Thiết kế mô hình mạng thông tin vệ tinh cho mạng chuyên dụng (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TẬP ĐỒN BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG VIỆT NAM

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THIẾT KẾ MƠ HÌNH MẠNG THƠNG TIN VỆ TINH
CHO MẠNG CHUYÊN DỤNG

CHUYÊN NGÀNH :

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

MÃ SỐ: 60.52.70

VŨ MINH CƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. NGUYỄN HỮU HẬU

HÀ NỘI - 2011


CHƯƠNG 1
LỰA CHỌN MƠ HÌNH TỔ CHỨC VÀ CƠNG NGHỆ TRUY NHẬP
MẠNG THƠNG TIN VỆ TINH.
1.1 Các mơ hình tổ chức mạng TTVT
1.1.1 Mơ hình thơng tin hình sao
Mơ hình này gồm trạm trung tâm Hub và các trạm VSAT. Mọi thông tin

trong mạng gồm thông tin điều khiển và dữ liệu người dùng đều được đưa về Hub
xử lý rồi đưa đến trạm VSAT cần liên lạc. Trạm Hub sẽ phát quảng bá dữ liệu đến
tất cả các trạm VSAT. Các trạm VSAT sẽ thu tin hiệu này từ Hub và lọc lấy dữ
liệu dành cho chúng. Quá trình liên lạc phải qua 2 bước nhảy vệ tinh nên có độ trễ
cao.

Hình 1.1: Mơ hình thơng tin hình sao
1.1.2 Mơ hình thơng tin hình lưới
Trong mơ hình này, các trạm VSAT có thể liên lạc trực tiếp với nhau. Trạm
Hub chỉ đóng vai trị quản lý mạng, cấp băng thông, giám sát, ngắt kết nối đường
truyền.... Các thông tin về điều khiển, báo hiệu sẽ được đưa về Hub để xử lý, còn
dữ liệu người sử dụng sẽ được truyền trực tiếp giữa các trạm VSAT thông qua vệ
tinh. Dữ liệu truyền trong mạng lúc này chỉ cần qua 1 bước nhảy vệ tinh nên có độ
trễ thấp, tuy nhiên anten và công suất phát của trạm VSAT sẽ phải lớn hơn so với
các trạm trong mạng hình sao.


Hình 1.2: Mơ hình thơng tin hình lưới.
1.1.3 Mơ hình thơng tin sao lưới hỗn hợp
Mơ hình này là sự kết hợp của hai kiểu tổ chức thông tin trên. Mạng sẽ gồm
phần mạng hình sao và mạng hình lưới. Đối với các trạm nằm trong phần mạng
hình lưới phải có khả năng giải điều chế tín hiệu từ Hub phát lên và tín hiệu trực
tiếp giữa các trạm VSAT cùng nằm trong phần mạng hình lưới. Với mơ hình
thơng tin này, các trạm có lưu lượng thấp sẽ được tổ chức theo kiểu sao, các trạm
có lưu lượng thơng tin lớn sẽ được tổ chức theo kiểu lưới. Điều này sẽ giúp giảm
lưu lượng cần xử lý ở Hub, giảm giá thành mạng.


Hình 1.3: Mơ hình tổ chức sao lưới hỗn hợp
1.2 Các kỹ thuật đa truy nhập

1.2.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
FDMA thực hiện chia băng thông vệ tinh thành các băng tần nhỏ và mỗi
trạm sẽ được cấp một băng tần để liên lạc. Bộ phát đáp của vệ tinh thực hiện thu
tất cả các sóng mang nằm trong phần băng thơng của nó, khuếch đại và phát trở
lại mặt đất. Các trạm đầu cuối sẽ sử dụng bộ lọc để lấy ra tín hiệu thuộc băng tần
được cấp phát của nó. Vấn đề chủ yếu trong các hệ thống thông tin vệ tinh FDMA
là sự xuất hiện của nhiễu xuyên điều chế được tạo ra bởi sự khuếch đại đa sóng
mang trong một TWTA chung cho một bộ phát đáp. Để giảm nhiễu xuyên điều
chế, hệ thống FDMA thường sử dụng khoảng lùi công suất.


VINASAT 1

f1
f2

fn

Băng thơng
người sử dụng

Khoảng bảo vệ

...
f1

f2

fn

Băng thơng vệ tinh

Hình 1.4: Đa truy nhập phân chia theo tần sô
1.2.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
Trong TDMA, trục thời gian được chia thành các khe thời gian không
chồng lấn và mỗi người sử dụng được ấn định một khe thời gian. Trong khoảng
thời gian một khe, người sử dụng được chiếm dụng tồn bộ băng thơng. Thời gian
phát của các trạm được đồng bộ. Các trạm thu cũng được đồng bộ để có thể thu
được đúng lưu lượng trên khe thời gian dành cho nó.


