tài liệu môn thông tin vệ tinh

BÀI 5

TRẠM REMOTE VSAT &
TRẠM TRUNG TÂM HUB

MẠNG VSAT
(Very Small Aperture Terminal)

5/24/2015

2/28

NỘI DUNG BÀI 5

1. KHÁI QUÁT MẠNG VSAT

3
MÔ HÌNH TỔ CHỨC MẠNG

Khái quát mạng VSAT
2. Khái quát trạm mặt đất SES
3. Trạm VSAT Remote
4. Trạm trung tâm HUB
1.

Mạng sao
(STAR)

Mạng lưới
(MESH)

Mạng kết
hợp sao
và lưới

4/28

3/28

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

1. KHÁI QUÁT MẠNG VSAT
Mạng lưới

(Satellite Earth Station)

Mạng sao

• UPLINK:
VSAT, HUB => SAT
• DOWNLINK: SAT => VSAT, HUB

 Chức năng
 Nhận các luồng tín hiệu dưới dạng số hay tương tự từ
mạng mặt đất xử lý nó và phát đi ở tần số đã được ấn
định trước với mức công suất yêu cầu đến vệ tinh;
 Thu tín hiệu cao tần đã được ấn định cho trạm, xử lý
nó thành các luồng tín hiệu băng tần gốc để đưa tới
mạng mặt đất

• INBOUND:

VSAT => SAT => HUB
• OUTBOUND: HUB => SAT => VSAT
5/28

 Phân loại
 Theo vị trí lắp đặt: cố định, cơ động
 Chức năng: Phát, Thu, Phát + Thu
 Theo dung lượng: lớn, vừa, nhỏ (VSAT)
 Vai trò: chuyển tiếp (trung chuyển), đầu cuối...
 Khách hàng, doanh nghiệp, hộ gia đình...
6/28

1


2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

 Sơ đồ cấu trúc

 EIRP và G/T


Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP
(Effective Isotropic Radiated Power)

EIRP = PTGT (W)
EIRP = PT (dBw)+ GT (dBi)

(dBw)

• PT là công suất đầu ra máy phát,
• GT là độ tăng ích của anten (đặc trưng cho sự tập trung P
bức xạ của máy phát vào búp sóng hẹp của anten)




Tỉ số tăng ích trên nhiệt tạp âm (G/T)
G/T là hệ số phẩm chất của 1 trạm mặt đất và được biểu
diễn ở dB/K.
Giá trị càng cao càng tốt. G/T có thể được tăng lên bằng
cách tăng đường kính anten hoặc hạ thấp LNA với nhiệt
độ thấp hơn.

7/28

8/28

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

 Các loại anten Parabol trạm SES

 Các tham số của anten
 Độ rộng búp sóng (Beamwidth):  3dB
 là góc hợp bởi giữa 2 hướng trên đó độ lợi giảm đi 1/2
so với độ lợi của anten trên trục búp sóng chính

Có 4 cấu hình anten cơ bản:
 Prime Focus Axisymmetric (Prime focus)
(Anten đối xứng có hội tụ đặt tại tiêu điểm)
 Axisymmetric Dual Reflector
(Anten đối xứng hai gương):
- Cassegrain
- Gregorian
 Single offset (Offset feed)
(Anten lệch đơn)
 Dual offset
(Anten lệch kép)

3dB  70  D  70 c Df

degree

 NX: khi đường kính anten càng lớn thì  3dB càng nhỏ nên
năng lượng tập trung ở búp sóng chính càng cao.

9/28

10/28

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

 Các tham số của anten
 Mối quan hệ Gmax và  3dB

 Các tham số của anten

 Hệ số tăng ích (Độ lợi) G:
2

D 
  Df 
Gmax   
  

  
 c 

2

thông thường G được biểu diễn theo dBi
cách li (dB above isotropic antenna):

2

η : hiệu suất của anten
(0.55 ÷ 0.7), phụ thuộc
vào chất liệu cấu trúc và
hình dáng anten.
D: đường kính của anten

D

2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

: hệ số


   Df 2 
Gmax (dBi )  10lg  
 
  c  
 NX: G D va` f => chọn D
 cân đối cho

 Biết:
và

D 
  Df 
Gmax   
  

  
 c 

2

3dB  70  D  70 c Df

 Rút hệ số D

 70 
Gmax   

  3dB 

2



(1)
(2)

(hay Df/c) từ (2) => (1), được (3):

hay

  70 2 
Gmax (dBi )  10lg  
  (3)
   3dB  

 NX: khi  3dB càng nhỏ thì Gmax càng cao.

