với một kênh sẵn

có ñến các ñầu cuối người dùng ñược gắn trên VSAT.

Hình 4.20 TDMA ấn ñịnh cố ñịnh

Tương tự như trước, xét L = 50, K = 4, Nt = 8, và At = 0.1 erlang. Xác suất nghẽn ñối

với ñối với một ñầu cuối là E4(0.8) = 8 x 10-3 = 0.8%.

4.6.4.4 Ấn ñịnh theo nhu cầu với TDMA (DA – TDMA)

Hình 4.21 minh họa cách thức N trạm dùng chung L khe thời gian của một khung, với

N > L. Một VSAT muốn thiết lập một liên kết (thay ñổi trạng thái sóng mang ‘on’ từ

sóng mang ‘off’) thì có thể truy nhập một khe thời gian rỗi (không bị chiếm) trên

khung hoặc nếu nó ñã hoạt ñộng rồi thì có thể tăng dung lượng bằng cách tăng khoảng

thời gian của cụm của nó, và khi ñó sẽ hỗ trợ một số lượng lớn các kết nối. ðiều này

ñòi hỏi phải thay ñổi thời gian cụm theo hoạch ñịnh và thực hiện dưới sự ñiều khiển

của hệ thống quản lý mạng NMS tại trạm HUB.

Khi nhu cầu lưu lượng từ tất cả VSAT vượt quá dung lượng Rc ñược cấp, nghẽn của

quá trình thiết lập liên kết có thể xuất hiện trong trường hợp khung TDMA bị ñầy bởi

các cụm sóng mang.


Tốc ñộ bit Rc

Thời gian

Tần số

Hoạt ñộng

Hoạt ñộng

Hoạt ñộng

Khoảng thời gian một khung TDMA



Hình 4.21 TDMA ấn ñịnh theo nhu cầu

Ví dụ, dung lượng mạng KL = 4 x 50 = 200 kênh ñược xét trong mô hình FA –TDMA

trên lúc này có giá trị ñối với một nhóm tất cả các ñầu cuối người dùng, cường ñộ lưu

lượng tổng cộng của chúng là A = N x 8 x 0.1 = 0.8 erlang với N là số lượng VSAT

trong mạng. So với FA – TDMA, có thể chọn N ñể ñạt ñược xác suất nghẽn ñối với

một ñầu cuối là 0.8% nghĩa là E200(A) = 0.8%, tương ứng với A = 178 erlang. Vì thế

N = 178 / 0.8 = 222, ñiều này chỉ ra rằng số lượng VSAT trong mạng có thể tăng theo

hệ số 222/50 = 4.4.

4.6.4.5 Thủ tục ña truy nhập ấn ñịnh theo nhu cầu (DAMA)

ðối với ấn ñịnh theo nhu cầu, một VSAT sẽ nhận ñược nhu cầu gọi từ một trong

những ñầu cuối người dùng gắn trên nó. ðiều này ñược minh họa trong hình 4.22 và

ñược gọi là “khoảng thời gian gọi”. Cuộc gọi này có liên quan tới :

- Một ứng dụng tại máy chủ lắp ñặt tại HUB, hoặc

- Một ñầu cuối người dùng nối với một trong số VSAT trên mạng.



Như minh họa trong hình 4.22, khi ñó VSAT gửi yêu cầu ñến trạm HUB bằng kênh

báo hiệu hướng vào riêng, và HUB sẽ ấn ñịnh dung lượng yêu cầu nếu có ñến các

VSAT tương ứng bằng các bản tin trả lời phát trên một kênh báo hiệu hướng ra và

chuyển ñến quá trình ấn ñịnh dung lượng (tần số sóng mang, khe thời gian, mã).

Hình 4.22 thủ tục ña truy nhập ấn ñịnh theo nhu cầu (DAMA) : (1) thiết lập kết nối từ ñầu cuối ñến máy chủ; (2) thiết lập kết nối từ ñầu cuối ñến ñầu cuối.