VINASAT 132

t1

tn

t2

t2

t1
tn

Hình 1.5: Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
1.2.3 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Trong CDMA, cả trục thời gian và tần số được sử dụng đồng thời bởi tất cả
người sử dụng. Để cho phép phân biệt giữa những người sử dụng, một mã trải phổ
được ấn định. Các mã có thể là trực giao hoặc không trực giao. Thông thường
đường xuống sử dụng mã trực giao còn đường lên sử dụng các mã không trực

giao. Để giảm hiện tượng gần xa, hệ thống CDMA cần sử dụng kỹ thuật điều
khiển công suất.
1.2.4 Đa truy nhập DVB-S2/MF-TDMA
Đây là phương pháp đa truy nhập dựa trên nền tảng công nghệ DVB-S2 cho
đường lê và MF-TDMA cho đường xuống.
MF-TDMA là một giải pháp lai ghép của FDMA và TDMA. Trong MFTDMA, băng thông B của hệ thống được chia thành nhiều kênh tần số nhỏ, mỗi
kênh tần số đó sẽ tương ứng với một sóng mang, đồng thời khung thời gian T
được chia thành nhiều khe thời gian. Như vậy trên mỗi sóng mang con sẽ thực
hiện đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA và ta có một hệ thống đa truy
nhập phân chia theo thời gian đa sóng mang.


Hình 1.7: Đa truy nhập phân chia theo thời gian nhiều tần số
DVB-S2 là tiêu chuẩn thế hệ thứ 2 cho phát quảng bá qua vệ tinh được phát
triển bởi DVB (Digital Video Broadcasting). DVB-S2 hỗ trợ hai kiểu đóng khung
là luồng truyền tải MPEG và luồng chung.
Với kiểu đóng khung theo luồng truyền tải MPEG, các gói IP được đóng
khung thành luồng truyền tải (Transport Stream - TS) bởi thiết bị đóng khung đa
giao thức (MPE). Chiều dài của các gói TS là cố định gồm 188 bytes trong đó có 4
bytes mào đầu.

Hình 9: Cấu trúc luồng truyền tải MPEG-2
Với kiểu đóng khung luồng chung, các gói có kích thước cố định hoặc
chuỗi các bit được đóng vào khung cơ sở BB. Khung BB sau đó được mã hóa FEC
tạo thành các FECFRAME. Có hai loại FECFRAME là FECFRAME ngắn (16200
bit) và FECFRAME dài (64800 bit). FECFRAME sau đó được điều chế tạo thành
khung XFECFRAME. XFECFRAME lại tiếp tục được chia nhỏ thành các khe dài
90 ký tự. Một PLHEADER dài 90 ký tự được chèn vào đầu XFECFRAME và một
khối hoa tiêu dài 36 ký tự được chèn vào sau mỗi 16 khe. Dữ liệu này sau đó được

đưa qua bộ lọc cosin tăng căn bậc hai với hệ số roll-off α = 0,35, 0,25, 0,2 phụ
thuộc vào các yêu cầu dịch vụ rồi được điều chế cầu phương và phát lên vệ tinh.

Hình 10: Quá trình tạo khung truyền dẫn trong DVB-S2
từ các gói tin hoặc chuỗi bit liên tục
DVB-S2 hỗ trợ nhiều kiểu điều chế khác nhau (QPSK, 8PSK, 16APSK,
32APSK) với các hệ số điều chế khác nhau cùng khả năng điều chế tương thích
vịng kín (ACM). Điều này giúp DVB-S2 tối ưu các tham số đường truyền tùy
thuộc điều kiện thời tiết của từng vùng.
1.3 Lựa chọn mơ hình tổ chức và phương pháp đa truy nhập
1.3.1 Lựa chọn mơ hình tổ chức
Để lựa chọn mơ hình tổ chức cần đánh giá các ưu nhược điểm của các mơ
hình tổ chức.
Với mơ hình tổ chức thông tin kiểu sao, cùng số lượng trạm, số dịch vụ và
loại dịch vụ, băng thông các trạm chiếm dụng ln nhỏ hơn so với kiểu hình lưới.
Đường kính anten của trạm cũng nhỏ hơn nên tính cơ động cao, giá thành trạm
thấp, tuy nhiên độ trễ thông tin lại lớn và giá thành trạm Hub cao.
Với mơ hình thơng tin dạng lưới, dữ liệu chỉ qua một bước nhảy vệ tinh nên
giảm được độ trễ. Do dữ liệu người dùng không qua Hub nên giảm yêu cầu xử lý,
giúp giảm giá thành trạm Hub. Tuy nhiên độ phức tạp của mạng lại cao hơn, băng
thông cũng yêu cầu phải lớn hơn so với mạng hình sao.