từng dải tần
11/28

12/28

2


2. KHÁI QUÁT TRẠM MẶT ĐẤT - SES

3. TRẠM VSAT REMOTE
 Cấu trúc

 Mối quan hệ D, Gmax và BW

 G tỉ lệ thuận với D;
 G tỉ lệ nghịch với BW
 Anten Visat có D nhỏ => G nhỏ=> BW lớn
14/28

13/28

3. TRẠM VSAT REMOTE

3. TRẠM VSAT REMOTE

 Thành phần

 Các tham số khối ODU

 Thành phần trạm VSAT gồm 2 khối riêng biệt:
- Khối nằm ngoài ODU (outdoor unit): trạm VSAT kết
nối với vệ tinh
- Khối nằm trong IDU (indoor unit): kết nối với thiết bị
đầu cuối khách hàng hoặc mạng LAN

15/28

3. TRẠM VSAT REMOTE

3. TRẠM VSAT REMOTE

 Cấu hình khối ODU tiêu chuẩn

 Các tham số khối IDU

Reflector

- Số cổng.
- Loại cổng: giao tiếp cơ khí, điện, chức năng và thủ tục,
=> thường theo các chuẩn.
- Tốc độ dữ liệu trên mỗi cổng: đây là tốc độ dữ liệu lớn
nhất có thể được trao đổi giữa thiết bị đầu cuối của người
dùng và IDU của VSAT trên mỗi cổng. Tốc độ dữ liệu thực
tế có thể thấp hơn.
Các sơ đồ điều chế kết hợp thường được sử dụng
như: BPSK, QPSK. Để có chất lượng chấp nhận được thì
tốc độ truyền dữ liệu phải >2.4 Kbps, nếu không nhiễu pha
sẽ trở thành một vấn đề lớn. Với tốc độ truyền thấp hơn
=> nên sử dụng điều chế FSK.

Feed-Assembly
LNB-F (Optional)
LNB-F (Optional)
LNB
LNB
SSPA (HPC)

(Front)

- Băng tần phát và thu.
- Kích thước bước sóng thu/phát để điều chỉnh tần số của

sóng mang phát hoặc điều hưởng tần số sóng mang thu.
- Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) xác
định chất lượng của đường lên. EIRP phụ thuộc vào giá trị
tăng ích của anten và công suất đầu ra bộ KĐCS phát.
- Hệ số phẩm chất (G/T) xác định chất lượng đường
xuống. G/T phụ thuộc vào tăng ích thu của anten và nhiệt
tạp âm máy thu.
- Biến đổi độ lợi theo búp sóng phụ anten với góc lệch trục
mà kiểm soát EIRP và G/T => xác định các mức nhiễu tạo ra
và thu được.
- Các tham số như dải nhiệt độ làm việc, khả năng chịu gió,
mưa, độ ẩm…
16/28

(Rear)
17/28

18/28

3


4. TRẠM HUB

4. TRẠM HUB
 Cấu trúc

 Đặc điểm khác biệt với trạm VSAT

 Ngoại trừ kích thước và số lượng thiết bị thì giữa trạm Hub

và trạm VSAT chỉ khác nhau chút ít về chức năng.
 Sự khác nhau chính là khối trong nhà của trạm Hub giao
tiếp với một máy chủ hoặc với một mạng chuyển mạch công
cộng, hoặc các đường dành riêng tuỳ thuộc vào trạm Hub là
dùng chung hay dùng riêng.
 Bố trí các các phần tử trong HUB quyết định kích thước
mạng và hiệu suất
19/28

4. TRẠM HUB

20/28

4. TRẠM HUB

 Đặc điểm HUB
 Một trạm Hub luôn được trang bị một hệ thống quản
lý mạng (NMS). NMS là một máy tính hoặc trạm làm
việc có trang bị phần mềm chuyên dụng được dùng để
khai thác & quản trị mạng. Máy tính này được nối với
mỗi VSAT trong mạng bằng một mạch ảo cố định.
 Các mạng VSAT thường được thiết kế theo cấu trúc
hình sao, trong đó một trạm trung tâm gọi là Hub, và
được nối kết đến nhiều trạm VSAT
 Trong hầu hết các ứng dụng, Hub có thể được kết nối
qua một đường truyền trên mặt đất đến một máy tính
chủ. Các thông báo quản lý luôn được trao đổi giữa
NMS và các VSAT và cạnh tranh với lưu lượng bình
thường đối với tài nguyên mạng.
21/28

