BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CS2 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN VỆ TINH GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Nhóm 6: Châu Xuân Lộc Nguyễn Văn Sáng Trần Ngọc Anh Trần Văn Đoàn Đoàn Tấn Phương Trương Quang Hiệp Nhóm 6 Page 1 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nửa cuối thế kỷ 20, cùng với sự phát triển mạnh mẽ các công nghệ viễn thông, việc ra đời và lớn mạnh của thông tin vệ tinh là tất yếu để thay thế cho các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp tiếp mặt đất. Hệ thống thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật so với các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp mặt đất, thể hiện ở giá thành, khả năng quảng bá và độ linh hoạt cao. Kỹ thuật thông tin vệ tinh bao gồm những công nghệ rất phức tạp bởi đặc điểm truyền dẫn của vệ tinh là có đường truyền rất xa và độ trễ lớn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc hệ thống vệ tinh sẽ phải chịu tổn hao môi trường, tạp âm, can nhiễu. Các kỹ thuật thông tin vệ tinh thông dụng nhất như xử lý băng gốc, điều chế, khuếch đại công suất, đa truy nhập, bù tổn hao, chống lỗi, … Hệ thống VSAT (Verry Small Aperture Terminal) là một hệ thống thông tin vệ tinh với các trạm đầu cuối có khẩu độ nhỏ, cung cấp các đường truyền số liệu và điện thoại số qua vệ tinh chỉ cần sử dụng các anten có đường kính tương đối nhỏ. Sự xuất hiện của nó không ảnh hưởng tới các mạng hiện có mà còn hỗ trợ để tăng tính linh hoạt cho mạng. Nó cung cấp các tính năng ưu việt cho các khách hàng sử dụng. Nhóm 6 Page 2 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Ở Việt Nam, công nghệ thông tin vệ tinh đã được ứng dụng từ năm 1980 (Đài vệ tinh Hoa Sen 1), đến nay sau hơn 20 năm đổi mới phát triển, ngành Viễn thông Việt Nam đã thiết lập mạng viễn thông quốc gia rộng lớn trong toàn quốc nhưng vẫn còn nhiều vùng sâu vùng xa có địa hình hiểm trở chưa được kết nối vào mạng viễn thông công cộng quốc gia. Để đáp ứng các yêu cầu thông tin cho các vùng sâu vùng xa, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (trước đây là Tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam) từ cách đây 10 năm đã thiết lập hệ thống thông tin VSAT (với nhiều ưu điểm hơn hẳn các hệ thông thông tin mặt đất) đến hàng chục tỉnh miền núi, các hải đảo, đưa dịch vụ điện thoại đến 100% xã trong toàn quốc. Ngày nay, dịch vụ đa dạng trên cơ sở hội tụ công nghệ thông tin và truyền thông là xu thế tất yếu của thế giới và ở Việt Nam đang được ứng dụng rộng rãi, việc dùng một hệ thống VSAT mới đa dịch vụ cho các vùng sâu, vùng xa và phục vụ an ninh quốc phòng cũng như các nhu cầu sử dụng đặc biệt là rất cần thiết. Do đó việc nghiên cứu những vấn đề lý thuyết, thực nghiệm về mạng VSAT và các ứng dụng trong điều kiện Việt Nam hiện nay có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của ngành Bưu chính Viễn thông nói riêng và phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nói chung. I.GI Ớ I THIỆU CHUNG: Lịch sử phát triển của ngành thông tin vệ tinh đã trải một thời gian dài phát triển, từ sự khởi đầu đơn giản cho đến những hệ thống phức tạp, ngày càng được hoàn thiện và không ngừng phát triển trong tương lai. VSAT (Verry Small Aperture Terminal) nghĩa là “trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ”, được lắp đặt tại các địa điểm thuê bao để liên lạc trực tiếp với một trạm VSAT khác