Với mơ hình sao lưới hỗn hợp, ta có thể tận dụng được những ưu điểm của
hai mơ hình này, đồng thời khắc phục những nhược điểm của chúng. Với mơ hình
này, các trạm cơ động, lưu lượng nhỏ sẽ được tổ chức theo kiểu sao, các trạm có
lưu lượng thông tin lớn, yêu cầu về độ trễ thấp sẽ được tổ chức theo kiểu lưới.
Việc tổ chức này cũng làm cho mạng có tính linh hoạt, mềm dẻo.
1.3.2 Lựa chọn phương pháp đa truy nhập

Với những phương pháp đa truy nhập đã phân tích ở mục 1.2, ta thấy mỗi
phương pháp có những ưu nhược điểm sau:
FDMA:
Ưu điểm:
-

Có thể sử dụng cho cả truyền dẫn số và tương tự.
Tốc độ thơng tin thấp nên ít chịu ảnh hưởng của nhiễu và fading băng
hẹp.

Nhược điểm:
-

Giá thành thiết bị cao.
Kém linh hoạt trong cấp băng thông.
xuất hiện các sản phẩm xuyên điều chế làm méo tín hiệu.

TDMA:
Ưu điểm:
-

Linh hoạt trong việc cấp băng thơng.

Nhược điểm:
-

Trạm mặt đất có cấu tạo phức tạp, giá thành cao.
Hệ thống yêu cầu phải được đồng bộ.
Nhạy cảm với fading đa đường.

CDMA:
Ưu điểm:
-

Ít nhạy cảm với nhiễu.
Tính bảo mật cao.
Cơng suất phát của trạm mặt đất thấp.
Đường kính anten nhỏ.

Nhược điểm:
-

Trạm thu phức tạp do phải đồng bộ mã, giá thành cao.


-

Không sử dụng tối ưu công suất.
Chất lượng thay đổi theo số lượng người dùng.

MF-TDMA:
-

Tính phức tạp của thiết bị cao.
Vận hành và quản lý phức tạp.

Ưu điểm:
-

Sử dụng hiệu quả băng thông.

Cho phép phân chia tài nguyên mạng một cách linh hoạt.
Tăng tính bảo mật của mạng.

DVB-S2:
Ưu điểm:
- Thích hợp với các ứng dụng phát quảng bá.
- Thích nghi với nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.
- Dịng tín hiệu mềm dẻo phù hợp với nhiều dạng tín hiệu vào: Luồng
truyền tải MPEG, dịng bit liên tục, các gói IP, tế bào ATM.
- Có khả năng sửa lỗi mạnh.
Do băng thơng vệ tinh có hạn, vùng phủ sóng rộng, chi phí thiết bị cao. Từ
những phân tích ưu, nhược điểm của các phương pháp đa truy nhập ta thấy DVBS2 và MF-TDMA rất thích hợp cho mạng thơng tin vệ tinh. DVB-S2 được thiết kế
cho các ứng dụng quảng bá, có thể đáp ứng nhiều điều kiện đường truyền khác
nhau. Với MF-TDMA, việc chia sẻ băng tần giúp sử dụng hiệu quả băng thông vệ
tinh được cấp phát, phù hợp với mạng có nhiều trạm.
1.3.3 Lựa chọn cơng nghệ nền tảng
Mạng thông tin vệ tinh chuyên dụng là mạng cung cấp đa dịch vụ. Để giảm
thiểu chi phí đầu tư, có thể dễ dàng thay thế thiết bị, mở rộng mạng lưới và có thể
phát triển thêm các dịch vụ mới về sau, mạng sẽ sử dụng công nghệ nền tảng là
cơng nghệ IP. Đây là cơng nghệ có nhiều ưu điểm và đang được sử dụng rộng rãi,
đồng thời xu hướng phát triển mạng trên thế giới đều đang tiến tới mơ hình mạng
tồn IP.


