Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ vsat ip trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội cấp xã
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN QUỐC HÙNG CÔNG NGHỆ VSAT IP TRONG CUNG CẤP THÔNG TIN HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CẤP XÃ Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM VIỆT BÌNH Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG INTERNET . 1 1.1. Giới thiệu các công nghệ truyền thông Internet . 1 1.1.1. Công nghệ truyền thông Dial up 1 1.1.2. Công nghệ truyền thông ADSL 2 1.1.3. Công nghệ truyền thông Winmax 4 1.1.4. Công nghệ truyền thông Lead Line . 8 1.1.5. Công nghệ truyền thông VSAT IP . 10 1.2. Giới thiệu các thành phần chính của VSAT IP 12 1.2.1. Trạm cổng Gateway . 12 1.2.2. Vệ tinh IPSTAR 19 1.2.3. Thiết bị đầu cuối UT 23 1.2.4. Giao thức, kiển trúc và kiểu kết nối mạng VSAT IP . 25 CHƢƠNG II: CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG INTERNET VSAT IP 34 2.1. Kỹ thuật điều chế số 34 2.1.1. Kỹ thuật điều chế pha QPSK . 34 2.1.2. Kỹ thuật điều chế biên độ cầu phương QAM 37 2.1.3. Kỹ thuật đa truy nhập theo tần số FDMA và FDMA/TDM . 40 2.1.4. Kỹ thuật đa truy nhập thời gian TDMA 42 2.2. Kỹ thuật điều chế OFDM . 44 2.2.1. Kỹ thuật điều BPSK . 44 2.2.2. Mã Gray 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3. Kỹ thuật điều chế đa truy nhập . 47 2.3.1. Kỹ thuật điều chế OFDMA . 47 2.3.1. Kỹ thuật điều chế Scalable OFDMA (SOFDMA) 50 2.4. Điều chế yếu cầu truyền lại tự động ARQ . 51 2.4.1. Kỹ thuật điều chế ARQ dừng và đợi . 52 2.4.2. Kỹ thuật điều chế ARQ lùi N 53 2.4.3. Kỹ thuật điều chế Hybrid ARQ 56 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG . 58 3.1. Phương pháp thiết kế mạng VSAT IP . 58 3.1.1. Tính toán góc ngẩng và góc phương vị . 58 3.1.2. Tính toán kết nối đường lên (UPLINK) 60 3.1.3. Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK). . 64 3.1. Xây dựng mô hình truyền thông VSAT IP tại các điểm xã 72 3.1.1. Kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN 72 3.1.2. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng nội bộ LAN 73 3.1.3. Kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem ADSL và mạng LAN 74 3.1.4 . Kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện . 75 3.2. Ứng dụng mô hình truyền thông Internet VSAT IP tại các xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 78 3.2.1. Khảo sát tình hình sử dụng công nghệ viễn thông trên địa bàn tỉnh . 78 3.2.2. Thiết kế mạng VSAT IP tại các điểm xã tỉnh Thái Nguyên . 80 3.2.3. Xây dựng phần mềm cung cấp thông tin . 82 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CÁM ƠN Trước hết tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo ở Viện công nghệ thông tin và Khoa công nghệ thông tin - Đại học Thái Nguyên đã quan tâm tổ chức chỉ đạo và trực tiếp giảng dạy khóa cao học của chúng tôi. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Việt Bình về những chỉ dẫn khoa học và tận tình hướng dẫn cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Nếu không có sự giúp đỡ của thầy thì tôi khó có thể hoàn thành bản luận văn này. Cũng qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thông tin Công nghệ - Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên, nơi tôi công tác, đã tạo mọi điệu kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian hoàn thành các môn học cũng như trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin cảm gia đình, những người đã luôn ủng hộ và động viên đển tôi yên tâm nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT A Azimut Góc phương vị AOCS Attitude and orbit control system Hệ thống đ/kh trạng thái & quỹ đạo BPF Band pass filter Bộ lọc thông dải BPSK Binary PSK Điều chế theo pha nhị phân BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit CDMA Code division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo mã CDM Code division multiplex Ghép kênh phân chia theo mã C&M Control and Monitoring Điều khiển và giám sát CUG Closed Users group Nhóm người sử dụng khép kín D/C Down coverter Bộ hạ tần DAMA Demand Assgned Multiple Acces Đa truy cập ấn định theo yêu cầu DCE Data circuit Terminating equipment Thiết bị đầu cuối kênh dữ liệu DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối dữ liệu. E Elevation Góc ngẩng Eb/No Energy per bit over thermal Noise Tỷ lệ năng lượng một bit trên cs tạp power (per Hz) ratio âm nhiệt (/Hz) EIRP Equivalent isotropic racliated power Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương FEC Forward Error Corection Sữa lỗi tại nơi thu GEO Geosychronous earth orbit Quỹ đạo địa tĩnh GSM Gobal System for Mobile Hệ thống