2. Giao diện mạng truyền dẫn
2.1. Giao diện mạng dùng vệ tinh
2.1.7. Thiết bị vệ tinh
Hình 10: Các mô hình tham khảo tổng quát của DVB cho các mạng tương tác
Hình1.11: Sơ đồ giản hoá kiến trúc DVB-RSC
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 22 DVB-RCS (DVB – return channel sattelite) quy định các đầu cuối tương
tác với vệ tinh . DVB-RCS được quy định trong chuẩn ETSI EN 301790 . Các thiết bị này hỗ trợ cho hệ thống truyền hình số vệ tinh 2 chiều.
DVB-RCS dựa trên chuẩn DVB cho đường hướng xuống. Chuẩn này sử dụng sóng mang phân chia theo tần số kết nối với tốc độ dữ liệu thực tế ở bộ tách sóng nằm ở băng tần Ku với tốc độ trên 10 Mbps.
Chuẩn DVB-S2 định nghĩa hệ thống mã hoá kênh và điều chế ở chế độ thứ hai. DVB – S2 là chuẩn đơn giản, linh hoạt bao gồm các ứng dụng đa dạng dùng trong vệ tinh. Nó được đặc trưng bởi:
Bộ thích nghi dòng dữ liệu đầu vào linh hoạt, thích hợp cho hoạt động với các dòng dữ liệu vào đơn và đa với nhiều định dạng (đã được đóng gói hoặc là liên tục)
Hệ thống sửa lỗi trước (FEC) mạnh dựa trên mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC – Low density parity check) kết hợp với mã BCH, cho phép hoạt động hầu như không có lỗi ở 0.7 đến 1 DB, phụ thuộc vào chế độ truyÒn dÉn.
Tốc độ mã hoá cho phép trong khoảng rộng (từ 1/ 2 đến 9/10); 5 chòm;
phân bố trong hiệu quả trải phổ từ 1 đến 5 bít/second/Hz, tối ưu hoá cho hoạt động của các bộ tách sóng không tuyến tính.
Một tập gồm 3 mã trải phổ với hệ số roll – off=0.35, 0.25 và 0.20
Chức năng điều chế và mã hoá thích nghi ACM tối ưu hoá kênh mã hoá
và điều chế dựa trên khung nối tiếp khung.
BS (Broadcast services) các dịch vụ truyền hình số đa chương trình/ các dịch vụ truyền hình số rõ nét được sử dụng cho phân bố cơ sở và thứ cấp trong dịch vụ vệ tinh cố định (FSS- Fixed sattelite service) và trong các băng tần dịch vụ truyền vệ tinh (BSS- Broadcast Sattelite service). DVB – S2 nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ trực tiếp tới từng nhà (DTH – direct to home) cho bộ sử dụng tích hợp nhận và giải mã IRD cũng như hệ thống ang ten thu và các trạm đầu cuối của truyền hình cáp.
Các dịch vụ số liệu tương tác bao gỗm truy nhập internet là một ứng dụng khác trong DVB – S2. DVB-S2 nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ tương tác cho những người sử dụng IRD và các máy tính cá nhân nơi mà đường hướng xuống của hệ thống DVB-S2 thay thế cho chuẩn DVB-S hiện tại EN
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 23 300421 cho các hệ thống tương tác. Hướng quay lại có thể được thực hiện
bởi các hệ thống tương tác DVB khác nhau như là DVB – RCS (EN 301790) , DVB-RCP (ETS 300801 ), DVB-RCG (EN 301195), DVB-RCC (ES 200800). Các dịch vụ dữ liệu được truyền đi theo định dạng dòng dữ
liệu tuân theo chuẩn EN 301192 ( sử dụng đóng gói nhiều giao thức) hoặc là theo định dạng dòng dữ liệu chung đơn hoặc đa. DVB – S2 có thể hỗ trợ cho phương thức điều chế và mã hoá cố định (CCM – constant coding and modulation), phương thức mã hoá và điều chế thích ứng (ACM ) nơi mà mỗi trạm thu tín hiệu vệ tinh riêng điều khiển chế độ bảo vệ lưu lượng đã
được phân bổ cho nó.