ðối với kết nối giữa ñầu cuối người dùng và máy chủ, trễ của một ñáp ứng tới là trễ

hai hop cộng với thời gian xử lý. ðối với kết nối giữa hai ñầu cuối người dùng, trạm

HUB sẽ phát một bản tin ấn ñịnh ñến ñầu cuối ñích và ñợi bản tin chấp nhận cuộc gọi.

ðiều này sẽ ngăn cản các dung lượng ấn ñịnh của cuộc gọi ñến trước khi bảo ñảm

cuộc gọi có thể ñược chấp nhận tại ñầu cuối ñích. Lúc ñó trạm HUB sẽ ấn ñịnh dung

lượng ñến VSAT chủ gọi. Khi ñó quá trình thiết lập kết nối sẽ tốn một khoảng thời

gian bằng thời gian trễ 4 hop cộng với thời gian xử lý. Một khi kết nối ñược thiết lập

từ ñầu cuối ñến ñầu cuối thì trạm HUB hoạt ñộng như một chuyển mạch.

Ấn ñịnh theo nhu cầu ñòi hỏi quá trình báo hiệu hỏi/ñáp phải ấn ñịnh một số dung

lượng mạng. Ngoài ra trễ dự trữ ñược xem như là thời gian báo hiệu ñể ñịnh tuyến và

xử lý cuộc gọi.



Khi quá trình truy nhập của các VSAT ñến kênh báo hiệu ñược tổ chức theo phương

thức ấn ñịnh cố ñịnh, nhu cầu giới hạn dung lượng kênh báo hiệu ñến mức chấp nhận

ñược của dung lượng mạng tổng cộng sẽ làm giới hạn số lượng VSAT trong mạng.

ðể khắc phục nhược ñiểm này và tăng khả năng mở rộng số lượng VSAT trong mạng

người ta sử dụng phương thức truy nhập ngẫu nhiên (chẳng hạn như phương thức ña

truy nhập phân chia theo thời gian ngẫu nhiên ALOHA…).



PHẦN 2

ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG VSAT

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG VSAT

5.1 Một số ứng dụng của mạng VSAT

Mạng VSAT ñược sử dụng ñể cung cấp rất nhiều loại ứng dụng và ñược phân loại chủ

yếu dựa trên hai hình thức cung cấp dịch vụ: quảng bá (hay ứng dụng một chiều), và

ứng dụng tương tác (hay ứng dụng hai chiều).

- Ứng dụng quảng bá : quảng bá là ứng dụng ñược phổ biến sớm nhất mà ñược cung

cấp bởi mạng VSAT (hình 5.1). ðể thực hiện truyền tín hiệu hình ảnh ñến người sử

dụng dịch vụ truyền hình vệ tinh, các ñài truyền hình có thể sử dụng tiêu chuẩn truyền

hình truyền thống là NTSC, PAL hoặc SECAM với phương thức ñiều chế tần số (FM)

hoặc sử dụng tiêu chuẩn truyền hình số mặt ñất DVB-S (Digital Video Broadcasting –

Satellite) ñể truyền tín hiệu.

Hình 5.1 Mô hình cung cấp ứng dụng truyền hình quảng bá bằng mạng VSAT



Một số ví dụ về ứng dụng quảng bá như :

� Bảng báo giá, bảng kiểm kê hàng tồn kho.

� Chứng khoán, hợp ñồng, thông tin mặt hàng.

� Dự báo thời tiết, tỉ số thể thao, thông tin báo chí, thông tin công ty - tổ chức -

cơ sở.

� Phát thanh

� Hội nghị truyền hình số hoặc giải trí

� Phân phối internet…

Các ứng dụng Internet qua vệ tinh giúp cho nhà cung cấp dịch vụ thay thế ñược nhu

cầu sử dụng Internet qua các ñường truyền tốc ñộ cao trên mặt ñất. Hơn nữa các nhà

cung cấp có thể truyền lưu lượng Internet trên các sóng mang truyền hình số có sẵn do

ñó sẽ ñạt hiểu quả về chi phí.