thông tin di động Communication toàn cầu HBE Hub Baseband Equipment Thiết bị băng gốc Hub HCI Hub Control Interface Giao tiếp điều khiển Hub HPA High power amplifiers Bộ khuếch đại công suất cao HPC High power amplifiers and Convertor Bộ đổi tần và k/đại công suất cao IBO Input background color off Độ lùi đầu vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn IDU In-Door Unit Khối bên trong IF Intermediate frequency Tần số trung tần IM InterModulation Xuyên điều chế ISDN Integrated Services Data Network Mạng dịch vụ tích hợp số LEO Low earth orbit Quỹ đạo thấp LIE Line Interface Equipment Thiết bị giao tiếp đường LO Local ossilator Bộ dao động nội LNA Low noise amplifiers Khuếch đại tạp âm thấp MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng trung tâm MCD Multicarrier Demodulation Bộ giải điều chế đa sóng mang NRZ Non return zero Mã không trở về không OBO Output back off Độ lùi đầu ra OBP On Board Processing Xử lý trên vệ tinh ODU Out-Door Unit Khối bên ngoài PA Power Ampli bộ khuếch đại công suất PCE Processing and Control Equipment Thiết bị điều khiển và xử lý PSTN Public switch telephone network Mạng đ/th chuyển mạch công cộng PSDN Packet Switched Data Network Mạng dữ liệu chuyển mạch gói RF Radio frequency Tần số vô tuyến TDMA Time division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo th/gian U/C Up coverter Bộ nâng tần SHF Supper Hight Frequency Tần số siêu cao tần SCADA Supervisory Control And Data Thu dữ liệu và điều khiển giám sát Acquisition CCIR Commite Consultative Internation Radio Uỷ ban tư vấn điện báo đ/thoại QTế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mô hình kết nối Internet Dial Up 1 Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL 3 Hình 1.3: Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz. . 3 Hình 1.4. Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX 5 Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line 8 Hình 1.6: Các ứng dụng của công nghệ truyền thông VSAT IP . 10 Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP . 11 Hình 1.8: Sơ đồ trạm cổng Gateway . 12 Hình 1.9: Cấu trúc của Radio Resource Management . 13 Hình 1.10: Cấu trúc khung TOLL Link 17 Hình 1.11: Các kiểu kênh STAR Link 18 Hình 1.12: Cấu trúc khung của STAR Link cho loại 8 kênh . 19 Hình 1.13: Vệ tinh IPSTAR được phóng lên quỹ đạo . 19 Hình: 1.14: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR . 22 Hình 1.15: Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR tại Việt Nam . 23 Hình 1.16: Thiết bị chuyển đổi tín hiệu vệ tinh modem, antena 23 Hình 1.17: Kiến trúc giao thức của một mạng VSAT 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.18: Cấu hình hổ trợ giao thức SDLC. . 32 Hình 2.1: Điều chế QPSK . 34 Hình 2.2: Bộ biến đổi nối tiếp song song 34 Hình 2.3: Tổ hợp bit điều chế QPSK . 35 Hình 2.4: Sơ đồ khối điều chế QPSK . 35 Hình 2.5 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK . 37 Hình 2.6: Sơ đồ khối phương pháp điều chế M_QAM 38 Hình 2.7: Chùm tín hiệu M-QAM 39 Hình 2.8: Đa truy nhập phân chia theo thời gian: TDMA. . 42 Hình 2.9 : Khung TDMA . 43 Hình 2.10 : Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK . 45 Hình 2.11: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ thay đổi một bit đơn. 47 Hình 2.52 Cấu trúc sóng mang con OFDMA . 48 Hình 2.63: Kênh con hóa trong OFDMA 49 Hình 2.74: Cấu trúc khung công nghệ đa truy nhâp OFDMA 50 Hình 2.15: Mô hình giao thức ARQ dừng và đợi 53 Hình 2.16: Mô hình giao thức ARQ lùi N 54 Hình 2.17: Giao thức ARQ lùi N với gói tin bị lỗi . 54 Hình 2.18: Giao thức ARQ lùi N với ACK bị lỗi 55 Hình 2.19: Cơ chế yêu cầu lặp lại khi lỗi xảy ra . 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.1: Tính toán góc ngẩng . 58 Hình 3.2 Góc phương vị của vệ tinh . 59 Hình 3.3 : Hệ số (G/T) của trạm mặt đất . 65 Hình 3.4 : TD trời sạch 66 Hình 3.5: TD Bị nhiễu do mưa . 66 Hình 3.6: OBOt là hàm của IBOt. . 67 Hình 3.7: (C/No)D của một trạm mặt đất. 68 Hình 3.8: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do búp sóng (vệ tinh) khác. 69 Hình 3.9: Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do trạm GetWay khác . 69 Hình 3.10: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do búp sóng vệ tinh khác. . 70 Hình 3.11: Nhiễu giao thoa tuyến xuống do trạm GetWay khác. . 71 Hình 3.12: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT IP và mạng nội bộ LAN . 72 Hình 3.13: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router SHDSL và mạng LAN . 73 Hình 3.14: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với Router DSLAM, Modem ADSL và mạng LAN 74 Hình 3.15: Sơ đồ kết hợp công nghệ VSAT-IP với DSLAM kết hợp với hạ tầng cáp thoại đã có của Bưu điện . 