29
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Hồng Kiên NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA CHO MẠNG TRUYỀN DẪN VIETTEL Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Trƣơng Vũ Bằng Giang Hà Nội – 2009

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

  • Upload
    doandan

  • View
    219

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Phạm Hồng Kiên

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT

TDM/D-TDMA CHO MẠNG TRUYỀN DẪN VIETTEL

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Trƣơng Vũ Bằng Giang

Hà Nội – 2009

Page 2: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

MỤC LỤC

MỤC LỤC ...................................................................................................................................2

DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................................4

TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................................................6

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................................8

CHƢƠNG 1 ...............................................................................................................................10

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH .........................................................10

1.1. LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH………...….....10

1.2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH……………………………....11

1.2.1. Phần không gian……………………………………………………...11

1.2.2. Phân hệ mặt đất………………………………………………………12

1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH……………………………...12

1.3.1. Ƣu điểm………………………………………………………………12

1.3.2. Nhƣợc điểm…………………………………………………………..12

1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP GHÉP KÊNH……………………………………13

1.4.1. Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)………….…………………..13

1.4.2. Ghép phân chia theo thời gian (TDM)…………………….…………15

1.4.2.1. TDM tín hiệu tƣơng tự 15

1.4.2.2. TDM tín hiệu số 17

1.5. CÁC PHƢƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ

TINH……………………………………………………………………….18

1.5.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)……...…………………18

1.5.1.1. Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC) 20

1.5.1.2. Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC) 21

1.5.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)……………………..22

1.5.3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA (DETERMINISTRIC

TDMA)…………………………………………………………………...24

1.6. CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH……….26

CHƢƠNG 2 ...............................................................................................................................27

GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN VSAT……………………………….27

2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VSAT…………………………………27

Page 3: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

2.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT…………………………27

2.2.1. Cấu hình mạng lƣới (MESH)…………………………………….......Error!

Bookmark not defined.

2.2.2. Cấu hình mạng sao (Star)…………………………………………….Error!

Bookmark not defined.

2.3. MẠNG THÔNG TIN VSAT FDM/SCPC HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY TRUYỀN

DẪN VIETTEL………………………………………………...Error! Bookmark not

defined.

2.3.1. Mục đích……………………………………………………………..Error!

Bookmark not defined.

2.3.2. Sơ đồ khối hệ thống VSAT tại công ty truyền dẫn Viettel…………..Error!

Bookmark not defined.

2.3.3. Thiết bị sử dụng…………………………………………………........Error!

Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3 ............................................................................... Error! Bookmark not defined.

CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA ( IDIRECT) ỨNG DỤNG CHO MẠNG VIETTELError! Bookmark not defined.

3.1. CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA…………………………………..Error!

Bookmark not defined.

3.1.1. Cơ sở công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect )…………...……..Error!

Bookmark not defined.

3.1.2. Mạng VSAT băng rộng iDirect……………..………………………..Error!

Bookmark not defined.

3.1.2.1. Hƣớng ra (Outroute) iDirect TDM Error! Bookmark not

defined.

3.1.2.2. Hƣớng vào (Inroute) iDirectError! Bookmark not defined.

3.1.3. Cấu hình điển hình của trạm Remote và trạm Hub……...……….......Error!

Bookmark not defined.

3.1.3.1. Một trạm VSAT điển hình Error! Bookmark not defined.

3.1.3.2. Một trạm gốc Hub điển hình Error! Bookmark not

defined.

3.1.4. Ƣu điểm và nhƣợc điểm hệ thống VSAT TDM/D-TDMA……..........Error!

Bookmark not defined.

3.2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect) CHO MẠNG

TRUYỀN DẪN VIETTEL………………………………………..Error! Bookmark not

defined.

3.2.1. Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị iDirect………...……………Error!

Bookmark not defined.

Page 4: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

3.2.2. Các bƣớc triển khai thực tế………………………...………………....Error!

Bookmark not defined.

KẾT LUẬN ................................................................................................................................75

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………...…………76 PHỤ LỤC...................................................................................................................................77

Page 5: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống vệ tinh ....................................................... 11

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số .................................. 14

Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số ............................ 14

Hình 1.4: Sơ đồ khối ghép 4 kênh theo thời gian .......................................... 15

Hình 1.5: Ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh ..................................... 17

Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số ........................................... 18

Hình 1.7: Phân chia băng tần bộ phát đáp trên vệ tinh ................................ 19

Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA ..................... 21

Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA .............................................. 21

Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA ............................................... 22

Hình 1.12: Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat ............................................ 23

Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA25

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin VSAT cung cấp dịch vụ di động Error!

Bookmark not defined.

Hình 2.2 : Cấu hình mạng lưới .......................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.3 : Sơ đồ khối hệ thống VSAT FDM/SCPC ........ Error! Bookmark not

defined.

Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống thiết bị mạng VSAT Viettel Error! Bookmark not

defined.

Hình 3.1: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect ) ... Error! Bookmark not

defined.

Hình 3.2: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra và 4 hướng vào ...... Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.3: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra ........ Error! Bookmark not

defined.

Hình 3.4: Cấu trúc mạng iDirect với các hướng vào ...... Error! Bookmark not

defined.

Hình 3.5: Cấu trúc một trạm VSAT điển hình .. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.7: Cấu trúc IP của trạm Hub ................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.8: Cấu trúc khung Idirect Hub .............. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.9: Bộ xử lý giao thức Hub ...................... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.10: Cấu trúc Idirect NMS ....................... Error! Bookmark not defined.

Page 6: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Hình 3.11: Cấu hình QoS trong iBuilder .......... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.12: Thống kê IP dòng lên và xuống ...... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.13: Tình trạng cảnh báo ......................... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.14: Cấu hình mềm dẻo hệ thống VSAT TDM/D-TDMA ............. Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.15: Hệ thống thiết bị trạm Remote ......... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.16: Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị IdirectError! Bookmark not

defined.