4. TRẠM HUB

 Đặc điểm HUB dùng chung (Share HUB)
 Các trạm VSAT được chia thành các mạng con và mỗi
mạng con được gán tới một nhóm các người sử dụng cụ thể
CUG (Closed User Group), được tạo riêng cho một khách
hàng nào đó. Mỗi CUG có thể yêu cầu cho nhóm của chúng:
- Các sóng mang đi và đến;
- Trung tâm điều khiển và quản lý mạng (NMCC);
- Thiết bị xử lý FEP (front-end processor) riêng để xử lý các
luồng dữ liệu
 Các đường truyền số liệu nối từ HUB tới các máy tính chủ
(Host).
 Khó khăn lớn nhất là kết nối từ HUB tới trụ sở của khách
hàng, có hai giải pháp có thể thực hiện:
- Dùng các đường truyền sẵn có trên mặt đất để kết nối;
- Dùng đường truyền vệ tinh để kết nối.
22/28

4. TRẠM HUB

 Cấu hình HUB dùng chung

 Đặc điểm HUB dùng riêng (Dedicated HUB)
 Một giải pháp để giải quyết vấn đề khó khăn về đường
kết nối từ trạm HUB tới trụ sở khách hàng là sử dụng
một trạm HUB riêng (Hub chuyên dụng).
 Như vậy mỗi mạng con sẽ có một HUB mini riêng của
mình, được đặt ngay tại trụ sở khách hàng và phần lưu

lượng riêng.
 Hệ thống điều khiển và quản lý mạng dùng để điều
khiển chung cho toàn mạng và như vậy cần phải có các
đường kết nối từ HUB mini tới NMCC cho mục đích quản
lý và định tuyến trong toàn mạng.
 Trạm HUB dùng riêng được xem là một giải pháp trung
gian giữa một mạng có HUB dùng chung và một mạng
hoàn toàn độc lập.
23/28

24/28

4


4. TRẠM HUB

4. TRẠM HUB

 Cấu hình HUB dùng riêng

 Chức năng quản lý mạng
 Giải quyết các vấn đề về kiểm tra thiết bị, lưu trữ việc sử
dụng mạng, bảo mật và lập hoá đơn.
 NMS duy trì một tài khoản của các VSAT được lắp đặt và
vận hành, cấu hình thiết bị trong Hub và trong mỗi trạm
VSAT, và cấu hình cổng của mỗi giao tiếp mạng. Thông tin
này luôn sẵn có khi người khai thác yêu cầu, cùng với thông
tin thống kê về lưu lượng, số lỗi, thời gian trễ truyền dữ liệu
trung bình. Những thông tin này có thể được phân tích,

được in hàng ngày, hàng tuần hay hàng tháng và được lưu
giữ trên các thiết bị lưu giữ phục vụ cho mục đích tham
khảo sau này.
 NMS đóng vai trò quan trọng đối với mạng. Nó tạo
nên sự khác biệt giữa các nhà cung cấp mạng.
25/28

26/28

ÔN TẬP

4. TRẠM HUB
 Chức năng khai thác mạng
 Chức năng khai thác liên quan tới quản trị mạng và cung
cấp khả năng để tái cấu hình mạng một cách linh hoạt bằng
cách thêm hoặc xoá bỏ các trạm VSAT, sóng mang và giao
tiếp mạng.
 Giám sát và điều khiển chất lượng, trạng thái của Hub và
mỗi trạm VSAT cùng tất cả các cổng dữ liệu có liên quan của
mạng.
 Phần mềm điều khiển mạng cho phép cấp phát linh hoạt, tự
động dung lượng cho các VSAT có lưu lượng tương tác dạng
cụm, và tới các VSAT mà thỉnh thoảng có lưu lượng luồng.
 NMS thông báo cho nhà khai thác mạng biết trong trường
hợp dung lượng bão hoà (làm cản trở các trạm VSAT truy
nhập vào dịch vụ), điều khiển tất cả các vấn đề liên quan đến
cảnh báo hỏng hóc…
27/28

1.

2.
3.
4.
5.
6.

Cấu trúc của trạm mặt đất VSAT (Remote VSAT).
Cấu trúc, chức năng của trạm trung tâm HUB.
Đặc điểm HUB dùng chung và HUB dùng riêng.
Sự khác biệt giữa HUB và Remote VSAT....
Phân biệt LNA, LNB?
Độ tăng ích Gmax của anten Parabol phụ thuộc vào những
yếu tố nào? Công thức tính Gmax?
7. Độ rộng búp sóng nửa công suất (θ -3dB) của anten Parabol
phụ thuộc vào những yếu tố nào? Công thức tính θ -3dB?
8. Đặc điểm các loại anten sử dụng trong VSAT, HUB? Cho
nhận xét về tính hội tụ của anten
9. Ưu - nhược điểm, các loại hình dịch vụ chính của mạng
VSAT?
28/28

5