Hình 5.2 quảng bá Internet thông qua ñường truyền vệ tinh

- Ứng dụng tương tác (thoại, Internet, truyền dữ liệu, ...) là ứng dụng thông tin hai

chiều cung cấp cho người sử dụng ñược thực hiện thông qua mạng VSAT. Ngoài ra,

Trạm quảng bá

VSAT chỉ thu (ñược ñặt trên nóc

nhà)

Máy tính ñầu cuối người dùng có gắn card thu tín

hiệu vệ tinh



mạng VSAT còn ñược ứng dụng làm truyền dẫn trong mạng viễn thông và các ứng

dụng khác, chẳng hạn như :

a) Các dịch vụ dữ liệu hai chiều :

• Truyền dữ liệu cho các cơ quan tài chính, các nhà môi giới chứng khoán, ngân

hàng;

• Quản lý sự hoạt ñộng của các ñiểm kinh doanh cho các siêu thị, shop bán lẻ, trạm

xăng dầu, cửa hàng thức ăn nhẹ, các thiết bị rút tiền tự ñộng ATM hay các máy giao

dịch qua thẻ tính dụng;

• Truyền các thông tin ñăng kí trước và xác nhận cho hàng không, khách sạn, ñiểm

cho thuê xe, các công ty du lịch.

• Xử lý từ xa và mở rộng mạng LAN…

Hình 5.3 Các ứng dụng của dịch vụ dữ liệu hai chiều.



b) Các dịch vụ thoại hai chiều :

• Các dịch vụ thoại cho các công ty kinh doanh và các mạng riêng.

• Mở rộng khả năng mạng PSTN ñến các vùng nông thôn, hải ñảo.

Hình 5.4 các ứng dụng thoại

Một thiết bị VSAT cũng ñủ linh hoạt ñể thực hiện một kết nối thoại ñơn ñối với các

mức lưu lượng rất thấp, hay nhiều kết nối ñến tổng ñài nội bộ cơ quan PABX. Hơn

nữa một thiết bị VSAT có thể kết nối ñến trạm gốc ñể mở rộng các dịch vụ sử dụng

mạch vòng vô tuyến nội hạt WLL (Wiless Local Loop).

Sự kết hợp của mạng VSAT và WLL có thể mở rộng ñược các dịch vụ thoại cơ bản

cho những nơi ñang sử dụng các công nghệ khác mà kém hiệu quả về chi phí. Ví dụ

một VSAT ñược trang bị 8 kênh vệ tinh và một trạm gốc WLL có thể phục vụ ñược

một số lượng 500 ñiện thoại. Các ñiện thoại ở ñây có thể là ñiện thoại thẻ không dây

ñược cấp nguồn bởi năng lượng mặt trời hay các ñiện thoại không dây cố ñịnh cho các



người dùng nội ñịa hay kinh doanh. Bán kính vùng phủ sóng cho một ñơn vị WLL

thông thường từ 12 ñến 20 dặm.

Ba minh họa ứng dụng kết hợp mạng VSAT và mạch vòng vô tuyến nội hạt ñể cung

cấp dịch vụ cho vùng nông thôn.

Hình 5.5 ứng dụng kết hợp mạng VSAT và WLL

c) Các dịch vụ truyền hình hai chiều :

Các tốc ñộ nén hiện thời cho phép quá trình hội nghị truyền hình tại tốc ñộ 64 kbps.

Tuy nhiên sự dung hòa tốt nhất giữa chất lượng và chi phí ñược thiết lập tại tốc ñộ

384 kbps. Các người dùng VSAT thông thường thực hiện truyền hình trên tuyến ra (từ

trung tâm ñến các nhánh) tại tốc ñộ 384 kbps và trên tuyến vào (từ các nhánh ñến

trung tâm) tại tốc ñộ 64 kbps. Cấu hình này ñảm bảo ñược chất lượng trên tuyến ra và

tiết kiệm tốc ñộ trên tuyến vào. Nếu người dùng cần chất lượng ñối xứng thì tuyến

vào cũng ñược thiết lập tại tốc ñộ 384 kbps.