76 Hình 3.16: Mô hình thư viện số Khoa học Công nghệ 82 Hình 3.17: Mô hình truyền dữ liệu Thư viện số 85 Hình 3.18: Biểu đồ Usecase phân hệ quản trị dữ liệu 86 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.19: Biểu đồ Usecase khai thác Phần mềm Thư viện số . 86 Hình 3.20: Giới thiệu giao diện khai thác phần mềm thư viện số . 87 Hình 3.21: Giới thiệu giao diện quản trị dữ liệu phần mềm thư viện số . 87 [...]... quát chung về các công nghệ truyền thông phổ biến hiện nay như DialUp, ADSL, WINMAX, Leased line, VSAT IP Các thành phần chính và các giao thức, kiến trúc mạng VSAT IP Chƣơng II: Các kỹ thuật điều chế trong công nghệ truyền thông Internet VSAT IP Trong chương này nghiên cứu các kỹ thuật điều chế tín hiệu trong công nghệ truyền thông VSAT IP Chƣơng III: Kết quả thực nghiệm và ứng dụng Trong chương này... việc ứng dụng công nghệ truyền thông VSAT IP Tiếp đó ứng dụng 01 mô hình truyền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn thông Internet VSAT IP tại các điểm xã trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên gồm các công việc: Khảo sát đánh giá các điểm xã triển khai thực hiện, lắp đặt thiết bị phần cứng, xây dựng cơ sở dữ liệu cung cấp thông tin cho cấp xã Do công nghệ triển khai là... nơi mà cơ sở hạ tầng viễn thông chưa đến được Ở nước ta, đã có một số tỉnh đã áp dụng nhiều công nghệ truyền thông đưa Internet về tới các điểm xã như: “Đưa Internet đến các điểm Văn hoá xã phường” của tỉnh An Giang; “Xây dựng mô hình ứng dụng KH&CN phục vụ phát triển kinh tế xã hội nông thôn miền núi” của tỉnh Ninh Bình; Cung cấp thông tin Khoa học Công nghệ tại một số xã trong tỉnh”của tỉnh Lạng... tích đánh giá giải pháp triển khai trên, luận văn đã lựa chọn đề tài theo hai hướng xây dựng hệ thống cả Online và Offline với tên đề tài: Công nghệ VSAT- IP trong cung cấp thông tin hỗ trợ phát triển KTXH cấp Xã Ngoài phần mở đầu và kết luận luận văn được chia làm 4 chương, nội dung cụ thể của các chương như sau: Chƣơng I: Tổng quan về các công nghệ truyền thông interner hiện nay Trong chương này khái... VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến) Hình 1.7: Mô hình hoạt động của công nghệ VSATIP c) Đánh giá ƣu nhƣợc 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 độ cao, mạng thuê riêng ảo VPN -IP, thuê kênh riêng IP, ... vào mạng công cộng 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 tinh iPSTAR, 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 nhập vào mạng công cộng (VSAT là mạng độc lập, phải thông qua cổng để vào mạng công cộng... thống VSAT truyền dẫn qua vệ tinh IPSTAR, các ưu nhược điểm của hệ thống truyền dẫn này Và từ đó, đã đưa ra thuật toán để có thể tính toán và thiết kế một tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR ứng với điều kiện địa hình cũng như thời tiết tại Việt Nam đáp ứng được các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng cũng như độ tin cậy cho phép Ứng dụng Khoa học công nghệ phục vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của... viện số về kỹ thuật sản xuất nông – lâm nghiệp và cung cấp thông tin cho các xã của tỉnh Bắc Kạn … Tại Thái Nguyên, UBND Tỉnh đã ban hành các Quyết định, các Chỉ thị V/v giao nhiệm vụ hoạt động Thông tin nói chung, thông tin KHCN nói riêng cho sở Khoa học và Công nghệ và các Sở, Ban, ngành liên quan khác Trong Chiến lƣợc phát triển Khoa học và Công nghệ của Tỉnh đến năm 2020 đã nhấn mạnh :"Ứng dụng... nay, tuy các hệ thống thông tin vệ tinh VSAT không còn là một vấn đề mới nhưng nó vẫn đóng một vai trò quan trọng trong mạng viễn thông Do ưu thế về khả năng phủ sóng cùng tính linh hoạt và tính di động, nên hệ thống vô tuyến thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR cho phép các nhà khai thác phát triển mạng viễn thông một cách nhanh chóng ở các vùng có địa hình phức tạp và cơ sở hạ tầng viễn thông chưa cao Qua... tiên tiến nhằm đáp ứng yêu cầu của thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần từng bước thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn Tỉnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “ Thông tin vệ tinh” Tổng cục bưu điện NXB khoa học và kỹ thuật [2] Ks Đặng Anh Tuấn, Thông tin vệ tinh” Trung tâm nghiên cứu ứng dụng khoa học . NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN QUỐC HÙNG CÔNG NGHỆ VSAT IP TRONG CUNG CẤP THÔNG TIN HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CẤP XÃ Chuyên. Khoa học công nghệ phục vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của địa phương nơi triển khai mô hình. Cụ thể là ứng dụng công nghệ vệ tinh VSAT- IP để đưa