hoặc với một trạm chủ (HUB), từ đó kết nối qua mạng viễn thông mặt đất. Cùng với việc hạ giá thành và kích thước, số lượng trạm vệ tinh mặt đất tăng lên không ngừng. Các trạm vệ tinh cỡ nhỏ, với kích thước an-ten từ 1,2m đến 1,8m đã trở nên quen thuộc với tên gọi VSAT được phát triển từ những năm 1980 bởi Công ty Telcom General (Mỹ). Một số quan điểm xem trạm vệ tinh VSAT như là thiết bị đầu cuối viễn thông (terminal) thay vì sử dụng khái niệm trạm mặt đất (earth station) với cách nhìn trạm VSAT như là thiết bị đầu cuối của mạng viễn thông (thoại, fax, Internet), của mạng quảng bá (xem truyền hình) hoặc như là thiết bị chuyển đổi lưu lượng trong nội bộ mạng VSAT. Quan điểm này cũng hoàn toàn phù hợp với định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU) về thiết bị đầu cuối số liệu DTE (Data Teminal Equipment) là thực hiện chức Nhóm 6 Page 3 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân năng chuyển đổi lưu lượng số liệu đầu cuối. Nếu phân tích theo khía cạnh về kích thước trạm vệ tinh thì trạm VSAT được xem là bước trung gian của quá trình phát triển từ trạm vệ tinh mặt đất cỡ lớn đến máy đầu cuối thông tin di động vệ tinh hay từ nghiệp vụ thông tin cố định vệ tinh, đến nghiệp vụ thông tin di động vệ tinh. Có thể xem mạng VSAT là mạng cố định vệ tinh và dịch vụ VSAT là dịch vụ cố định vệ tinh cho phép người sử dụng với an-ten vệ tinh cỡ nhỏ có thể sử dụng các loại hình dịch vụ viễn thông, truyền thông trực tiếp từ mạng VSAT thông qua đường truyền dẫn vệ tinh. II.KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VSAT: 1/ Mạng VSAT: Hình 1. Ví dụ tổng quan về hệ thống vệ tinh VSAT Nhóm 6 Page 4 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Thông tin vô tuyến dùng khoảng không gian làm môi trường truyền tín hiệu. Chỉ cần lắp đặt các thiết bị thu, phát ở một khoảng cách thích hợp hoặc chuyển tiếp qua vệ tinh. Bằng phương pháp: Bên phát bức xạ các tín hiệu thông tin bằng sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ từ bên phát qua không gian hoặc qua vệ tinh, tách lấy tín hiệu gốc. Việc sử dụng thông tin vô tuyến có nhiều tính năng ưu việt, tín hiệu không bị ngắt khi có các thảm hoạ, thiết lập dễ dàng, phạm vi rộng, có tính hiệu quả kinh tế cao, được sử dụng rộng rãi trong truyền hình, hàng không, quân sự, thông tin vệ tinh - vũ trụ Tuy nhiên nó có một số nhược điểm như là hiện tượng Fading, suy hao do mưa và nhiễu vì thông tin vô tuyến dùng không gian làm môi trường truyền tín hiệu. Một mạng VSAT bao gồm: Một vệ tinh thông tin, một trạm trung tâm (HUB) với anten khoảng từ 4,5m đến 11m và một mạng gồm nhiều trạm đầu cuối VSAT (các trạm Remote) với các anten nhỏ (thường từ 0,9 đến 2,4m). 1.1 Sơ đồ khối trạm VSAT: Theo chức năng, trạm mặt đất VSAT được chia làm ba phần là anten, khối thiết bị ngoài ODU (Out Door Unit) và khối thiết bị trong nhà IDU (In Door Unit) được kết nối bởi một cặp dây cáp. Các VSAT trao đổi thông tin với nhau qua mạng đó là mạng VSAT. a/ Anten: VSAT là thiết bị được biết như là một trạm mặt đất, được dùng để nhận tín hiệu từ vệ tinh truyền tới.Cho phép truyền tín hiệu qua vệ tinh một cách đáng tin cậy, mà chỉ cần sử Nhóm 6 Page 5 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân dụng đĩa anten có đường kính điển hình vào khoảng 0,69m đến 1,30m (2 feet – 4 feet). Các đĩa anten này được đặt trên nóc nhà hay trên mặt đất. b/ODU: Nhóm 6 Page 6 