Trạm chủ HUB

VSAT và trạm phát sóng

Truyền dẫn sử dụng kỹ thuật VSAT

Cung cấp dịch vụ qua truyền dẫn mạch vòng

vô tuyến nội hạt

Thị trấn, làng, xã

ðiện thoại thẻ

Hộ dùng riêng



5.2 Dịch vụ VSAT–IP

Dịch vụ VSAT là dịch vụ cố ñịnh vệ tinh cho phép người sử dụng với anten vệ tinh cỡ

nhỏ có kích thước từ 0,6m ñến 12,4m có thể sử dụng các loại hình dịch vụ viễn thông,

truyền thông trực tiếp từ mạng VSAT thông qua ñường truyền dẫn vệ tinh.

Dịch vụ VSAT IP là dịch vụ VSAT sử dụng hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng

iPStar ñể cung cấp các dịch vụ viễn thông trên nền giao thức IP (Internet Protocol).

Các vệ tinh iPStar sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng

nhỏ (spot beam) phủ chụp ñể truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ

tinh thông thường. Các máy trạm tại mặt ñất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải ñể hoạt

ñộng như các máy trạm bình thường của mạng mặt ñất. Phương thức truyền tải trên

mạng VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến). Trạm VSAT thực chất như một tổng

ñài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp quang, dây nối như mạng mặt

ñất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng vẫn ñảm bảo ñược ñộ lớn băng thông và chất lượng

truyền tải dữ liệu bằng công nghệ tiên tiến.

Hình 5.6 ứng dụng của dịch vụ VSAT-IP



Dịch vụ VSAT-IP ñược thiết kế ñể truyền tốc ñộ rất cao, tích hợp các ứng dụng nhằm

ñáp ứng nhu cầu của tất cả mọi tổ chức, tập ñoàn lớn cần có băng thông rộng, các

doanh nghiệp vừa và nhỏ có nhu cầu băng tần cao tùy lúc, và người dùng cá nhân

muốn sử dụng dịch vụ truy nhập băng rộng. Với VSAT-IP, tạo ra một dạng kết nối

băng rộng có chi phí băng tần hợp lý, linh hoạt cho nhiều ứng dụng như download và

upload nhanh chóng file có dung lượng lớn, dịch vụ truyền hình hội nghị, dịch vụ

thoại, dịch vụ truyền dẫn phát sóng, kênh thuê riêng, mạng riêng ảo – VPN, dịch vụ

Internet không dây trong một tòa nhà văn phòng hay chung cư...

ðặc biệt, dịch vụ ñược cung cấp tới cả các vùng sâu, vùng xa, nơi biên giới, hải ñảo

với những ñịa hình phức tạp nhất.

Mô tả dịch vụ:

Dùng bộ Anten VSAT-IP ñể thu tín hiệu Internet tốc ñộ cao từ vệ tinh THAICOM4:

ðầu tiên ta lắp ñặt 1 trạm VSAT-IP ñặt ở trung tâm của những xã có nhu cầu sử dụng

ñường truyền tốc ñộ cao nhưng chưa có dịch vụ ADSL. Tại nơi ñặt trạm VSAT-IP, ta

ñưa tín hiệu Internet vào 1 Switch thứ nhất. Sau ñó ta dùng cáp RJ45 kéo từ Switch

ñặt tại trạm VSAT-IP ñến những ñịa ñiểm trên. Mỗi ñịa ñiểm này ta có thể gắn 1

Switch thứ hai nữa ñể chia sẻ tín hiệu Internet cho các máy trong một ñiểm. Trạm

VSAT-IP tự ñộng cấp ñịa chỉ IP cho nên tùy theo số lượng máy tính truy cập mà thiết

bị sẽ cấp cho mỗi máy. Mặc ñịnh sẽ cấp là 254 ñịa chỉ IP tương ứng với 254 máy tính

truy cập cùng 1 lúc.

ðối tượng sử dụng dịch vụ: các xã vùng sâu vùng xa, các ñơn vị, công ty có nhu cầu

sử dụng.

Hình thức cung cấp:

� Cung cấp theo yêu cầu của khách hàng

� Cung cấp theo hợp ñồng trọn gói

5.3 Khả năng áp dụng mạng VSAT trong viễn thông ở Việt Nam

5.3.1 Hiện trạng

Trước ñây, dịch vụ VSAT ở nước ta cũng chỉ mới dừng lại ở cung cấp dịch vụ

thoại, fax mà chưa phát huy hết các tiềm năng của mạng VSAT ở các loại hình ứng



dụng khác như Internet băng rộng, truyền hình vệ tinh kỹ thuật số, truy nhập số liệu....

Kể từ khi công ty Viễn Thông Quốc tế-VTI (thuộc Tập ñoàn Bưu Chính Viễn Thông

Việt Nam) hợp tác với ñối tác nước ngoài như Shin Satellite Public Company Limited

(Thái Lan) ñã cho thấy ứng dụng từ VSAT thật sự phát triển. ðiển hình như ðài

Truyền Hình Việt Nam cung cấp dịch vụ truyền hình qua vệ tinh (DTH- Direct To

Home) có mặt ở hầu hết các tỉnh, thành trong cả nước; sở Khoa Học Công Nghệ

ðồng Nai ñã ứng dụng công nghệ này ñưa Internet về nông thôn.

Dịch vụ VSAT ñã và ñang ñóng một vai trò rất tích cực cho phát triển của viễn

thông Việt Nam, ñặc biệt trong thực hiện cung cấp dịch vụ viễn thông cho các vùng

biệt lập, biên giới, hải ñảo hoặc các trường hợp ứng cứu thông tin khẩn cấp. Dịch vụ

VSAT ở nước ta không chỉ cung cấp dịch vụ thoại, FAX mà nó ñang dần phát huy hết

các tiềm năng của mạng VSAT ở các loại hình ứng dụng khác như Internet băng rộng,

truyền hình vệ tinh kỹ thuật số, truy nhập số liệu, .... Trong thời gian gần ñây, cùng

với sự tham gia của Công ty Viettel vào thị trường này cũng như ðài truyền hình Việt

Nam cung cấp dịch vụ truyền hình qua vệ tinh (DTH) ñã cho thấy nhận ñịnh này

không phải là không có cơ sở.

5.3.2 Tiềm năng của dịch vụ VSAT trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá

ðể tham gia, phát triển thành công mạng VSAT, doanh nghiệp viễn thông ở Việt Nam

có rất nhiều phương án lựa chọn về phát triển dịch vụ từ các ứng dụng của mạng

VSAT, một số ứng dụng tiêu biểu như sau:

a. Dịch vụ Internet tốc ñộ cao;

b. Dịch vụ truyền hình vệ tinh kỹ thuật số (DTH);

c. Dịch vụ kênh thuê riêng;

d. Làm truyền dẫn cho kết nối mạng viễn thông (làm truyền dẫn cho mạng di ñộng ở

các vùng biệt lập; kết hợp WLL trong cung cấp dịch vụ ở vùng nông thôn, ...);

e. Giải pháp thông tin trong tình trạng khẩn cấp.

Ngoài ra, với ñặc ñiểm không bị phụ thuộc vào khoảng cách, vị trí ñịa lý, mạng

VSAT sẽ là một giải pháp kỹ thuật mang tính chiến lược trong quá trình thực hiện ñẩy

mạnh việc phổ cập dịch vụ viễn thông ở Việt Nam.



Dự báo trong thời gian tới, dịch vụ VSAT ở Việt Nam sẽ có những bước phát triển

nhanh mang tính ñột phá trên cơ sở có thêm sự tham gia của doanh nghiệp mới, ña

dạng về loại hình dịch vụ trong lĩnh vực viễn thông, quảng bá và nhu cầu về dịch vụ

viễn thông, truyền thông ngày càng cao của xã hội.



Kết luận

Mạng VSAT hiện nay ñang là một trong những ứng dụng rất phổ biến.Với những

ưu thế về tính linh ñộng, phạm vi hoạt ñộng bao phủ toàn thế giới, dễ dàng triển khai

với ở các vùng hải ñảo xa xôi, mạng VSAT ñang dần thu hút ñược một lượng lớn

khách hàng tham gia sử dung. ðặc biệt sự phát triển của công nghệ truy nhập băng

rộng VSAT–IP trong thời gian gần ñây ñã cho thấy ñược tầm ảnh hưởng của nó, và

chắc chắn công nghệ này sẽ còn vươn xa hơn trong tương lai.

