Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
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
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
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
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
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
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
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
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự linh hoạt của con người
cũng đòi hỏi ở mức cao hơn và đặc biệt là vị trí địa lý của Việt Nam ta hơn 1/3
là đồi núi, do đó mạng thông tin hữu tuyến không đáp ứng hết các nhu cầu kể cả
trong thương mại và quân sự. Mạng VSAT IP ra đời là để đáp ứng nhu cầu
truyền dữ liệu của con người ở mọi lúc, mọi nơi và quan trọng hơn là việc mở
rộng dân trí cho người dân ở các vùng xa xôi hẻo lánh, 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 Sơn;“Xây
dựng thư 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 và chuyển giao những thành tựu khoa học tiên tiến vào
sản xuất và đời sống xã hội rộng rãi, nhanh chóng và hiệu quả. Nâng cao tỷ
trọng đóng góp của KHCN trong tăng trưởng kinh tế thông qua việc tìm kiếm,
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 nghiên cứu xây dựng 04 mô hình đối với 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
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 mới chưa phổ biến nhiều, việc nghiên cứu một
vấn đề khoa học đi đến kết quả là một khó khăn và nhiều thách thức nên Luận
văn chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót, rất mong Thầy, Cô và các bạn
đồng nghiệp góp ý và đóng góp để Luận văn hoàn thiện hơn.
Học viên Nguyễn Quốc Hùng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CNTT&TT trong sự nghiệp đổi mới đến với nông dân, nông thôn”, đảm bảo
quyền được hưởng thụ các sản phẩm CNTT&TT, góp phần nâng cao dân trí,
đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, xây dựng nền khoa học 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
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. “ Thông tin vệ tinh”. Tổng cục bưu điện. NXB khoa học và kỹ thuật.
for Broadband Multi-User Communications, WLANs and Broadcasting ”
All of Univesity of Southampton,UK, IEEE Press/ Wiley 2003.
[18]. Juha Heikala, John Terry, Ph.D. “OFDM Wireless LANS : A Theoritical
and Practical Guide” ISBN :0672321572.
[19]. Henrik Schulze and Christian Luders, “Theory and Application of
OFDM and CDMA”, Fachhochschule Sudwestfalen Meschede, Germany-
2005.
[20]. L.HANZO,W.WEBB,and T.KELLER,"Single-and Multi-Carrier
Quadrature Amplititude Modulation". New York: IEEE Press/ Wiley,
Apr.2000.
[21]. Richard van Nee, Ramjee Prasad, " OFDM for wireless multimedia
communications", Artech House, 2000.
[22]. Ahmad R.S. Bahai, Burton R. Saltzberg, “Multicarier Digital
Communications Theory and Applications of OFDM”, Kluwer Academic
Publishers, 2002.
[23] Một số địa chỉ Website.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- Về ưu điểm: Dễ sử dụng, thuận tiện cho các điểm có sẵn đường điện thoại,
phù hợp với các địa điểm gần trung tâm có địa hình thuận lợi triển khai mạng
có dây
- Nhược điểm: Tốc độ truyền tải dữ liệu chậm 56Kb, phụ thuộc nhiều yếu tố
như đường truyền, khoảng cách truyền. Thiết bị kết nối không có chức năng
khuếch đại tín hiệu để giảm suy tổn trên đường truyền, cơ chế chống nhiễu
không có.
1.1.2. Công nghệ truyền thông ADSL
a) Công nghệ đƣờng dây thuê bao số bất đối xứng - ADSL (Asymmetrical
Digital Subscriber Line)
Là kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ modem của thuê
bao tới Nhà cung cấp dịch vụ. Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều.