CHƯƠNG 2
CÁC LOẠI HÌNH DỊCH VỤ VÀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ
MẠNG
2.1 Các loại hình dịch vụ.
2.1.1 Dịch vụ kết nối thoại.
Đây là dịch vụ cơ bản nhất mà mạng cần đáp ứng. Do mạng dựa trên nền IP

nên hệ thống thoại ở đây cũng là hệ thống thoại VoIP.
Đối với cuộc gọi thoại trong mạng vệ tinh, tín hiệu thoại sẽ được chuyển
thành tín hiệu số theo chuẩn của VoIP. Tín hiệu này sau đó được điều chế, đưa lên
vệ tinh. Tín hiệu thoại này có thể đến trực tiếp máy bị gọi nếu 2 máy thuộc 2
VSAT nằm trong phần mạng lưới. Nếu một trong hai VSAT nằm trong mạng sao,
tín hiệu thoại sẽ phải về Hub rồi mới được truyền tới máy bị gọi. Trường hợp hợp
máy bị gọi là máy thuộc mạng PSTN, tín hiệu thoại sẽ được đưa về Hub, đến thiết
bị giao tiếp với mạng mặt đất, chuyển đổi thành tín hiệu thoại của mạng mặt đất
rồi mới được đưa vào mạng mặt đất để đến máy bị gọi.

VINASAT 1

Modem

Modem

Voice gateway
Voice gateway

Analog phone

IP phone

Analog phone

IP phone


Hình 2.1: Kết nối thoại VSAT-VSAT

Hình 2.2: Kết nối thoại VSAT - mạng mặt đất
2.1.2 Dịch vụ truyền số liệu qua vệ tinh
Có hai kiểu truyền số liệu:
Truyền số liệu trực tiếp giữa hai đầu cuối: Việc truyền này đòi hỏi phải
thiết lập liên kết giữa hai thuê bao.
Truyền số liệu không trực tiếp: Việc truyền số liệu được thực hiện thơng
qua một hệ thống máy chủ. Khi có nhu cầu truyền thông tin, đầu cuối gửi chỉ cần
gửi thông tin này lên máy chủ. Các đầu cuối có nhu cầu nhận thông tin sẽ truy cập
vào máy chủ để lấy thơng tin đó.
2.1.3 Dịch vụ internet qua vệ tinh
Việc cung cấp dịch vụ internet qua mạng thông tin vệ tinh nhằm tận dụng
và sử dụng hiệu quả tối đa đường truyền trong thời gian nhàn rỗi, đồng thời cũng
mở ra khả năng cung cấp dịch vụ internet cho các đơn vị tại các địa bàn được trang
bị trạm VSAT ở các khu vực vùng sâu, vùng xa.
Thiết bị gateway của mạng được kết nối với đường trục internet qua cáp
quang. Thông tin từ mạng internet sẽ đường truyền tải theo dạng sóng vơ tuyến lên
vệ tinh rồi đưa đến các trạm. Các trạm VSAT muốn truy cập internet khi đó cần
được trang bị thêm modem và máy tính cá nhân. Quá trình đưa dữ liệu từ thuê báo
máy trạm lên mạng internet cũng đi theo con đường tương tự nhưng ngược lại.


Hình 2.3: Dịch vụ internet qua vệ tinh
2.1.4 Dịch vụ hội nghị truyền hình
Dịch vụ hội nghị truyền hình cho phép chúng ta tiếp xúc, nói chuyện với
người khác thơng qua tiếng nói và hình ảnh. Hội nghị truyền hình được ứng dụng
trong nhiều hoạt động như: hội thảo, đào tạo từ xa, mổ nội soi từ xa, phục vụ cơng
tác giao ban…
Về tổ chức, hội nghị truyền hình được tổ chức theo hai kiểu là điểm - điểm
và điểm đa điểm. Với kiểu thơng tin điểm - điểm, tín hiệu truyền hình sẽ được
truyền trực tiếp giữa hai đầu cuối. Với thơng tin đa điểm, tín hiệu từ các đầu cuối

được đưa đến bộ điều khiển hội nghị truyền hình đa điểm MCU. MCU sẽ thực
hiện trộn hình ảnh, âm thanh từ các bên gửi về rồi gửi tín hiệu đã trộn cho các đầu
cuối tham gia phiên hội nghị. Với hội nghị truyền hình đa điểm, MCU sẽ thực hiện
việc khởi tạo, kết thúc phiên và ngắt kết nối khi có bên tham gia rời khỏi phiên hội
nghị.


