Hệ thống thông tin vệ tinh - chương 4

- HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH.
- B môn Thông tin vô tuyn ðại học công nghệ - ðHQG HN.
- Tính chất chung của mạng vệ tinh 2.
- Chương 4 – Mạng vệ tinh.
- Mỗi vệ tinh thông tin ñóng vai trò chuyển tiếp sóng trong mạng viễn thông.
- Trong trường hợp này các trạm mặt ñất cần phải thiết lập các ñường truyền ñể có thể sử dụng có hiệu quả tài nguyên các trạm lặp (repeater) vệ tinh và cho phép nhiều ñiểm trên mặt ñất truyền tải hoặc trao ñổi những thông tinh ñã yêu cầu.
- Tính chất chung của mạng vệ tinh.
- Cách mà một mạng vệ tinh cung cấp kết nối giữa các người dùng ñược gọi là liên kết, kết nối (connectivity).
- Ba dạng kết nối phổ biến là ñiểm-ñiểm (point-to-point), ñiểm-ña ñiểm (point- to-multipoint), và ña ñiểm tương tác (multipoint interactive).
- Như trong hình 4.1, thông tin từ trạm này tới trạm kia bằng một ñường dành riêng qua cùng một vệ tinh.
- Do ñó, ñể thông tin ñồng thời theo 2 hướng cần phải có 2 kết nối.
- ðó là cách thực hiện các kết nối ñiện thoại ñiển hình hoặc tương tác dữ liệu.
- Với cuộc gọi ñã ñược ấn ñịnh trước, kết nối có thể ñược giữ trong khoảng thời gian dành sẵn, hoặc ñược dành cho quá trình ñàm thoại - với cuộc gọi theo yêu cầu..
- Như trong hình 4.2, một trạm của tuyến lên (uplink) có thể truyền một luồng tín hiệu liên tục tới tất cả các trạm thu trong vùng phủ sóng.
- Nửa quảng bá của kết nối truyền một lượng lớn thông tin tổng hợp tới tất cả các ñiểm thu.
- Sau ñó những ñiểm này, có thể truyền các yêu cầu riêng của mình quay trở lại ñiểm ban ñầu qua cùng một vệ tinh.
- Cách này sẽ ñạt ñược hiệu quả cao nhất khi hầu hết thông tin ñược truyền từ trạm mặt ñất lớn (ở bên trái của hình).
- Các trạm nhỏ ở phía phải hình chỉ cần truyền các yêu cầu ñể thay ñổi luồng thông tin.
- Ví dụ, một thuê bao có thể yêu cầu tải về (download) các file thông tin bao gồm chương trình phần mềm hoặc các ñoạn phim ngắn, tất cả ñều ở dạng số.
- Yêu cầu này ñược trạm lớn thu nhận và sau ñó truyền các file qua kết nối quảng bá..
- Các mạng cáp ñồng và cáp quang trên mặt ñất có thể tạo ra tất cả các kiểu kết nối trên, nhưng chúng làm việc ñó bằng cách ghép các kết nối ñiểm-ñiểm lại với nhau.
- Còn mạng vệ tinh vốn ñã có ñặc tính ña ñiểm và có ưu thế hơn hẳn so với các mạng cố ñịnh trên mặt ñất bất cứ khi nào cần dùng tới các kết nối ña ñiểm.
- Trong thông tin số, băng thông ñược ño bằng bít trên giây (bps).
- Lịch sử thương mại của thông tin vệ tinh dựa trên ứng dụng của GEO, ở ñó các vệ tinh và các trạm mặt ñất ñược cố ñịnh với nhau.
- Ở chế ñộ dành sẵn này, quá trình thông tin ñược thiết lập và và duy trì liên tục trong một khoảng thời gian dài.
- Các khe này có thể lặp lại ñịnh kỳ ñể cung cấp một kênh thông tin gần như liên tục (cần cho truyền âm thanh và hình ảnh)..
- Các kênh thời gian TDM kết nối 4 trạm sử dụng kết nối ñiểm-ñiểm.
- Do ñó có thể cung cấp dịch vụ tốc ñộ bit không ñổi (CBR), thích hợp cho mọi dịch vụ thông tin.
- Khi ñược thiết lập, kết nối CBR ñược duy trì trong một quá trình dành sẵn, ñôi khi ñược ño bằng năm (các kênh truyền hình cáp) hoặc bằng giờ (các kênh dữ liệu băng rộng tạm thời).
