Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT ,IP VSAT và các dịch vụ cung cấp

Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

MỤC LỤC

Page 1


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

VSAT

Verry Small Aperture Terminal

Trạm thông tin vệ tinh mặt đất cỡ
nhỏ
HUB
Trạm chủ, trạm mặt đất trung tâm
ODU
Out Door Unit
Khối thiết bị ngoài
IDU
In Door Unit
Khối thiết bị trong nhà
FSS
Fixed Service Satellite
Dịch vụ vệ tinh cố định
EIRP
Equivalent Isotropic Radiation Công xuất phát xạ đẳng hướng
Power

tương đương
TDM
Time-division multiplexing
Ghép kênh phân chia thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
UT
User Terminal
Các trạm thuê bao
OFDM
Orthogonal frequency-division Ghép kênh phân chia theo tần số
multiplexing
trực giao
HPA
High Power Amplifier
Máy phát
LNA
Low Noise Amplifier
Bộ khuếch đại tạp âm thấp
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
VoIP
Voice over Internet Protocol
Thoại qua internet
D-STAR Digital Smart Technologies for Công nghệ kỹ thuật số thông minh
Amateur Radio
cho Amateur Radio
SCPC
Single Channel Per Carrier

Kênh duy nhất cho mỗi nhà cung
cấp dịch vụ
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying Điều chế pha

Page 2


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1 Ví dụ tổng quan về hệ thống vệ tinh VSAT
Hình 2.1 Mạng VSAT –IP
Hình 2.2 Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1
Hình 2.3 Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1 tại Việt nam
Hình 2.4 Sơ đồ khối chức năng trạm Gateway iPSTAR
Hình 2.5 So sánh cấu trúc trạm HUB theo công nghệ Mux và IP
Hình 2.6 So sánh cấu trúc trạm VSAT theo công nghệ Mux và IP
Hình 2.7 Ví dụ cấp phát băng thông cho các sóng mang
Hình 3.1 Mô hình dịch vụ truy nhập internet băng rộng
Hình 3.2 Mô hình dịch vụ thoại VoIP và fax
Hình 3.3 Mô hình dịch vụ mạng riêng ảo VPN
Hình 3.4 Mô hình dịch vụ GSM Trunking
Hình 3.5 Mô hình dịch vụ Video Conference

Page 3


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, khi mà đời sống xã hội ngày càng phát triển
thì nhu cầu trao đổi thông tin của con người cũng tăng lên rất nhiều cả về mức
độ phong phú lẫn chất lượng của của loại hình dịch vụ. Khi mà vấn đề truyền
thông tin đến những vùng sâu, vùng xa, vùng có địa hình không bằng phẳng,
không thuận lợi cho viêc kéo các đường dây cáp truyền dẫn thì vấn đề truyền
thông tin càng trở nên bức thiết hơn.
Cùng với sự phát triển về lĩnh vực thông tin vệ tinh hiện nay, vấn đề
truyền dẫn thông tin đến những nơi khó kéo đường dây truyền dẫn đã không còn
khó khăn như trước nữa. Với vùng bao phủ rộng lớn, các vệ tinh thông tin đã và
đang là loại hình ưu việt nhất cho ngành truyền dẫn thông tin, số liệu hiện nay.
Tiếp nối đề tài đã nghiên cứu từ trước, trong đề tài này em xin được trình
bày tiếp về hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT và các dịch vụ mà nó
cung cấp. Nội dung đề tài này gồm các phần:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH VSAT
Chương 2: TÌM HIỂU HỆ THỐNG IP VSAT
Chương 3: CÁC DỊCH VỤ CỦA IP-VSAT
Do còn rất nhiều hạn chế về trình độ và thời gian nên đề tài này sẽ không
tránh khỏi các sai sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy
cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa CNTT đã tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho em trong quá trình thực hiện đồ án. Trong đó, đặc biệt là cô Lê
Thị Minh Thùy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ em về mọi mặt để em
hoàn thành đồ án này.