Nội dung của ñồ án ñã phân tích tổng quan về mạng và dịch vụ VSAT, một số vấn

ñề liên quan ñến quản lý và ñánh giá tiềm năng phát triển loại hình dịch vụ này ở Việt

Nam. Việc triển khai thành công dịch vụ VSAT ở Việt Nam cũng là tiền ñề cho triển

khai thành công của dự án VINASAT nói riêng và sự phát triển của thông tin vệ tinh

ở Việt Nam nói chung.

Do kiến thức em còn hạn chế mà các vấn ñề liên quan tới mạng vệ tinh khá rộng

nên trong phạm vi ñề tài em không thể ñề cập hết ñược và không thể tránh khỏi sai

sót, vì vậy em rất mong nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của các thầy và các bạn ñể ñề

tài của em hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn.



THUẬT NGỮ VÀ KÝ HI ỆU

Ký hiệu Thuật ngữ Nghĩa

Apogee Cực viễn (viễn ñiểm).

BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit.

CCIR Consultative Committee

International Radio

Ủy ban tư vấn vô tuyến quốc tế.

CDMA Code Division Mulile Access ða truy nhập phân chia theo mã.

DBS Direct Broadcast Sattellite Vệ tinh quảng bá trực tiếp.

DEM Demodulator Bộ giải ñiều chế.

DEMUX Demultiplexer Bộ phân/tách kênh.

DTH Direct To Home Truyền hình trực tiếp ñến nhà.

Eb/N0 Tỉ số năng lượng bit / mật ñộ tạp âm.

EIRP Equivalent Isotropic Radiated

Power

Công suất phát xạ ñẳng hướng tương

ñương.

ES Earth Station Trạm mặt ñất.

FDMA Frequency Division Multiple

Access

ða truy nhập phân chia theo tần số.

FEC Forward Error Code Mã sửa lỗi trước.

GEO Geostationary Earth Orbit Quỹ ñạo ñịa tĩnh.

GSO Geostationary Orbit Quỹ ñạo ñịa tĩnh.

HPA High Power Amlifier Bộ khuếch ñại công suất cao.

IF Intermediate Frequency Trung tần.

INTELSAT International

Telecommunications Satellite

Organization

Tổ chức vệ tinh viễn thông quốc tế.

ITU Internationnal

Telecommunication Union

Liên minh viễn thông quốc tế



LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch ñại tạp âm thấp.

MOD Modulator Bộ ñiều chế

MUX Multiplexer Bộ ghép kênh.

NASA National Aeronautics and

Space Administration

Cục quản trị hàng không và vũ trụ

quốc gia.

Perigee Cực cận (cận ñiểm).

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến.

SCPC Singer Channel Per Channel ðơn kênh trên sóng mang.

TDMA Time Division Multiple

Access

ða truy nhập phân chia theo thời

gian.

TT&C Telemetry, tracking & Control ðo từ xa, bám và ñiều khiển.

TWT Travelling Wave Tube ðèn sóng chạy.

UW Unique Word Từ duy nhất.

U/C Up Converter Bộ biến ñổi nâng tần.

VOW Voice Orderwire Kênh nghiệp vụ thoại.

WH West Hesmispheric Beam Búp sóng bán cầu Tây

WZ West Zone Beam Búp sóng khu vực phía Tây.



TÀI LI ỆU THAM KH ẢO

[1] John Wiley & Sons, VSAT Networks, 2003.

[2] Ki ều Xuân ðường, Bài giảng Thông tin Vệ tinh, 2001.

[3] Nhà XBKH & KT, Công ngh ệ Thông tin Vệ tinh, 1997.

[4] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin Vệ tinh, 2007.

[5] INTELSAT application Support and Training Department, INTELSAT

VSAT handbook, 1998.

[6] một số website tham khảo :

http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=16392

http://vntelecom.org/diendan/

http://www.dientuvienthong.net/diendan

http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/PrintView.aspx?ID=16392

http://vntelecom.org/diendan/

http://www.dientuvienthong.net/diendan

Documents

Nghien Cuu He Thong Mang Vsat Va Ung Dung S1REK2mrCN 20130323095323 4