Đồ Án Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR

LỜI NÓI 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 Vệt 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. Các hệ thống thông tin vệ tinh trạm mặt đất VSAT ra đời là để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu của con người, cũng như đáp ứng được dịch vụ giá rẽ trong thương mại. Vấn đề tài nguyên tần số rất hạn hẹp, nên việc cấp phát kênh tần số đòi hỏi phải được tối ưu để không làm ảnh hưởng đến các hệ thống khác, đồng thời giảm nhiễu trong hệ thống. Mặc khác, do hệ thống thông tin vệ tinh VSAT sử dụng trong môi trường truyền vô tuyến có suy hao đường truyền lớn, đặc biệt là suy hao do mưa, giao thoa (Interference) và các loại nhiễu khác (như nhiễu nhân tạo, nhiễu công nghiệp, ) làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hệ thống.


Đề tài “Hệ thống thông tin vệ tinh VSAT IPSTAR” với mục đích đề xuất lộ trình tuyến thông tin vô tuyến vệ tinh VSAT tại Việt Nam, đồng thời đánh giá chất lượng tuyến đã triển khai. Đề tài được chia ra làm năm chương:


Chương 1 : Trình bày tổng quan về thông tin vệ tinh VSAT
Chương 2 : Trình bày kỹ thuật trạmạm mặt đất và Hub-nhiễu và các vấn đề khi hoạt động
Chương 3 : Giới thiệu về VSAT IP-STAR
Chương 4 : Trình bày tổng quan về hệ thống VSAT IPSTAR- phương pháp thiết kế mạng VSAT IPSTAR
Chương 5 : Trình bày phương phápthiết kế mạng VSAT IPSTAR thực tế tại Việt Nam




Trong quá trình hoàn thành đồ án này, mặc dù đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử -Viễn Thông nhưng do còn hạn chế về thời gian và kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý chân thành của các thầy cô.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tuấn và các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông cùng các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.