Page 4


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH VSAT
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.
1.1 Mạng VSAT

Hình 1.1. Ví dụ tổng quan về hệ thống vệ tinh VSAT
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,
Page 5


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
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.
Việc ứng dụng thông tin vô tuyến cho truyền thông chủ yếu được chia
thành ba loại: thông tin cố định, thông tin di động và thông tin vệ tinh. Đề tài
này chỉ tìm hiểu phần thông tin vệ tinh đó là mạng VSAT và tuyến thông tin.
Từ VSAT (Very Small Aperture Terminal) có nghĩa là đầu cuối có khẩu
độ nhỏ, biểu thị một sự đổi mới công nghệ trong lĩnh vực thông tin vệ tinh.
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 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.
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.
1.2 Định nghĩa hệ thống VSAT:
Các hệ thống vệ tinh sử dụng các trạm mặt đất cỡ nhỏ (anten có đường kính
0,69m đến 1,30m và sử dụng băng tần C) được sử dụng phổ biến trong các dịch
vụ vệ tinh cố định FSS (Fixed Service Satellite). Với các trạm một chiều (one–
way) trang bị các anten có đường kính 0,6m và có khả năng thu dữ liệu tốc độ
bít thấp (300-9600bit/s) được phát đi từ một trạm mặt đất trung tâm (Hub). Do
việc thu tín hiệu được thực hiện bởi một anten có tín hiệu nhỏ nên phải cần có
một công xuất phát xạ đẳng hướng tương đương EIRP (Equivalent Isotropic
Page 6


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
Radiation Power) rất lớn trên vệ tinh, cho nên kỹ thuật truy 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 ban đầu là một nhãn hiệu thương mại đã được thừa nhận rộng
rãi để gọi các hệ thống vệ tinh lẫn các mạng (mạng VSAT). Sự thành công về
khái niệm tên gọi VSAT xuất phát từ một vài yếu tố:
- Do nhu cầu thị trường (các mạng thông tin thương mại) cần phải có các kết
nối trực tiếp, với giá thành rẻ giữa các đầu cuối từ xa với thiết bị xử lý trung tâm

(máy chủ) .
- Sự ra đời các vệ tinh có công suất lớn.
- Các quy định đối với công nghệ vệ tinh ngày càng trở nên dễ dàng hơn.
- Những tiến bộ to lớn trong công nghệ trạm mặt đất đã cho phép giảm giá thành
và nâng cao khả năng hệ thống VSATs.

Page 7


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Chương 2
TÌM HIỂU HỆ THỐNG IP VSAT

2.1 Tổng quan về mạng VSAT – IP
VSAT - IP là hệ thống thông tin vệ tinh băng rộng, có cấu trúc mạng hình
sao sử dụng kỹ chuyển mạch gói băng rộng. Hệ thống gồm 3 thành phần cơ bản:
trạm cổng (Gateway), vệ tinh IPSTAR và các trạm thuê bao (User TerminalUT). Các gói dữ liệu từ trạm Gateway gửi tới trạm UT theo phương thức ghép
phân chia thời gian (TDM) kết hợp với kỹ thuật ghép kênh trực giao phân chia
theo tần số (OFDM) (hướng TOLL). Hướng ngược lại từ UT đến Gateway, các
kênh tốc độ thấp sử dụng cùng phương pháp truyền dẫn kết hợp kỹ thuật đa truy
nhập dựa trên nhu cầu sử dụng của khách hàng, kiểu truy nhập ALOHA sử dụng
để điều khiển lưu lượng, Slotted ALOHA, TDMA truy nhập truyền tải dữ liệu
(hướng STAR).
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 - mạng nội địa
truy xuất tài nguyên). Sau đó, tài nguyên Internet và viễn thông từ trạm cổng sẽ
được gửi dưới dạng các gói dữ liệu tới trạm vệ tinh thuê bao (UT). Các vệ tinh
iPSTAR sử dụng công nghệ nhân băng tần bằng việc dùng nhiều búp sóng nhỏ
(spot beam) phủ chụp để truyền tải, tạo ra băng thông lớn hơn nhiều so với vệ

tinh thông thường. Các máy trạm tại mặt đất nhận sóng của vệ tinh, chuyển tải
để hoạt động như các máy trạm bình thường của mạng mặt đất. Phương thức
truyền tải trên mạng VSAT sử dụng vệ tinh (truyền vô tuyến). Trạm VSAT thực
chất như một tổng đài, chỉ khác về phương pháp truyền tải không qua cáp
quang, dây nối như mạng mặt đất, mà dùng sóng vệ tinh nhưng vẫn đảm bảo
Page 8


