Công nghệ VSAT IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội cấp xã

Công nghệ truyền thông LeadLine a Leased-Line : Là kênh thuê riêng, là một hình thức kết nối trực tiếp giữa các node mạng sử dụng kênh truyền dẫn số liệu thuê riêng.. Công nghệ truyền th

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG

INTERNER HIỆN NAY 1.1 Giới thiệu các công nghệ truyền thông Internet

1.1.1 Công nghệ truyền thông Dial - up networking

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

Được sử dụng rộng rãi trong kết nối máy tính tới Internet Dial-upnetworking sử dụng một modem, như giao diện giữa một máy tính PC vớimột mạng (chẳng hạn như Internet) Tốc độ kết nối có thể nên tới 56 kbps,quay số với một modem vẫn là phương pháp rẻ nhất và sẵn dùng để kết nốiInternet

Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up

b) Nguyên lý hoạt động Dial-up networking

Dial-up networking là phương thức đơn giản nhất để kết nối tớiInternet, máy tính chỉ kết nối qua đường điện thoại sử dụng modem Ban đầu

sẽ lựa chọn một nhà cung cấp dịch vụ ISP và phần mềm quay số đã có sẵntrong hệ điều hành Windows với giao diện sử dụng đơn giản Với mỗi người

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

khẩu truy cập dịch vụ tới nhà cung cấp ISP Sau khi thiết lập các thao tác đóxong, mỗi lần truy cập sau, khách hàng chỉ cần thực hiện kết nối bằng cáchnháy kép chuột trên biểu tượng dial-up Dial-up networking cũng cắt dữ liệuthành các gói tin, mã hoá và gói dữ liệu trước khi gửi đi Dial-up networking

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

c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ Dial-up networking

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

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

có dây

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

như đường truyền, khoảng cách truyền Thiết bị kết nối không có chức năngkhuếch đại tín hiệu để giảm suy tổn trên đường truyền, cơ chế chống nhiễukhông có

1.1.2 Công nghệ truyền thông ADSL

a) Công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng - ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line)

Là kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuêbao tới Nhà cung cấp dịch vụ Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều.Tốc độ chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần sovới tốc độ chiều lên (từ thuê bao tới mạng) Ðiều này phù hợp một cách tuyệtvời cho khai thác Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưulượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượnglớn dữ liệu tải về từ Internet

Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL

ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nốitới tổng đài nội hạt, đường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụngcho các cuộc gọi thoại thông qua thiết bị gọi là "splitters" có chức năng táchthoại và dữ liệu trên đường dây

b) Nguyên lý hoạt động ADSL

ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sửdụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt Ðường dây này đượcthiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) choán bởi cuộcthoại bình thường Tuy nhiên, nó cũng có thể chuyển tải các tần số cao hơndải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại Ðó là dải phổ mà ADSL sử dụng

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

Các splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâmphạm lẫn nhau trên đường truyền Các tần số mà mạch vòng có thể chuyểntải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải - sẽ phụ thuộcvào các nhân tố sau:

+ Khoảng cách từ tổng đài nội hạt + Kiểu và độ dầy đường dây + Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây + Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu

phi thoại khác

+ Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ ADSL

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

độ truyền tải dữ liệu trên mạng này cao, có thể lên 8Mbs Công nghệ này sửdụng trên đường điện thoại, nên vừa thoại vừa kết nối Internet đồng thời

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

kênh truy nhập DSLAP (Từ 5.5 đến 6 km) Phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạngInternet mỗi quốc gia, đòi hỏi đường dây cáp đồng có bán kính từ 0.7-0.9 mmthì mới phát huy hết tối đa tốc độ (Khó có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu tốiđa) Không phù hợp với nơi vùng sâu vùng xa

1.1.3 Công nghệ truyền thông Winmax

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

thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩnIEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Họ802.16 này đưa ra những tiêu chuẩn, chỉ tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giảiquyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm về giao diện

tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho cả mạng cố định lẫnmạng không dây di động.

Hình 1.4 Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX

Hai phiên bản của WiMAX được đưa ra như sau:

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

được thiết kế cho loại truy nhập cố định và lưu động Trong phiên bản này sửdụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (OrthogonnalFrequency Division Multiple) hoạt động trong cả môi trường nhìn thẳng –LOS (line-of-sight) và không nhìn thẳng – NLOS (Non-line-of-sight) Sảnphẩm dựa trên tiêu chuẩn này hiện tai đã được cấp chứng chỉ và thương mạihóa

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

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

802.16e được phát triển trên cơ sở sửa đổi tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 đểtối ưu cho các kênh vô tuyến di động, cung cấp khả năng chuyển vùng –handoff và chuyển mạng – roaming Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức đatruy cập ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA (Orthogonnal FrequencyDivision Multiple Access) – là sự phối hợp của kỹ thuật ghép kênh và kỹthuật phân chia tần số có tính chất trực giao, rất phù hợp với môi trườngtruyền dẫn đa đường nhằm tăng thông lượng cũng như dung lượng mạng, tăng

độ linh hoạt trong việc quản lý tài nguyên, tận dụng tối đa phổ tần, cải thiệnkhả năng phủ sóng với các loại địa hình đa dạng

b) Nguyên lý hoạt động WiMAX

Wimax cung cấp hai dạng dịch vụ vô tuyến:

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

với tháp anten Trong chế độ này, Wimax sử dụng băng tần số thấp 2-11 GHz(giống Wifi) Đường truyền bước sóng ngắn hơn thì không dễ dàng đứt docản trở vật lý, chúng có thể tốt hơn để làm nhiễu xạ, chổ cong xung quanhkhu vực chướng ngại vật

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

cực hướng thẳng đến tháp anten Wimax Kết nối LOS thì mạnh và ổn địnhhơn, vì thế nó có thể gửi nhiều dữ liệu với mức lỗi thấp Đường truyến LOS

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

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

từ 4-6 dặm (vùng bao phủ khoảng 25 dặm vuông hoặc 65 km vuông giốngnhư vùng của điện thoại tế bào) Do anten LOS mạnh hơn, trạm phát Wimaxgửi dữ liệu tới máy tính hỗ trợ Wimax hoặc bộ định tuyến thiết lập trong vòngbán kính 30 dặm so với trạm phát (vùng bao phủ khỏang 3.600 dặm vuông

c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ WiMAX

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

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

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

nhanh chóng phát triển các sản phẩm mà ít phải chi phí cho việc nghiên cứu,tạo thánh phần và dịch vụ mới Một nhà sản xuất có thể tập trung vào mộtlĩnh vực (chẳng hạn trạm gốc hay CPE) mà không cần thực hiện đầy đủ giảipháp từ đầu cuối đến đầu cuối