Các ứng dụng dùng vệ tinh phân phối truyền hình số (DTNS/DSNG) bao gồm các kiểu truyền dẫn điểm tới điểm hoặc điểm tới nhiều điểm, nối với các trạm hướng lên có thể vận chuyển được hoặc cố định. Chúng không nhằm mục đích để thu nhận bởi các trạm công cộng. Theo khuyến cáo của tổ chức ITU – R SNG 770-1, SNG được định nghĩa như là trạm truyền dẫn không thường xuyên và tạm thời với ít sự chú ý của truyền hình và âm thanh về các mục đích truyền dẫn, sử dụng các trạm mặt đất hướng lên có thể di chuyển được hoặc có thể mang theo được. Các dịch vụ được truyền dẫn theo định dạng dòng dữ liệu truyền tải MPEG . DVB – S2 có thể hỗ trợ phương thức điều chế và mã hoá cố định, phương thức mã hoá và điều chế thích ứng. Trong trường hợp gần đây, một trạm thu vệ tinh đơn điều khiển chế độ bảo vệ ghép kênh đầy đủ. Các ứng dụng phân tán nội dung dữ liệu và các ứng dụng chuyên nghiệp khác chủ yếu là các phương thức truyền dẫn điểm tới điểm hoặc là điểm tới nhiều điểm bao gồm các dịch vụ tương tác với các đầu cuối chuyên dụng để phân phối lại các dịch vụ qua phương tiện truyền thông. Các dịch vụ này có thể truyền dẫn theo định dạng dòng dữ liệu chung đơn và đa. Hệ thống có thể hỗ trợ phương thức điều chế và mã hoá cố định, điều chế và mã hoá thay đổi (VCM), điều chế và mã hoá
thích ứng (ACM). Trong trường hợp sau này, trạm thu tín hiệu vệ tinh đơn chủ yếu điều khiển chế độ bảo vệ của bộ ghép kênh đầy đủ TDM hay các trạm thu đa điều khiển chế độ bảo vệ lưu lượng đã được phân bổ cho nó.
Chuẩn DVB – S2 thích hợp cho việc sử dụng trên các băng tần tách sóng vệ tinh và trên các băng tần số khác nhau. Tốc độ tín hiệu phù hợp với các đặc tính của bộ tách sóng đã được chỉ định và trong trường hợp các sóng mang
đa cho mỗi bộ tách sóng phải phù hợp với kệ hoạch tần số đã được chấp nhËn.
Các phương thức truyền dẫn số qua vệ tinh chịu ảnh hưởng bởi những sự hạn chế về băng tần và năng lượng . Vì vậy chuẩn DVB-S2 hỗ trợ cho nhiều chế độ truyền dẫn ( các phương thức điều chế và mã hoá sửa lỗi trước FEC),
đưa ra sự khác biệt giữa năng lượng và hiệu quả trải phổ. Đối với các chế độ
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 24 dùng cho các ứng dụng nhất định như là QPSK hoặc là 8PSK với đường
biên gần như không đổi thích hợp cho các bộ khuyếch đại năng lượng vệ tinh bão hoà (trong cấu hình một sóng mang đơn cho một bộ tách sóng).
Khi mà năng lượng dữ trữ cao hơn có sẵn, hiệu quả trải phổ có thể tăng hơn
để làm giảm giá thành truyền bít. Trong các trường hợp này cũng như 16 APSK và 32 APSK có thể hoạt động trong chế độ sóng mang đơn gần với trạng thái bão hoà của bộ khuyếch đại năng lượng cao tần vệ tinh bằng các kỹ thuật gây méo trước. Tất cả các chế độ thích hợp cho hoạt động trong các kênh vệ tinh gần như tuyến tính, trong các ứng dụng loại ghép kênh ph©n chia theo tÇn sè sãng mang ®a.