MỤC LỤC​ Trang​ Lời cam đoan .
Mục lục
Các từ viết tắc .
Lời nói đầu .
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH VSAT 1
1.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG . 1
1.2. Khái niệm hệ thống VSAT 1
1.2.1 Giới thiệu chung 1
1.2.2 Các định nghĩa đặc tính hệ thống VSAT 1
1.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG VSAT 2
1.3.1 Tổng quát về tính ưu nhược của hệ thống VSAT 2
1.3.2 Các ứng dụng trong thông tin một chiều 2
1.3.2.1 Phân phối dữ liệu và phân phối tín hiệu video 2
1.3.2.2 Thu thập dữ liệu 3
1.3.3 Các ứng dụng thông tin hai chiều 3
1.3.3.1 Truyền dữ liệu . 3
1.3.3.2 Video hội nghị 3
1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CỦA VSAT . 4
1.4.1 Tổng quan về các kiểu VSAT . 4
1.4.2 Kỹ thuật trãi phổ trong mạng VSAT 4
1.4.3 Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA . 5
1.4.4 Các VSAT sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo t/gian TDMA . 5
1.4.5 Các VSAT sử dụng kỹ thuật TDM/TDMA . 5
1.5 Các đặc tính tiêu biểu của VSAT 6
1.5.1 Kích thước mạng, số lượng VSAT trong một mạng . 6
1.5.2 Các yêu cầu đối với phần không gian . 7
1.6 Các vấn đề chung về giao thức và giao diện mặt đất của mạng VSAT 7
1.6.1 Mô hình giao thức mạng VSAT. . 8
1.6.1 Mô hình giao thức mạng VSAT . 8
1.7 KẾT NỐI VỚI CÁC DTE ĐỊNH HƯỚNG GÓI CỦA NGƯỜI SỬ DỤNG VÀ
VỚI CÁC MẠNG DỮ LIỆU MẶT ĐẤT . 12
1.7.1 Kết nối với các DTE của người sử dụng . 12
1.7.2 Kết nối với các mạng dữ liệu mặt đất chuyển mạch gói (PSPDN) . 14
1.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 15
Chương 2 : KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT VÀ HUB - NHIỄU VÀ CÁC VẤN
ĐỀ KHI HOẠT ĐỘNG . 16
2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 16
2.2 VSAT - KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT . 15
2.2.1 Cấu trúc chung. . 15
2.2.2 Anten trạm VSAT 17
2.2.3 Khối thiết bị ngoài trời (ODU) của VSAT . 18
2.2.4 Khối thiết bị trong nhà (IDU) của VSAT . 19
2.3 KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT HUB 20
2.3.1 Mô hình tổng quát của một trạm Hub . 20
2.3.2 Thiết bị RF 21
2.3.3 Thiết bị Modem IF . 22
2.3.4 Thiết bị băng gốc ở trạm Hub (HBE) 23
2.3.4.1 Thiết bị điều khiển và xử lý phát (TX-PCE) 24
2.3.4.2 Thiết bị điều khiển và xử lý thu (RX PCE) 24
2.3.4.3 Thiết bị giao tiếp đường dây (LIE) 24
2.3.4.4 Trung tâm điều khiển mạng (NNC) . 25
2.4 CÁC LOẠI NHIỄU: 25
2.4.1 Giới thiệu: . 25
2.4.2 Các nguồn gây nhiễu . 26
2.4.3 Các đặc tính của anten có ảnh hưởng đến nhiễu 27
2.4.3.1 Các đặc điểm của anten VSAT . 27
2.4.3.2 Độ phân cách của anten: . 28
2.4.4 Các yêu cầu về chia sẽ tần số và mức ngưỡng nhiễu . 28
2.4.4.1 Tiêu chuẩn nhiễu trong mạng VSAT . 28
2.4.4.2 Các kỹ thuật hạn chế nhiễu 29
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30
Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ VSAT IP-STAR . 31
3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 31
3.2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VSAT IPSTAR 31
3.2.1 Giới thiệu về VSAT IPSTAR: . 32
3.2.2 Các ứng dụng của VSAT IPSTAR: . 33
3.3 KỸ THUẬT CỦA MẠNG VSAT IPSTAR . 34
3.3.1 Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo tần số: FDMA 34
3.3.2 Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo thời gian: TDMA . 35
3.3.3 Nguyên lý TDMA 36
3.3.4 Ưu điểm của TDMA 37
3.3.5 Sử dụng kỹ thuật mã FEC: 38
3.3.6 VSAT IPSTAR sử dụng (FDMA/TDM) 38
3.3.7 Ứng dụng kỹ thuật ghép kênh vào VSAT IPSTAR . 40
3.4 CÔNG NGHỆ CỦA IPSTAR . 41
3.4.1 Công nghệ đoạn không gian: . 41
3.4.2 Công nghệ đoạn mặt đất 42
3.4.3 Giao diện giao thức mạng mới . 42
3.5 NHỮNG ƯU THẾ VÀ NHƯỢC ĐIỂM . 43
3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG . 45
Phần II :TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VSAT IPSTAR PHƯƠNG PHÁP
THIẾT KẾ MẠNG VSAT IPSTAR 46
4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG . 46
4.2 CÁC THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TOÁN 47
4.3 BÀI TOÁN THỰC TẾ: 48
4.3.1 Giới thiệu chung . 48
4.3.2 Mô hình và các thông số của một tuyến thông tin. . 48
4.3.3 Tính toán góc ngẩng và góc phương vị 49
4.3.3.1 Góc ngẩng . 49
4.3.3.2 Góc phương vị 50
4.3.4 Tính toán kết nối đường lên (UPLINK) . 51
4.3.4.1 Công suất phát của trạm mặt đất PTXe . 51
4.3.4.2 Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe . 52
4.3.4.3 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương trạm mặt đất EIRPe 52
4.3.4.4 Tổng suy hao tuyến lên LU . 53
4.3.4.5 Độ lợi Anten thu G1 . 53
4.3.4.6 Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng của trạm mặt đất Ф1 . 53
4.3.4.7 Độ lùi đầu vào IBO 54
4.3.4.8 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên (C/No)U 54
4.3.5 Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK) 55
4.3.5.1 Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRXe 55
4.3.5.2 Tổng suy hao tuyến xuống LD 56
4.3.5.3 Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E 56
4.3.5.4 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat . 57
4.3.5.5 Độ lùi đầu ra OBO . 58
4.3.5.6 CS bức xạ đẳng hướng tương đương của một sóng mang EIRP1 . 59
4.3.5.7 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một sóng mang
(C/No)D1 59
4.3.5.8 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên
sóng mang (C/No)IM 60
4.3.5.9 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên
sóng mang (C/Noi)D . 61
4.3.5.10 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên s/m (C/No)t . 62
4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG . 62
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ MẠNG VSAT IPSTAR THỰC TẾ TẠI VIỆT NAM 64
5.1 Giới thiệu chương . 64
5.2 Tính toán đường truyền tuyến thông tin vệ tinh ThaiCom-1A đối với trạm mặt đất đặt tại Đà Nẵng. 64
5.2.1 Giới thiệu về vệ tinh và các thông số ban đầu 64
5.2.2 Tính toán thông số mạng (Network IPSTAR) . 66
5.2.2.1 Tính toán băng thông thực của nhóm UT . 66
5.2.2.2 Tính toán băng thông thực của trạm GW . 67
5.2.2.3 Tính toán băng thông thực của toàn mạng . 67
5.2.2.4 Tính toán (C/No)t yêu cầu toàn tuyến trong mạng . 67
5.2.2.5 Tính toán hiệu suất sử dụng băng thông . 67
5.2.3 Tính toán cự ly thông tin, góc ngẩng, góc phướng vị 67
5.2.3.1 Tính toán cự ly thông tin 67
5.3 Tính toán tuyến lên (UpLink). . 68
5.3.1 Công suất phát của trạm mặt đất PTXe . 68
5.3.2 Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe 69
5.3.3 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của trạm mặt đất EIRPe . 69
5.3.4 Tổng suy hao tuyến lên LU 69
5.3.5 Độ lợi Anten phát (/m2) G1 70
5.3.6 Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng của trạm mặt đất Ф1(dBW/m2). 70
5.3.7 Độ lùi đầu vào IBO . 70
5.3.8 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên (C/No)U . 71
5.3.8.1 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat . 71
5.3.8.2 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên một trạm mặt đất (C/No)U1 . 71
5. 4 Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK) . 72
5.4.1 Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRxe 72
5.4.2 Tổng suy hao tuyến xuống LD . 72
5.4.3 Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E . 73
5.4.4 Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat . 74
5.4.5 Độ lùi đầu ra OBO . 74
5.4.6 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của một sóng mang EIRP1 75
5.4.7 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một s/mang 75
5.4.8 Tỷ số s/mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên s/mang 75
5.4.9 Tỷ số s/mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên s/mang 76
5.4.10 Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên sóng mang (C/No)t . 76
5.5 Kết luận chương 78
Kết luận và hướng phát triển đề tài:
Tài liệu tham khảo .
Phần phụ lục