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
được độ lớn băng thông và chất lượng truyền tải dữ liệu bằng các công nghệ tiên
tiến.
Vệ tinh iPSTAR
Hướng phát (UT - Gateway)

Hướng thu (Gateway - UT)

2.5-4 Mbps

8-11 Mbps

Mạng VoIP
Thoại nông thôn

Mạng trục
Internet

Trạm phủ sóng di
động
NOC Data

(Biên giới, hải đảo…)

Center
Thoại Internet
băng rộng

PoP có ở các
ISP

Trạm cổng

Hình 2.1. Mạng VSAT –IP

2.2 Cấu trúc của hệ thống VSAT IP
Hệ thống VSAT IP gồm 3 thành phần cơ bản: trạm cổng (Gateway), vệ tinh
iPSTAR và các trạm thuê bao (User Terminal-UT).
2.2.1 Vệ tinh iPSTAR
 Vị trí quỹ đạo: 1200 E
 Số bộ phát đáp : 112
 Công suất : 14 KW
 Tuổi thọ hoạt động : 12 năm
Dung lượng băng thông cho khách hàng sử dụng: 45 Gbps (25/20) cho
tuyến lên và tuyến xuống. Dung lượng danh định tiêu chuẩn tính theo ăng-ten
1,2m. Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR ( hình 2.2) bao gồm các búp phủ
Page 9


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương, trong đó có:
+ 84 búp phủ hẹp.

+ 3 búp phủ rộng.
+ 7 búp phủ quảng bá.
+ 18 búp phủ hẹp băng Ka với dung lượng băng thông lớn nhất.
+ Sử dụng công nghệ vùng phủ sóng nhiều tia (spot beam) để tăng khả
năng tái sử dụng tần số, cho phép mở rộng phổ tần làm việc, tăng dung lượng
băng tần vệ tinh và với mật độ công suất tín hiệu rất cao (EIRP=60 dbW) cho
phép giảm kích thước ăng-ten trạm đầu cuối.
+ Sử dụng băng tần Ka cho tuyến Gateway – UT (Forward Link). Truy
nhập TDM-OFDM, tốc độ tới 4 Mbps.
+ Sử dụng băng tần Ku cho tuyến UT – Gateway (Return Link). Truy
nhập MF-TDMA, tốc độ tới 2 Mbps.
+ IPSTAR có 4 spot beam bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam (Hình 2.3)
và 01 broadcast beam, hoạt động ở băng tần Ka và Ku với dung lượng thiết kế
khoảng 2 Gbps (cho cả 2 chiều lên, xuống).

Vệ Vệ
tinhtinh
thường
thường

Vệ Vệ
tinhtinh
iPTAR
iPTAR

Hình 2.2. Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1
Page 10


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Hình 2.3. Vùng phủ sóng của vệ tinh iPSTAR-1 tại Việt nam

2.2.2 Trạm cổng (Gateway)
2.2.2.1 Cấu hình của một trạm Gateway
Sơ đồ chức năng của một Trạm Gateway (hình 2.4), bao gồm:
 Ăngten đường kính D = 8-11m cho cả trạm chính và trạm dự phòng
 Khối thiết bị cao tần, bao gồm các thiết bị máy phát HPA, Up converter,
LNA; Down converter, khối điều khiển hoạt động của trạm Gateway
chính và dự phòng cùng các thiết bị phụ trợ cao tần thu phát khác.
 Khối các thiết bị giao tiếp và xử lý tín hiệu băng gốc.
+ Core router : Thực hiện chức năng định tuyến các gói tin IP giữa các
thiết bị mạng trong mạng iPSTAR.
+ TCPA : Tối ưu hóa tốc độ truyền dẫn TCP/IP thông qua vệ tinh
+ FLP : Điều khiển, quản lý lớp dịch vụ (CoS), chất lượng dịch vụ (QoS)
và các chức năng TCPA. FLP lọc và xắp sếp dữ liệu theo thứ tự ưu tiên và lớp
Page 11


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
dịch vụ trước khi gửi tới TI. Bản tin cước từ TI và SI cũng sẽ được hợp nhất tại
đây và chuyển tới NMS và server tính cước.
`

+ TI : Xử lý dữ liệu tuyến truyền dẫn Gateway-UT. TI đóng gói data theo

một định dạng khung đặc biệt trước khi đưa tới Modem vệ tinh (Toll-Tx).
+ Toll-Tx : Nhận tín hiệu từ TI, sau đó lượng tử hóa, mã hóa TPC điều
chế, ghép kênh OFDM data từ tất cả 16 kênh và đưa tới hệ thống phát RF. Hệ
thống TI thông báo cho hệ thống Toll Tx các thông tin về điều chế, mã hóa TPC

của data trong mỗi một khe thời gian (time slot).
+ STAR Rx : Xử lý tín hiệu nhận được từ các UT thông qua vệ tinh, đồng
thời tiến hành giải điều chế và giải mã tín hiệu.
+ SI : Xử lý tín hiệu nhận được từ bộ thu STAR-Rx, chuyển đổi dữ liệu
nhận được thành các gói IP và chuyển tới Core Router.
 Hệ thống quản lý mạng (NMS/RRM): Quản lý tài nguyên của trạm
Gateway và cho phép người khai thác truy nhập và điều khiển, bao gồm
chức năng điều khiển truy nhập, quản lý tài nguyên, cấu hình, quản lý
lỗi, khai thác và giám sát sự hoạt động của hệ thống, quản lý tài nguyên
băng tần vệ tinh và phân bổ dung lượng cho các trạm UT.
 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.
 Tuỳ thuộc vào ứng dụng cung cấp mà trạm Gateway được trang bị thêm:
+ 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 mạng Internet
băng rộng, mạng dùng riêng...
+ Content Server, VoD Server...: cho ứng dụng cung cấp thông tin,
chương trình TV theo yêu cầu.
+ CallManager Server: cho ứng dụng thoại, fax.
Page 12


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
+ Video Conferencing Server: cho truyền hình hội nghi.

PSTN

SGGW
TI

ISP

Core
Router

TOLL
Tx

TCPA
(NettGain)

FLP
Server

Diversity
GW antenna

RF
SI

STAR
Rx

GW antenna
NM/
RRM

Accounting
Server

Hình 2.4. Sơ đồ khối chức năng trạm Gateway iPSTAR
2.2.2.2 Hoạt động của trạm Gateway
Trạm Gateway làm việc băng tần Ka, được thiết kế theo mô hình một trạm
chính và một trạm dự phòng (phân tập theo không gian), cách nhau từ 40 đến 60
km để tránh gián đoạn thông tin do ảnh hưởng của thời tiết.
Trạm Gateway thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến lưu lượng giữa
các phần tử mạng, hội tụ các tiêu chuẩn của một mạng IP như HTTP, FTP,
POP3, SMTP …cho các ứng dụng dịch vụ băng rộng Web, ftp, email và các ứng
dụng truyền thông đa phương tiện. Các tiêu chuẩn H323, NetMeeting cung cấp
ứng dụng dịch vụ VoIP, giải pháp mạng dùng riêng VPN, giao thức IP Multicast
hỗ trợ các dịch vụ quảng bá.
Hướng truyền dẫn từ Gateway đến UT được gọi là TOLL Link, thông qua
thiết bị TOLL trạm Gateway có khả năng cung cấp các kênh truyền dẫn cho các
trạm UT với tốc độ rất lớn. Một TOLL Link dung lượng tương đương dung
lượng một bộ phát đáp vệ tinh (Transponder-54Mhz), tuỳ theo nhu cầu dung
Page 13


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
lượng, cấu hình trạm Gateway có một hoặc nhiều TOLL. Mỗi một TOLL được
phân chia linh hoạt thành nhiều kênh, các kênh có các khe thời gian, tối đa là 16
kênh/TOLL, 256 Timeslot/kênh. Sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK kết hợp với
phương thức ghép kênh OFDM, TDM dung lượng một TOLL tương đương 128
Mbps, mỗi trạm UT có thể thu dữ liệu với tốc độ 4 Mbps/kênh.
Hướng truyền dẫn từ UT đến Gateway được gọi là STAR Link, trạm
Gateway tiếp nhận dữ liệu từ các UT thông qua thiết bị D-STAR (tiếp nhận 2
STAR Link đồng thời), có nhiều D-STAR trong một trạm Gateway. Dung lượng
băng tần STAR Link là 4 Mhz cũng như TOLL Link, STAR Link được phân
chia thành nhiều kênh một cách linh hoạt, các kênh có các khe thời gian, tối đa
16 kênh/STAR Link. Với chức năng giải điều chế tín hiệu D-STAR sử dụng kỹ

thuật giải điều chế QPSK kết hợp với phương thức truy nhập vệ tinh SCPC,
TDMA, Slotted ALOHA cho phép cung cấp kênh linh hoạt đạt tốc độ tới 4
Mbps.
Trạm Gateway được kết nối với mạng trục Internet thông qua giao diện
GE, FE. Trạm Gateway chính và trạm dự phòng được kết nối trực tiếp với nhau
bằng tuyến sợi cáp quang.
2.2.3 Trạm thuê bao
Các thiết bị trạm UT gồm có khối ODU và khối IDU.
 Khối ODU (khối thiết bị ngoài trời) bao gồm:
+ Ăngten đường kính D = 0.8m ÷ 1.8m;
+ Các thiết bị cao tần: Block Up-Converter (BUC) 1 đến 2W, Low Noise
Block Down-Converter (LNB), Feed Assembly
 Khối IDU (khối thiết bị trong nhà) có các loại thiết bị:
Đặc điểm chung :
+ Dải tần số thu, phát: Băng Ku
Page 14


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
+ Tốc độ Download: Tối đa 4 Mbps
+ Tốc độ Upload: Tối đa 2 Mbps
+ Hỗ trợ các giao thức UDP/TCP/IP; MAC; NAT; IP Routing; H.323.
+ Sử dụng công suất phát và hiệu suất băng thông linh hoạt, cho phép
phân bổ băng thông hợp lý dựa trên đặc điểm lưu lượng từng khách hàng.
+ Sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK, phương thức truy nhập SCPC,
TDMA, Slotted ALOHA.
2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống iP STAR
2.3.1 Ưu điểm
 Vệ tinh: Sử dụng vùng phủ sóng có nhiều tia (spot beams), cho phép
sử dụng tần số hiệu quả bằng cách tái sử dụng lại tần số tạo ra băng

thông lớn hơn nhiều so với vệ tinh thông thường, đồng thời nâng cao
được công suất cho từng spot beam. Ngoài ra, vệ tinh iPSTAR sử dụng
kỹ thuật điều khiển công suất linh hoạt phù hợp với điều kiện thời tiết
và đây là kỹ thuật không được áp dụng cho các vệ tinh thông thường.
 Thiết bị mặt đất: Sử dụng kỹ thuật phân bổ đường truyền linh hoạt
Dynamic Link Allocation (cho phép tự động điều chỉnh phương thức
điều chế, mã hóa và tăng ích để đảm bảo tính khả dụng cho từng trạm
UT), vì vậy đã cải thiện được vấn đề suy hao do mưa.
 Tốc độ đường truyền cao.
 Đa dịch vụ, đáp ứng được nhu cầu thông tin đa dạng của khách hàng.
 Kích thước trạm đầu cuối nhỏ gọn (0.8m – 1.8m).
 Tính cước, giám sát mạng, nâng cấp phần mềm hoạt động ... đều có thể
thực hiện từ trạm Gateway.
2.3.2 Nhược điểm
Page 15


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
 Nhược điểm của thông tin vệ tinh là chịu ảnh hưởng tác động của thời
tiết và đặc biệt nhạy cảm hơn ở băng tần Ka, Ku. Thông tin có thể bị
gián đoạn với lượng mưa >100mm/h.
 Thiết bị iPSTAR sử dụng đa dạng kỹ thuật điều chế, mã hoá cho phép tự
động phân bổ đường truyền linh hoạt là công nghệ độc quyền, thực hiện
quản lý khai thác các phần tử mạng tập trung tại trạm Gateway do đó
các thiết bị mặt đất sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp thiết bị
iPSTAR bao gồm cả trang thiết bị trạm Gateway và các UT.

2.4 Giải pháp kỹ thuật cho hệ thống IP VSAT
2.4.1 Lưạ chọn công nghệ chuyển mạch gói IP
2.4.1.1 Lý do lựa chọn công nghệ chuyển mạch gói IP

Lý do lựa chọn công nghệ chuyển mạch gói IP (công nghệ IP) thay vì công
nghệ chuyển mạch kênh thông thường là:
 Thiết bị theo công nghệ chuyển mạch kênh đã lạc hậu, do đó hiện nay các
thiết bị thông tin vô tuyến (TTVT) ở giải tần cơ sở có xu hướng chuyển
sang sử dụng công nghệ IP tích hợp đa dịch vụ với chi phí rẻ hơn, cấu
hình thiết bị đơn giản, dễ bảo trì và thay thế.
 Công nghệ IP cho phép tổ chức kết nối các dịch vụ truyền số liệu, thoại,
video,... của mạng TTVT với các mạng hạ tầng viễn thông đơn giản,
thuận lợi hơn so với công nghệ chuyển mạch kênh.
 Công nghệ IP tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả truyền dẫn, giảm chi
phí băng thông vệ tinh do chỉ một sóng mang được phát từ trạm HUB cho
thoại, dữ liệu và thông tin video và được chia sẻ cho tất cả các trạm
VSAT, không yêu cầu độ dự phòng công suất (back-off) cao, do đó giúp
giảm kích thước ăng ten và công suất máy phát trạm mặt đất.
Page 16


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
 Vấn đề bảo mật thông tin có thể thực hiện ở mức luồng IP, và điều này
cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chế tạo các thiết bị bảo mật
(VSAT tới VSAT) với chi phí thấp.
2.4.1.2 Về trạm HUB
Phương án IP giảm độ phức tạp của thiết bị ở HUB:
+ Theo công nghệ Mux, mỗi một kết nối VSAT thì ở HUB cần phải có
một cặp Modem/Mux tương ứng và cùng các thiết bị mã hoá bảo mật. Nếu mạng
có nhiều trạm VSAT thì không gian thiết bị trạm HUB sẽ tăng rất lớn theo tỉ lệ
thuận với số kết nối.
+ Theo công nghệ IP có số lượng thiết bị ít hơn và đơn giản trong kết nối
so với công nghệ ghép kênh Mux. Theo công nghệ IP, tại HUB chỉ cần 1
modem phát duy nhất một sóng mang cho toàn bộ lưu lượng mạng, bộ giải điều

chế có thể chọn loại có nhiều đầu vào trên một thiết bị giúp giảm số lượng các
thiết bị của HUB. Phương án bảo mật tại HUB theo công nghệ IP cũng đơn giản
hơn với 2 bộ mã luồng IP tuyến phát trước modem và tuyến thu sau các bộ
demodulator. Trạm HUB cũng sẽ không yêu cầu (hoặc rất ít) mức backoff công
suất (3dB) so với phương án nhiều sóng mang (3-6dB). Điều này giảm mức yêu
cầu EIRP của trạm HUB.
Việc so sánh hai loại trạm Hub trên được thể hiện trên hình 2.5

Page 17


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Hình 2.5. So sánh cấu trúc trạm HUB theo công nghệ Mux và IP
2.4.1.3 Về trạm VSAT
+ Trạm VSAT theo công nghệ chuyển mạch kênh (công nghệ Mux) và
công nghệ IP có cấu trúc tương đương nhau, chỉ khác phần thiết bị ghép kênh
băng tần cơ sở. Thiết bị router sử dụng loại ghép kênh đa dịch vụ được sản xuất
rất nhiều, đa dạng về chủng loại và phù hợp kết nối giao diện IP. Tổ chức kết
nối kênh dịch vụ linh hoạt, dễ dàng nhờ việc định tuyến các gói tin theo địa chỉ
IP.
+ Với công nghệ IP việc mã hoá bảo mật cho trạm VSAT rất thuận lợi với
một thiết bị mã hoá luồng IP cho toàn bộ lưu lượng trạm. Dùng công nghệ Mux,
mã luồng ghép kênh serial phức tạp hơn hoặc phải cần nhiều thiết bị mã cho
từng kênh thông tin riêng rẽ. Công nghệ Mux cần cấp băng thông cho cổng
thoại/fax giao diện 2 dây FXS ít nhất 24-32kbps mới đảm bảo cho thiết bị mã
đầu cuối làm việc được.
Việc so sánh hai trạm VSAT trên được thể hiện trong hình 2.6
Page 18

Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Hình 2.6. So sánh cấu trúc trạm VSAT theo công nghệ Mux và IP

2.4.1.4 Về băng thông
Cấp phát băng thông vệ tinh cho mạng theo công nghệ IP tiết kiệm hơn so
với công nghệ Mux, vì chỉ cần phát một sóng mang lớn cho toàn bộ lưu lượng
HUB so với phát nhiều sóng mạng nhỏ cho từng tuyến kết nối VSAT. Khi phát
1 sóng mang duy nhất sẽ không cần các khoảng bảo vệ giữa các sóng mang,
giúp sử dụng băng thông vệ tinh hiệu quả hơn.
Băng thông cấp cho lưu lượng kết nối của một tuyến VSAT theo công
nghệ IP cũng hiệu quả hơn so với công nghệ Mux, vì chỉ khi có kênh liên lạc thì
mới chiếm đường truyền, kênh thoại được nén với tốc độ nhỏ, khi lưu lượng
thoại trên luồng ít có thể tăng dung lượng cho truyền dẫn gói dữ liệu khác. So
sánh băng thông được thể hiện trong hình 2.7.
Page 19


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Hình 2.7. Ví dụ cấp phát băng thông cho các sóng mang

2.4.2 Lựa chọn công nghệ đa truy nhập vệ tinh
Công nghệ đa truy nhập vệ tinh được lựa chọn là công nghệ đa truy nhập
phân chia theo thời gian/đa tần số MF/TDMA, vì qua so sánh giữa phương thức
truy nhập FDMA và MF/TDMA ta thấy:
- Hiệu quả sử dụng băng thông: phương thức MF/FDMA có hiệu quả sử
dụng băng thông vệ tinh tính trên toàn mạng cao hơn so với FDMA. Do truy
nhập theo MF/TDMA, đầu cuối chỉ phát khi có nhu cầu truyền tin và không

chiếm kênh khi ở chế độ chỉ thu; ngược lại theo truy nhập FDMA, đầu cuối luôn
chiếm băng thông cho dù có liên lạc hay không.
+ Thiết bị ở trạm HUB: thiết bị ở HUB của MF/TDMA có cấu trúc nhỏ,
gọn, chiếm ít không gian và tiêu thụ điện ít hơn nhiều so với FDMA. Khi mở
Page 20


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
rộng mạng thêm trạm VSAT: với HUB dùng MF/FDMA chỉ cần bổ sung 1 hoặc
một vài bộ demodulator cho hàng chục đến hàng trăm VSAT mới. Nhưng với
HUB dùng FDMA, cứ mỗi VSAT nối vào mạng thì phải cần thêm 1 bộ
demodulator tương ứng. Như vậy khả năng mở rộng và dự phòng thiết bị của
HUB theo MF/TDMA rất linh hoạt, dễ dàng hơn rất nhiều so với công nghệ
FDMA và chi phí đầu tư thấp hơn cho mạng lớn.
+ Kích thước trạm VSAT: trạm VSAT theo FDMA có kích thước tính
toán phù hợp với dung lượng truyền dẫn. Trạm VSAT MF/TDMA do phát rời
rạc theo các khe thời gian nên tốc độ khi truyền (burst) cần cao hơn so với dung
lượng truyền dẫn trung bình; dẫn đến kích thước ăng ten và máy phát lớn hơn so
với trạm VSAT FDMA.
+ Khả năng bảo mật: sóng mang VSAT trong MF/TDMA có khả năng
liên tục nhảy tần trong nhiều đoạn băng tần và phát trong các khoảng thời gian
gián đoạn; sóng mang của VSAT trong FDMA được phát liên tục trong đoạn
băng tần cấp phát cố định. Do vậy khả năng bảo mật của MF/TDMA cao hơn
nhiều so với khi dùng FDMA.
+ Dung lượng truyền tin băng rộng: tốc độ truyền tin của đường từ VSAT
về HUB luôn không đổi, do vậy khó có thể tăng dung lượng truyền dẫn của trạm
khi có nhu cầu băng rộng như IP/Video. Với VSAT yêu cầu 4 kênh thoại, 1-2
kênh số liệu tốc độ thấp thì tổng dung lượng đường inbound theo FDMA thường
giới hạn tới 128kbps. Với khả năng cấp khe thời gian linh động của MF/TDMA,
cho phép một trạm đầu cuối có thể phát trên nhiều khe thời gian liên tiếp khi có

nhu cầu truyền dẫn cao, tốc độ có thể đạt được tới vài trăm kbps.
+ Công nghệ MF/TDMA yêu cầu khả năng định thời trong mạng rất chính
xác để đồng bộ hệ thống. Khả năng định thời cao cho phép có thể chia nhỏ khe
thời gian, đồng nghĩa với khả năng nhiều trạm VSAT đồng thời kết nối trên
cùng đoạn băng tần vệ tinh với hiệu suất truyền tin cao. MF/TDMA là công
nghệ mới phát triển cho các mạng VSAT đa dịch vụ.
Page 21


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Page 22


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT

Chương 3
CÁC DỊCH VỤ CỦA IP-VSAT
Hệ thống VSAT - IP cho phép triển khai nhiều ứng dụng khác nhau dựa trên
giao thức IP, với mục tiêu cung cấp đường truyền băng rộng cho các đối tượng
khách hàng là các cá nhân, công sở, xí nghiệp, các ISP...

3.1 Dịch vụ truy nhập Internet băng rộng
Hệ thống VSAT-IP cung cấp đường truyền băng rộng cho khách hàng với
tốc độ Download tới 4 Mbps, tốc độ Upload đạt tới 2 Mbps. Dựa trên đường
truyền băng rộng cung cấp giải pháp mạng cho từng nhóm đối tượng khách hàng
riêng.

Hình 3.1. Mô hình dịch vụ truy nhập internet băng rộng

3.2 Dịch vụ thoại VoIP và Fax
Hệ thống VSAT-IP cung cấp dịch vụ thoại gồm 3 thành phần cơ bản Voice
Page 23


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
gateway, CallManager và thiết bị biến đổi IP-thoại analog (ATA).

Hình 3.2. Mô hình dịch vụ thoại VoIP và fax
 Voice gateway thực hiện chức năng giao tiếp giữa mạng IP và mạng
PSTN.
 CallManager thực hiện chức năng điều khiển định tuyến cuộc gọi trong
nội bộ mạng và liên mạng, thực hiện chức năng lưu trữ thông tin chi tiết
cuộc gọi phục vụ cho mục đích tính cước.
 Thiết bị ATA cung cấp giao diện kết nối với máy điện thoại thông
thường hoặc kết nối với tổng đài PBX.
3.3 Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN)
VSAT-IP cung cấp mạng riêng ảo theo mô hình điểm-đa điểm.
Trạm Gateway kết nối với Router khách hàng thông qua kênh thuê riêng.

Page 24


Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT, IP-VSAT
Các chi nhánh trao đổi thông tin với trụ sở chính qua phương thức truy nhập vệ
tinh chia sẻ băng thông (Slotted ALOHA, TDMA).

Hình 3.3. Mô hình dịch vụ mạng riêng ảo VPN
3.4 Dịch vụ GSM Trunking
VSAT-IP cung cấp giải pháp mở rộng mạng thông tin di động (GSM

trunking) để thiết lập các tuyến trung kế nối tới các điểm BTS ở các vùng sâu,
vùng xa. Cấu hình dịch vụ này bao gồm Gateway, UT, IP converter :
 Gateway được nối với thiết bị IP converter đặt tại trạm BST thông qua
kênh thuê riêng.
 Các UT kết nối trực tiếp với thiết bị IP converter đặt tại trạm BTS
 Thiết bị IP converter thực hiện chức năng biến đổi thoại TDM sang IP
Để đảm bảo thời gian thực đặc tính dịch vụ phương thức truy nhập vệ tinh
sử dụng kiểu truy nhập SCPC, TDMA.
Page 25