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Đối với một đặc điểm kỹ thuật thích hợp ODU, như một giao diện để các vệ tinh, các thông số quan trọng sau: - Truyền và nhận các băng tần; - Truyền và nhận kích thước bước nhảy để điều chỉnh tần số của tần số sóng mang phát hoặc điều chỉnh tần số sóng mang thu - Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP), xác địnhhiệu suất của các đường lên tần số vô tuyến. các EIRPphụ thuộc vào độ lợi của ăng ten thu được, và do đó kích thước của nó vàtần số phát, và truyền công suất khuyếch đại ở đầu ra - Nhiệt độ hoạt động, gió, mưa và độ ẩm cũng có nhiều tác động đến sự vận hành củ hệ thống Nhóm 6 Page 7 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Bảnghiển thị các giá trị tiêu biểu cho ODU của VSA Nhóm 6 Page 8 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân c/ IDU: IDU được lắp đặt tại nhà trạm để kết nối từ thiết bị đầu cuối của người sủ dụng đến trạm VSAT.người sử dụng phải truy cập các cổng được gắn trên bảng điều khiển phía sau của ODU Về mặt kỹ thuật, IDU như là một giao diện của người sử dụngthiết bị đầu cuối hoặc một mạng cục bộ (LAN),các thông số quan trọng như sau: - Số các cổng; - Loại cổng: cơ khí, điện, chức năng và thủ tụcgiao diện. Điều này thường được xácđịnh bởi tham chiếu đến một tiêu chuẩn - Cổng tốc độ: điều này là tỷ lệ bit tối đa mà dữ liệu có thể làtrao đổi giữa các thiết bị đầu cuối người dùng và các đơn vị VSAT trong nhàtrên một cổng nhất định. -Tốc độ dữ liệu thực tế có thể thấp hơn. Nhóm 6 Page 9 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân 1.2 . Trạm HUB : Ngoài kích thước và số lượng các hệ thống con, có rất ítchức năng khác biệt giữa một hub và VSAT, vì vậy mà hầu hết cácnội dung của phần trên được áp dụng ở đây. Sự khác biệt chính làcác đơn vị trong nhà của một giao diện trạm hub hoặc một máy chủhoặc mạng chuyển mạch công cộng hoặc các đường riêng, tùy thuộc vàotrạm hub này được tập trung hoặc được chia sẻ . Nhóm 6 Page 10 [...]... Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân VII CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ CỦA HỆ THỐNG VSAT: 1/ Tổng quát về tính ưu-nhược của hệ thống VSAT: Các hệ thống VSAT thường được sử dụng dưới hình thức tư nhân, một nhóm người sử dụng khép kín, hay các mạng thông tin số trong đó các trạm VSAT từ xa được thiêt lập trực tiếp tại khuôn viên của người sử dụng từ xa Xét mạng VSAT có những ưu điểm so với các mạng thông tin... VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA: Phần lớn các mạng VSAT hiện nay sử dụng kết hợp cả hai kỹ thuật TDM và TDMA, và hoạt động trong cấu trúc hình sao Chi tiết của các hệ thống và mạng VSAT sử dụng TDM/TDMA chi tiết như sau: Các chế độ ghép kênh và truy cập của hệ thống VSAT TDM/TDMA: Trong các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA, một tuyến ra liên tục không sử dụng TDMA được tải bởi một sóng mang TDM (256 hoặc... của hầu hết những hệ thống VSAT đều dựa trên kỹ thuật TDM/TDMA và được xây dựng theo cấu trúc hình sao Mạng VSAT hình sao (star) gồm có N VSAT và một trạm Hub Mỗi trạm VSAT có thể phát tới k sóng mang, tương ứng với các kết nối giữa các đầu cuối gắn tới VSAT và tương ứng với những ứng dụng tại máy tính chủ kết nối với trạm Hub Đây là cấu hình mạng tập trung, nơi tất cả mọi liên lạc đến và đi từ các thiết... cố định vệ tinh VSAT) và người sử dụng dịch vụ thông qua hợp đồng ký kết giữa hai bên Ngoài ra, để sử dụng dịch vụ VSAT, người sử dụng dịch vụ VSAT phải có Giấy phép sử dụng tần số và thiết bị thu phát vô tuyến điện cho trạm VSAT của mình theo quy định Hình 7: Các đối tượng liên quan đến cung cấp và sử dụng dịch vụ VSAT V CÁC ĐẶT TÍNH TIÊU BIỂU CỦA VSAT: 1/ Kích thước mạng, số lượng VSAT trong một mạng:... nhập và điều chế trải phổ được áp dụng để tránh can nhiễu đến từ các hệ thống thông tin khác cũng sử dụng băng tần C Các hệ thống hai chiều (two – way) dựa trên các nguyên lý trên cũng được đưa vào sử dụng Tuy nhiên, sau đó xuất hiện một hệ thống mới với băng tần Ku với khả năng đảm bảo thông lượng dữ liệu rất cao (56 – 64 Kbit/s) và sử dụng kỹ thuật điều chế khác (kết hợp giữa TDM và TDMA) Tên gọi VSAT. .. mạng thông tin VSAT hai chiều sử dụng phương pháp đa truy cập trải phổ (thường sử dụng đa tuy cập phân chia theo mã: CDMA) dùng trong các kênh phát tuyến vào Mặc dù các hệ thống VSAT sử dụng kỹ thuật trải phổ có khả năng thích ứng tốt với băng tần 6/4Ghz nhạy với nhiễu Nhưng ưu điểm này tỏ ra không quan trọng khi các bộ phát đáp vệ tinh VSAT sử dụng băng tần 14/10-12Ghz 2.1/ Các VSAT sử dụng kỹ thuật... được trang bị mộthệ thống quản lý mạng (NMS) NMS là một máy tính minihoặc một trạm làm việc, được trang bị một phần mềm chuyên dụng của nó vàmàn hình, và được sử dụng cho chức năng hoạt động và hành chính Nhóm 6 Page 12 BTL: Thông Tin Vệ Tinh Nhóm 6 GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Page 13 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Định nghĩa hệ thống VSAT: 2/ Các hệ thống vệ tinh sử dụng các trạm mặt... trong công nghệ trạm mặt đất đã cho phép giảm giá thành và nâng cao khả năng hệ thống VSATs 3/ Cấu hình của hệ thống: Mạng VSAT là mạng cố định vệ tinh sử dụng vệ tinh địa tĩnh có độ cao 35.786 km so với bề mặt trái đất và độ trễ đường truyền cho một bước nhảy khoảng 0.25 s (theo đường: trạm mặt đất - vệ tinh - trạm mặt đất) Mạng VSAT có ba cấu hình tiêu biểu: mạng sao (STAR), mạng lưới (MESH) và cấu hình... yêu cầu các trạm VSAT lớn Bất cứ một đầu cuối nào trong mạng lưới cũng có thể chỉ định là trạm điều khiển và được gắn với hệ thống điều khiển Nhóm 6 Page 19 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân mạng Hệ thống bao gồm các bộ xử lý điều khiển mạng và các chức năng quản lý mạng như tính cước, ổn định kênh truyền, thống kê và bảo dưỡng 4/ Tần số sử dụng: Mạng VSAT thường sử dụng băng tần số... BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân 3.2/ Mạng VSAT hình lưới (MESH): Vệ tinh VSAT A VSAT B VSAT C A to B B to A B to C C to B C to A A to C VSAT VSAT VSAT VSAT VSAT Nhóm 6 Page 18 BTL: Thông Tin Vệ Tinh GVHD: Th.S Phạm Hồng Quân Hình 4 Mạng hình lưới Trong mạng VSAT hình lưới (mesh) các kết nối được triển khai trực tiếp giữa các VSAT ở xa với nhau Tất nhiên một trạm mặt đất trung tâm vẫn . tụ công nghệ thông tin và truyền thông là xu thế tất yếu của thế giới và ở Việt Nam đang được ứng dụng rộng rãi, việc dùng một hệ thống VSAT mới đa dịch vụ cho các vùng sâu, vùng xa và phục. tổn hao, chống lỗi, … Hệ thống VSAT (Verry Small Aperture Terminal) là một hệ thống thông tin vệ tinh với các trạm đầu cuối có khẩu độ nhỏ, cung cấp các đường truyền số liệu và điện thoại số qua. hệ thống phức tạp, ngày càng được hoàn thiện và không ngừng phát triển trong tương lai. VSAT (Verry Small Aperture Terminal) nghĩa là “trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ nhỏ”, được lắp đặt tại