Chuẩn DVB- S2 bao gồm phương thức điều chế và mã hoá thích ứng để
đạt được hiệu quả truyền dữ liệu cao. ACM thích hợp trong các mạng nơi mà kênh quay trở lại cho phép thông tin về chất lượng thu tín hiệu gửi đi từ trạm thu vệ tinh quay trở lại trạm vệ tinh hướng lên. Chuẩn này quy định trong luật D5 thông số chất lượng thu và mã hoá nhị phân của nó. Việc truyền tải tham số này quay trở lại trạm hướng lên nằm ngoài phạm vi này và có thể được quy định riêng cho các hệ thống kênh quay trở lại. Nó đã
được thực hiện cho kênh vệ tinh quay trở lại trong chuẩn DVB-RCS mới
được ban hành.
Đường quay trở lại trong DVB – RCS dựa trên sơ đồ đa truy nhập phân chia theo thời gian đa tần số. Các đầu cuối được phân bổ dung lượng trong các khe trong một khung thời gian – tần số nhất định. Cơ chế phân bổ dựa trên nguyên lí ghép kênh thống kê, mong muốn việc đăng ký trước nhiều tài nguyên vô tuyến cho đường quay trở lại để khai thác tối ưu băng tần vệ tinh. Toàn bộ hệ thống được điều khiển từ trung tâm điều khiển mạng (NCC – network control centre) tại phía cổng của vệ tinh, thiết bị đầu cuối là phụ thuộc. NCC chịu trách nhiệm đồng bộ hoá hệ thống qua chuẩn đồng hồ mạng (NCR – network clock reference) và gửi ra ngoài các bảng chỉ định hệ thống để cung cấp tất cả thông tin của các thiết bị đầu cuối cần thiết cho việc thu và phát trong hệ thống.
2.1.8. Các phương pháp truy nhập vệ tinh
3 phương pháp dùng để truy nhập vệ tinh:
TDMA/TMD
FDMA
CDMA
Đối với hệ thống vệ tinh sử dụng trong các mạng băng rộng thì phương thức chủ yếu dùng truy nhập phân chia theo tần số giữa người sử dụng đầu cuối và nhà cung cấp dịch vụ và sử dụng truy nhập phân chia theo thời gian
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 25 giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng đầu cuối. Điều đó có nghĩa là
cả hai phương thức truy nhập theo tần số và theo thời gian đều được ứng dụng trong truy nhập vệ tinh.
Mạng này có thể dùng hai cấu hình mạng là star và mesh
Cấu hình mạng sao được định nghĩa bởi sự sắp xếp của các liên kết như
hình sao giữa trạm Hub với nhiều trạm truy nhập từ xa. Một trạm truy nhập từ xa chỉ có thể thiết lập liên kết trực tiếp với Hub và nó không thể thiết lập liên kết trực tiếp giữa các trạm truy nhập từ xa.
Cấu hình mạng lưới được định nghĩa bởi sự sắp xếp liên kết theo mạng lưới giữa các trạm mà mỗi trạm có thể kết nối trực tiếp với bất kì trạm khác.
Cấu hình mạng sao là trường hợp đặc biệt của cấu hình mạng lưới.
Chú ý: Mạng sao có thể được sử dụng để kết nối cho mạng lưới bằng cách thiết lập liên kết không trực tiếp giữa các trạm truy nhập từ xa qua một Hub.