- Các kết nối với băng thông dành sẵn về bản chất có thể là tương tự hoặc số.
- Ban ñầu, tất cả các kênh truyền vệ tinh là tương tự và băng thông ñược cố ñịnh khi thiết lập.
- Sự xuất hiện của thông tin số cho phép băng thông ñược sắp xếp lại mềm dẻo hơn, ñây là một lý do quan trọng ñể chuyển ñổi từ tương tự sang số.
- Một kết nối ñã cho có thể hỗ trợ một dòng dữ liệu số tốc ñộ 64 kbps, ñủ cho một kênh ñiện thoại chuẩn hoặc kết hợp các kênh dữ liệu tốc ñộ thấp.
- Người ñiều hành hoặc người dùng cấp cao mới có thể xác ñịnh các kênh sẽ ñược dùng như thế nào..
- Một cách có thể giải quyết vấn ñề này là là dùng cách phân bổ băng thông ñộng, còn gọi là ghép kênh thống kê, ñể ñiều chỉnh sự tiêu tốn của các kênh tới mức cần thiết..
- Với TSR, dung năng cố ñịnh của kênh tổng cộng của một kết nối ñã cho ñược chia thành các khe thời gian cố ñịnh tương ứng.
- Chuyển mạch gói, có thể ñược dùng ñể thêm sự phân bổ băng thông ñộng cho các kết nối có băng thông dành sẵn.
- Thay vì có dung lượng byte cố ñịnh, chuyển mạch gói truyền dữ liệu người dùng tới các kết nối như là nó ñến từ ñiểm truy cập.
- Cần có bộ ñệm ñể ñiều chỉnh các tốc ñộ ñến khác nhau của các luồng thông tin người dùng.
- Một gói kích thước cố ñịnh, ñược gọi là một Cell, sẽ phù hợp ñể dùng trong thông tin vệ tinh, nơi mà chúng có thể sử dụng cho dịch vụ băng thông dành sẵn, hoặc ATM và các loại chuyển mạch tế bào theo chuẩn quốc tế, ñược chấp nhận cho nhiều ứng dụng mà sự phân bổ băng thông ñộng mang lại nhiều lợi ích hơn là cách phân bổ tĩnh..
- Nếu trạm chủ có thể cung cấp kết nối vệ tinh, nó báo hiệu cho trạm có yêu cầu bằng cách phát âm mời quay số ngược lại máy ñiện thoại gốc..
- Người gọi bây giờ có thể nhập vào chuỗi quay số cho mạng biết thành phố ñích, tổng ñài nội hạt, và thuê bao ñược gọi.
- Nhờ mạng ñiều khiển, chuỗi quay số ñược chuyển tới trạm ñiều khiển ñể xác ñịnh trạm mặt ñất ñích (ở phía trên bên phải) và báo hiệu cho nó biết kết nối cần ñược thiết lập.
- Sau ñó trạm ñược gọi sẽ báo cho mạng ñiện thoại nội hạt hoàn thành kết nối tới máy ñược gọi cuối cùng (ñổ chuông ở máy ñược gọi).
- Khi máy ñược gọi nhấc máy thì cuộc ñàm thoại có thể bắt ñầu.
- Giải phóng kết nối sẽ ñược thực hiện ở phía ñối diện (máy ñược gọi)..
- Các mạng thông tin dữ liệu lớn sử dụng chuyển mạch gói do ưu thế nổi bật của chế ñộ truyền tải thông tin, cho dù theo kiểu ñiểm-ñiểm hoặc kiểu ñiểm-ña ñiểm (X.25, TCP/IP, ATM)..
- Có 2 cơ chế cơ bản của chuyển mạch gói: kênh ảo (còn gọi là ñịnh hướng kết nối – connection oriented) và bản tin (còn ñược gọi là không kết nối – connectionless)..
- Các kết nối quảng bá có ñược ñầy ñủ các ưu thế của vùng phủ sóng rộng của vệ tinh.
- Các trạm lặp vệ tinh GEO sẽ truyền một hoặc nhiều sóng mang chứa thông tin ñược phân phối.
- ðoạn BSS - Broadcasting Satellite Service của băng Ku có thể sử dụng ñược cho các ứng dụng quảng bá công suất cao như vậy.
- ðể có ñược kết nối ñiểm-ña ñiểm với mạng mặt ñất là rất ñắt, bởi vì chi phí ñể thêm cáp hoặc thiết bị cao tần ñể tới ñược ñiểm dịch vụ là tỷ lệ với số ñiểm.
