Mạng Mesh trong hệ thống iDirect

GHI CHÚ KỸ THUẬT
Giải pháp mạng mesh của iDirect
Tháng 9 – 2020
I. TỔNG QUAN
Hầu hết các mạng vệ tinh đều dựa trên cấu hình sao, nơi mà các trạm đầu
cuối kết nối tới trạm HUB – nơi chịu trách nhiệm chính cho việc phân bổ băng
thơng và quản lý, định tuyến dịch vụ. Do đó khi một trạm đầu cuối 01 muốn kết
nối đến trạm đầu cuối 02, dữ liệu sẽ 02 lần được truyền lên vệ tinh (từ trạm 01
về Hub và từ Hub đến trạm 02). Điều này khiến cho độ trễ đường truyền tăng từ
khoảng 0,6 giây lên 1,2 giây, ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ như thoại,
truyền hình. Để tránh làm gián đoạn nội dung của người đối diện, người liên lạc
cần học cách truyền thông tin, dừng lại và đợi bên kia phản hồi xong mới tiếp
tục nói tiếp – như nói truyện qua máy bộ đàm.

Mạng hình sao
- Một số đặc điểm của mạng hình sao:
+ Độ trễ: ảnh hưởng nặng đến những dịch vụ theo thời gian thực.
+ Băng thông: yêu cầu băng thông gấp đôi


Với mạng mesh, dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp giữa 2 trạm không qua
HUB, giảm độ trễ, nâng cao chất lượng dịch vụ. Giải pháp mạng mesh đã được
iDirect triển khai từ nền tảng iNFINITI nhưng khả năng điều chỉnh quy mơ cịn
hạn chế. Với số lượng trạm VSAT lớn và có nhiều phiên thoại, truyền số liệu
được thực hiện sẽ làm gia tăng nhanh chóng số lượng và kích thước sóng mang,
ngồi khả năng hỗ trợ của phần cứng. Do đó giải pháp mesh trên nền tảng
iNFINITI chỉ phù hợp cho một mạng quy mô nhỏ. Giải pháp mesh mới trên nền
tảng Evolution Multi-Carrier sẽ giải quyết vấn đề về quy mơ, hỗ trợ tới 5.000
điểm.

Mạng hình lưới

- Các thách thức kỹ thuật:
+ Anten nhỏ và công suất phát bị giới hạn: sử dụng nhiều sóng mang nhỏ.
+ Các trạm sử dụng anten và có điều kiện đường truyền khác nhau: sử
dụng nhiều kiểu điều chế và mã hố.
+ Cần có cơ chế tự động điều chỉnh cơng suất.
+ Cần cơ cơ chế đồng bộ về mặt thời gian và tần số.
+ Sử dụng nhiều bộ giải điều chế cho đường thu.
- Giải pháp mạng lai:
+ Từ HUB: Outbound SCPC (DVB-S2/ACM)
+ Đến HUB: TDMA (với remote lưu lượng thấp), SCPC (với remote lưu
lượng ổn định).


+ Giữa trạm đầu cuối: TDMA Mesh (với remote lưu lượng thấp), SCPC
Mesh (với remote lưu lượng ổn định).
Giải pháp mạng mesh mới hỗ trợ những kiểu điều chế tiên tiến như
32APSK và hệ số ROF (roll of factor) là 5% cho sóng mang downstream (so với
cũ là 20%). Trên đường upstream, các kiểu điều chế được hỗ trợ là 8PSK,
QPSK, BPSK cho sóng mang TDMA. Ngồi ra, giải pháp cũng hỗ trợ tối đa 7,5
Msps mỗi sóng mang và 29 Msps mỗi inroute. Như vậy mỗi inroute có thể đạt
3.000 time slot cho mỗi khung TDMA 125ms.

Ưu điểm của cấu trúc HUB cho cấu hình sao và lưới là có thể chia sẻ cùng
hub, line card và máy chủ. Mạng sao và lưới có thể chia sẻ chung đường
outbound DVB-S2 và chia sẻ cả đường Inbound. Công nghệ A-TDMA đã cho
phép nhiều sóng mang hoạt động song song với nhau. Trước đây, các trạm trong
cùng một inroute thường hoạt động giống nhau nhưng từ iDX 3.2, giới hạn này
đã được loại bỏ. Các trạm trong cùng một inroute có thể có các kiểu điều chế,
mã hố FEC, hệ số trải phổ khác nhau.