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

cung cấp dịch vụ giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh cũng như khuyếnkhích sự đổi mới Khả năng giảm các chi phí và mức đầu tư cho phép nhàkhai thác tăng phạm vi phục vụ của mình Nhà khai thác không cón phụthuộc vào một nhà cung cấp thiết bị riêng do các sản phẩm riêng biệt củatừng hãng Hệ thống vô tuyến cho phép giảm các rủi ro cho nhà khai thác

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

chưa được cung cấp dịch vụ truy cập băng rộng nay có thể được sử dụngnhờ khả năng phủ sóng rộng của WiMAX Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trênthị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch

vụ truy nhập băng rộng Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảmcác chi phí dịch vụ

- Về nhược điểm:

+ Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạnchế sự phổ biến công nghệ rộng rãi Do công nghệ mới xuất hiện gần đâynên vẫn còn một số lỗ hổng bảo mật

+ Công nghệ này khởi xướng từ nước Mỹ, nhưng thực sự chưa có thông tinchính thức nào đề cập đến việc Mỹ sử dụng WiMAX như thế nào, khắcphục hậu quả sự cố ra sao

1.1.4 Công nghệ truyền thông LeadLine

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

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

số liệu thông thường cung cấp cho người sử dụng sự lựa chọn trong suốt vềgiao thức đấu nối hay nói cách khác, có thể sử dụng các giao thức khác nhautrên kênh thuê riêng như PPP, HDLC, LAPB v.v Về mặt hình thức, kênhthuê riêng có thể là các đường cáp đồng trục tiếp kết nối giữa hai điểm hoặc

có thể bao gồm các tuyến cáp đồng và các mạng truyền dẫn khác nhau Khikênh thuê riêng phải đi qua các mạng khác nhau, các quy định về các giaotiếp với mạng truyền dẫn sẽ được quy định bởi nhà cung cấp dịch vụ Do đó,các thiết bị đầu cuối CSU /DSU cần thiết để kết nối kênh thuê riêng sẽ phụthuộc vào nhà cung cấp dịch vụ

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

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

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

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

tư thiết bị ban đầu, không linh hoạt trong mở rộng phát triển, phức tạp trongquản lý, đặc biệt là chi phí thuê kênh lớn đối với các yêu cầu kết nối xa vềkhoảng cách địa lý

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

LAPB

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

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

bộ định tuyến Cisco

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

các nhà sản xuất khác nhau Khi đấu nối kênh leased-line giữa một phía làthiết bị của Cisco và một phía là thiết bị của hãng thứ ba thì nhất thiết phảidùng giao thức đấu nối này PPP là giao thức lớp 2 cho phép nhiều giao thứcmạng khác nhau có thể chạy trên nó, do vậy nó được sử dụng phổ biến

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

với đầy đủ các thủ tục, quá trình kiểm soát truyền dẫn, phát triển và sửa lỗi.LAPB ít được sử dụng

c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ LeadLine

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

định, kết nối tới mọi địa điểm mà khách hàng yêu cầu Tốc độ truyền tải dữliệu cao phù hợp với các ứng dụng như mạng riêng ảo (VPN), hội thảo từ xa(Video Conferencing), điện thoại Internet (IP Phone) Chất lượng đườngtruyền có độ ổn định và đảm bảo kết nối 24/24, Độ bảo mật cao, tốc độ nhanh

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

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

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

1.1.5 Công nghệ truyền thông VSAT IP

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

Terminal): được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với mộttrạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ để từ đó kết nối qua mạng viễn thôngmặt đất đến địa điểm theo yêu cầu của khách hàng VSAT là một mạng băngrộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinh iPSTAR, cung cấp đa dịch vụ từmột thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao Nó gồm ba thành phần cơ bản là:trạm cổng (Gateway), vệ tinh iPSTAR và các trạm vệ tinh thuê bao (UserTerminal-UT) Trạm cổng (Gateway) có chức năng truy nhập vào mạng côngcộng

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

b) Nguyên lý hoạt động VSAT IP:

VSAT là một mạng băng rộng thế hệ mới sử dụng hệ thống vệ tinhiPSTAR, cung cấp đa dịch vụ từ một thiết bị đầu cuối trên nền IP tốc độ cao

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

Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tớitrạm vệ tinh thuê bao (UT) Các vệ tinh IP STAR sử dụng công nghệ nhânbăng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ (spot beam) phủ chụp để truyềntải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường Các máytrạm tại mặt đất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải để hoạt động như các máytrạm bình thường của mạng mặt đất Phương thức truyền tải trên mạng VSAT

sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến)

Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP

c) Đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ VSAT IP

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

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

độ đường truyền cao đáp ứng các ứng dụng như Internet băng rộng tốc độcao, mạng thuê riêng ảo VPN-IP, thuê kênh riêng IP, truyền hình hội thảo Thiết bị lắp đặt đơn giản và rất gọn nhẹ, thời gian cung cấp dịch vụ nhanhchóng, độ tin cậy cao Công nghệ VSAT IP áp dụng công nghệ phủ sóng

nhiều búp hẹp (spot beams) để tái sử dụng tần số, mở rộng phổ tần làm việcrộng hơn rất nhiều so với các vệ tinh thông thường, tăng công suất cho từngspot beam (mức EIRP có thể đạt tới 60dBW), cho phép giảm kích thước antentrạm đầu cuối, tăng tốc độ và chất lượng đường truyền Vệ tinh IPSTAR-1

còn sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt (DLA – Dynamic Link Allocation) cho từng beam phù hợp điều kiện thời tiết khác nhau ở từng vùng,

đảm bảo không làm gián đoạn liên lạc ngay cả ở điều kiện thời tiết xấu nhấtchưa từng áp dụng ở những vệ tinh thông thường

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

thể gián đoạn với lượng mưa lớn hơn 100 mm/h Ngoài ra toàn bộ thiết bị củaVSAT được sử dụng cho các công nghệ chuyên biệt nên các thiết bị mặt đất

sẽ phụ thuộc vào nhà cung ứng dịch vụ VSAT

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

1.2.1 Trạm cổng Gateway

a) Sơ đồ cấu trúc

b) Các thành phần chính

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

thời gian trễ, suy giảm chất lượng của giao thức TCP/IP qua vệ tinh) đượcthực hiện nhờ một phần mềm Flash Networks NettGain 2000 có chức năngtiếp nhận các gói tin TCP/IP rồi chuyển chúng sang giao thức BST (BoostedSession Transport) để truyền qua vệ tinh, trong khi các gói tin UDP (UserDatagram Protocol) cho các ứng dụng như video streaming được giữ nguyênkhi truyền ở phía UT có phần mềm Client để chuyển dịch dữ liệu nhận đượcthành các gói tin TCP/IP, UDP/IP Thủ tục này được làm tương tự cho hướngngược lại

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

của trạm cổng, có chức năng quản lý các nguồn tài nguyên đường truyền vệtinh, phân bổ hay giải phóng dung lượng cho các UT mỗi khi các trạm log-onhay log-off khỏi mạng và điều khiển các chức năng thực hiện trên TI, SI

Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management

Tx

TOLL-Trong đó:

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

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

sở các yêu cầu kết nối của các UT và tài nguyên sẵn có, với mục đíchgiành cho mỗi UT chất lượng dịch vụ (QoS) tốt nhất có thể phù hợp theocấp độ dịch vụ (CoS) đã được thiết lập cho mỗi UT Ngoài ra RRM còn

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

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

thiết bị phát TOLL (TOLL Tx) TI nhận các gói tin gửi từ FLP, sau đósắp xếp và đóng gói, dưới sự điều khiển của RRM, theo định dạng khungcủa TOLL trước khi gửi tới TOLL-Tx Mỗi TI làm việc với 1 TOLL-Tx

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

chế (QPSK, 8-PAH, 16-PAH), ghép kênh OFDM và đổi thành trung tần135MHz, sau đó đổi lên băng L (950-1450Mhz) và băng Ka, phát lên vệtinh Mỗi trạm Gateway có tối đa tới 12 khối TOLL-Tx làm việc và 2khối dự phòng Mỗi khối TOLL-Tx cho phép 20.000 Terminal kết nốiđồng thời, với dung lượng truyền dẫn lên tới 186Mbps

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

đến 1450 MHz sau đó thực hiện tách kênh, giải điều chế, và giải mã tínhiệu Các gói tin TCP (BST), UDP được lọc ra và gửi tới SI để ghép lạivới các gói IP bị phân mảnh khác để gửi tới các thiết bị đầu cuối ứngdung Mỗi khối STAR-Rx có dung lượng truyền dẫn tới 8Mbps

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

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

cáo cho RRM để đưa ra sự điều chỉnh phù hợp Mỗi SI làm việc đượcvới 10 STAR-Rx Mỗi gateway có tối đa tới 10 SI Mỗi SI có thể chophép tới 20.000 UT kết nối đồng thời.

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

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

có sự cố về phần cứng hay phần mềm; quản lý cấu hình, cập nhật theodõi các thay đổi về cấu hình hoạt động của các thiết bị; quản lý truy nhậpmạng, cấp tên, passwords và quyền truy nhập cho từng người sử dụng;quản lý hệ thông tính cước…

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

thực hiện các chức năng TCPA, lọc và xắp sếp các gói tin IP đúng thứ tự ưutiên theo chất lượng dịch vụ (QoS) và phân loại dịch vụ (CoS) trước khi gửitới TOLL Interface (TI) Ngoài ra FLP còn có chức năng giám sát hoạt động,lỗi, tương tác với thiết bị quản lý tài nguyên (RRM) phân bổ tài nguyênđường truyền cho các UT Bản tin cước từ TI và SI được hợp nhất tại đây rồichuyển tới NMS và máy chủ tính cước

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

cơ sở dữ liệu nội bộ để phục vụ cho mục đích tính cước Và tuỳ thuộc vàoứng dụng cung cấp mà trạm Gateway được trang bị thêm, gồm các ứng dụng

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

hàng cho các mục đích cung cấp người sử dụng đầu cuối truy cập mạngInternet băng rộng, mạng dùng riêng

+ Content Server, VoD Server : cho ứng dụng cung cấp thông tin, chươngtrình TV theo yêu cầu

+ CallManager Server: cho ứng dụng thoại, fax

+ Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghị

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

chuyển mạch và định tuyến mạnh; định tuyến các gói tin IP vào, ra giữa cácthiết bị trong mạng iPSTAR và các mạng bên ngoài Router sử dụng giao thứcBGP (Border Gateway Protocol) dùng phổ biến trên Internet để trao đổi thôngtin định tuyến trong mạng, dựa trên chương trình quản lý định tuyến BRM(Border Route Manager)

c) Hoạt động của trạm Gateway

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

dự phòng (1+1) cho phần cao tần, anten chính và dự phòng được phân tậptheo không gian, cách nhau từ 40 đến 60 km, để tránh ảnh hưởng của thời tiếtlên đồng thời tới hai địa điểm.Hệ thống cao tần tại hai địa điểm được kết nốitrực tiếp với nhau bằng cáp quang

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

tắt từ Turbo Product Coded Orthogonal Frequency Multiplexed L-coded Link,trong đó : mã hoá Turbo được sử dụng để cải thiện tỷ lệ bit lỗi (BER), ghépkênh OFDM (ghép kênh theo các dải tần số trực giao, trong đó mỗi dải tần lạiđược truy nhập theo thời gian - kỹ thuật TDM) để tăng dung lượng truyềndẫn, L-code (được thiết kế riêng cho trạm Gateway) kết hợp của kỹ thuật sửalỗi và điều chế nhằm nâng cao chất lượng đường truyền phù hợp cho nhữngđiều kiện thời tiết khác nhau

Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link

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

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

10, 11, 12, 13, 14, 15, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 từ tần số thấp nhất tới tần số caonhất Mỗi một yêu cầu kênh từ các UT được RRM gán theo trình tự từ kênhtrung tâm tiếp đến là kênh gần nhất bên trái rồi bên phải tương ứng, Ví dụ :0,15,1,14,2,13,3… Mỗi kênh 3.375MHz lại được phân thành 256 khe thờigian (time slots) trong một khung, mỗi slot mang 4096 symbols, trong đó 4slots đầu dùng cho đồng bộ và điều khiển liên lạc trong hệ thống Các UT trêncùng kênh trong cùng khung có thể sử dụng các phương thức điều chế, mãhoá khác nhau tuỳ theo dịch vụ của UT đó và điều kiện thời tiết nơi đặt UT

Do đó mỗi khung TOLL Link có 256 # 4096 = 1.048.576 symbols, và khoảngthời gian mỗi khung là 1048576 symbols/3.375 Msymbols/sec = 0.311 sec

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

TDMA Aloha Return Link, để chỉ 3 kỹ thuật truy nhập Slotted Aloha, Aloha,TDMA dùng cho hướng truyền này Mỗi một phương thức truy nhập được sử

dụng linh hoạt thông qua điều khiển của RRM phù hợp cho loại dịch vụ haylưu lượng gán cho mỗi UT

Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link

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

2.11MHz (gọi là ‘STAR band’), mỗi STAR band có thể được chia thành mộttrong năm loại kênh (sóng mang) tuỳ vào đặc tính lưu lượng và kiểu truynhập: 16 kênh 132Khz ; 8 kênh 264 KHz ; 4 kênh 528KHz ; 2 kênh1.026MHz ; hoặc 1 kênh 2.11 MHz

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

nhau, trong mỗi khung có thể được phân thành 256, 128, 64, 32 hoặc 16 timeslots tuỳ thuộc đặc tính liên lạc của UT Cho mục đích đồng bộ, khoảng thờigian cho một khung của STAR Link cũng giống TOLL Link là 0.311sec, và

do tốc độ STAR Link được thiết kế bằng nửa tốc độ TOLL Link nên mỗikhung STAR cho có tổng cộng là 524288 symbols Sau đây là một ví dụ vềcấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh, 64 slot, điều chế QPSK:

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

1.2.2 Vệ tinh IPSTAR

a) Thông tin chung

IPSTAR là vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh dùng quang phổ băng tần Kucho đường tín hiệu đến người dùng Phổ tần băng Ku cung cấp giải pháp dịch

vụ tối ưu trong khu vực Châu á Thái Bình Dương với đường truyền tốc độ caophù hợp các ứng dụng khách hàng V-SAT

Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo

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

tinh Hướng tải xuống (Forward link) đến trạm đầu cuối là phương thức TDMoverlaying OFDM với công nghệ tối đa hóa độ hiệu dụng phổ tần Kênh tảilên (Return link) từ trạm đầu cuối dựa trên công nghệ truy cập đa phươngthức Multimode Multiple Access MF-TDMA Phương pháp truy cập có thểchọn lựa nhờ Hệ thống Quản lý mạng tại trạm cổng (NMS) phù hợp với yêucầu tốc độ bit của ứng dụng và mật độ lưu lượng, bao gồm TDMA-DAMAcho liên lạc thoại và Slotted Aloha cho lướt web và các lưu thông truyền loạt.Mỗi phương thức sử dụng mã hoá sửa lỗi tiên tiến cho phép uplink sử dụngcác ăngten cỡ nhỏ và thiết bị khuếch đại công suất cho tốc độ chuyển dữ liệucao IPSTAR là vệ tinh thế hệ mới với tính năng và dung lượng chưa từng cókhông cần có trọng tải tự tái sinh Nó loại bớt thiết bị xử lý tiêu thốn nănglượng, nặng nề và độ tin cậy không cao như ở các vệ tinh thế hệ trước, chophép độ tin cậy và ổn định như các vệ tinh viễn thông truyền thống và vượttrội hơn bất kỳ vệ tinh băng rộng nào hiện dùng bộ xử lý on-board

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

tập trung từ mặt đất, tại trạm cổng với các trung tâm điều khiển mạng, chophép nâng cấp sau này các thiết bị điện tử và phần mềm sẵn có.Nền mạng IPSTAR có thể phân bổ dung lượng tự động (Công nghệ Quản lýbăng thông và Công suất linh động - Dynamic Power Management andDynamic Bandwidth Management) tùy thuộc vào yêu cầu thực tế để duy trìliên lạc tại mức Chất lượng dịch vụ (QoS) cao nhất có thể Sự phân bổ nàyđược kiểm soát và điều khiển linh động thông qua Trung tâm điều khiểnTrọng tải vệ tinh-Satellite Payload Operation Centers (SPOC) với chất lượngđường truyền thông tin được xử lý trực tuyến nhờ Hệ thống Trung tâm Quản

b) Đặc tính kỹ thuật

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

lượng công suất giữa các búp sóng và cho phép dự trữ công suất 20% cho cácbúp sóng có khả năng bị ảnh hưởng bởi trời mưa nên vẫn duy trì đường truyền.Với phủ sóng vệ tinh trên vùng địa lý rộng, chắc chắn là mưa sẽ không liên tụctrên toàn khu vực Vì thế, việc điều khiển công suất linh hoạt cho các búp sóngcần thiết là phương pháp hiệu quả để tăng cao khả năng hoạt động và độ tincậy của đường truyền của toàn hệ thống IPSTAR

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

thông trên lý thuyết thấp hơn kết nối cáp quang nên cần có công nghệ quản lýbăng thông hiệu quả để duy trì tính cạnh tranh của hệ thống vệ tinh băng rộng.Trung tâm quản lý mạng được dùng để phân bổ dung lượng băng thông chomỗi đường truyền tùy theo đặc điểm truyền dẫn hiện tại, khi tắc nghẽn hệthống, theo điều kiện đường truyền và yêu cầu của khách hàng Công nghệnày điều chỉnh băng thông linh động (điều chế và mã hoá) phù hợp với nhữngthay đổi về điều kiện thời tiết nên duy trì khả năng thực hiện của đườngtruyền Công nghệ điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hiện dùng trên mặtđất nên có thể nâng cấp trong tương lai nếu có yêu cầu

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

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

và linh hoạt Hệ thống này cho phép sử dụng những ăngten cỡ nhỏ và thiết bịphát sóng thích hợp sử dụng trong nhà và trong doanh nghiệp và có thể duy trìtới 99.6% khả năng thực hiện của đường truyền Điều chế và mã hoá (các chỉtiêu của đường truyền) có thể điều chỉnh linh động nên cho dung lượng băngthông linh hoạt giúp tối ưu hoá cân đối giữa tốc độ bit và những thay đổi độtngột về điều kiện thời tiết (ví dụ như có mưa)

c) Vùng phủ sóng

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

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

cỡ 180cm tại búp phủ rộng Trên cơ sở contour danh nghĩa trong điều kiệntrời trong và công nghệ quản lý băng thông hiệu quả

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

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

7 búp phủ quảng bá) và băng tần Ka (18 búp sóng feeder và các trạm cổng).IPSTAR-1, là vệ tinh băng rộng đầu tiên trong khu vực Châu á - Thái BìnhDương do tập đoàn Shin Satellite Plc của Thái Lan vận hành và khai thác Vệtinh do Space Systems/Loral chế tạo với 114 bộ phát đáp, tổng dung lượng45Gbps, được phóng lên vị trí 120o Đông ngày 11/8/2005

Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR

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

01 búp rộng, làm việc ở băng tần Ka, Ku với dung lượng thiết kế khoảng 2 Gbps cho cả 2 chiều lên, xuống, được phân bổ như sau:

1.2.3 - Thiết bị đầu cuối UT (User Terminal)

a) Thông tin chung

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

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

Modem vệ tinh ICON mới kết nối 2 chiều ưu việt, dễ dàng truy cậpInternet tốc độ cao ICON hoạt động hiệu suất cao với đặc tính tân tiến vàđược thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng dữ liệu và liên lạc thoại Giống nhưtất cả các trạm vệ tinh IPSTAR, iCON hỗ trợ điều chế và mã hoá tương hợp(ACM) để hoạt động tốt thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu nhất

b) Đặc tính kỹ thuật

Trạm đầu cuối IPSTAR là thiết bị thu phát vệ tinh tích hợp đặc biệt chophép truy cập vệ tinh băng rộng với chi phí thấp Trạm được thiết kế để tươngthích với các thông số kỹ thuật hệ thống IPSTAR, cung cấp thiết bị phần cứngchi phí thấp, rất dễ dàng lắp đặt và sử dụng Các trạm đầu cuối tương thích IPcho phép trao đổi giao diện với hàng loạt các ứng dụng, tiện ích, thiết bị phầncứng mạng hiện tại Nhờ đó, có nhiều lựa chọn cấu hình trạm đầu cuối đượcthiết kế để đáp ứng yêu cầu đa dạng của khách hàng Tương thích toàn phầnvới hệ thống vệ tinh IPSTAR cũng như các vệ tinh băng tần C và băng tần