Có rất nhiều thách thức về việc sử dụng tốt trạm tách sóng vệ tinh và việc phân bổ các tần số cho các sóng mang đối với một thiết bị đầu cuối của người sử dụng vệ tinh phải gửi lên trạm không gian. Điều này liên quan đến
Hình 1.12:Cấu hình mạng sao và mạng lưới
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 26 một thực tế rằng việc sử dụng trạm tách sóng càng tối ưu khi việc truy
nhập các loại tín hiệu khác nhau trên vệ tinh là đồng nhất. Điều này áp đặt các rằng buộc về sự linh hoạt của các loại tín hiệu khác nhau cho phép truy nhập một bộ tiếp sóng đã được chỉ định nhằm tránh nhiễu và việc sử dụng không hiệu quả tài nguyên của bộ tiếp sóng.
Các kỹ thuật khác hiện nay đang được áp dụng cho các hệ thống vệ tinh hiện đại, dựa trên các bộ tiếp sóng tái sinh mà các tín hiệu đến vệ tinh đã
được xử lí và được coi như là các tín hiệu mới. Những kỹ thuật này có khuynh hướng tiết kiệm năng lượng trên board và việc sử các tài nguyên đạt hiệu quả cao nhất.Tuy nhiên, các kỹ thuật này yêu cầu rất nhiều sự phòng bị trên các nhu cầu quyết định từ người sử dụng bởi vì thực tế rằng dung lượng của hệ thống phải được kế hoạch trước trong nhiều năm đối với hoạt động thực tế. Một bộ tiếp sóng trong suốt cho phép việc cấu hình lại các tín hiệu sóng mang bởi vì các hoạt động này xảy ra trên mặt đất.
Một hệ thống vệ tinh băng rộng bao gồm 3 ngữ cảnh chính minh hoạ trên h×nh 3:
Mạng truy nhập, cung cấp các dịch vụ cho những người sử dụng đầu cuèi
Mạng phân tán, cung cấp việc phân tán nội dung cho các cạnh
Mạng lõi, cung cấp các dịch vụ đường trục
Phát triển hiện tại đang tập trung vào các mạng truy nhập, sử dụng các vệ tinh địa tĩnh (GSO) và các thiết bị đầu cuối vệ tinh cố định.
Hình1.13:Mạng lưới vệ tinh băng rộng toàn cầu
______________________________________________________________________
Học viên : Đỗ Thị Thanh Nga Lớp CaohocDTVT2003 27 Việc phân loại vệ tinh còn dựa trên loại trạm không gian. Một mạng hệ
thống vệ tinh băng rộng có thể sử dụng kiến trúc vệ tinh tái sinh hoặc không tái sinh.
Kiến trúc vệ tinh không tái sinh đề cập tới kiến trúc đơn lẻ. Kiến trúc này không ngắt thành các lớp khác nhau trên chồng giao thức không gian trong hệ thống vệ tinh – vệ tinh chỉ đơn giản truyền các tín hiệu từ các liên kết người sử dụng với các liên kết nuôi mộtc cách trong suốt.
Kiến trúc vệ tinh tái sinh bao gồm nhiều các kiến trúc khác cung cấp các chức năng thêm trong hệ thống vệ tinh. Trong các kiến trúc này, vệ tinh chia thành nhiều lớp trong chồng giao thức không gian trong vệ tinh.
Nghiên cứu được thực hiện bởi ETSI về kiến trúc vệ tinh, chia lớp truyền dẫn thành lớp cao hơn bao gồm các dịch vụ IP chuẩn, lớp thấp hơn bao gồm các dịch vụ mang hệ thống vệ tinh băng rộng toàn cầu và được minh hoạ trong h×nh 1.13.
Để có thể phân biệt được các dịch vụ liên quan tới các dịch vụ vệ tinh từ những cái đã được nêu ra trong công nghệ vệ tinh, kiến trúc dịch vụ định nghĩa điểm truy nhập dịch vụ không phụ thuộc vệ tinh (SI – SAP – sattelite indepent service access point) như là một giao diện giữa các lớp cao và lớp thấp. Giao diện này tương ứng với đầu cuối của các dịch vụ mang hệ thống vệ tinh băng rộng.