- Chỉ có ñược hiệu quả kinh tế nếu nhiều dịch vụ có thể chia sẻ một mạng cáp phân phối chung..
- Truyền hình hoặc các dịch vụ video (và các dịch vụ khác tương tự) có thể coi là nguồn thông tin và giải trí công cộng phổ biến nhất.
- Nền công nghiệp quảng bá sử dụng thông tin vệ tinh như là phương tiện chính ñể truyền tải chương trình từ gốc chương trình (các mạng truyền hình, các chương trình truyền hình cáp, nơi tổ chức chương trình.
- Các trạm cũng tận dụng các trường quay của mình ñể có thể xây dựng nên các chương trình, các tin tức ñịa phương, và quảng cáo – vấn ñề quan trọng nhất ñối với sự thành công của một trạm truyền hình.
- Cho dù là chương trình trực tiếp hay phát băng thì các trạm truyền hình có thể chèn các ñoạn quảng cáo riêng của mình vào các khe thời gian ñã ñược dành sẵn bởi mạng hoặc nhà cung cấp.
- Các trạm và mạng có thể tự ñộng hóa các chức năng này ñể tăng hiệu suất và giảm lỗi..
- Một ñiều quan trọng ñối với các vệ tinh là có thể truyền các thông tin có ñộ tin cậy và và giá thành thấp.
- Một vệ tinh ñơn có thể sử dụng kết nối ñiểm-ña ñiểm ñể thực hiện chức năng này.
- Tận dụng vệ tinh cho truyền hình cáp.
- Có thể giảm chi phí bằng cách sử dụng một anten gương chung với nhiều bộ chiếu xạ, ñể thu tín hiệu từ các vệ tinh gần nhau..
- Với mục ñích mang lại các chương trình truyền hình cho những người có thu nhập thấp hơn, hệ thống truyền hình cáp sử dụng cáp ñồng trục và cáp quang ñể kết nối tới mỗi gia ñình qua một mạng phân phối ñiểm-ña ñiểm.
- Có thể thiết lập một studio nằm ở giữa ñầu hệ thống với mạng cáp phân phối ñể phát lại các chương trình thương mại và các chương trình có hạn chế.
- ðầu tiên là việc một số chương trình TH cáp có thể ñược phát miễn phí qua vệ tinh tới các anten gia ñình.
- Người dùng có thể mua một mộ giải mã Video Cipher II và trả phí hàng tháng hoặc hàng năm cho những nhà cung cấp ñể bộ giải mã có thể giải mã tần số của tín hiệu và xem ñược các chương trình..
- Các thuê bao có thể xem các kênh phim trả tiền theo thời gian xem vào bất kỳ lúc nào.
- Ứng dụng về về truyền dữ liệu bằng vệ tinh thông dụng nhất là quảng bá dữ liệu, như trong hình 4.11.
- Kết nối ñiểm-ña ñiểm ñược sử dụng ñể truyền thông tin dưới dạng số (các chữ số, các ký tự và hình ảnh ñã ñược nén) tới nhiều anten thu ở mặt ñất.
- Dữ liệu thường ñược truyền theo các gói, cho phép thông tin ñược ñánh ñịa chỉ tới các nơi nhận khác nhau..
- Một trạm mặt ñất trung tâm (bên phải hình), gửi lên vệ tinh một dòng gần như liên tục các gói tin.
- Nội dung của thông tin lấy từ máy chủ cơ sở dữ liệu kết nối với nó bằng một ñường riêng (Private line).
- Bởi vì bên trong mỗi gói có chứa ñịa chỉ nguồn và ñịa chỉ ñích, do ñó nó có thể ñược ñịnh tuyến theo bất cứ ñường nào thông qua các vệ tinh và cuối cùng là thông qua một mạng chuyển mạch gói mặt ñất như là mạng Internet..
- Các kết nối ñang ñược chuyển dần từ tương tự sang số ñể cải thiện hơn nữa chất lượng dịch vụ.
- Sử dụng kết nối ñiểm-ña ñiểm, âm thanh mono hoặc stereo thường ñược truyền lên vệ tinh bằng kỹ thuật “mỗi kênh một sóng mang”.
- Thông tin ñược thu bởi các trạm thu thanh AM hoặc FM truyền thống, ở ñó các kênh âm thanh sẽ ñược tách ra.
- Một trạm thu phải có một anten ñể thu ñược các thông tin bao gồm âm nhạc, tin tức, và quảng cáo trong nước.