Hình 3.17: Biểu đồ lưu lượng 58 trạm VSAT trong ngàyError! Bookmark not

defined.

Hình 3.18: Biểu đồ lưu lượng Peak của 58 trạm Vsat .... Error! Bookmark not

defined.

Hình 3.19: Rack lắp đặt thiết bị 5IF, bộ xử lý giao thức và NMS ........... Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.20: Biểu đồ tỉ lệ rớt cuộc gọi .................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.21: Biểu đồ tỉ lệ rớt kênh SDCCH – SDRError! Bookmark not defined.

Hình 3.22: Biểu đồ thiết lập cuộc gọi thành côngError! Bookmark not defined.

Hình 3.23: Biểu đồ lưu lượng ............................. Error! Bookmark not defined.

Page 7: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Nghĩa

BER Tỳ số lỗi bít

BEP Xác xuất lỗi bít

BUC Block Up Converter

BSS Dịch vụ vệ tinh quảng bá

C/N Tỷ số sóng mang/tạp âm

Codec Bộ mã hóa, giải mã

DDI Giao tiếp số trực tiếp

DEM Bộ giải điều chế

DEMUX Bộ tách kênh

Eb/No Tỷ số năng lƣợng của Bit/ Mật độ tạp âm

EIRP Công suất bức xạ vô hƣớng tƣơng đƣơng

FDM Ghép kênh phân chia theo tần số

FEC Sửa lỗi trƣớc

FM/FDMA Điều tần/Đa truy trập phân chia theo tần số

FSS Dịch vụ vệ tinh cố định

GEO Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh

HPA Bộ khuếch đại công suất lớn

IDU Khối bên trong

IMUX/OMUX Bộ ghép kênh vào/ ra

IF Tần số trung gian( Trung tần )

INTELSAT Tổ chức Vệ tinh viễn thông thế giới

LNA Bộ khuếch đại tạp âm thấp

LEO Vệ tinh quỹ đạo thấp

MCPC Đa kênh trên một sóng mang

MEO Vệ tinh quỹ đạo trung bình

MOD Bộ điều chế

Modem Bộ điều chế/giải điều chế

MSB Bít có ý nghĩa lớn nhất

MUX Bộ ghép kênh

NCC Trung tâm điều khiển mạng

ODU Khối bên ngoài

Page 8: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

QPSK Điều chế pha bốn mức

PCM Điều xung mã

PSK Khóa dịch pha

RF Tần số vô tuyến, tần số radio

SCPC Truy nhập đơn kênh trên một sóng mang

TC Kênh mặt đất

TDM Ghép kênh phân chia theo thời gian

TDMA Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TM Độ dài của một đa khung

MSS Dịch vụ vệ tinh di động

VSAT Các trạm đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ

Page 9: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

MỞ ĐẦU

Việt Nam là quốc gia có đƣờng biên giới trải dài với địa hình nhiều đồi núi,

hải đảo… xa đất liền, mỗi vùng địa hình khác nhau cần có phƣơng án truyền thông

thích hợp. Cáp sợi quang và viba giữ ƣu thế trong những ứng dụng triển khai

đƣờng trục, liên tỉnh tuy nhiên đối với những vùng không triển khai đƣợc cáp

quang hoặc viba và bị cô lập về mặt địa lý thì VSAT TDM/D-TDMA là phƣơng án

lựa chọn thích hợp nhất.

Với kích thƣớc nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong bất cứ địa hình nào: tòa nhà, tầu,

thuyền, xe cơ động…, mềm dẻo trong việc thay đổi cấu hình và lƣu lƣợng cho các

trạm VSAT, VSAT TDM/D-TDMA đã trở thành một ứng dụng hiệu quả với các

Tập đoàn, Tổng công ty và các công ty cỡ lớn hoặc vừa.

Đặc điểm rất quan trọng của mạng thông tin VSAT TDM/D-TDMA là có thể

vừa tiết kiệm đƣợc băng thông vệ tinh tối đa và vừa có thể triển khai đƣợc rất

nhiều các loại hình dịch vụ nhƣ: Internet, thoại, hội nghị truyền hình, dữ liệu…

Việc nghiên cứu về mạng VSAT TDM/D-TDMA có nghĩa thực tiễn rất cao trong

việc triển khai mạng này tại Việt Nam.

Luận văn bao gồm 4 phần:

Chƣơng 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh

Chƣơng 2: Giới thiệu về mạng thông tin VSAT

Chƣơng 3: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA và ứng dụng cho mạng truyền dẫn

Viettel.

Kết luận

Đề tài ” Nghiên cứu thử nghiệm công nghệ VSAT TDM/D-TDMA cho mạng

truyền dẫn Viettel” đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trƣơng Vũ

Bằng Giang, Khoa Điện tử- Viễn thông, Trƣờng Đại học Công nghệ- Đại học

Quốc Gia Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn chắc chắn sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng

góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn động nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Page 10: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Hà Nội, ngày tháng năm 2009

Học viên

Phạm Hồng Kiên

Page 11: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Kể từ khi ra đời, thông tin vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực

của đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thông. Với sự phát triển không

ngừng và vị thế đặc biệt, ngày nay hệ thống thông tin vệ tinh là một phần thiết yếu

trong hầu hết các mạng viễn thông diện rộng trên thế giới. Nó còn góp phần quan

trọng vào sự phát triển của các lĩnh vực khoa học khác nhƣ nghiên cứu vũ trụ, địa

chất, khí tƣợng học... Sự hình thành các hệ thống thông tin diện rộng cho phép

chúng ta vƣợt qua khoảng cách về không gian và thời gian để xích lại gần nhau

trong một xã hội thông tin hiện đại.

1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH

Thông tin vô tuyến qua vệ tinh là thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực truyền

thông mà mục tiêu của nó là đạt đƣợc gia tăng chƣa từng có về mặt cƣ ly và dung

lƣợng với mức chi phí thấp nhất. Chiến tranh thế giới lần thứ II đã góp phần vào sự

phát triển hai công nghệ rất khác nhau đó là Tên lửa và Viba, việc kết hợp sử dụng

thành công hai kỹ thuật đó đã mở ra kỷ nguyên thông tin vệ tinh. Hệ thống tin vệ

tinh liên tục đƣợc phát triển sau đó:

Năm 1957: Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên (Sputnik)

Năm 1958: Vệ tinh SCORE của Mỹ

Năm 1960: Vệ tinh ECHO

Năm 1958: Vệ tinh COURIER

Năm 1962: Các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng: TELSTAR, RELAY

Năm 1965: Vệ tinh địa tĩnh thƣơng mại đầu tiên đƣợc phóng INTELSAT1.

Tiếp sau INTELSAT-I, hàng loạt các vệ tinh của INTELSAT đã ra đời với những

cải tiến đáng kể nhằm đáp ứng nhu cầu giảm giá thành dịch vụ, tăng dung lƣợng

kênh.

Các thế hệ vệ tinh INTELSAT tiếp theo đƣợc phóng lên quỹ đạo địa tĩnh trên

biển Thái Bình Dƣơng, Đại Tây Dƣơng & Ấn Độ Dƣơng là các thế hệ vệ tinh

INTELSAT II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, K, VII-A, VIII, VIII-A, K-FOS

(tính đến tháng 1 năm 1996). Đến tháng 6 năm 2001 vệ tinh INTELSAT-IX đầu

tiên đã đƣợc phóng thành công lên quỹ đạo. Tiếp sau đó là các vệ tinh khác trong

series INTELSAT-IX lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo.

Page 12: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

1.2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH

Vệ tinh có hai nhiệm vụ là khuếch đại sóng mang thu đƣợc từ trạm mặt đất trên

tuyến lên để phát lại trên tuyến xuống và biến đổi tần số sóng mang nhằm tránh

đƣa trở lại một phần công suất phát vào máy thu.

Một tuyến thông tin vệ tinh đƣợc thiết lập giữa các trạm mặt đất với 1 vệ tinh trong

không gian.

Tr¹m ®iÒu

khiÓn

TTC&M

VÖ tinh

PhÇn kh«ng gian

M¸y ph¸t M¸y thu

Up

link

Dow

n link

PhÇn mÆt ®Êt

Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống vệ tinh

1.2.1. Phần không gian

Phần không gian bao gồm vệ tinh và các phƣơng tiện trên mặt đất để điều khiển

và giám sát vệ tinh. Đó là các trạm TT&C (Tracking, Telemetry và Command:

bám, đo lƣờng từ xa và lệnh), cùng với trung tâm điều khiển vệ tinh, thực hiện các

hoạt động liên quan đến việc điều khiển, kiểm tra, giám sát & duy trì hoạt động của

vệ tinh thông qua các chức năng thiết yếu của vệ tinh đó.

Vệ tinh đƣợc cấu tạo bao gồm phần tải (payload) và phần thân (platform).

Phần tải: bao gồm các anten thu, phát và tất cả các thiết bị điện tử trợ giúp

cho việc truyền dẫn tín hiệu (phân hệ thông tin).

Phần thân: bao gồm các phân hệ phụ trợ trên vệ tinh:

- Đo lƣờng từ xa, bám và lệnh (TT&C).

- Nguồn điện.

- Điều khiển nhiệt độ.

Page 13: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

- Điều khiển tƣ thế bay và quỹ đạo.

- Các thiết bị đẩy.

- Cấu trúc: Đảm bảo hỗ trợ về cơ khí cho tất cả các bộ phận trên vệ tinh, đồng

chỉnh chính xác, hỗ trợ cho điều khiển nhiệt.

1.2.2. Phân hệ mặt đất

Phân hệ mặt đất bao gồm các trạm mặt đất thực hiện chức năng thu, phát thông

tin. Các trạm mặt đất này thƣờng đƣợc kết nối với một mạng thông tin mặt đất

hoặc nối trực tiếp với thiết bị đầu cuối ngƣời sử dụng nhƣ trong trƣờng hợp các

trạm nhỏ (VSAT). Các trạm mặt đất đƣợc phân loại theo kích thƣớc của chúng,

kích thƣớc của trạm biến đổi tuỳ thuộc lƣu lƣợng cần vận chuyển và loại tải (nhƣ

điện thoại, truyền hình hay số liệu…). Trạm mặt đất loại lớn nhất đƣợc trang bị

anten đƣờng kính 30m (tiêu chuẩn A của INTELSAT), loại nhỏ nhất có các anten

0,6m cho các trạm thu truyền hình trực tiếp.

1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH

1.3.1. Ƣu điểm

- Vùng phủ sóng rộng: do vệ tinh cách xa mặt đất

- Độ tin cậy và chất lƣợng thông tin cao: do tuyến thông tin chỉ có 3 trạm, trong đó

vệ tinh đóng vai trò nhƣ trạm lặp, còn hai trạm đầu cuối trên mặt đất nên xác xuất

hƣ hỏng trên tuyến rất thấp.

- Tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế: hệ thống thông tin đƣợc thiết lập nhanh chóng

trong điều kiện các trạm mặt đất cách xa nhau. Đặc biệt hiệu quả kinh tế cao trong

thông tin cự ly lớn, thông tin xuyên lục địa.

- Đa dạng về loại hình dịch vụ

1.3.2 Nhƣợc điểm

- Trễ truyền dẫn qua vệ tinh cao hơn so với truyền dẫn qua Viba, cáp đồng, cáp

quang.

- Giá thành triển khai cho các link kết nối cao hơn so với các phƣơng tiện truyền

dẫn khác.

- Khó khăn trong việc triển khai truyền dẫn dung lƣợng lớn

Page 14: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

- Chịu ảnh hƣởng nhiều của yếu tố thời tiết khi sử dụng băng tần Ku, Ka, đặc biệt

là hiện tƣợng SunOutage.

1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP GHÉP KÊNH

1.4.1. Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Khái niệm ghép kênh theo tần số là tần số (hoặc băng tần) của các kênh khác

nhau, nhƣng đƣợc truyền đồng thời qua môi trƣờng truyền dẫn. Muốn vậy phải sử

dụng bộ điều chế, giải điều chế và bộ lọc băng.

A. Sơ đồ khối bộ ghép

Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh và tách kênh theo tần số nhƣ hình 1.2.

Sơ đồ có N nhánh, mỗi nhánh dành cho một kênh. Sơ đồ chỉ có một cấp điều chế,

nhƣng trong thực tế có nhiều cấp điều chế. Tuỳ thuộc môi trƣờng truyền dẫn là vô

tuyến, dây trần, cáp đối xứng hay cáp đồng trục mà sử dụng một số cấp điều chế

cho thích hợp.

B. Nguyên lý hoạt động

Phía phát: tín hiệu tiếng nói qua bộ lọc thấp để hạn chế băng tần từ 0,3 đến 3,4

kHz. Băng tần này đƣợc điều chế theo phƣơng thức điều biên với sóng mang fN để

đƣợc hai băng bên. Trong ghép kênh theo tần số chỉ truyền một băng bên, loại bỏ

băng bên thứ hai và sóng mang nhờ bộ lọc băng, nhƣ biễu diễn trên hình 1.3. Hình

1.3 nêu một thí dụ về truyền băng dƣới. Tại cấp điều chế kênh, khoảng cách giữa

hai sóng mang kề nhau là 4 kHz.

Page 15: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Bộ lọc

thấp

Bộ

điều

chế

Bô lọc

băng

f1

Bộ lọc

thấp

Bộ

điều

chế

Bô lọc

băng

f2

Bộ lọc

thấp

Bộ

điều

chế

Bô lọc

băng

fN

Bộ lọc

thấp

Bộ giải

điều chế

Bô lọc

băng

Bộ lọc

thấp

Bộ giải

điều chế

Bô lọc

băng

Bộ lọc

thấp

Bộ giải

điều chế

Bô lọc

băng

f1

f2

fN

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số

0.3 3.4

Băng tần

thoạiBăng dƣới Băng trên

Đặc tính suy hao - tần số của bộ lọc băng

Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số

Cấp điều chế kênh hình thành băng tần cơ sở 60 /108 kHz. Từ băng tần cơ sở tạo

ra băng tần nhóm trung gian nhờ sóng mang nhóm trung gian. Từ băng tần nhóm

trung gian tạo ra băng tần đƣờng truyền nhờ một sóng mang thích hợp. N bộ lọc

băng tại đầu ra nhánh phát nối song song với nhau.

Phía thu: các bộ lọc băng tại nhánh phát và nhánh thu của mỗi kênh có băng tần

nhƣ nhau. Đầu vào nhánh thu có N bộ lọc băng nối song song và đóng vai trò tách

kênh. Bộ điều chế tại nhánh phát sử dụng sóng mang nào thì bộ giải điều chế của

kênh ấy cũng sử dụng sóng mang nhƣ vậy. Tín hiệu kênh đƣợc giải điều chế với

Page 16: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

sóng mang và đầu ra bộ giải điều chế ngoài băng âm tần còn có các thành phần tần

số cao. Bộ lọc thấp loại bỏ các thành phần tần số cao, chỉ giữ lại băng âm tần.

Ghép kênh theo tần số có ƣu điểm là các bộ điều chế và giải điều chế có cấu tạo

đơn giản (sử dụng các diode bán dẫn), băng tần mỗi kênh chỉ bằng 4 kHz nên có

thể ghép đƣợc nhiều kênh. Chẳng hạn, máy ghép kênh cáp đồng trục có thể ghép

tới 1920 kênh. Tuy nhiên do sử dụng điều biên nên khả năng chống nhiễu kém.

1.4.2. Ghép phân chia theo thời gian (TDM)

Khi có nhiều tín hiệu có tần số hoặc băng tần nhƣ nhau cùng truyền tại một thời

điểm phải sử dụng ghép kênh theo thời gian. Có thể ghép kênh theo thời gian các

tín hiệu analog hoặc các tín hiệu số. Dƣới đây trình bày hai phƣơng pháp ghép

kênh này.

1.4.2.1. TDM tín hiệu tƣơng tự

A. Sơ đồ khối bộ ghép

Sơ đồ khối TDM 4 kênh nhƣ hình 1.4.

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Phát

xung

đồng bộ

Đƣờng

truyền

Bộ chuyển mạch

Tín hiệu

analog

1

2

3

4

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Tín hiệu

analog

1

2

3

4

Bộ phân phối

Thu

xung

đồng bộ

Hình 1.4: Sơ đồ khối ghép 4 kênh theo thời gian

B. Nguyên lý hoạt động

Bộ lọc thấp hạn chế băng tần tín hiệu thoại analog tới 3,4 kHz. Bộ chuyển mạch

đóng vai trò lấy mẫu tín hiệu các kênh, vì vậy chổi của bộ chuyển mạch quay một

vòng hết s125 , bằng một chu kỳ lấy mẫu. Chổi tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh của

kênh nào thì một xung của kênh ấy đƣợc truyền đi. Trƣớc hết một xung đồng bộ

đƣợc truyền đi và tiếp theo đó là xung của các kênh 1, 2, 3 và 4. Kết thúc một chu

kỳ ghép lại có một xung đồng bộ và ghép tiếp xung thứ hai của các kênh. Quá trình

Page 17: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

này cứ tiếp diễn liên tục theo thời gian. Để phía thu hoạt động đồng bộ với phía

phát, yêu cầu chổi của bộ phân phối quay cùng tốc độ và đồng pha với chổi của bộ

chuyển mạch. Nghĩa là hai chổi phải tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh tại vị trí tƣơng

ứng. Yêu cầu đồng bộ giữa máy phát và máy thu sẽ đƣợc đáp ứng nhờ xung đồng

bộ.

Phía thu, sau khi tách dãy xung của các kênh cần khôi phục lại tín hiệu analog

nhờ sử dụng bộ lọc thấp giống nhƣ bộ lọc này tại phía phát.

Hình ảnh ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh đƣợc minh hoạ tại hình 1.5.

S1(t)

S2(t)

t

XR(t)

t

t

t

S3(t)

XĐB XĐB XĐBXĐB

1

11

2

2

2

3

33

s125

Page 18: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Hình 1.5: Ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh

1.4.2.2. TDM tín hiệu số

A. Sơ đồ khối bộ ghép

Sơ đồ khối bộ ghép TDM tín hiệu số đƣợc thể hiện tại hình 1.6.

B. Nguyên lý hoạt động

Quá trình hoạt động của bộ chuyển mạch và bộ phân phối đã đƣợc trình bày trong

phần TDM tín hiệu tƣơng tự (analog). Sau đây trình bày hoạt động TDM tín hiệu

số.

Phía phát: sau khi lấy mẫu tín hiệu thoại analog của các kênh, xung lấy mẫu

đƣợc đƣa vào bộ mã hoá để tiến hành lƣợng tử hoá và mã hoá mỗi xung thành một

từ mã nhị phân gồm 8 bit.

Các bit tin này đƣợc ghép xen byte để tạo thành một khung nhờ khối tạo khung.

Trong khung còn có từ mã đồng bộ khung đặt tại đầu khung và các bit báo hiệu

đƣợc ghép vào vị trí đã quy định trƣớc. Bộ tạo xung ngoài chức năng tạo ra từ mã

đồng bộ khung còn có chức năng điều khiển các khối trong nhánh phát hoạt động.

Phía thu: dãy tín hiệu số đi vào máy thu. Dãy xung đồng hồ đƣợc tách từ tín hiệu

thu để đồng bộ bộ tạo xung thu. Bộ tạo xung phía phát và phía thu tuy đã thiết kế

có tốc độ bit nhƣ nhau, nhƣng do đặt xa nhau nên chịu sự tác động của thời tiết

khác nhau, gây ra sai lệch tốc độ bit. Vì vậy dƣới sự khống chế của dãy xung đồng

hồ, bộ tạo xung thu hoạt động ổn định. Khối tái tạo khung tách từ mã đồng bộ

khung để làm gốc thời gian bắt đầu một khung, tách các bit báo hiệu để xử lý

riêng, còn các byte tin đƣợc đƣa vào bộ giải mã để chuyển mỗi từ mã 8 bit thành

một xung. Do bộ phân phối hoạt động đồng bộ với bộ chuyển mạch nên xung của

các kênh tại đầu ra bộ giải mã đƣợc chuyển vào bộ lọc thấp của kênh tƣơng ứng.

Đầu ra bộ lọc thấp là tín hiệu thoại analog. Bộ tạo xung phía thu điều khiển hoạt

động của các khối trong nhánh thu.

Page 19: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Tín hiệu

analog

1

2

3

4

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

Bộ lọc

thấp

1

2

3

4

Tín hiệu

analog

Bộ mã

hóa

Tạo

xung

Bộ tạo

xung

Tái tạo

khung

Bộ giải

Tách

đồng hồ

Bộ tạo

xungBộ phân

phốiBộ chuyển

mạch

Đƣờng

truyền

Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số

1.5. CÁC PHƢƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ

TINH

Trong hệ thống thông tin vệ tinh có một hoặc vài vệ tinh, các trạm mặt đất thì rất

nhiều. Vấn đề làm sao cho cùng một thời điểm các trạm mặt đất cùng liên lạc với

nhau thông qua vệ tinh đó. Từ đó vấn đề đƣợc đặt ra là dùng cách nào để cho các

trạm mặt đất truy nhập vệ tinh, đó là phƣơng pháp truy nhập vệ tinh. Hệ thống

thiết bị nối giữa anten thu và anten phát vệ tinh là bộ lặp (repeater), bộ lặp này

thông thƣờng bao gồm một hoặc nhiều kênh liên lạc và cũng đƣợc gọi là bộ phát

đáp (transponder), chúng cùng làm việc song song trên các dải tần con khác nhau

của băng tần rộng đƣợc ấn định. Hiện nay ba kĩ thuật đa truy nhập cơ bản đƣợc sử

dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh đó là:

- Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA – Frequency Division Multiple

Access).

- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA – Time Division Multiple Access).

- Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access).

Trong luận văn này chúng ta tập chung vào phân tích hai kỹ thuật đa truy nhập

FDMA và TDMA.

1.5.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Theo phƣơng thức này mỗi trạm mặt đất đƣợc phân bổ một dải tần số trong băng

tần quy định chung cho toàn bộ hệ thống. Dải thông của vệ tinh đƣợc phân chia

cho các bộ phát đáp, mỗi bộ phát đáp thƣờng có độ rộng là 36MHz; 72MHz hoặc

140MHz. Mỗi bộ phát đáp lại có thể chia nhỏ thành các dải con, mỗi dải con lại

đƣợc phân bổ cho các sóng mang do một trạm mặt đất phát đi. Cần thiết là phải có

Page 20: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

khoảng bảo vệ thích hợp giữa các dải con để tránh chồng lấn phổ giữa các kênh

nhƣ chỉ ra trên hình 1.7.

B¨ng tÇn bé ph¸t ®¸p f

P

Kho¶ng tÇn sè b¶o vÖ

f1

f3

f2

fn

fh

fl

fn-1

Hình 1.7: Phân chia băng tần bộ phát đáp trên vệ tinh

Hình trên chỉ ra một ví dụ điển hình cho phƣơng pháp FDMA của một mạng có ba

trạm mặt đất A,B,C, mỗi trạm một sóng mang.

b) C¸c kªnh tÝn hiÖu b¨ng gèc

A

B

C

®Õn B ®Õn C

®Õn C®Õn A

®Õn A ®Õn B

t nÕn lµ TDM

f nÕu lµ FDM

A B C

a) C¸c sãng mang ph¸t

B¨ng th«ng bé ph¸t ®¸p

c) S¬ ®å khèi tr¹m mÆt ®Êt A

MUX §iÒu chÕ M¸y ph¸t

M¸y ph¸t

B

C

Ph©n kªnh

chän kªnh

A

B

C

C¸c kªnh

tiÕng

§Õn ng­êi

sö dông

Anten

Gi¶i ®iÒu chÕ

Hình 1.8: Hệ thống FDMA có ba trạm, mỗi trạm một sóng mang

Page 21: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Phƣơng pháp FDMA có ƣu điểm: là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá thành

thấp, không cần đồng bộ giữa các trạm mặt đất; nhƣng cũng có các nhƣợc điểm

sau:

- Thiếu tính mềm dẻo: khi có sự phân bổ lại lƣu lƣợng cần phải thay đổi lại kế

hoạch phân bổ tần số, băng thông các bộ lọc của các trạm mặt đất.

- Khi số lƣợng các trạm truy nhập tăng cần giảm công suất của vệ tinh để tránh các

hiện tƣợng xuyên điều chế.

- Có hai loại kỹ thuật đa truy nhập FDMA là kỹ thuật:

+ MCPC (Multiple Channel Per Carrier): đa kênh trên mỗi sóng mang

+ SCPC (Single Channel Per Carrier): mỗi kênh một sóng mang

1.5.1.1. Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC)

Kỹ thuật MCPC: Trong trƣờng hợp này trạm phát A sẽ ghép kênh các tín hiệu

băng gốc truyền cho các trạm B,C,D và tín hiệu ghép kênh này sẽ điều chế sóng

mang trên một băng tần dành cho trạm A. Ở trạm thu B nó sẽ tách lấy tín hiệu cao

tần dành cho nó bằng bọ lọc cao tần RF thích hợp. Sau khi giải điều chế nó sẽ tách

lấy tín hiệu thông tin dành cho trạm B. Trong kỹ thuật này bộ lọc băng gốc đƣợc

thiết kế cho từng trạm phát cụ thể và vì vậy phải đƣợc thiết kế lại mỗi khi dung

lƣợng truyền bị thay đổi. Kỹ thuật MCPC lại có thể phân ra hai loại là

FDM/FDMA và TDM/FDMA.

- FDM/FDMA

Trong kỹ thuật FDM/FDMA thì các tín hiệu băng gốc đƣợc ghép kênh phân chia

tần số sau đó điều sóng mang theo kiểu đa truy nhập FDMA.

- TDM/FDMA

Trong TDM/FDMA thì các tín hiệu băng gốc đƣợc ghép kênh phân cực chia thời

gian sau đó điều pha sóng mang theo kiểu đa truy nhập FDMA.

Page 22: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

FDM

MULTIPLEX FDM MOD TX

TDM

MULTIPLEX PSK MOD TX

A/D

A/D

VỆ TINH

User

User

User

User

User

Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA

1.5.1.2. Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC)

Kỹ thuật SCPC: Khi mỗi trạm cần liên lạc với nhiều trạm nhƣng lƣợng thông tin

trong ngày là rất ít thì khi đó kỹ thuật MCPC sẽ trở lên lãng phí băng tần. Trong

trƣờng hợp này ngƣời ta sử dụng kỹ thuật SCPC ,mỗi kênh đƣợc truyền trên một

sóng mang.

FDM MOD

A/D

PSK MOD

PSK MOD

TX

TX

TX

VỆ TINH

User

User

User

Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA

- Ƣu điểm của phƣơng thức đa truy nhập FDMA:

+ Đơn giản do không cần đồng bộ

- Nhƣợc điểm của phƣơng thức đa truy nhập FDMA:

Page 23: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

+ Thiếu linh hoạt khi thiết lập lại cấu hình, do mỗi khi có sự ấn định lại thì bộ lọc

máy thu phải thay đổi lại. Điều này đúng cho MCPC,còn SCPC đã tránh đƣợc hạn

chế này.

+ Giảm dung lƣợng truyền khi số sóng mang tăng, điều này là do nhiễu giao thoa

xuất hiện trong bộ khuếch đại không tuyến tính.

+ Cần điều chỉnh công suất các sóng mang để tại đầu vào vệ tinh chúng có công

suất gần nhƣ nhau nhằm tránh hiện tƣợng đè nén tín hiệu yếu.

1.5.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)

Trong đa truy nhập TDMA, toàn bộ băng thông của bộ phát đáp đƣợc sử dụng

cho mỗi trạm, tuy nhiên mỗi trạm chỉ sử dụng một khe thời gian dành cho nó. Giữa

hai khoảng thời gian cạnh nhau cần để ra một khoảng thời gian phòng vệ (guard

time) sao cho các sóng mang không chồng lấn nhau trong bộ phát đáp. Các trạm

cần phải đƣợc đồng bộ chính xác để phân chia dung lƣợng truyền của mỗi bộ phát

đáp. Các trạm thƣờng xuyên nhận đƣợc thông tin gửi cho nó. Sóng mang trong

TDMA luôn là sóng mang đƣợc điều chế số.

NBA

……….

Khung TDMA

Cụm chuẩn Cụm lưu lượng

Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA

Hình dƣới cho ta thấy hình ảnh về một khung 2ms TDMA theo chuẩn

INTELSAT.

Page 24: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

RB1 TBa RB2 TBb RB1

Guard Time

Carrier and bit

Timing recovery

Unique

WordTTY SC VOW VO CDC

176 24 8 8 32 32 8

Carrier and bit

Timing recoveryUnique

Word TTY SC VOW VO TRường tín

176 24 8 8 32 32 nx64

Hình 1.12. Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat

Khung đƣợc hình thành trên vệ tinh bao gồm tất cả các burst của các trạm mặt

đất đƣợc đặt cạnh nhau, giữa chúng có một khoảng thời gian bảo vệ (guard time -

GT) để phòng chống sự can nhiễu có thể có. Chiều dài một khung là 2ms, GT

chiếm 64 mức hay 1ns. Trong một khung bao gồm hai loại burst:

- Burst của các trạm chuyển tin (Traffic Station) có phần mào đầu gồm 280 mức

sóng mang hoặc 560 bit và một trƣờng tin dài nx64 mức (n nguyên dƣơng).

- Burst của các trạm tham chiếu (Reference Station) gồm 288 mức sóng mang hoặc

576 bit và không có trƣờng tin. Trạm tham chiếu chỉ có tác dụng đồng bộ cho hệ

thống. Tất cả các trạm muốn truyền tin phải đồng bộ hoạt động của mình đối với

trạm tham chiếu bằng cách đặt burst của chúng sau một thời gian trễ nhất định đối

với các burst tham chiếu. Do vai trò quan trọng của burst tham chiếu nên trong một

Page 25: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

khung ngƣời ta thƣờng đặt hai burst tham chiếu lấy từ hai trạm tham chiếu trong

mạng đã đƣợc đồng bộ tƣơng hỗ với nhau.

Chức năng của burst tham chiếu là :

- Cho phép khôi phục lại sóng mang, vì vậy nó chứa một chuỗi bit mà khi điều chế

sóng mang thì sóng mang không đảo pha (Chức năng của đoạn bit khôi phục đồng

hồ và sóng mang CBR: Carrier and Bit Recovery).

- Cho phép trạm thu khôi phục lại đồng hồ tách bit, do đó nó chứa một chuỗi bit

tạo ra sự đảo pha sóng mang luân phiên (CBR).

- Cho phép trạm thu xác định đƣợc điểm bắt đầu mỗi burst, do đó một nhóm bit

UW (Unique Word) đƣợc sử dụng cho chức năng này.

- Các bit điều khiển nhằm cung cấp các thông tin nhƣ xác định trạm và phục vụ

quản lý mạng.

- Theo sau burst tham chiếu là các burst dữ liệu, các burst này cũng có các phần

tiêu đề có chức năng nhƣ burst tham chiếu. Ngoài ra còn có các khe thời gian

truyền thông tin tới các trạm khác.

1.5.3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA (Deterministric

TDMA)

Để truyền dữ liệu từ các trạm VSAT đầu xa, iDirect sử dụng kỹ thuật D-DTMA

tiên tiến dành riêng. D-TDMA cho phép truy nhập liên tục kênh hƣớng vào ở tốc

độ cao bằng cách gán khe thời gian động. iDirect kết hợp kỹ thuật này với FEC

TPC để đạt đƣợc tốc độ dữ liệu cao nhất, với hiệu quả sử dụng băng thông hƣớng

vào cao nhất ngành.

Bộ xử lý giao thức của iDirect (PP) là bộ công cụ kỹ thuật mạng chính tại trạm

gốc, có nhiệm vụ ấn định thời gian truyền để đồng bộ tất cả các trạm đầu xa trong

mạng. PP có thể điều khiển nhiều mạng cùng lúc. Mỗi trạm đầu xa đƣợc gán cho 1

khe thời gian đo bằng mili giây để truyền dẫn ở hƣớng vào. PP linh động gán thêm

các khe thời gian dựa trên lƣu lƣợng trong hàng đợi hoặc theo nhu cầu và tại lƣu

lƣợng hiện có. D-TDMA cung cấp kĩ thuật cho phép trạm đầu xa hoạt động ở chế

độ không tranh chấp. Chế độ này cho phép hệ thống truy nhập kênh rất hiệu quả,

đạt hiệu quả tới 98% tải trọng kênh. Khi so với Giao thức Aloha chia khe thời gian

với hiệu quả tải trọng 36.8% trên lý thuyết và 20% trên thực tế, giải pháp này

Page 26: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

cũng cấp hệ thống có hiệu quả sử dụng chi phí và tốc độ cao, là điều cần thiết trong

mạng viễn thông và truyền dữ liệu hiện đại.

Khi trạm VSAT đầu xa đƣợc xác thực và đƣợc thu nhận vào mạng, nó đƣợc gán

khe thời gian trong mỗi khung truyền ở hƣớng ra. Mỗi khe thời gian trong mạng

iDirect có thể thay đổi kích thƣớc tùy theo cấu hình. Các khe thời gian này có thể

tốc độ nhỏ tới 1kbps. Cấu hình “Khe thời gian dành riêng ấn định” cho phép điều

khiển mức độ thƣờng xuyên mà một khe thời gian khả dụng cho mỗi Trạm đầu xa.

Cấu hình này có thể điều khiển theo từng trạm.

Khi một NetModem ở trạm đầu xa cần gửi lƣu lƣợng tới Trạm gốc, trạm đầu xa bắt

đầu truyền trên khe thời gian đƣợc gán cho nó. Trong cùng một khung dữ liệu,

NetModem còn gửi tới PP cả thông tin về độ dài hàng đợi và thông tin về lƣu

lƣợng (Dùng cho QoS mạng và CIR động). PP ở trạm gốc có cái nhìn toàn diện về

mạng và có thể linh động gán các khe thời gian còn trống cho các trạm đầu xa

trong mạng. PP phân tích và gán băng thông dựa trên nhu cầu của toàn mạng sau

mỗi 125 mili giây hay 8 lần trong 1 giây. Việc phân tích và gán này đƣợc thực

hiện dựa trên nhiều tiêu chuẩn khác nhau bao gồm độ dài hàng đợi, QoS/Thứ tự ƣu

tiên và thông tin về trễ.

Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA

Hub

Remotes

1 2 5 500

NM-1 NM-2

NM-5

3.99 Mbps

Burstable Bandwidth

4 Mbps

1 kbps

• Mỗi trạm đầu xa nhận một băng thông dành riêng nhất định

• Băng thông được gán động cho mỗi trạm đầu xa

• Nhiều lần trong một giây • Gán băng thông dựa trên độ dài hàng đợi

tại mỗi trạm đầu xa, cấu hình CIR và QoS/Thứ tự ưu tiên, giới hạn băng thông từng trạm.

Page 27: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

Kiến trúc D-TDMA và thuật toán cấp kênh cung cấp một cơ chế mạnh mẽ không

chỉ để gán băng thông đơn thuần dựa trên nhu cầu mà còn cho phép cấu hình CIR ,

giới hạn tốc độ, và QoS của mạng. Hơn nữa, điều này cho phép sử dụng các thuật

toán cần thiết để giảm jitter – là mối quan tâm lớn nhất trong các tổn hao chất

lƣợng của các lƣu lƣợng thời gian thực nhƣ VoIP và hình ảnh.

Với kỹ thuật nhảy tần, Trạm VSAT đầu xa có thể đƣợc cấp phát băng thông của

một hƣớng vào khác còn dƣ lƣu lƣợng, dựa trên nguyên lý từng cụm burst by burst.

Tính năng này cung cấp sự linh hoạt cao khi thiết kế mạng, tiết kiệm băng thông

của vệ tinh và đảm bảo QoS cho trạm đầu xa. Tất cả những điều trên cộng với tiết

kiệm chi phí đáng kể cho cấu trúc nội mạng và điều hành có đƣợc là nhờ D-TDMA

và nhảy tần.

1.6. CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH

Các dịch vụ ứng dụng trong thông tin vệ tinh bao gồm:

- Dịch vụ vệ tinh cố định: FSS (Fixed Satellite Service).

- Dịch vụ vệ tinh quảng bá: BSS (Broadcasting Satellite Service).

- Dịch vụ vệ tinh di động: MSS (Mobile Satellite Service).

- Dịch vụ vệ tinh dẫn đƣờng: (Navigational Satellite Service).

- Dịch vụ vệ tinh khí tƣợng.

- Dịch vụ vệ tinh cỡ nhỏ VSAT.

Page 28: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

CHƢƠNG 2

GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN VSAT

2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VSAT

Hệ thống thông tin VSAT (Verry Small Aperture Terminal) - trạm đầu cuối có

độ mở rất nhỏ (antenna có đƣờng kính từ 1,2m đến 2,4m) thực hiện việc truyền và

nhận tín hiệu thông qua vệ tinh. Công nghệ VSAT cho phép kết nối thông tin với

các vùng xa xôi mà các phƣơng thức liên lạc khác nhƣ cáp quang, Viba không triển

khai đƣợc. Hệ thống VSAT hội tụ đủ những ƣu của một hệ thống thông tin vệ tinh,

ngoài ra còn có các ƣu điểm nổi bật sau:

- Thời gian triển khai rất ngắn cỡ vài giờ.

- Thiết bị có thể đặt ngay tại trụ sở khách hàng.

- Có thể kết nối các vùng xa xôi, cách trở lạc hậu về cơ sở hạ tầng vào mạng công

cộng.

- Có khả năng cung cấp dịch vụ mới cho khách hàng trong khi mạng công cộng

chƣa đáp ứng đƣợc.

Bên cạnh những ƣu điểm trên, hệ thống thông tin vệ tinh VSAT cũng có các

nhƣợc điểm sau:

- Thiết bị VSAT của nhiều hãng khác nhau rất khó khăn trong quá trình kết hợp sử

dụng.

- Vốn đầu tƣ ban đầu cho thiết bị đầu cuối lớn.

- Cƣớc phí dịch vụ cao.

Việc sử dụng hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh phụ thuộc vào đặc thù địa hình

của vùng, miền. Các nơi nhƣ hải đảo với khoảng cách lớn không thể sử dụng thiết

bị truyền dẫn quang, không thể sử dụng thiết bị viba (microware). Thay cho việc

kéo một đƣờng truyền dẫn cáp quang khá dài với mục đích sử dụng không cao hay

sẽ phải lắp đặt liên tiếp nhiều trạm viba… sẽ chi phí cao hơn nhiều so với việc lắp

đặt một hệ thống đầu cuối truyền dẫn qua vệ tinh sử dụng các thiết bị đầu cuối nhỏ

(VSAT). Chính vì vậy mà hệ thống này đã và đang đƣợc nhiều nhà cung cấp dịch

vụ lựa chọn trong đó ở Việt Nam có VNPT,Viettel.

2.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

Page 29: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D …repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/16410/1/V_L0_02431.pdf · Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52

1. NguyÔn §×nh L­¬ng (2001), C¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh, tËp 1, NXB B­u

®iÖn.

2. NguyÔn §×nh L­¬ng (2002), C¸c hÖ thèng th«ng tin vÖ tinh, tËp 2, NXB B­u

®iÖn.

3. NguyÔn §×nh L­¬ng (1997), Th«ng tin vÖ tinh, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt.

4. PGS-TS Ph¹m Minh ViÖt, Th«ng tin vÖ tinh, §¹i Häc B¸ch Khoa.

5. Học viên công nghệ Bƣu chính Viễn thông ( 2007), Ghép kênh tín hiệu số.

Tiếng Anh

6. C..J. Wolejsza , D. Taylor , M.Grossmann ( 1987 ) Multiple access protocols

for Data communication via VSAT networks.

7. Datacom Company in Hong Kong , Satellite Communication Basic.

8. Datacom System International Ltd, Technical proposal for GSM + Voip VSAT

demo network.

9. Dennis Roddy, Satellite Communication.

10. Intelsat (1999), Earth station technology.

11. Michael O.Kolawole , Satellite Communication Engineering.