KU truyền thống Công nghệ điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hiện đạinhất thế giới cho khả năng phủ sóng tối đa, luôn trong tình trạng mở hoặc tắt

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

độ truyền dẫn TCP cho phép gia tăng chất lượng đường truyền Trạm đầucuối vệ tinh hỗ trợ tốc độ nhận dữ liệu lên đến 4 Mbps hoạt động thực tế tùytheo cấu hình tính toán từ khi xác định tham số băng thông, mã hóa và điềuchế đường truyền trong hệ thống Điều chế và mã hoá tương hợp (ACM) hoạtđộng đáng tin cậy nhất thậm chí trong điều kiện thời tiết xấu nhất Công nghệbước sóng hướng phát dạng TOLL cho độ linh hoạt và hiệu quả tối đa Côngnghệ bước sóng hướng thu dạng STAR tự động điều chỉnh theo đặc điểmkhách hàng để tối đa công suất

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

a) Mô hình giao thức mạng VSAT IP

Các phương thức thông tin định hướng gói thường được sử dụng trongcác mạng VSAT Trong các tuyến thông tin dữ liệu gói, thông tin được truyền

đi bằng cách nhóm dữ liệu thành các gói Tuy nhiên, việc các mạng VSAThoạt động theo phương thức gói vẫn không bắt buộc những người sử dụngnhất thiết phải tuân theo thông tin gói, bởi vì các chức năng gói hóa có thểđược thực hiện trong các khối giao thức người dùng ở các đầu cuối mạngVSAT Trong các tuyến thông tin dữ liệu, các hệ thống mở giao thức với nhauthông qua các chức năng thông tin được chia thành các lớp Tổ chức quốc tế

về tiêu chuẩn hóa (ISO) đã phối hợp với tiểu ban chuẩn hóa về thông tin viễnthông của ITU-R (ITU-T) để xây dựng nên mô hình tham chuẩn giao thức kếtnối hệ thống mở (OSI), gồm 7 lớp Bốn lớp trên chứa các giao thức thông tinđiểm nối điểm giữa các hệ thống thông tin Ba lớp dưới chứa các giao thứcmạng và giao tiếp mạng phục vụ việc truyền ảo không lỗi (Virtually error-freetransmition) các gói dữ liệu của người dùng qua các mạng Các mạng dữ liệuchuyển mạch gói sử dụng các giao thức thông tin trong 3 lớp này để chuyểncác dữ liệu của người sử dụng qua mạng và cung cấp các phục vụ cho 4 lớptrên có chứa các giao thức điểm - đối - điểm

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

đặc tính vật lý và các thông số kỹ thuật của các kết nối dành cho việc truyền ởmức bit qua mạng và thông qua giao diện mạng

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

đầu cuối của mạng, hoặc giữa các mạng với nhau Các giao thức này thườngthực hiện việc phát hiện và sửa lỗi cho các gói dữ liệu đã được đóng khung.Nếu các lỗi không thể sửa được, một thông báo lỗi sẽ được gửi tới lớp 3 Các

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

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

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

Tại lớp 3 các gói dữ liệu được cung cấp các thông tin địa chỉ để thực hiện việcđịnh tuyến qua mạng, các lỗi sẽ được sửa và các luồng gói dữ liệu sẽ đượcđiều khiển Các gói dữ liệu quá dài có thể sẽ được chia ra và sau đó được kếthợp lại Các tuyến thông tin theo phương thức gói trong mạng VSAT thườngchỉ dùng các chức năng và các chức năng thuộc 3 lớp OSI dưới cùng này.Chúng được sử dụng trong khuôn khổ mạng, cũng như các giao diện của nóvới mạng bên ngoài Các mạng VSAT được sử dụng chủ yếu dưới dạng cácmạng dữ liệu riêng độc lập, kết nối một số đầu cuối dữ liệu của người sử dụng(hoặc một số nhóm đầu cuối) Các đầu cuối dữ liệu này giao tiếp với cácVSAT ở xa, và với các máy chủ giao thức với trạm Hub của mạng VSAT.Gần đây, các mạng VSAT còn được dùng để kết nối những người sử dụngVSAT từ xa tới các mạng dữ liệu trên mặt đất (cả mạng công cộng lẫn mạngriêng), và có thể trong tương lai là mạng ISDN Các kết nối này được thựchiện hoặc thông qua Hub hoặc thông qua một VSAT khác

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

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

đó người sử dụng mạng VSAT được kết nối với mạng VSAT Một giao diệnmạng cũng được cung cấp tại Hub mạng, nơi được kết nối tới một máy chủhoặc một mạng mặt đất khác Mỗi một giao diện mạng VSAT có thể được cấuhình sao cho hỗ trợ được một trong nhiều loại giao diện người dùng khácnhau, không phụ thuộc vào giao diện mạng VSAT khác Các giao diện mạngdựa vào phần trung tâm của mạng để cung cấp một cấp độ dịch vụ nào đó

Trong đó:

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

tin của riêng nó nhằm mục đích truyền các dữ liệu thông qua phương tiệntruyền tin vệ tinh theo phương pháp hiệu quả nhất Phần trung tâm của mạngđảm bảo viêc thưc hiện phân phối dữ liệu đáng tin cậy và cả việc chỉ báo tìnhtrạng mất mát dữ liệu do các loại lỗi khác nhau hoặc do lỗi thiết bị gồm cácchức năng sau:

+ Các giao thức truy cập vệ tinh.

+ Cơ chế đánh địa chỉ gói.

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

+ Định tuyến và chuyển mạch gói.

+ Quản trị mạng.

Các chức năng quản trị mạng được sử dụng để cấu hình và vận hànhmạng, ví dụ để cảnh báo cho người quản trị mạng một số trường hợp cần phảiloại trừ trong một số giao diện với người sử dụng, chẳng hạn như hủy bỏ mộtđường tryền không mong muốn hoặc phát lại để truy cập

Cổng giao tiếp Giao thức Giao diện Giao diện vật lý

Phần trung tâm mạng

Cổng giao tiếp

Giao thức Giao diện Giao diện vật lý

Phần trung tâm mạng

MẠNG VSAT

TRẠM HUB Đầu cuối của

người sử dụng

Đầu cuối của người sử dụng Đường truyền mặt đất

Đường truyền vệ tinh

Hình 1.17: Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT

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

từ VSAT đến Hub thông dụng đang được sử dụng như: Aloha chia khe(slotted Aloha) hoặc TDMA dành riêng (reservation TDMA) Theo hướng từHub đến VSAT, phương thức truy cập thường là TDMA

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

điểm-điểm, điểm đa điểm có thể được sử dụng để thiết lập các đường thôngtin đáng tin cậy thông qua mạng, trong đó có cả các chức năng khôi phục lỗi

và điều khiển luồng dữ liệu Đây là các giao thức thông tin bên trong mạngđược thiết kế dành riêng cho cho việc truyền dẫn qua vệ tinh trong mạngVSAT Các yếu tố cần được đưa vào tính toán khi thiết kế các giao thức bêntrong mạng VSAT bao gồm các đặc tính quan trọng của mạng như: topologyhình sao của các mạng VSAT cũng như cũng như các phương pháp đa truycập Các đặc tính này có ảnh hưởng lớn đến thông lượng dữ liệu và thời gianthiết lập cuộc gọi của mạng VSAT Các thông tin đã được gói hóa được cấutrúc thành các khuôn dạng có chứa cả các mã điều khiển lỗi để thông báo là

đã nhận đúng hoặc loại bỏ các gói thông tin nhận được nhưng bị lỗi và yêucầu phát lại Trong các mạng VSAT sử dụng TDMA/RA để truyền các gói dữliệu từ VSAT đến Hub thì quá trình chỉ báo (ACK) và quá trình phát lại góitin đều nằm dưới sự điều khiển của phần mềm quản trị mạng VSAT Tỉ lệ lỗibit BER trên đường truyền vệ tinh phải đủ thấp để tránh hiện tượng phát lạiquá nhiều lần các bản tin Nếu các cơ chế sửa lỗi ở các thiết bị đầu cuối (end-to-end) trong các lớp cao hơn được sử dụng thì có thể dẫn đến thông lượngthông tin rất thấp do dữ liệu bị lỗi sẽ được lặp lại sau một thời gian trễ rất dài.Nếu không có các phương pháp sửa lỗi tại các lớp thấp thì tỉ lệ lỗi bit BERtrên đường truyền vệ tinh sẽ phải thấp hơn nhiều

nhận các chức năng định tuyến và chuyển mạch Các chức năng chuyển mạchđược triển khai thông qua các thiết bị xử lý băng gốc và thiết bị điều khiểntrong các trạm mặt đất VSAT và Hub Có hai cơ chế chuyển mạch gói cơ bản:datagram và kênh ảo Với datagram, các gói được phân phối với một độ tincậy nhất định Kênh ảo đảm bảo sự phân phối tuần tự các gói tin và không có

sự nhân đôi Trong mạng VSAT thì các cơ chế đều có ưu điểm và nhượcđiểm Các kênh ảo yêu cầu ít thông tin mào đầu cho một gói dữ liệu hơnnhưng sự cần thiết phải duy trí các thông tin trạng thái ở mỗi kết nối trongmạng có thể sẽ trở thành một vấn đề phức tạp trong một mạng VSAT lớn cómột số lượng lớn kết nối cần được hỗ trợ Với phần thông tin mào đầu lớnhơn trong một gói, một chuyển mạch trên cơ sở datagram có thể đảm bảo mộtthông lượng cao hơn và mang lại một ưu điểm quan trọng: khả năng khởiđộng lại không cần thiết lập lại các kết nối trên mạng

Mô hình bên trong của một mạng chuyển mạch gói có thể được xemnhư một liên mạng giữa các hệ thống chuyển mạch và các thành phần xử lý

Do vậy các giao thức lớp mạng các giao thức lớp mạng trong mô hình OSIđược sử dụng làm kiến trúc cho việc xây dựng cấu trúc bên trong của mộtmạng chuyển mạch gói VSAT Một số mạng đã sử dụng chuyển mạch gói cảitiến để cung cấp chức năng X.25 PSDN

Các mạng VSAT khác nhau có thể sử dụng các giao thức thích hợp đểthực hiện cùng các chức năng đó Các chức năng chính trong chuyển mạchgói VSAT là:

+ Điều khiển đa truy cập vệ tinh

+ Truyền tín hiệu đáng tin cậy.

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

+ Kết nối tới các hệ thống quản trị mạng.

+ Kết nối tới các mạng khác.

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

cổng giao tiếp nói chung thực hiện việc chuyển đổi tại các lớp OSI cao giữacác giao thức thông tin mạng không đồng dạng (ví dụ các cổng giao tiếp thưđiện tử và các cổng giao tiếp truyền tin) Chức năng cổng giao tiếp mạngVSAT nhất thiết phải thực hiện việc chuyển đổi các lớp thấp giữa các giaothức thông tin mạng của người dùng và các giao thức bên trong mạng VSAT.Cổng giao tiếp mạng VSAT cho phép truy cập vào phần chính của mạng, thựchiện việc đóng gói dữ liệu và biên dịch địa chỉ Trong tất cả các trường hợp,mỗi loại giao thức giao thức người dùng đều có các chức năng cổng giao tiếpcần thiết của riêng nó.Cả Hub lẫn VSAT đều có thể cung cấp các giao tiếpmạng với cấu trúc này, cấu trúc mà chúng ta cấu hình để hỗ trợ bất kì loại nàotrong các loại giao thức người dùng Nó có ưu điểm là nó có sẵn bên trongmạng không phụ thuộc vào các giao thức người dùng Điều này cho phếpmạng dễ dàng thích nghi khi hỗ trợ các kiểu giao tiếp người dùng khác nhau

c) Kết nối với các DTE định hướng gói của người sử dụng và với mạng

dữ liệu mặt đất

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

số loại giao tiếp mạng, mỗi loại chứa các giao tiếp lớp vật lý và giao thức giaotiếp với người dùng để đảm bảo sự giao tiếp hoàn hảo với các thiết bị đầucuối dữ liệu cục bộ của người sử dụng (DTE) Các giao tiếp này cũng có thểhiện diện giữa các thiết bị Hub VSAT và các máy chủ bao gồm các giao thức:

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

tiếp mạng VSAT Mỗi hệ thống VSAT thường có một số giao tiếp vật lý độclập và có thể cấu hình được Chúng hổ trợ cho các chuẩn vật lý đồng bộ vàkhông đồng bộ ở các tốc độ bit dữ liệu khác nhau

thông qua một chức năng thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu (DCE) hoàn chỉnh ởlớp 2 và 3 Các giao tiếp giao thức người dùng hiện nay cho phép các thiết bịngười dùng kết nối tới mạng theo giao thức riêng Hầu hết các hệ thốngVSAT được hổ trợ ít nhất là các giao thức người dùng X25 Ngoài các giaotiếp người dùng được sử dụng rất thường xuyên này một mạng VSAT còn cóthể dễ dàng thích nghi với các giao tiếp riêng bởi vì các sự thay đổi tong giaotiếp chỉ được giới hạn ở người dùng chứ không phải trên toàn bộ mạng.

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

chỉ báo nội bộ về tình trạng nhận các gói dữ liệu Vì vậy giao thức người dùngX25 giao tiếp với mạng VSAT đơn giản hơn so với SDLC hoặc BISYNC.Giao tiếp vật lý giữa DTE X25 của người sử dụng với mạng dựa trên cơ sởchuẩn V24 của khiến nghị ITU-T Giao tiếp giao thức người dùng của giaotiếp mạng VSAT tuân theo đầy đủ giao thức X25 trong khiến nghị ITU-T ởlớp 2 và 3 Cổng giao tiếp này thực hiện việc chuyển đổi giao thức giữa giaothức truy cập X25 và giao thức bên trong mạng VSAT và đồng thời điềukhiển cả kênh ảo giữa các đầu cuối Giao tiếp giao thức người dùng thực hiệncục bộ việc chỉ báo thu/phát ở lớp 2 và 3 tới các thiết bị người dùng, cũnggiống như các node và các DCE trong các người X25 mặt đất Nếu không tínhđến trễ vệ tinh trong giao tiếp X25 cục bộ này, thì các giá trị định thời và cáckích thước cửa sổ của các giao thức X25 lớp 2 và 3 trong thiết bị người dùng

sẽ không cần phải được điều chỉnh khi sử dụng với các mạng VSAT Giá trịđịnh thời của các thủ tục trong lớp 3 có yêu cầu chuyển đổi giữa các đầu cuốithì lớn hơn đáng kể so với độ trễ đi-về của vệ tinh, do đó chúng được duy trìkhông đổi trong thiết bị người dùng

Hình 1.18: Cấu hình hổ trợ giao thức SDLC.

- Kết nối với các mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gói (PSPDN): Trong các

mạng PSPDN, các DTE người dùng được kết nối tới các DCE của PSPDNthông qua sử dụng giao thức X25 Các DTE không đồng bộ có thể được kếtnối tới mạng theo giao thức X28 và một chức năng PAD (lắp ghép/phân chiagói) Các mạng PSPDN được kết nối với nhau thông qua các cổng giao tiếpmạng với một giao tiếp X75 ở giữa Dữ liệu được truyền qua mạng dưới dạngcác gói tin đi qua các chuyển mạch gói (node) có nhiệm vụ định tuyến các góitin này Mỗi gói tin mang một header chứa thông tin địa chỉ Không như trongcác mạng chuyển mạch kênh, trong các chuyển mạch gói không có một kếtnối nào được duy trì lâu dài trên mạng giữa các DTE đang thông tin Một sốkhả năng kết nối mạng VSAT và mạng PSPDN có thể được áp dụng:

+ Mạng VSAT thay thế cho một phần mạng PSPDN mặt đất.

+ Mạng VSAT như một mạng con trung chuyển giữa các PSPDN.

+ Một mạng VSAT truy cập vào một mạng PSPDN thông qua một giao tiếp

RS232C

Giao thức Datagram

Modem/Code của VSAT

Giao thức lớp mạng

Giao thức Datagram

Modem/Code của VSAT

SDLC thứ cấp

RS232C

SDLC sơ cấp

RS232C

Thông thường mạng VSAT truy cập vào mạng PSPDN được dùng phổbiến nhất và được chính thức hóa qua quá trình phát triển của các chuẩn quốc

tế Khả năng này của mạng VSAT xem như một dạng triển khai đặc biệt củamạng dữ liệu dành riêng được kết nối tới PSPDN thông qua một giao tiếpngười dùng tiêu chuẩn của PSPDN Cổng giao tiếp X25/VSAT đảm nhận cácchức năng như: biên dịch địa chỉ, định tuyến quản lý kênh ảo, chuyển đổi sốliệu và điều khiển luồng giữa lớp 3 của nó và các cổng giao tiếp ở xa Khi mộtgói tin yêu cầu kết nối ở lớp 3 được nhận tại một cổng giao tiếp từ một giaodiện mạng của nó, cổng này sẽ thực hiện chức năng quản lý và điều khiểnkênh ảo của mình Nó chuyển đổi gói tin này phù hợp với mạng và gắn địachỉ mạng tương ứng trước khi chuyển đến phần chính của mạng để truyền đếncác cổng giao tiếp ở xa Sau khi nhận được gói tin này, cổng giao tiếp ở xatiến hành cắt bỏ ngững thông tin được gắn vào bởi cổng giao tiếp gởi, rồi tiếnhành chuyển đổi khuôn dạng gói tin và đưa tới giao diện mạng cục bộ của nó

- Các vấn đề về hoạt động: Kết nối mạng VSAT/PSPDN tùy thuộc vào quá

trình truy cập của mạng VSAT dành riêng tới mạng PSPDN Bên cạnh cácyêu cầu giao tiếp có tính bắt buộc, thì một số chỉ tiêu chất lượng mạng cũngcần được đáp ứng Các yêu cầu chất lượng gồm thông lượng, độ trễ Cácmạng VSAT còn có thêm một số đặc tính làm giảm chất lượng cho toàn bộcác kết nối Để so sánh, trong mạng PSPDN mặt đất dưới điều kiện tải bìnhthường thì thời gian truyền qua mạng đối với cả hai loại gói tin yêu cầu kếtnối và chấp nhận kết nối xấp xỉ 0.6s Mặc dù độ trễ truyền dẫn node tới nodetrong mạng mặt đất là nhỏ hơn đáng kể, nhưng với số lượng node cao hơnnhiều thì thời gian thiết lập cuộc gọi có thể so sánh với mạng VSAT

CHƯƠNG II CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG CÔNG NGHỆ TRUYỀN

THÔNG INTERNET VSAT IP

2.1 Kỹ thuật điều chế số

2.1.1 Kỹ thuật điều chế pha QPSK

Kỹ thuật điều chế pha là kỹ thuật điều chế trong đó pha của sóng mang thay đổi theo tín hiệu tin tức Điều chế pha là kỹ thuật điều chế đảm bảo mức lỗi thấp nhất với một mức thu đã nhận trước

Hình 2.1: Điều chế QPSK

Để thực hiện điều chế pha QPSK (4PSK) người ta chia luồng số đầu vào thành hai luồng số bằng cách cho luồng tín hiệu đi qua bộ biến đổi nối tiếp – song song

A 0 0 1 1 S(t) 00011111

B 0 1 1 1

Hình 2.2: Bộ biến đổi nối tiếp song song

Và mỗi tổ hợp bit gôm hai bit sẽ được gán với một trạng thái pha của

Bộ biến đổi nối tiếp – song song

Hình 2.3: Tổ hợp bit điều chế QPSK

Ta có biểu thức điều chế QPSK như sau:

U00 (t) = A cos(0t+ 4 +  0) U01 (t) = A cos(0t+34 +  0)

U11 (t) = A cos(0t+ 54 +  0)

U10 (t) = A cos(0t+74 +  0)

Như vậy độ dịch pha giữa hai trạng thái pha là 900 vì vậy điều chế QPSK còn được gọi là điều chế pha vuông góc

Sơ đồ khối của bộ điều chế QPSK :

Hình 2.4: Sơ đồ khối điều chế QPSK

Luồng số ở đầu vào qua bộ biến đổi nối tiếp - song song thành hailuồng số dI(t) và dQ(t) Hai luồng số này được đưa vào bộ biến đổi NRZ đơncực thành NRZ lưỡng cực sau đó được đưa vào bộ trộn M1 và M2 để trộn

cùng với dao động sóng mang Hai sóng mang được đưa tới bộ trộn đã đượclàm lệch pha nhau một góc pha 900 Tín hiệu ra của hai bộ trộn sẽ được đưa

và bộ tổng để tạo ra tín hiệu QPSK

Công thức cho sóng mang được điều chế PSK 4 mức như sau:

E t

0 0

) ) ( 2 cos(

.

2 ) (   

Với θ pha ban đầu ta cho bằng 0

4 ) 1 2 ( )

 t  i Trong đó,

i = 1,2,3,4 tương ứng là các ký tự được phát đi là "00", "01", "11",

"10"

T= 2.Tb (Tb: Thời gian của một bit, T: thời gian của một ký tự)

E : năng lượng của tín hiệu phát triển trên một ký tự.

Khai triển s(t) ta được:

0

;

) 0

( ) 2 sin(

4 )]

1 2 sin[(

2 ) 2 cos(

] 4 ).

1 2 cos[(

T t t

f i

T

E t

f i

πff T

t

Φ1( )   2 sin( 2 c ) 0  

T t t

πff T

t

Khi đó,

] 4 ) 1 2 cos[(

) ( ] 4 ) 1 2 sin[(

) ( )

s i

) 4 , 3 , 2 , 1 ( 4

) 1 2 cos[(

] 4 ) 1 2 sin[(

E

i E s

Hình 2.5 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK

Xem bảng ta thấy, mức '1' thay đổi vào  E , còn logic '0' thì biến đổi vào E Vì cùng một lúc phát đi một symbol nên luồng vào phải phân thành hai tương ứng và được biến đổi mức rồi nhân rồi nhân với hai hàm trực giao tương ứng

2.1.2 Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương QAM

Kỹ thuật điều chế M_QAM là kỹ thuật được kết hợp giữa phương phápđiều chế biên độ và phương pháp điều chế pha Hai sóng mang điều chếvuông pha với nhau Số trạng thái trong phương pháp này là M=L2 trong đó l

là số mức biên độ của mỗi sóng mang vuông góc Tín hiệu tổng của hai sóngmang này sẽ có dạng vừa điều biên vừa điều pha

Phương trình điều chế của phương pháp QAM:

t t

y t t

x t

Sau đây là sơ đồ khối của phương pháp điều chế M_QAM:

Hình 2.6: Sơ đồ khối phương pháp điều chế M_QAM

Trong phương pháp này khi biến đổi 2 mức thành 4 mức thì ta cóphương pháp điều chế 16 QAM , khi biến đổi 2 mức thành 6 mức thì ta cóphương pháp điều chế 64 QAM Và các tổ hợp bit tương ứng với các trạngthái pha có các biên độ sóng mang khác nhau, sóng mang có 16 trạng thái phatương ứng với phương thức điều chế 16 QAM, và sóng mang có 64 trạng tháipha ứng với phương thức điều chế 64 QAM Mỗi trạng thái pha tương ứngvới một biên độ của sóng mang khác nhau, vì vậy khoảng cách giữa các tổhợp bit xa nhau hơn, khả năng mắc lỗi sẽ giảm Như vậy với phương pháp

kênh tăng, tỷ lệ lỗi bit BER tăng nếu tỉ số tín hiệu trê tạp âm không đổi Và bộđiều chế cũng sẽ phức tạp hơn so với phương thức điều chế riêng rẽ.

Dạng tổng quát của điều chế QAM, 14 mức (m-QAM) được xác định

như sau:

1( ) 2 0 cos( 2 ) 2 0 b sin( 2 f t); ( 0 t T)

T

E t

f a

T

E t

Trong đó,

E 0 : năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất

a i , b i : cặp số nguyên độc lập được chọn tùy theo vị trí bản tin.Tín hiệu sóng mang gồm hai thành phần vuông góc được điều chế bởi một tập hợp bản tin tín hiệu rời rạc Vì thế có tên là " điều chế tín hiệu vuông góc"

Hình 2.7: Chùm tín hiệu M-QAM

Có thể phân tích S i (t) thành cặp hàm cơ sở:

T t t

πff b

T t

Φ1( )   2 isin( 2 c.) 0  

T t

Φ2( )  2 isin( 2 c.) 0  

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

- Kỹ thuật FDMA: Là phương pháp trong đó độ rộng băng tần công tác của vệ

tinh (tiêu chuẩn 500 MHz) được chia ra các khoảng tần số gọi là luồng phátđáp Độ rộng luồng phát đáp (thường là 36MHz hoặc 72 MHz) được phânchia cho mỗi trạm mặt đất để phát đi ở các tần số riêng biệt cho mỗi trạm Khinhận, trạm mặt đất điều chỉnh máy thu của chúng đến tần số mong muốn đểkhôi phục lưu lượng thông tin đã dành cho trạm Các tín hiệu được truyền điđồng thời nhưng ở các tần số khác tương ứng với mỗi sóng mang Việc phát

đi lưu lượng sẽ chiếm băng tần qui định ở luồng phát đáp dành cho chúng.Các sóng mang được phân cách với nhau bằng băng tần bảo vệ thích hợp saocho chúng không chồng lấn lên nhau Trong hệ thống Thông tin vệ tinh dùngFDMA thì mỗi trạm mặt đất khi phát tín hiệu thì được làm việc với một phần

bộ phát đáp đã được dành riêng trước cho trạm đó Trong trường hợp đơngiản thì trạm mặt đất thu gom toàn bộ lưu lượng thông tin của trạm đó lên mộtsóng mang đơn bằng cách ghép các băng tần cơ bản FDMA hoặc TDM màkhông biết địa chỉ của thông tin đó Sóng mang FM này mang các tín hiệu cóđịa chỉ khác nhau được khuyếch đại lên nhờ bộ khuyếch đại công suất củatrạm mặt đất và đưa tới anten phát lên vệ tinh Anten của vệ tinh thu nhậnsóng mang này đồng thời với các sóng mang khác Toàn bộ băng tần thu được

sẽ đưa qua bộ lọc và các bộ khuyếch đại sẽ khuyếch đại các tín hiệu đưa ra từsau các bộ lọc tương ứng

- Kỹ thuật FDMA/TDM: Các kênh đường xuống ở tuyến ra (từ Hub đến các

nhóm UT) là các kênh TDM liên tục, đa đích băng thông tương đối rộng.Thậm chí trong rưoqừng hợp mạng thông lượng cao một sóng mang TDMđơn có thể được phát trên một bộ phát đáp, nhờ đó cho phép bộ khuếch đạihoạt động gần điểm bảo hòa Thực tế dùng FDMA cho các kênh đường lên thì