- Thông tin và quảng cáo ñược chèn vào tại các studio giống như ở các trạm truyền hình..
- Một mạng vệ tinh theo kiểu hình lưới cung cấp một số kết nối tới nhiều trạm mặt ñất.
- Một kết nối ñiểm-ñiểm ñược duy trì liên tục ñược gọi là băng thông dành sẵn, hoặc là ñược gán trước.
- Chúng thường ñược dùng cho các ứng dụng ñặc biệt như các ñường trung kế lớn giữa các trung tâm chuyển mạch hoặc các kết nối tốc ñộ cao.
- Băng thông cần thiết cho mỗi liên kết phụ thuộc vào kiểu và dung lượng của thông tin cần ñược truyền tải.
- Ví dụ, các kênh băng hẹp có thể dùng cho thoại chất lượng cao hoặc hội nghị truyền hình chất lượng trung bình.
- Còn ở các nút nhỏ hơn, có thể có nhiều loại ứng dụng TDM như trung kế ñiện thoại, hội nghị truyền hình chất lượng cao, và truyền file hàng loạt giữa các máy tính lớn (mainframe)..
- Những người sử dụng lớn với liên kết ñiểm-ñiểm có thể dùng cách ghép kênh ñể kết hợp các dịch vụ số, bao gồm ñiện thoại, hội nghị truyền hình, và dữ liệu của mạng WAN.
- Ở phía bên phải hình, các dòng dữ liệu số tốc ñộ cao ñi tới các ñịa ñiểm khác thông qua kết hợp giữa vệ tinh và các kết nối ñiểm-ñiểm của mạng mặt ñất.
- Dạng tín hiệu cụ thể giữa các nút ñược lập trình trong một ma trận ñịnh tuyến và có thể ñược thay ñổi bất kỳ lúc nào bởi người ñiều hành (dùng một máy tính kết nối với một nút mạng bất kỳ.
- Nguyên lý cơ bản là ñể có thể quảng bá dữ liệu tới các vị trí hẻo lánh và thêm kết nối ngược lại qua cùng vệ tinh, mà không qua mạng mặt ñất.
- Như trong hình 4.3 ñã có ở ñầu chương, kết nối tương tác ña ñiểm cung cấp khả năng liên lạc 2 ñường bởi vì các VSAT nhận thông tin quảng bá từ trạm trung tâm và có thể truyền ngược lại với tốc ñộ dữ liệu thấp hơn.
- ðiều này khác với mạng ñiểm- ñiểm bởi vì các trạm remote không thể liên lạc trực tiếp với nhau nhưng có thể thông qua trạm trung tâm.
- Nguyên tắc thường ñược sử dụng là việc quảng bá dữ liệu truyền liên tục thông tin dưới dạng các gói hoặc TDM cho tất cả các VSAT (chuyển thành dạng bó – burst), ñể chúng có thể chia sẻ chung một kênh tần số.
- Trong mạng VSAT, người dùng có thể xem các vệ tinh như là các router hoặc chuyển mạch toll, không cần có các ñường dây, chuyển mạch ñiện thoại công cộng, hoặc thậm chí trong một số trường hợp cũng không cần các PBX.
- ðiểm nổi bật của mạng VSAT là nó có tính tương tác, cho phép thông tin 2 chiều giữa các trạm remote cùng hạng như là ở mạng mặt ñất.
- Nếu cần có kết nối hình lưới thực sự, các trạm phải có khả năng thông tin trực tiếp với nhau..
- Nhiều tính năng của mạng ISDN, như là thông tin thoại và dữ liệu ñồng thời có thể thực hiện ñược bằng VSAT.
- Với nhiều người dùng, các ưu ñiểm này giúp họ có thể sử dụng công nghệ VSAT cho hệ thống viễn thông riêng của mình..
- Sự phát triển của các hệ thống thông tin số tốc ñộ cao ñã làm mờ ñi ranh giới giữa việc truyền thoại, dữ liệu và video.
- Trong thực tế, có thể chuyển ñổi bất kỳ loại dịch vụ nào thành dạng số và sau ñó tận dụng chung các kết nối của mạng mặt ñất và vệ tinh.
- Multimedia bao gồm tất cả các dạng thông tin như: text, hình ảnh, audio và hình ảnh chuyển ñộng (video).
- Những ñiểm ñó sẽ có trong các mạng vệ tinh tiên tiến.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt