Nghiên cứu kỹ thuật công nghệ và các dịch vụ mới nhằm khai thác hiện quả mạng VSAT IP băng rộng vệ tinh VINASAT

MUX Multiplexer Thiết bị ghép kênh NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới NM Network Management Quản lý mạng NMS Network Management Hệ thống quản lý mạng NSO National Service Operat

TỐT NGHI

Đề tài: Nghiên cứu kỹ

khai thác hiệu quả mạ

Giảng viên hư Sinh viên thự Lớp Khóa

Hệ

ĐỒ ÁN

T NGHIỆP ĐẠI HỌ

ứu kỹ thuật,công nghệ và các dịch vụ m

ả mạng VSAT- IP băng rộng vệ tinh VINASAT

ên hướng dẫn: T.S ĐẶNG ĐÌNH TRANG

ực hiện : NGUYỄN LINH TRANG : K16A

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN LINH TRANG

2/ Nội dung chính của đồ án:

1 Tổng quan về vệ tinh VINASAT-1 và hiện trạng nhu cầu các dịch vụ VSAT

2 Nghiên cứu kỹ thuật,công nghệ mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT

3 Đề xuất các phương án kỹ thuật triển khai dịch vụ,ứng dụng mới và thử nghiệm đánh giá kết quả

3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu

LỜI CẢM ƠN -====≡≡≡≡ββββ&&&ααα≡≡≡===

Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô đã giúp đỡ em thực hiện đề tài này Đặc biệt thầy Đặng Đình Trang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp Đồng thời em cũng xin trân trọng cảm ơn những tình cảm quí báu mà các thầy cô trong Viện Đai Học Mở đã truyền đạt cho em, những kinh nghiệm, kỹ thuật và cách thức trong việc xây dựng đề tài này.Và cuối cùng tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình đã luôn luôn động viên, ủng hộ, những người bạn đã gắn bó, chia sẻ rất nhiều kinh nghiệm và những kiến thức và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, để đề tài có thể hoàn thành một cách thành công nhất Tuy nhiên,

do thời gian có hạn nên em không thể phát huy hết những ý tưởng, khả năng hổ trợ của ngôn ngữ và kỹ thuật lập trình vào đề tài Trong quá trình xây dựng website, không thể tránh khỏi những sai xót, mong nhận được sự đóng góp và cảm thông của quí thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội , ngày….tháng….năm Sinh viên thực hiện Linh Trang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

……… … ……

……… …………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

……… ………

………Hà Nội , ngày tháng 5 năm 2017 Giáo viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I–TỔNG QUAN VỀ VỆ TINH VINASAT-1 VÀ HIỆN TRẠNG NHU CẦU CÁC DỊCH VỤ VSAT 2

1.1 Tổng quan về vệ tinhVINASAT-1 2

1.1.1 Băng tần C mở rộng: 3

1.1.2 Băng tầnKu 3

1.1.3 Trạm điều khiểnTT&C: 4

1.1.4 Trạm điều hành khai thác vệ tinh(NOC): 5

1.1.5 Trung tâm dịch vụ thu phát sóng vệ tinh (Teleport) 5

1.2 Hiện trạng nhu cầu các dịch vụ VSAT 6

1.2.1 Nhu cầu thoại 6

1.2.2.Truy nhập Internet băngrộng 6

1.2.3.Kênh thuê riêng/Mạng riêng ảo (VPN) 6

1.2.4.Trung kế cho mạng di động, tổng đài cố định 7

1.2.5.Các dịch vụ khác 8

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT,CÔNG NGHỆ MẠNG VSAT-IP BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT 9

2.1 Các yêu cầu công nghệ dùng trong hệ thống SkyEdgeII 9

2.1.1 Mục tiêu xây dựngmạng 9

2.1.2 Quy mô mạng lưới: 9

2.1.3 Cấu trúcmạng 10

2.1.4 Yêu cầu về công nghệ trạm đầu cuốiUT 10

2.1.5 Mô hình cung cấp dịchvụ 11

2.2 Cấu trúc trạm chủ Hub 11

2.2.1 Anten và khối thiết bị caotần 11

2.2.2 Hệ thống Baseband vàNMS 13

2.3 Trạm UT 14

2.3.1 UT băngKu: 14

2.3.2 UT băngC: 14

2.3.3 VSAT lưuđộng: 15

2.4.Phương thức truyền dẫn 15

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KÝ THUẬT TRIỂN KHAI DỊCH

VỤ,ỨNG DỤNG MỚI VÀ THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 17

3.1 Dịch vụ truy nhập Internet băngrộng 17

3.1.1 Phương án kỹ thuật 17

3.1.1.1 Cấu trúc trạm Hub/Gateway 18

3.1.1.2 Cấu trúc trạm VSAT thuêbao: 22

3.1.2 Phương án triển khai thử nghiệm dịch vụ 24

3.1.2.1.Quá trình tính toán định cỡ hệ thống và quỹ công suất đường truyền: 24

3.1.2.2 Thử nghiệm: 25

3.2 Dịch vụ Internet Trunking (Internet backhaul) 28

3.2.1 Phương án kỹ thuật 28

3.2.1.1 Cấu trúc trạm Hub/Gateway: 31

3.2.1.2.Cấu trúc trạm VSAT dùng cho dịch vụ Internet Trunking 32

3.2.2.Phương án triển khai thử nghiệm dịch vụ 33

3.2.2.1.Quá trình tính toán định cỡ hệ thống và quỹ công suất đường truyền: 35

3.2.3 Thửnghiệm: 37

3.3 Dịch vụ trung kế tổngđài 39

3.3.1 Phương án kỹthuật 42

3.3.1.1 Cấu trúc các trạm VSAT SCPC 43

3.3.1.2 Cấu trúc trạm GatewaySCPC 43

3.3.2 Phương án triển khai thử nghiệm dịchvụ 46

3.3.3 Thử nghiệmSCPC 48

3.4 Dịch vụ trung kế di động (Mobile Trunking) 50

3.4.1 Phương án kỹthuật 53

3.4.1.1 Cấu trúc trạmHub/Gateway 53

3.4.1.2 Cấu trúc trạm VSAT thuêbao: 55

3.4.2 Phương án triển khai thử nghiệm dịchvụ 55

3.4.3 Thửnghiệm 58

3.5 Dịch vụ truyền hình MPEG-4 qua vệ tinh 61

3.5.1 Phương án kỹthuật 63

3.5.1.1 Cấu trúc hệ thống phát 66

3.5.1.2 Cấu trúc trạm thuêbao: 69

3.5.2 Phương án triển khai dịchvụ 69

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh vệ tinh VINASAT-1 tại vị trí quỹ đạo 131oE 2

Hình 1.2: Vùng phủ sóng băng C 3

Hình 1.3: Vùng phủ sóng băng Ku 4

Hình 1.4: Trung tâm điều khiển TT&C vệ tinh VINASAT-1 4

Hình 1.5: Trung tâm Teleport vệ tinh VINASAT-1 tại Bình Dương 5

Hình 3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tăng tốc TCP và HTTP 20

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối hệ thống VSAT truy cập Internet băng rộng 21

Hình 3.3 Phương án triển khai thử nghiệm dịch vụ truy cập Internet bẳng rộng qua vệ tinh 23

Hình 3.4 Tốc độ Download từ FTP tại Hub về VSAT 26

Hình 3.5 Độ trễ và tỉ lệ mất gói tin 27

Hình 3.6 Tốc độ Download/Upload đến Internet 28

Hình 3.7: Sơ đồ kết nối hệ thống Internet Trunking qua VSAT 30

Hình 3.8 Giám sát lưu lượng sử dụng của trạm từ Hub 32

Hình 3.9 Phương án triển khai thử nghiệm dịch vụ Internet Trunking 34

Hình 3.10 Yêu cầu tài khoản truy nhập của Radius 37

Hình 3.11 Giám sát lưu lượng sử dụng của trạm từ Hub 38

Hình 3.12 Tốc độ Download từ FTP tại Hub về PC ở Hotspot 39

Hình 3.13 Sơ đồ cấu hình hệ thống mạng SCPC cung cấp dịch vụ trung kế tổng đài 41

Hình 3.14 Cấu trúc trạm VSAT SCPC 43

Hình 3.15 Cấu trúc trạm Gateway SCPC 44

Hình 3.16 Phương án thử nghiệm đường truyền vệ tinh theo phương thức SCPC 46

Hình 3.17 Kết quả thử nghiệm SCPC với giao thức UDP 49

Hình 3.18 Kết quả thử nghiệm SCPC với giao thức TCP 49

Hình 3.19 Sơ đồ kết nối hệ thống cung cấp dịch vụGSM-Trunking 52

Hình 3.20 Độ trễ và tỉ lệ mất gói qua mạng VSAT băng rộng 59

Hình 3.21 Giám sát lưu lượng tuyến GSM Trunking từ Hub 60

Hình 3.22 Sơ đồ hệ thống truyền hình số vệ tinh 62

Hình 3.23: Sơ đồ kết nối hệ thông thu và lưu trữ tín hiệu 64

Field Significant

Bản tin xác nhận ADSL Asymatric Digital Subcribe Line Đường thuê bao số bất đối xứng ATA Analog Telephone Adapter Bộ điều phối thoại

BSC Base Station Controller Hệ thống điều khiển trạm gốc

BTS Base Transceiver System Trạm thu/phát gốc

BUC Block Up-Converter Bộ đổi tấn

DAMA Demand Assinged

DVB Digital Video Broadcasting Tiêu chuẩn truyền hình số

FE Fast Ethernet Giao diện Ethernet tốc độ 100Mbps FLP Forward Link Processor Bộ xử lý tuyến Forward

FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file

GE Gigabit Ethernet Giao diện Ethernet tốc độ Gbps

GRE Generic Routing Encapsulation Giao thức định tuyến chung và

IP Internet Protocol Giao thức Internet

LAN Local Area Network Mạng nội bộ

LNB Low Noise Block Bộ khuếch đại ít tạp âm

MDU Multi Dwelling Unit Thiết bị hỗ trợ nhiều người sử dụng MF-

MUX Multiplexer Thiết bị ghép kênh

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

NM Network Management Quản lý mạng

NMS Network Management Hệ thống quản lý mạng

NSO National Service Operator Nhà khai thác dịch vụ quốc gia NSP National Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ quốc gia ODU Outdoor Unit Thiết bị ngoài trời

OFDM Orthogonal Frequency

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RCS Return Channel via Satellite Kênh hướng về qua vệ tinh

RRM Radio Resource Quản lý tài nguyên tần số

SCC Satellite Controlling Center Trung tâm điều khiển vệ tinh

SCPC Single Channel Per Carrier Đơn kênh trên sóng mang

SMTP Simple Mail Transfer Giao thức truyền mail

SP Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

TCP Transmission Control Giao thức điều khiển truyền dẫn TCPA TCP Accelerator Bộ gia tốc TCP

TPC Turbo Product Code Kỹ thuật mã hoá Turbo

UDP User DataGram Protocol Giao thức số liệu hướng người sử

VDC Video Conference Truyền hình hội nghị

VoD Video on Demand Truyền hình theo yêu cầu

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VSAT Very Small Apature Trạm mặt đất cỡ nhỏ

WiFi Wireless Fidelity Tiêu chuẩn truy nhập không dây

xDSL x over DSL Dịch vụ (x) truyền qua DSL

vệ tinh thông tin phục vụ nhucầuthôngtintrongnước,khuvựcvàquốctế

Các loại hình dịch vụ ứng dụng vệ tinh cũng không ngừng được mở rộng, từ chỗ chỉ tập trung phục vụ một số đối tượng khách hàng nhất định nay các dịch vụ đã phổ biến toàn xã hội trong và ngoài lãnh thổ quốc gia như: Truyền hình quảng bá, viễn thông thông tin, giáo dục, y tế, giải trí Đặc biệt, những năm gần đây chứng kiến tốc

độ tăng trưởng kỷ lục của hai loại ứng dụng qua vệ tinh là Internet (100%/năm) và truyền hình giải trí, chúng sẽ tiếp tục là những loại dịch vụ ứng dụng mũi nhọn trong những năm tới Sự bùng nổ về nhu cầu đối với các ứng dịch thông tin vệ tinh đã làm cho số lượng các hãng khai thác dịch vụ vệ tinh trên thế giới tăng nhanh, số lượng các hãng khai thác đã tăng gấp hai lần so với thập kỷ 80, do vậy, cạnh tranh trong lĩnh vực này càng trở nên gaygắt

Do khả năng đặc thù là vùng dịch vụ rộng lớn, thông tin vệ tinh được sử dụng chorất nhiều loại hình dịch vụ, tuy nhiên dịch vụ quảng bá qua vệ tinh và các dịch vụ cung cấp qua hệ thống mạng VSAT hứa hẹn là vẫn là các dịch vụ thu lại nhiều lợi nhuận và có ưu thế vượt trội nhất so với các dịch vụ khác cung cấp qua các mạng thông tin viễn thông trên mặtđất

Đồ án này sẽ trình bày những tóm lược những dịch vụ mới được đưa ra thị trường của các nhà cung cấp dịch vụ cũng như công nghệ và thiết bị của các nhà sản xuất đang sử dụng trong lĩnh vực truyền hình quảng bá qua vệ tinh

CHƯƠNG I–TỔNG QUAN V

đạo:Vệ tinh VINASAT-1 sẽ hoạt động tại vị trí qu

ống: Thời gian cung cấp dịch vụ từ 15 – 20năm

ng thiết kế: Vệ tinh được thiết kế gồm 20 bộ

ộ băng tần C mở rộng,12 bộ băng tần Ku) vộ,08 bộ phát đáp dự phòng(04 bộ băng Ku,04 b

sóng băng Ku: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan và m

n Myanmar

sóng băng C: Việt Nam, Lào, Campuchia, Đông Nam Á,

ốc, Triều Tiên, Ấn Độ, Nhật Bản và Australia

ết bị trạm điều khiển vệ tinh: do hãng Lockheed Martin

ào, Campuchia, Thái Lan và một

Đông Nam Á, Đông ãng Lockheed Martin (Mỹ)

o 131oE

- Tần số thu Rx hoạt động trong dải từ 10.950 – 11.200 MHz và 11.450 – 11.700 MHz,chỉsửdụngmộtphâncựctheohướngNgang(Hoizontal)

11m làm việc ở băng tần C, chức năng chính củ

n, giám sát, duy trì sự hoạt động ổn định của vệ

p tín hiệu thu cao tần băng tần C cho NOC, để

VINASAT-ng chính của trạm:

ủa vệ tinh Vinasat-1

để giám sát chất

-1

Hình 1.5: Trung tâm Teleport v

ều hành khai thác vệ tinh(NOC):

ng anten 9m làm việc với vệ tinh Vinasat-1 băng tần Ku, ch

ất lượng dịch vụ cung cấp cho khách htinhVINASAT-1 trên cả 02 băng tần C và Ku

Làm Teleport cho mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT

Trung tâm dịch vụ thu phát sóng vệ tinh (Teleport)

ạm mặt đất cỡ lớn có khả năng thu phát nhiều

ẫn phát sóng truyền hình, kênh thuê riêng

Để phục vụ khai thác và sử dụng hiệu quả vệ tinh VINASAựng 2 Teleport ở 2 Trung tâm thông tin vệ tinh Qu

ế Dương: bao gồm 1 anten băng C 6,3m và b

ần phát (uplink) để có khả năng phát bão hoà 2

Teleport Bình Dương: bao gồm 1 anten băng C 7,2m, và 1 anten Ku 3,8m,

có khả năng phát bão hoà 1 phát đáp

Trung tâm Teleport vệ tinh VINASAT-1 tại Bình Dươ

n Ku, chức năng

p cho khách hàng qua vệ

tinh VINASAT-1

ng thu phát nhiều ứng dụng khác ình, kênh thuê riêng VSAT PAMA,

1.2.1 Nhu cầu thoại

- Điện thoạitrên nền IP (VoIP) là dịch vụ đang ngày càng được sử dụng rộng rãi

do tính thuận tiện và giá cước rẻ Dịch vụ VoIP qua vệ tinh rất phù hợp cho các vùng xa xôi hẻo lánh, hay các công ty, tổ chức có mạng lưới các chi nhánh nằm rải rác khắp mọi miền của đất nước:

- Tình hình triển khai điện thoại nông thôn:

o Tổng số xã cả nước: 9.039 xã;

o Tổng số xã hiện nay đang sử dụng VSAT: gần 400 xã ;

o Tình hình tăng trưởng lưu lượng thoại qua mạng VSAT hàng năm tăng khoảng 20%-30%

1.2.2.Truy nhập Internet băngrộng

- Mặc dù dịch vụ truy cập Internet băng rộng theo phương thức ADSL/FTTHđang phát triển rất mạnh tại Việt Nam, dịch vụ ADSL/FTTH mới chỉ triển khai được ở một số tỉnh, thành phố có mật độ người sử dụng cao, hơn nữa phạm vi cung cấp dịch vụ lại bị hạn chế bởi cự ly đường truyền từ điểm hiện diện (POP) của nhà cung cấp dịch vụ tới địa điểm của thuê bao (thông thường < 2 Km)

Do vậy, hiện nay có rất nhiều yêu cầu đăng ký sử dụng dịch vụ của khách hàng không đáp ứng được

- Dịch vụ truy cập Internet băng rộng qua vệ tinh, với kích thước trạm đầu cuối nhỏ gọn, nguồn tiêu thụ thấp, triển khai lắp đặt và cung cấp dịch vụ nhanh (trong vòng khoảng 2 tiếng) và nhất là giá cả và chất lượng có thể sánh ngang với các dịch vụ xDSL, thậm chí FTTH, sẽ là giải pháp lựa chọn tốt nhất để đáp ứng kịp thời nhu cầu về dịch vụ Internet băng rộng hiện nay và trong tương lai Trong đó thuê bao Internet truy nhập ở cấu hình tải lớn (2Mbps/512Kbps) dự kiến chiếm 20%, tải trung bình (1Mbps/256Kbps) chiếm 40%, tải nhỏ (256Kbps/128Kbps) chiếm40%

1.2.3.Kênh thuê riêng/Mạng riêng ảo (VPN)

chúng ta có các chủ trương về điện tử hoá các hoạt động quản lý, giao dịch từ trung ương đến địa phương, các nhu cầu về hiện đại hoá mạng giao dịch của các ngân hàng, hãng hàng không, khí tượng thuỷ văn, mạng lưới bán lẻ xăng dầu Qua việc khảo sát

và tiếp xúc với một số Ngân hàng ADB, Ngân hàng Đầu tư và Phát triển Việt nam, Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt nam mạng lưới giao dịch hiện nay của các Ngân hàng còn rất nhiều các Điểm giao dịch liên lạc về Trung tâm với độ rất chậm, chất lượng kém do đường truyền phải qua nhiều chặng Ngoài ra, Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, các công ty dầu khí cũng đều đang có nhu cầu nâng cấp và mở rộng mạng lưới liên lạc Thiết lập mạng riêng qua hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng với nhiều ưu điểm như: thiết lập mạng nhanh, dễ dàng nâng cấp và mở rộng mạng lưới

mà không làm gián đoạn liên lạc, tốc độ đường truyền cao và đa dạng tuỳ thuộc vào nhu cầu kết nối của khách hàng và hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng sẽ là một giải pháp dự phòng tốt nhất cho các hệ thống mạng riêng hiện có trên đất liền

1.2.4.Trung kế cho mạng di động, tổng đài cố định

Số người sử dụng điện thoại di động ở Việt Nam đang có sự tăng trưởng mạnh Tuy nhiên, việc mở rộng mạng lưới phủ sóng di động tới mọi miền tổ quốc nhất là các vùng

xa, biên giới, hải đảo, các điểm tham quan du lịch luôn là một bài toán khó cho các nhà cung cấp dịch vụ, cả về phương án kỹ thuật và hiệu quả kinh doanh Giải pháp mở rộng vùng phủ sóng di động qua việc thiết lập các trung kế nối giữa trạm BTS, các tổng đài nội hạt vệ tinh ở các vùng sâu vùng xa với hệ thống chuyển mạch di động trung tâm (MSC, MSC), tổng đài host bằng đường truyền vệ tinh sẽ là giải pháp nhanh nhất được lựa chọn để đáp ứng kịp thời nhu cầu liên lạc của các thuê bao

Các dịch vụ khác như: truyền hình hội nghị, truyền hình theo yêu cầu, đào tạo từ xa…

là các dịch vụ gia tăng trên nền IP băng rộng, nhu cầu sử dụng dịch vụ không nhiều và không thường xuyên

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT,CÔNG NGHỆ MẠNG VSAT-IP

BĂNG RỘNG VỆ TINH VINASAT

2.1. Các yêu cầu công nghệ dùng trong hệ thống SkyEdgeII

2.1.1. Mục tiêu xây dựngmạng

Mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT thế hệ mới SkyEdge II được xây dưng để đáp ứng mục tiêu sau:

- Thay thế mạng VSAT/DAMA, VSAT/PAMA của VNPT hiệntại

- Đáp ứng nhu cầu sử dụng băng tần Vinasat của các đơn vị thành viên thuộc VNPT

+ Trung kế tổng đài, diđộng

2.1.2. Quy mô mạng lưới:

Với các mục tiêu nêu trên các hạng mục đầu tư để xây dựng mạng VSAT băng rộng bao gồm:

- Trang bị trạm chủ (Hub) tại Quế Dương có khả năng phát triển tới hơn

- Bổ sung thiết bị truyền hình MPEG-4, anten lưu động tự bám để phục

vụ phát hình, các nhu cầu đột xuất từ các khách hàng củaVNPT

- Từ Quế Dương Hub được kết nối với các mạng dịch vụ tại ITMC/C2 bằng truyền dẫn quang thông qua Router 7609 Hệ thống ứng dụng dịch vụ sử dụng chung cơ sở hạ tầng mạng VSAT-IP băng rộng iPSTAR như thiết bị điều khiển cuộc gọi (Call Manager), thiết bị quản lý băng thông (Bandwidth Manager)

- Trạm Gateway được xây dựng tại Trung tâm thông tin vệ tinh Bình Dương với dung lượng hạn chế (NxE1), trạm hoạt động ở băng tần C mở rộng Từ Bình Dương thông qua tuyến truyền dẫn SDH, Gateway kết nối với các mạng VPN/MPLS tại TP.HCM để cung cấp các dịch vụ trên địa bàn khu vực phíaNam

- Trạm VSAT thuê bao (User terminal - UT) gồm 02 loại: UT băng Ku hoạt động theo mô hình mạng Star và UT băng C mở rộng hoạt động theo mô hình mạng hỗn hợp (Star vàMesh)

2.1.4. Yêu cầu về công nghệ trạm đầu cuốiUT

Mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT với đặc điểm vừa hoạt động ở băng tần C mở rộng và Ku, đáp ứng các yêu cầu về công nghệ sau:

- Mạng có cấu trúc làm việc theo mô hình mạng hỗn hợp Mesh vàStar

- Sử dụng phương thức truy nhập TDM/TDMA, MF-TDMA kết hợp kỹ thuật điều chế QPSK và8SPK

- Các luồng dữ liệu được mã hoá TPC (Turbo Product Codes) để tăng hiệu quả sử dụng đườngtruyền

- Sử dụng công suất phát và cơ chế phân bổ băng thông linh hoạt dựa trên đặc điểmlưulượngtừngkháchhàng

- Cung cấp các kết nối với các tốc độ khác nhau, có khả năng nhảy tần để tối ưu vềtốcđộđườngtruyềnvàhiệuquảsửdụngbăngtần

- Có chức năng QoS, SLA để quản lý và giám sát chất lượng dịch vụ,

cung cấp khả năng dùng chung Hub cho các mạng VPN khácnhau

2.1.5. Mô hình cung cấp dịchvụ

- Cũng như mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh iPSTAR, mạng SAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT cung cấp các dịch vụ như thoại VoIP, Internet, VPN, GSM-Trunking Tuy nhiên các dịch vụ này được phân bổ hợp lý hơn dựa trên

+ UT liên lạc trực tiếp UT: kết nối kiểu điểm - điểm, phù hợp với đối tượng khách hàng thuê kênh đơn lẻ;

+ UT liên lạc với trạm Hub: kiểu kết nối điểm – đa điểm, phục vụ khách hàng khu vực phía Bắc có nhu cầu thuê kênh từ chi nhánh về trụ sở chính nhưng trụ sở chính không bố trí được vị trí lắp đặt anten; + UT liên lạc với trạm Gateway: kết nối kiểu điểm – đa điểm, phục vụ khách hàng khu vực phía Nam có nhu cầu thuê kênh từ chi nhánh về trụ sở chính nhưng trụ sở chính không bố trí được vị trí lắp đặt anten

2.2 Cấu trúc trạm chủ Hub

- Trạm Hub hoạt động ở băng tần C mở rộng (2 phân cực) và Ku, có cấu hình đầy đủ bao gồm Anten, hệ thống cao tần (RF), hệ thống xử lý tín hiệu băng tần gốc (Baseband); hệ thống quản lý mạng(NMS)

- Hệ thống trang thiết bị của Trạm Hub bao gồm các khối chức năng chính gồm có: Antenna; Khối thu phát cao tần; Khối các thiết bị giao tiếp và xử lý tín hiệu băng gốc (Baseband); Hệ thống quản lý mạng(NMS)

2.2.1. Anten và khối thiết bị caotần

- Anten và Khối thu phát cao tần của trạm Hub sử dụng chung anten và thiết bị cao tần của trạm NOC, toàn bộ phần này đã được trang bị trong dự án

NOC với chỉ tiêu kỹ thuật cơbản:

- Anten : gồm 1 anten băng C và 1 anten băng Ku, cả 2 anten này có đường kính 6.3m Anten băng C làm việc với 2 phân cực, phân cực đứng và phân cựcngang

- Anten và hệ thống cao tần RF sử dụng chung thiết bị của dự án NOC

- Hệ thống Baseband và NMS được lắp đặt tại đài thông tin vệ tinh mặt đất HAN-1A có vị trí khá xa NOC (khoảng 300m), do vậy Baseband và RF không thực hiện được kết nối trực tiếp mà được thực hiện kết nối gián tiếp qua tuyến truyền dẫn quang qua thiết bị biến đổiquang-điện

- Tương tự Gatewaymạng VSAT băng rộng iPSTAR hiện đang khai thác,

DươngtrạmHUBđượckếtnốiquatuyếntruyềndẫnquangvềITMC/C2thôngquaRouter trục tới các mạng ứng dụng dịch vụ của VNPT hiệncó

- Thiết bị cao tần được trang bị đồng bộ bao gồm: HPA; LNA; Up/Down Converter trong đó HPA sử dụng cho băng C có công suất phát 750W; HPA sử dụng cho băng Ku có công suất phát 300W Hệ thống thiết bị thu, phát được trang

bị có khả năng phát bão hoà 2-3 phát đáp trên mỗi phâncực

- Ngoài chức năng giám sát khai thác băng tần vệ tinh VINASAT, NOC còn được thiết kế để thực hiện chức năng Teleport cho các dịch vụ truyền hình, VSAT… kết nối NOC với các mạng dịch vụ này ở tần số trung gianL-Band

2.2.2. Hệ thống Baseband vàNMS

- Khác với hệ thống thiết bị cao tần và anten đã được trang bị trong dự án NOC, Baseband và NMS được trang bị mới Hoạt động của Baseband và NMS được diễn giải qua các khối thiết bị cơ bảnsau:

o Core router: Thực hiện chức năng định tuyến các gói tin IP giữa các thiết bị mạng trong Hub và kết nối với mạng dịch vụ phía ngoài

o TCP Accelerator: Tối ưu hóa tốc độ truyền dẫn giao thức TCP/IP thông qua vệ tinh

o Modulator/Transmitter: Đóng gói, mã hóa, điều chế dữ liệu tuyến phát lên vệ tinh (Outbound) Các khối thiết bị này hoạt động theo cấu hình N+1 để đảm bảo tính ổn định của hệ thống

o Demodulator/Receiver: Xử lý dữ liệu nhận được từ các UT thông qua vệ tinh (Inbound), đồng thời tiến hành giải điều chế và giải mã, chuyển đổi dữ liệu nhận được thành các gói tin định dạng IP và chuyển tới Core Router định tuyến đi các hướng Các khối thiết bị này cũng được trang bị với cấu hình dự phòng N+1

o GPS Receiver: Cung cấp tần số chuẩn và tín hiệu đồng bộ cho hệ thống

o NMS: Cho phép người khai thác giám sát và điều khiển sự hoạt động của toàn mạng, bao gồm chức năng điều khiển truy nhập, quản lý tài nguyên, quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý chất lượng dịch vụ và phân bổ dung lượng cho các trạm UT

o Trạm Hub đóng vai trò trạm chủ, hoạt động ở băng tần C mở rộng và

Ku với quy mô phục vụ tới 5000 UT

o Baseband kết nối với thiết bị cao tần của NOC ở dải tần số trung gian L-Band theo các tuyến riêng biệt phù hợp với băng tần làm việc (C và Ku) và phân cực ( phân cực đứng và phân cực ngang ) của vệ tinh

o Baseband và NMS được thiết kế theo cấu trúc mở, có khả năng làm

việc với nhiều bộ phát đáp

o Trạm VSAT với quy mô đầu tư là 1300 trạm băng Ku; 200 trạm băng C được bố trí hoạt động qua trạm Hub và Gateway Dung lượng thiết kế mỗi băng tần:

o Kết nối giữa Hub và UT ở băng tần C theo mô hình mạng hỗn hợp Mesh/Star, kết nối giữa trạm Hub và UT ở băng tần Ku theo mô hình mạng Star

o NMS cung cấp giao diện đồ hoạ (GUI), cho phép phân cấp, phân quyền quản lý mạng, hỗ trợ khả năng truy nhập hệ thống quản lý mạng từ xa, đảm bảo chống truy nhập trái phép và an ninh mạng

- Giao diện mạng 10/100 (RJ45), USB

- Hỗ trợ các giao thức UDP/TCP/IP; MAC; NAT; IP Routing; H.323

- Nguồn điện cung cấp: 240 VAC

- Tốcđộđườngtruyềnhướngthuđạttừ2-4Mbps

2.3.3. VSAT lưuđộng:

- Hoạt động với cấu hìnhStar

- Sử dụng Anten tự bám gắn trên ô tô đường kính 1.2m băng tần Ku, phục

vụ các nhu cầu thông tin lưu động, các sự kiện đặc biệt, đột xuất cần triển khai nhanh, công tác ứng cứu thông tin trong phòng chống lụtbão

- Kết nối với Mạng VPN/MPLS của VzB giao diện FE

- Kết nối với Mạng MAN Bưu điện TP.HCM giao diện GE

- Kết nối với Mạng KTR giao diện E1

- Kết nối với Trạm Gateway Bình Dương giao diện STM-1 điện

- Như đã trình bày ở phần cấu hình hệ thống, tương tự như mạng

VSAT-IP băng rộng vệ tinh iPSTAR hiện đang khai thác, trạm Hub cũng được kết nối với Router trục, thông qua Router trục tới mạng VoIP; NGN sử dụng chung thiết bị Call Manager; Packet Shaper hạ tầng mạng VSAT băng rộng vệ tinh iPSTAR Với việc sử dụng chung hạ tầng thiết bị ứng dụng dịch vụ nên đầu số 996xxxyy và 997xxxyy đang sử dụng cho thoại VoIP mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh iPSTAR cũng được dùng cho mạng VSAT-IP băng rộng vệ tinh VINASAT Thiết bị Router

7609, Call Manager, Packet Shaper đang khai thác có tính năng và cấu hình cụ thể như sau:

• Cisco Router trục:

- Vai trò của Cisco Router trục: Router trục kết nối mạng VSAT băng rộng với các mạng dịch vụ, thực hiện chức năng định tuyến và hỗ trợ các giao thức kết

nối liên mạng để triển khai cung cấp dịch vụ, cấu hình của Router đang sử dụng:

- CallManager điều khiển kết nối các cuộc gọi nội mạng VSAT, kết nối các cuộc gọi liên mạng và quốc tế

- Thiết bị CallManager của Cisco gồm 03 bộ, khả năng phục vụ hiện tại tới thuê bao, có thể mở rộng tới 30.000 thuê bao với năng lực xử lý 250.000 BHCC

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KÝ THUẬT TRIỂN KHAI DỊCH VỤ,ỨNG DỤNG MỚI VÀ THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ

KẾT QUẢ

3.1. Dịch vụ truy nhập Internet băngrộng

- Dịch vụ truy nhập Internet băng rộng qua vệ tinh hướng tới các khách hàng

là các doanh nghiệp, hộ gia đình ở các khu vực không có kết nối bằng các tuyến cáp mặt đất, đặc biệt rất thích hợp với các khách hàng ở những khu vực có địa hình phức tạp, xa các đô thị lớn như các vùng biên giới hải đảo

- Tùy theo nhu cầu sử dụng, dịch vụ Internet băng rộng có thể cung cấp cho khách hàng các gói dịch vụ khác nhau (được đại diện bởi tốc độ Download và Upload) và những tham số về chất lượng dịch vụ để có thể thích nghi với những yêu cầu sử dụng đa dạng của kháchhàng

- Trạm Hub/Gateway cung cấp 1 đường truyền dẫn trên nền IP đến thiết bị VSAT, khách hàng có thể truy nhập Internet trực tiếp bằng cách kết nối máy tính với thiết bị trong nhà (IDU – Indoor Unit) của VSAT

- Tại trạm thuê bao, các thiết bị của khách hàng được kết nối với thiết bị IDU của VSAT và tiến hành truy nhập Internet thông qua trạm Chủ hay trạm Cổng (Hub/Gateway)

- Đối với trạm Hub/Gateway, để có thể cung cấp dịch vụ Internet băng rộng cho khách hàng, hệ thống phải có 1 thiết bị quản lý băng thông để phân tách các luồng dữ liệu khác nhau của các gói dịch vụ khác nhau, nhằm mục đích quản lý chất lượng dịch vụ và lưu trữ, bóc tách thông tin truy nhập của khách

hàng để tính cước

- Đối với dịch vụ truy nhập Internet qua vệ tinh, đối tượng khách hàng là người dùng cuối do đó cần phải có một giải phát phù hợp túi tiền người sử dụng mà vẫn đáp ứng được yêu cầu về chất lượng Để thực hiện được điều này, hệ thống truy nhập Internet qua vệ tinh sử dụng công nghệ DVB-S2 để tăng hiệu quả sử dụng băng tần, đồng thời cung cấp dịch vụ trên băng tần Ku

để giảm thiểu chi phí đầu tư thiết bị VSAT của khách hàng

3.1.1.1 Cấu trúc trạm Hub/Gateway

Cấu hình của trạm Hub/Gateway bao gồm thiết bị ứng dụng (IP), các thiết bị xử lý baseband và phần thiết bị phát lên vệ tinh Việc thiết kế một hệ thống truy nhập Internet băng rộng qua VSAT yêu cầu phải có quá trình tính toán cụ thể để có thể xây dựng một trạm Hub/Gateway phù hợp với quy mô

và yêu cầu dịch vụ của khách hàng

Như trong Hình 3.2, một trạm Hub/Gateway thông thường bao gồm các phân hệ: hệ thống uplink, hệ thống xử lý băng gốc (Baseband), hệ thống thiết

bị ứng dụng IP và hệ thống quản lý mạng (NMS - Network Managerment System)

- Phân hệ anten và cao tần (uplink): Thực hiện truyền dẫn giữa vệ tinh và trạm chủ đặt trên mặt đất Đối với hệ thống uplink băng Ku, khả năng điều khiển và bù công suất (Uplink Power Control – UPC) khi có mưa là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng liên lạc của cả hệ thống khi gặp phải mưa Thông thường một hệ thống uplink băng Ku nên có UPC 10dBW

- Phân hệ xử lý băng gốc: Thực hiện đóng gói, mã hóa hoặc giải

mã, điều chế hoặc giải điều chế tín hiệu để chuyển đổi từ các gói IP sang tín hiệu cao tần truyền lên vệ tinh và ngược lại Hiện tại, một hệ thống DVB-S2 ACM là lý tưởng đối với dịch vụ truy nhập Internet qua vệ tinh trong đó vừa cung cấp khả năng điều chế mã hóa bậc cao vừa cung cấp khả năng thay đổi thích nghi mức điều chế mã hóa để đem lại hiệu quả thông tin tối ưu nhất

- Phân hệ thiết bị ứng dụng IP: Có chức năng rất quan trọng trong một hệ thống VSAT băng rộng, khối thiết bị ứng dụng IP đóng vai trò kết nối mạng VSAT với các mạng dịch vụ đồng thời theo dõi và quản lý các dịch vụ

hoạt động trên mạng (Trong trường hợp này là dịch vụ Internet) Các thiết bị thiết yếu gồm có: thiết bị truyền dẫn và định tuyến IP, thiết bị quản lý băng thông và tường lửa v.v Bên cạnh đó, để có thể cung cấp ứng dụng truy nhập Internet qua vệ tinh, một thiết bị có vai trò vô cùng quan trọng đó là hệ thống tăng tốc TCP/HTTP qua vệ tinh

Hệ thống tăng tốc TCP: Như đã trình bày trong nội dung “Giao diện IP qua vệ tinh”, một hệ thống thực hiện các cơ chế tăng tốc TCP qua vệ tinh là thiết yếu đối với một hệ thống truy nhập Internet băng rộng qua vệ tinh Hệ thống tăng tốc TCP này đảm bảo cho hiệu suất băng thông của cả hệ thống VSAT băng rộng đạt tối ưu và nâng cao chất lượng sử dụng dịch vụ cho khách hàng sử dụng dịch vụ tại các đầu VSAT Cơ chế thường được sử dụng cho hệ thống VSAT là TCP Spoofing trong đó hệ thống TCP Server sẽ đóng vai trò trung gian ở giữa bên phát và bên thu, thay thế bên phát và thu gửi các bản tin “giả” để quá trình truyền nhận tin được diễn ra nhanh chóng chứ không phải chờ đợi các bản tin “thật” đi và đến rất chậm chạp do độ trễ và tỉ lệ lỗi bit (BER) cao của đường truyền vệ tinh

Hệ thống tăng tốc HTTP (Proxy Server): Cũng tương tự hệ thống tăng tốc TCP, hệ thống tăng tốc HTTP giúp tối ưu hóa lưu lượng truy cập các website Internet từ các trạm VSAT Hệ thống Proxy Server sẽ lưu lại dữ liệu về các trang Web mà các khách hàng của cả hệ thống thường ghé thăm và do đó khi các yêu cầu

về các việc truy cập các trang Web đó lại tiếp tục xuất hiện, hệ thống sẽ chỉ phải lấy thông tin từ Proxy Server

Hình 3.1 Nguyên

- Phân hệ quản lý m

khiển sự hoạt động củ

quản lý tài nguyên, qu

và phân bổ dung lượng cho các tr

Nguyên lý hoạt động của hệ thống tăng tốc TCP và HTTP

ản lý mạng NMS: Cho phép người khai thác giám sát vđộng của toàn mạng, bao gồm chức năng điều khiể

ài nguyên, quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý chất l

GVHD: T.S ĐẶNG ĐÌNH TRANG21 SVTH : NGUYỄN LINH TRANG

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối hệ thống VSAT truy cập Internet băng rộng

3.1.1.2 Cấu trúc trạm VSAT thuêbao:

Một trạm VSAT thuê bao phục vụ truy nhập Internet qua vệ tinh có cấu trúc khá đơn giản, bao gồm:

- Anten có đường kính từ 1,2m trở xuống(đối với băng Ku)

- Các thiết bị thu phát cao tần LNB,BUC

- Tín hiệu cao tần sau khi thu từ vệ tinh được đưa vào thiết bị trong nhà (IDU) để chuyển đổi thành thông tin theo giao thức IP và ngược lại, truyền các tín hiệu sau khi đã được chuyển đổi lên vệ tinh và về trạm Hub/Gateway trong mô

hayđếnthẳngcáctrạmVSATkháctrongmôhìnhLưới(MeshTopology)

- Ngoài ra, một hệ thống VSAT băng rộng tiên tiến hiện tại còn có khả năng thực hiện điều khiển công suất và mã hóa (Automatic Uplink Power Control – AUPC và Adaptive Coding and Modulation – ACM) để tạo ra khả năng dự phòng công suất cho cả tuyến truyền dẫn từ VSAT về Hub Với tính năng này, khi tín hiệu từ một trạm VSAT đến Hub/Gateway yếu đi (trạm VSAT hoặc trạm Hub nằm trong vùng có mưa) hệ thống quản lý từ Hub/Gateway sẽ yêu cầu giảm mức

độ mã hóa và tăng công suất để bù vào phần công suấtmấtđidosuyhaobởithờitiếtxấu.Nhờđóduytrìđượckếtnốichokháchhàng

GVHD: T.S ĐẶNG ĐÌNH TRANG23 SVTH : NGUYỄN LINH TRANG

Hình 3.3 Phương án triển khai thử nghiệm dịch vụ truy cập Internet bẳng rộng qua vệ tinh

Hình 3.3

3.1.2.1.Quá trình tính toán định cỡ hệ thống và quỹ công suất đường truyền:

Để có thể có phương án cung cấp dịch vụ cụ thể, một quá trình rất quan trọng cần phải được thực hiện đó là quá trình tính toán định cỡ hệ thống và thiết kế đường truyền (Network sizing và Link design) để xác định quy mô và số lượng của thiết bị trong từng phân hệ Trong đó

a. Định cỡ hệ thống (NetworkSizing)

Quá trình Network sizing đối với 1 hệ thống giả định gồm 100 trạm (1Mbps/512Kbps) và 100 trạm (2Mbps/512Kbps) truy nhập Internet sử dụng băng tần Ku trong đó hệ số chia sẻ cho gói Internet 1 (1Mbps/512Kbps) là N=100 và gói Internet 2 (2Mbps/512Kbps) là N=50 được thực hiện như sau:

Lưu lượng:

Internet 1 Internet 2

Tỉ lệ chia sẻ chiều đi OB(1:N) 1:100 1:50

Tỉ lệ chia sẻ chiều về IB( 1:N) 1:100 1:50

b. Qu ỹ công suất đườngtruyền:

Kết quả bài toán Network Sizing ở trên ngoài việc xác định ra quy mô của Hub/Gateway (xác định được cụ thể quy mô từng phân hệ Baseband, phân hệ

phânhệứngdụng)cònlàcăncứđểngườithiếtkếhệthốnguplinktínhtoánđượcquỹcông suấtđườngtruyềntừđóxácđịnhđượcyêucầuđốivớiphânhệcaotầncủahệthống

3.1.2.2 Thử nghiệm:

Thử nghiệm dịch vụ Internet băng rộng qua vệ tinh được thực hiện trên mạng VSAT-IP băng rộng hoạt động ở băng tần Ku của vệ tinh VINASAT-1 với hệ thống trạm chủ (Hub) được đặt tại Quế Dương Mô hình thử nghiệm như Hình 3.3 với nội dung thử nghiệm cụ thể như sau:

- Trạm VSAT có địa chỉ là 192.168.61.1 sử dụng Anten 1.2m, công suất BUC 4W

- FTP Server ở Hub có địa chỉ là 192.168.123.245

- Đo tốc độ Download và Upload 1 trạm VSAT truy nhập Internet với gói dịch vụ 1Mbps/512Kbps

- Đo độ trễ của gói tin từ trạm VSAT đến các trang web Internet và ngược lại

- Các bài đo được thực hiện với FTP Server ở Hub và Server

- Đối với Server FTP: T

cước

Hình 3.4 T

- Độ trễ từ Hub v

trăm gói tin mất là 0%

i Server FTP: Tốc độ tương đương với tốc độ lý thuy

Hub và mất gói tin: Độ trễ trung bình từ Hub l

à 0%

độ lý thuyết của gói

VSAT

Hub là 600s, phần

ch vụ Internet Trunking (Internet backhaul)

ịch vụ truy nhập Internet trực tiếp qua vệ tinh, dInternet Trunking cung cấp kết nối từ các điểm truy nhập Internet

n các nhà cung cấp dịch vụ Internet

ng phục vụ của Hotspot là các khách sạn và các khu du lđiểm truy nhập Wifi để cung cấp dịch vụ truy nh

ng cho khách hàng

ng phục vụ của MDU là các tòa nhà lớn, các khách s

ới nhiều hộ gia đình sử dụng chung một tuyến tr

- Khách hàng truy nhập sử dụng dịch vụ mạng phải có account đã được đăng ký hoặc sử dụng thẻ phát hành của nhà cung cấp dịch vụ

- Access gateway thực hiện chức năng quản lý quyền truy nhập sử dụng dịch vụ của khách hàng

- Người dùng cuối sử dụng các thiết bị đầu cuối như Laptop, SmartPhone, Tablet để truy nhập hệ thống thông qua các điểm truy nhập Hotspot tại các điểm công cộng, hoặc truy nhập từ các hộ gia đình qua MDU (Multi Dwelling Unit) Sau khi xác nhận quyền truy nhập cho người sử dụng, hệ thống sẽ định tuyến các luồng dữ liệu của người dùng đến mạng Internet

- Quy mô của một hệ thống cung cấp dịch vụ Internet Trunking phụ thuộc vào việc tính toán định cỡ và quỹ công suất đường truyền của hệ thống Từ đó

sẽ xác định được thiết bị cần thiết để cung cấp dịch vụ với yêu cầu đã đặt ra

Hình 3.7: Sơ đồ kết nối hệ thống Internet Trunking qua VSAT