Để triển khai mạng mesh Evolution, ngoài modem sẽ cần thêm một bộ
“Mesh receiver” – tạo thành cấu hình 2U. Sự kết hợp giữa X7 và bộ Mesh
Receiver có thể hỗ trợ 16 kênh thu đồng thời (iNFINITI hỗ trợ một). Với giải
pháp này, trạm đầu cuối có thể hoạt động trên nhiều sóng mang nhỏ thay cho
việc chia sẻ chung một sóng mang lớn, giúp giảm yêu cầu về kích thước anten
và bộ phát.


Giải pháp của iDirect hỗ trợ nhiều sóng mang so với thông thường là các
trạm hỗ trợ một bộ giải điều chế nên muốn tham gia mạng mesh phải dùng
chung sóng mang. Giải pháp khác đắt hơn là dùng nhiều bộ giải điều chế (4 bộ)
cho mỗi trạm.
Giải pháp của iDirect hỗ trợ 03 cấu hình:
- Full mesh đến full mesh: bất cứ trạm đầu cuối nào cũng có thể kết nối
với trạm đầu cuối khác thông qua 1-hop.
- Full mesh đến Hub: bất cứ trạm đầu cuối nào cũng có thể kết nối với
trạm Hub thơng qua cấu hình sao.
- Hop-and-a-half đến full-mesh: một trạm đầu cuối ở chế độ sao có thể
truyền đến mạng mesh qua 1-hop. Sau đó mạng mesh chuyển dữ liệu về Hub rồi
quay trở lại mạng hình sao.
Các trạm non-mesh có thể phát đến các trạm mesh thông qua chế độ Mesh
transmit only


Dựa trên nền tảng Evolution, giải pháp mesh cho phép giảm chi phí phần
cứng, hỗ trợ sóng mang và phần ODU nhỏ hơn, lưu lượng lớn (29 Msps), hỗ trợ
tất cả các kiểu điều chế của Evolution, chia sẻ băng thơng hiệu quả, hỗ trợ cấu
hình sao, lưới hoặc lưới (chỉ phát) kết hợp.

PHỤ LỤC I
Tham số Mesh Receiver

- Tính năng chính:
+ Sử dụng nền tảng Evolution
+ Hỗ trợ 16 kênh thu TDMA đồng thời
+ Hỗ trợ lên tới 7,5 Msps mỗi kênh và tổng là 29 Msps
+ Nhảy tần trên mạng mesh (đường phát)
+ Chia sẻ băng thơng giữa mạng hình sao và hình lưới
+ Tăng tốc TCP trên mạng lưới
+ Nhận tín hiệu 1-hop từ trạm đầu cuối khơng mesh sử dụng chế độ mesh TXonly


PHỤ LỤC II
Mạng mesh trên nền tảng iNFINITI
I. Mạng Mesh
- Mạng hình sao: các trạm đầu cuối kết nối với HUB, không kết nối trực tiếp với
nhau, phù hợp với các ứng dụng cần kết nối với mạng dịch vụ mặt đất như thoại,
truyền số liệu, truyền hình hội nghị về Sở chỉ huy,…
- Mạng hình lưới: các đầu cuối có thể truyền dữ liệu trực tiếp với trạm mặt đất
khác dựa trên địa chi IP đích.

- Tính năng chính:
+ Tốc độ dữ liệu là từ 64 kbps đến 4,2 mbps
+ Hỗ trợ 1-hop
+ Hỗ trợ MF-TDMA với nhảy tần nhanh
II. Mạng Star-Mesh


- Kiến trục mạng: mạng bao gồm 1 đường broadcast downstream và một hoặc

nhiều đường TDMA.
- Đường Downstream:
+ Trạm HUB sẽ gửi dữ liệu đến các trạm đầu cuối trên đường dữ liệu chung,
mỗi trạm sẽ tự lọc lấy dữ liệu liên quan đến mình dựa vào địa chỉ MAC.
- Đường Upstream TDMA:
+ Bao gồm một hoặc nhiều đường D-TDMA (Deterministic TDMA) chia sẻ
giữa các trạm đầu cuối và giữa đầu cuối với HUB.
+ Hỗ trợ nhiều tần số, phân bổ băng thông động, truyền dữ liệu 1 hop.
+ Các kênh TDMA được sử dụng cho cả mạng hình sao và mạng hình lưới.

- Yêu cầu trạm đầu cuối:
+ Bộ thu Downstream TDM: giải điều chế liên tục từ Hub, lọc gói IP và đồng bộ
thơng tin mạng.
+ Bộ phát TDMA: gửi dữ liệu từ đầu cuối đến vệ tinh (gồm cả dữ liệu cho HUB
và các trạm đầu cuối khác).
+ Bộ thu TDMA: giải điều chế kênh TDMA cho kết nối giữa đầu cuối đến đầu
cuối (điều chỉnh dựa trên thông tin từ HUB).