Hình 2.4: Dịch vụ hội nghị truyền hình
2.1.5 Dịch vụ truyền ảnh hiện trường
Truyền ảnh hiện trường được sử dụng để truyền hình ảnh do camera ghi lại
tại hiện trường, truyền trực tiếp hoặc thông qua phát lại về trung tâm thơng tin
hoặc một địa điểm nào đó theo u cầu. Khi cần truyền trực tiếp, hình ảnh từ
camera sẽ được truyền về trạm VSAT thông qua cáp hoặc đường vơ tuyến. Hình
ảnh thu được sẽ được đưa qua bộ nén hình để giảm băng thơng đồng thời được
chuyển thành các gói IP. Các gói tin này sau đó được đưa đến modem vệ tinh để
điều chế. Tại phia thu ta đặt bộ giải nén ảnh để nhận tín hiệu gửi về, chuyển thành
tín hiệu video và đưa ra màn hình quan sát.


Hình 2.5: Dịch vụ truyền ảnh hiện trường
2.2 Tổ chức và quản lý mạng
2.2.1 Tổ chức mạng TTVT
Mạng TTVT chuyên dụng được thiết kế làm việc trên hai băng tần C và Ku.
Băng Ku được dự phịng 1:1. Trạm chính được đặt tại Hà Nội, trạm dự phòng đặt
tại TP Hồ Chí Minh. Khi trạm Hà Nội khơng hoạt động được vì lý do nào đó, trạm
TP Hồ Chí Minh sẽ được tự động kích hoạt để thay thế hoặc thông qua sự can
thiệp của người vận hành mạng. Cấu hình dự phịng của trạm TP Hồ Chí Minh
đảm bảo 50% lưu lượng của mạng.
Mạng VSAT băng C phục vụ các điểm có nhu cầu thơng tin ngồi vùng
phủ sóng băng Ku. Trạm Hub băng C được đặt tại Hà Nội và được kết nối với Hub

băng Ku. Mạng VSAT băng C chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại, truyền số liệu tốc
độ thấp.
2.2.2 Quản lý, điều hành mạng.
Hệ thống bao gồm phần cứng và phần mềm cung cấp nhiều tính năng khác
nhau như:
- Giám sát thời gian thực.
- Thơng báo các sự cố của mạng.


-

Cung cấp giao diện đồ họa GUI thuận tiện cho người vận hành
mạng.
Hỗ trợ quản lý, giám sát từ xa qua giao diện web.

Hub Hà Nội là đầu mối thông tin trong mạng. Trong điều kiện bình thường,
khi có u cầu liên lạc, Hub Hà Nội sẽ tiếp nhận thông tin từ các trạm VSAT, xác
nhận và phân bổ băng thơng cho các trạm. Hub TP Hồ Chí Minh cũng tiếp nhận
những thơng tin u cầu cấp kênh, có thao tác cân đối, phân bổ băng thông song
không được quyền chuyển phát thông tin cấp kênh đến các VSAT. Thông tin cấp
kênh sẽ được Hub Hà Nội gửi đến các trạm.


CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRẠM TRUNG TÂM
CHO MẠNG CHUYÊN DỤNG
3.1 Các yêu cầu khi thiết kế
Mạng thông tin vệ tinh chuyên dụng được sử dụng để đáp ứng các u cầu
thơng tin khi các loại hình thơng tin khác gặp khó khăn trong việc tổ chức, thiết
lập hay vì lý do địa hình, kinh tế chưa cho phép. Mạng cần đảm bảo một số yêu

cầu như sau:
- Đảm bảo thông tin liên lạc cho các yêu cầu cơ động nhằm đáp ứng
yêu cầu về liên lạc thay thế các loại hình thơng tin khác hiện đang gián đoạn hoặc
khơng có.
- Hệ thống phải đảm bảo thơng tin được thơng suốt, ổn định, liên tục.
- Cấu trúc hệ thống phải đảm bảo tính dự phịng.
3.3 thiết kế mơ hình mạng thơng tin vệ tinh
3.3.1 Mơ hình tổ chức mạng làm việc trên băng tần Ku.
Mạng băng Ku gồm 02 trạm Hub đặt tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Mạng
được tổ chức theo mơ hình sao lưới hỗn hợp, gồm các trạm có tốc độ thơng tin từ
128 kbps đến 2 Mbps đáp ứng các nhu cầu về thoại/fax, truyền số liệu, truyền hình
hội nghị, truyền ảnh hiện trường và dự phịng luồng E1
3.3.2 Mơ hình tổ chức mạng làm việc trên băng tần C
Phần băng tần C có quy mơ nhỏ nên được tổ chức theo mơ hình sao. Các
trạm hoạt động trong băng tần C chủ yếu là các trạm có tốc độ thấp, đáp ứng các
yêu cầu cơ bản về thoại/fax, truyền số liệu tốc độ thấp.
3.4 Thiết kế kỹ thuật trạm Hub.
3.4.1 Nguyên lý hoạt động của trạm Hub.
Ở đường lên, dữ liệu trong mạng dưới dạng gói IP được đưa đến bộ định
tuyến. Vì đây là dữ liệu cần được phát đi nên bộ định tuyến sẽ chuyển tín hiệu đến
bộ điều chế DVB. Tín hiệu sau điều chế sẽ được chuyển sang khối cao tần để đưa
lên vệ tinh. Ở đường về, các trạm sẽ truyền dữ liệu về theo nguyên lý MF-TDMA.
Tại Hub sẽ có bộ thu đa sóng mang. Tín hiệu từ các trạm phát về sẽ được đưa
xuống băng tần cơ sở rồi được giải điều chế. Sau khi giải điều chế ta thu được các
gói tin IP. Các gói tin này sẽ được đưa đến bộ định tuyến để chuyển đến đích.


3.4.2 Yêu cầu về đặc tính và các chỉ tiêu kỹ thuật của các thiết bị trạm Hub.
3.4.1.2.1 Hệ thống cao tần
Hệ thống cao tần có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vơ tuyến từ tần số băng cơ

sở lên tần số băng C hoặc Ku và ngược lại, khuếch đại công suất. Hệ thống cao tần
gồm:
a) Anten
Anten được sử dụng là loại anten Cassergrain hai mặt phản xạ. Các chỉ tiêu
kỹ thuật của anten gồm :
Băng tần làm việc: Ku.
Loại phân cực: Tuyến tính
Hệ số sóng đứng: < 1,5 :1
Hiệu suất chiếu xạ: > 55%
Góc ngẩng: 900
Góc phương vị: 1200
Ngồi ra cịn có hệ thống điều khiển anten giúp anten bám theo vệ tinh. Hệ
thống có thể tự động điều chỉnh góc ngẩng, góc phương vị của anten với độ chính
xác cao.
b) Bộ khuếch đại cơng suất cao
Bộ khuếch đại công suất dùng để nâng mức công suất của tín hiệu, đảm bảo
mức cơng suất ra cần thiết. Các thông số cơ bản của thiết bị gồm:
- Dải tần hoạt động: Băng Ku
- Bước điều chỉnh công suất: 0,5 dB
- Có cấu tạo kiểu module.
c) Bộ đổi tần lên
Bộ đổi tần lên được dùng để chuyển đổi tần số tín hiệu lên tần số băng Ku.
Các chỉ tiêu chính của thiết bị gồm :
- Tần số đầu vào: 70/140 MHz (IF)
- Tần số đầu ra: Băng Ku
- Bước nhảy tần số: 125 kHz
d) Bộ khuếch đại tạp âm thấp và đổi tần xuống LNB
LNB có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu thu được từ vệ tinh và chuyển tín hiệu
từ băng Ku xuống băng L. Các yêu cầu đối với LNB :
- Có độ khuếch đại lớn.

- Độ ổn định cao.
- Có thể hoạt động ở các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Tần số đầu vào: Băng Ku.


- Nhiệt tạp âm: 80 – 120 (K)
e) Bộ đổi tần xuống
Bộ đổi tần xuống có nhiệm vụ chuyển đổi tần số ở đầu ra bộ LNB xuống tần
số trung tần 70/140 MHz.
f) Bộ chuyển mạch dự phòng
Thiết bị được sử dụng để điều khiển việc chuyển từ thiết bị hoạt động chính
sang thiết bị dự phịng cho các thiết bị: bộ khuếch đại công suất, bộ đổi tần
lên/xuống, LNB). Các yêu cầu chính đối với thiết bị :
- Kiểu chuyển mạch: Tự động hoặc bằng tay
- Dải tần: Băng Ku đối với bộ đổi tần lên, 70/140 MHz đối với bộ đổi tần
xuống.
3.4.1.2.2 Thiết bị băng tần cơ sở
a) Bộ điều chế
Bộ điều chế thực hiện điều chế tín hiệu đường lên theo chuẩn DVB-S2. Các
yêu cầu đối với thiết bị gồm:
- Định dạng hướng phát: DVB-S2, DVB-S
- Tần số đầu ra: phù hợp với tần số đầu vào bộ nâng tần.
- Kiểu điều chế: QPSK, 8PSK, 16-QAM, 16-APSK, 32-APSK.
- Mã FEC: BCH + LDPC
b) Bộ giải điều chế
Bộ giải điều chế thực hiện giải điều chế tín hiệu MF-TDMA từ các trạm
VSAT phát về để lấy ra các gói tin. Các yêu cầu đối với thiết bị gồm:
- Giải điều chế: Phù hợp với kiểu điều chế của modem trạm VSAT.
- Tần số đầu vào: 70/140 MHz.
c) Hệ thống thoại VoIP

Hệ thống được tổ chức theo mơ hình SIP gồm 01 server và 01 gateway.
Server đóng vai trị là thiết bị quản lý thuê bao, định tuyến cuộc gọi thoại trong
mạng. Gateway là cầu nối giữa mạng thoại VoIP của mạng thông tin vệ tinh và
mạng PSTN. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống gồm:
- Kiểu mã hóa thoại: G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729.
- Hỗ trợ các kiểu báo hiệu: CAS (R1,R2), ISDN PRI (ETSI EURO
ISDN, ANSI N12), SS7.
- Các giao thức điều khiển: SIP, H.323, MEGACO (H.248), MGCP.


d) Thiết bị hội nghị truyền hình đa điểm MCU.
MCU được sử dụng khi phiên hội nghị truyền hình có từ 3 bên trở nên cùng
tham gia. MCU sẽ thực hiện việc khởi tạo, kết thúc phiên hội nghị, cho phép thêm
hoặc bớt bên tham gia, giám sát kết nối... Một số chỉ tiêu đối với thiết bị này gồm:
- Chuẩn hội nghị truyền hình: H.323.
- Chuẩn mã hóa video: H.261, H.263, H.263++, H.264, hỗ trợ chuẩn HD.
- Chuẩn mã hóa thoại: G.711, G.722, G.723, G.728, G.729, hỗ trợ
DTMF.
e) Thiết bị nén/giải nén ảnh
Thiết bị nén/giải nén ảnh được sử dụng cho dịch vụ truyền ảnh hiện trường.
Thiết bị nén được đặt tại trạm VSAT, thiết bị giải nén được đặt tại Hub hoặc nơi
cần thu ảnh hiện trường. Một số chỉ tiêu của thiết bị gồm:
- Cho hình ảnh đầu ra có độ phân giải từ 176 x 144 đến 720 x 576/480,
PAL/NTSC/30fps.
- Có giao diện Ethernet.
- Hỗ trợ quản lý, cấu hình qua giao diện web
f) Thiết bị định tuyến
Mạng thông tin vệ tinh được thiết kế chạy trên nền IP vì vậy để chuyển các
gói tin trên mạng cần phải có bộ định tuyến.
- Có giao diện cho cấu hình, quản lý từ xa

- Có nhiều cổng theo chuẩn giao diện ethernet 10/100 baseT để thực hiện
định tuyến ra/vào các thiết bị đầu cuối và Hub.
- Có thể định tuyến các gói tin theo nhiều giao thức định tuyến như RIP,
OSPF, BGP tùy theo thiết lập của người sử dụng.
- Hỗ trợ các cơ chế ưu tiên IP để có thể đảm bảo QoS cho các dịch vụ
thời gian thực.
- Hỗ trợ VPN cùng các cơ chế bảo mật IPSec, AES.
3.4.2 Trạm Hub băng C
Mạng VSAT băng C phục vụ nhu cầu liên lạc ở những khu vực như biên
giới, hải đảo, những vùng mà băng Ku khơng phủ sóng đến được. Hệ thống cung
cấp dịch vụ được dùng chung cho cả băng C và băng Ku, vì vậy Hub băng C cũng
cung cấp các dịch vụ giống như băng Ku.
3.4.2.1 Nguyên lý làm việc của trạm Hub.


Về cơ bản nguyên lý làm việc trạm Hub băng C giống với băng Ku nhưng
chỉ khác tần số hoạt động là băng C và quy mô trạm nhỏ hơn so với Hub băng Ku.
3.4.2.2 Đặc tính và các chỉ tiêu kỹ thuật của các thiết bị Hub băng C
3.4.2.2.1 Hệ thống cao tần
a) Anten
Là loại anten parabol kiểu Cassergrain hai mặt phản xạ. Anten phải có các
chỉ tiêu về búp sóng phụ phù hợp với tiêu chuẩn ITU-RS-580. Một số chỉ tiêu đối
với anten băng C gồm :
-

Băng tần làm việc: Băng C.
Phân cực: Tuyến tính.
VSWR: < 1,5:1.
Hiệu suất : > 55%.

b) Bộ khuếch đại công suất cao
Bộ khuếch đại công suất cao dùng để nâng mức công suất tín hiệu phát lên
vệ tinh. Các chỉ tiêu chính với bộ khuếch đại công suất băng C gồm :
-

Dải tần hoạt động: Băng C.
Bước điều chỉnh cơng suất: 0.5 dB
Có cấu tạo kiểu module.

c) Bộ đổi tần lên
Được sử dụng để chuyển đổi tần số tín hiệu từ băng cơ sở lên tần số băng
C. Các chỉ tiêu chính đối với thiết bị gồm :
-

Tần số đầu vào: 70/140 (MHz).
Tần số đầu ra: Băng C.
Bước nhảy tần số: 125 (kHz).

d) Bộ khuếch đại tạp âm thấp và đổi tần xuống LNB
Thiết bị được thiết kế làm việc trên băng tần C với tần số đầu ra băng L.
Thiết bị có tạp âm thấp và độ khuếch đại lớn, có thể hoạt động trong điều kiện môi
trường khắc nghiệt. Một số chỉ tiêu chính của thiết bị gồm:
-

Tần số đầu vào: Băng C.
Tần số đầu ra: Băng L
Độ khuếch đại: 60 – 63 (dB).
Nhiệt tạp âm: 35 – 55 (K).

e) Bộ đổi tần xuống

Thực hiện chuyển đổi tần số tín hiệu từ băng L (tần số đầu ra LNB) xuống
tần số trung tần (70/140 MHz) để giải điều chế. Một số chỉ tiêu đối với thiết bị :
- Tần số đầu vào: Băng L.
- Tần số đầu ra: 70/140 MHz.
f) Bộ chuyển mạch dự phòng
Thiết bị được sử dụng để điều khiển việc chuyển từ thiết bị hoạt động chính
sang thiết bị dự phịng cho các thiết bị: bộ khuếch đại cơng suất, bộ đổi tần
lên/xuống, LNB). Các yêu cầu chính đối với thiết bị :
- Kiểu chuyển mạch: Tự động hoặc bằng tay.
- Dải tần: Băng Ku đối với bộ đổi tần lên, 70/140 MHz đối với bộ đổi tần
xuống.
3.4.2.2.2 Hệ thống thiết bị băng tần cơ sở
Hệ thống thiết bị băng tần cơ sở của cả hai băng tần C và Ku là giống nhau,
vì vậy mọi chỉ tiêu kỹ thuật của các thiết bị băng C ta có thể xem ở mục 3.4.1.2.


KẾT LUẬN
Với những gì đã trình bày qua ba chương, luận văn đã đưa ra được một
cách khái quát từ mơ hình mạng, các dịch vụ đến thiết kế chi tiết của một trạm
trung tâm Hub. Mạng được tổ chức theo kiểu sao lưới hỗn hợp, cung cấp đa dịch
vụ. Thiết kế trạm Hub dựa trên nền IP, áp dụng những công nghệ hiện đại và đang
được sử dụng rộng rãi cho mạng thông tin vệ tinh như: H.323, SIP, DVB-S2.
Cơng nghệ IP có nhiều ưu điểm trong việc giảm chi phí đầu tư, sử dụng hiệu quả
băng thơng, thích hợp với mạng đa dịch vụ… Mặc dù công nghệ IP có hạn chế lớn
về độ trễ, có thể mất gói tin làm giảm chất lượng dịch vụ tuy nhiên ta có thể đưa
vào các cơ chế ưu tiên, nâng cao QoS để mạng có thể cung cấp các dịch vụ thời
gian thực. Về tổ chức, mạng sử dụng Hub kiểu tập trung, mỗi băng tần chỉ có một
trạm trung tâm được dự phịng 1:1. Với quy mơ nhỏ, việc tổ chức này sẽ giúp

giảm chi phí xây dựng, nhân lực cho vận hành, quản lý mạng. Các trạm trung tâm
được dự phịng 1:1 tuy nhiên do thời lượng có hạn nên luận văn chưa đề cập đến.
Dung lượng mỗi trạm dự phòng dự kiến bằng 50% dung lượng của trạm chính.


KIẾN NGHỊ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Mở rộng cung cấp một số dịch vụ như: dịch vụ trung kế internet, mạng
doanh nghiệp, mạng giáo dục từ xa, thông tin di động qua vệ tinh.
Chống nhiễu cho hệ thống, vấn đề về đảm bảo chất lượng dịch vụ.