Tốc độ chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn 10 lần so
với tốc độ chiều lên (từ thuê bao tới mạng). Ðiều này phù hợp một cách tuyệt
vời cho khai thác Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu
lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượng
lớn dữ liệu tải về từ Internet.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
Hình 1.2: Mô hình kết nối Internet ADSL
ADSL tự nó chỉ hoạt động trên đường dây thuê bao bình thường nối
tới tổng đài nội hạt, đường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng
cho các cuộc gọi thoại thông qua thiết bị gọi là "splitters" có chức năng tách
thoại và dữ liệu trên đường dây.
b) Nguyên lý hoạt động ADSL
ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sử
dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt. Ðường dây này được
thiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) choán bởi cuộc
đa). Không phù hợp với nơi vùng sâu vùng xa.
1.1.3. Công nghệ truyền thông Winmax
a) WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access): Là hệ
thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn
IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Họ
802.16 này đưa ra những tiêu chuẩn, chỉ tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải
quyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm về giao diện
vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) và lớp vật lý
(PHY). WiMAX là một chuẩn không dây đang phát triển rất nhanh, hứa hẹn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5
tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho cả mạng cố định lẫn
mạng không dây di động. Hình 1.4. Mô hình cấu trúc công nghệ truyền thông WiMAX
Hai phiên bản của WiMAX được đưa ra như sau:
hơn, vì thế nó có thể gửi nhiều dữ liệu với mức lỗi thấp. Đường truyến LOS
sử dụng tần số cao hơn lên đến 66 GHz. Tại mức tần số cao thì nhiễu thấp và
sử dụng băng thông rộng hơn. Truy cập kiểu Wifi bị giới hạn trong bán kính
từ 4-6 dặm (vùng bao phủ khoảng 25 dặm vuông hoặc 65 km vuông giống
như vùng của điện thoại tế bào). Do anten LOS mạnh hơn, trạm phát Wimax
gửi dữ liệu tới máy tính hỗ trợ Wimax hoặc bộ định tuyến thiết lập trong vòng
bán kính 30 dặm so với trạm phát (vùng bao phủ khỏang 3.600 dặm vuông
hoặc 9.300 km vuông). Vùng phủ sóng rộng là ưu điểm nổi bật của công nghệ
Wimax.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
c) Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của công nghệ WiMAX
- Về ưu điểm: WiMAX có lợi ích hết sức to lớn đối với các nhà sản xuất, các
nhà cung cấp dịch vụ và cả người sử dụng dịch vụ
+ Đối với nhà sản xuất: Trên cơ sở tiêu chuẩn chung, nhà sản xuất có thể
nhanh chóng phát triển các sản phẩm mà ít phải chi phí cho việc nghiên cứu,
tạo thánh phần và dịch vụ mới. Một nhà sản xuất có thể tập trung vào một
lĩnh vực (chẳng hạn trạm gốc hay CPE) mà không cần thực hiện đầy đủ giải
pháp từ đầu cuối đến đầu cuối.
+ Đối với nhà cung cấp dịch vụ: Trên cơ sở nền tảng chung cho phép nhà
cung cấp dịch vụ giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh cũng như khuyến
khích sự đổi mới. Khả năng giảm các chi phí và mức đầu tư cho phép nhà
khai thác tăng phạm vi phục vụ của mình. Nhà khai thác không cón phụ
thuộc vào một nhà cung cấp thiết bị riêng do các sản phẩm riêng biệt của
từng hãng. Hệ thống vô tuyến cho phép giảm các rủi ro cho nhà khai thác.
+ Đối với người sử dụng dịch vụ: Người sử dụng tại các khu vực trước đây
chưa được cung cấp dịch vụ truy cập băng rộng nay có thể được sử dụng
nhờ khả năng phủ sóng rộng của WiMAX. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên
thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch Hình 1.5: Sơ cấu trúc công nghệ truyền thông Leased- Line
- Khi sử dụng kênh thuê riêng, người sử dụng cần thiết phải có đủ các giao
tiếp trên các bộ định tuyến sao cho có một giao tiếp kết nối WAN cho mỗi kết
nối kênh thuê riêng tại mỗi node. Điều đó có nghĩa là, tại điểm node có kết
nối kênh thuê riêng đến 10 điểm khác nhất thiết phải có đủ 10 giao tiếp WAN
Copyright: Tài liệu đại học ©