ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




Phạm Hồng Kiên






NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ VSAT
TDM/D-TDMA CHO MẠNG TRUYỀN DẪN
VIETTEL




Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60 52 70


LUẬN VĂN THẠC SĨ


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Trương Vũ Bằng Giang

Hà Nội - 2009




1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan bản luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm công nghệ VSAT
TDM/D-TDMA” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của
PGS. TS. Trƣơng Vũ Bằng Giang. Toàn bộ các kiến thức đƣợc trích lƣợc từ các
tài liệu đƣợc liệt kê đầy đủ và chi tiết. Cá nhân tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm nếu có sai phạm quyền tác giả.

Ngƣời làm cam đoan


Phạm Hồng Kiên



2
MỤC LỤC

MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
TỪ VIẾT TẮT 7
MỞ ĐẦU 9
CHƢƠNG 1 11
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 11
1.1. LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH……… … 11
1.2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH…………………………… 12
1.2.1. Phần không gian…………………………………………………… 12
1.2.2. Phân hệ mặt đất………………………………………………………13
1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH…………………………… 13
1.3.1. Ƣu điểm………………………………………………………………13
1.3.2. Nhƣợc điểm………………………………………………………… 13
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP GHÉP KÊNH……………………………………14
1.4.1. Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)………….………………… 14
1.4.2. Ghép phân chia theo thời gian (TDM)…………………….…………16
1.4.2.1. TDM tín hiệu tƣơng tự 16
1.4.2.2. TDM tín hiệu số 18
1.5. CÁC PHƢƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH……………………………………………………………………….19
1.5.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)…… …………………19
1.5.1.1. Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC) 21
1.5.1.2. Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC) 22
1.5.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)…………………… 23



3
1.5.3. Đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA (DETERMINISTRIC
TDMA)………………………………………………………………… 25

1.6. CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH……….27
CHƢƠNG 2 28
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG THÔNG TIN VSAT……………………………….28
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VSAT…………………………………28
2.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT…………………………28
2.2.1. Cấu hình mạng lƣới (MESH)…………………………………… 29
2.2.2. Cấu hình mạng sao (Star)…………………………………………….31
2.3. MẠNG THÔNG TIN VSAT FDM/SCPC HIỆN TẠI CỦA CÔNG TY
TRUYỀN DẪN VIETTEL……………………………………………… 31
2.3.1. Mục đích…………………………………………………………… 31
2.3.2. Sơ đồ khối hệ thống VSAT tại công ty truyền dẫn Viettel………… 32
2.3.3. Thiết bị sử dụng………………………………………………… 33
CHƢƠNG 3 36
CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA ( IDIRECT) ỨNG DỤNG CHO MẠNG
VIETTEL 36
3.1. CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA………………………………… 36
3.1.1. Cơ sở công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect )………… …… 36
3.1.2. Mạng VSAT băng rộng iDirect…………… ……………………… 37
3.1.2.1. Hƣớng ra (Outroute) iDirect TDM 38
3.1.2.2. Hƣớng vào (Inroute) iDirect 39
3.1.3. Cấu hình điển hình của trạm Remote và trạm Hub…… ……… 41
3.1.3.1. Một trạm VSAT điển hình 41
3.1.3.2. Một trạm gốc Hub điển hình 42
3.1.4. Ƣu điểm và nhƣợc điểm hệ thống VSAT TDM/D-TDMA…… 55



4
3.2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect) CHO
MẠNG TRUYỀN DẪN VIETTEL……………………………………… 57

3.2.1. Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị iDirect……… ……………57
3.2.2. Các bƣớc triển khai thực tế……………………… ……………… 60
KẾT LUẬN 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… …………76
PHỤ LỤC 77




5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống vệ tinh 12
Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số 15
Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số 15
Hình 1.4: Sơ đồ khối ghép 4 kênh theo thời gian 16
Hình 1.5: Ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh 17
Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số 19
Hình 1.7: Phân chia băng tần bộ phát đáp trên vệ tinh 20
Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA 22
Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA 22
Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA 23
Hình 1.12: Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat 24
Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian D-TDMA 26
Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống thông tin VSAT cung cấp dịch vụ di động 29
Hình 2.2 : Cấu hình mạng lưới 30
Hình 2.3 : Sơ đồ khối hệ thống VSAT FDM/SCPC 32
Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống thiết bị mạng VSAT Viettel 34
Hình 3.1: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA (iDirect ) 37
Hình 3.2: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra và 4 hướng vào 38
Hình 3.3: Cấu trúc mạng iDirect với một hướng ra 39

Hình 3.4: Cấu trúc mạng iDirect với các hướng vào 40
Hình 3.5: Cấu trúc một trạm VSAT điển hình 42
Hình 3.7: Cấu trúc IP của trạm Hub 45
Hình 3.8: Cấu trúc khung Idirect Hub 46
Hình 3.9: Bộ xử lý giao thức Hub 47



6
Hình 3.10: Cấu trúc Idirect NMS 50
Hình 3.11: Cấu hình QoS trong iBuilder 52
Hình 3.12: Thống kê IP dòng lên và xuống 53
Hình 3.13: Tình trạng cảnh báo 54
Hình 3.14: Cấu hình mềm dẻo hệ thống VSAT TDM/D-TDMA 55
Hình 3.15: Hệ thống thiết bị trạm Remote 56
Hình 3.16: Cấu trúc hệ thống với giải pháp thiết bị Idirect 58
Hình 3.17: Biểu đồ lưu lượng 58 trạm VSAT trong ngày 60
Hình 3.18: Biểu đồ lưu lượng Peak của 58 trạm Vsat 61
Hình 3.19: Rack lắp đặt thiết bị 5IF, bộ xử lý giao thức và NMS 65
Hình 3.20: Biểu đồ tỉ lệ rớt cuộc gọi 69
Hình 3.21: Biểu đồ tỉ lệ rớt kênh SDCCH – SDR 69
Hình 3.22: Biểu đồ thiết lập cuộc gọi thành công 70
Hình 3.23: Biểu đồ lưu lượng 70



7

TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt Nghĩa

BER Tỳ số lỗi bít
BEP Xác xuất lỗi bít
BUC Block Up Converter
BSS Dịch vụ vệ tinh quảng bá
C/N Tỷ số sóng mang/tạp âm
Codec Bộ mã hóa, giải mã
DDI Giao tiếp số trực tiếp
DEM Bộ giải điều chế
DEMUX Bộ tách kênh
Eb/No Tỷ số năng lƣợng của Bit/ Mật độ tạp âm
EIRP Công suất bức xạ vô hƣớng tƣơng đƣơng
FDM Ghép kênh phân chia theo tần số
FEC Sửa lỗi trƣớc
FM/FDMA Điều tần/Đa truy trập phân chia theo tần số
FSS Dịch vụ vệ tinh cố định
GEO Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh
HPA Bộ khuếch đại công suất lớn
IDU Khối bên trong
IMUX/OMUX Bộ ghép kênh vào/ ra
IF Tần số trung gian( Trung tần )
INTELSAT Tổ chức Vệ tinh viễn thông thế giới



8
LNA Bộ khuếch đại tạp âm thấp
LEO Vệ tinh quỹ đạo thấp
MCPC Đa kênh trên một sóng mang
MEO Vệ tinh quỹ đạo trung bình
MOD Bộ điều chế

Modem Bộ điều chế/giải điều chế
MSB Bít có ý nghĩa lớn nhất
MUX Bộ ghép kênh
NCC Trung tâm điều khiển mạng
ODU Khối bên ngoài
QPSK Điều chế pha bốn mức
PCM Điều xung mã
PSK Khóa dịch pha
RF Tần số vô tuyến, tần số radio
SCPC Truy nhập đơn kênh trên một sóng mang
TC Kênh mặt đất
TDM Ghép kênh phân chia theo thời gian
TDMA Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TM Độ dài của một đa khung
MSS Dịch vụ vệ tinh di động
VSAT Các trạm đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ




9
MỞ ĐẦU
Việt Nam là quốc gia có đƣờng biên giới trải dài với địa hình nhiều đồi núi,
hải đảo… xa đất liền, mỗi vùng địa hình khác nhau cần có phƣơng án truyền
thông thích hợp. Cáp sợi quang và viba giữ ƣu thế trong những ứng dụng triển
khai đƣờng trục, liên tỉnh tuy nhiên đối với những vùng không triển khai đƣợc
cáp quang hoặc viba và bị cô lập về mặt địa lý thì VSAT TDM/D-TDMA là
phƣơng án lựa chọn thích hợp nhất.
Với kích thƣớc nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong bất cứ địa hình nào: tòa nhà,
tầu, thuyền, xe cơ động…, mềm dẻo trong việc thay đổi cấu hình và lƣu lƣợng

cho các trạm VSAT, VSAT TDM/D-TDMA đã trở thành một ứng dụng hiệu
quả với các Tập đoàn, Tổng công ty và các công ty cỡ lớn hoặc vừa.
Đặc điểm rất quan trọng của mạng thông tin VSAT TDM/D-TDMA là có
thể vừa tiết kiệm đƣợc băng thông vệ tinh tối đa và vừa có thể triển khai đƣợc
rất nhiều các loại hình dịch vụ nhƣ: Internet, thoại, hội nghị truyền hình, dữ
liệu… Việc nghiên cứu về mạng VSAT TDM/D-TDMA có nghĩa thực tiễn rất
cao trong việc triển khai mạng này tại Việt Nam.
Luận văn bao gồm 4 phần:
Chƣơng 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh
Chƣơng 2: Giới thiệu về mạng thông tin VSAT
Chƣơng 3: Công nghệ VSAT TDM/D-TDMA và ứng dụng cho mạng truyền
dẫn Viettel.
Kết luận
Đề tài ” Nghiên cứu thử nghiệm công nghệ VSAT TDM/D-TDMA cho mạng
truyền dẫn Viettel” đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trƣơng
Vũ Bằng Giang, Khoa Điện tử- Viễn thông, Trƣờng Đại học Công nghệ- Đại
học Quốc Gia Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn chắc
chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận đƣợc những ý
kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn động nghiệp để luận văn
hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!



10
Hà Nội, ngày tháng năm 2009
Học viên


Phạm Hồng Kiên




11
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Kể từ khi ra đời, thông tin vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh
vực của đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thông. Với sự phát triển
không ngừng và vị thế đặc biệt, ngày nay hệ thống thông tin vệ tinh là một phần
thiết yếu trong hầu hết các mạng viễn thông diện rộng trên thế giới. Nó còn góp
phần quan trọng vào sự phát triển của các lĩnh vực khoa học khác nhƣ nghiên
cứu vũ trụ, địa chất, khí tƣợng học Sự hình thành các hệ thống thông tin diện
rộng cho phép chúng ta vƣợt qua khoảng cách về không gian và thời gian để
xích lại gần nhau trong một xã hội thông tin hiện đại.
1.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Thông tin vô tuyến qua vệ tinh là thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực truyền
thông mà mục tiêu của nó là đạt đƣợc gia tăng chƣa từng có về mặt cƣ ly và
dung lƣợng với mức chi phí thấp nhất. Chiến tranh thế giới lần thứ II đã góp
phần vào sự phát triển hai công nghệ rất khác nhau đó là Tên lửa và Viba, việc
kết hợp sử dụng thành công hai kỹ thuật đó đã mở ra kỷ nguyên thông tin vệ
tinh. Hệ thống tin vệ tinh liên tục đƣợc phát triển sau đó:
Năm 1957: Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên (Sputnik)
Năm 1958: Vệ tinh SCORE của Mỹ
Năm 1960: Vệ tinh ECHO
Năm 1958: Vệ tinh COURIER
Năm 1962: Các vệ tinh chuyển tiếp băng rộng: TELSTAR, RELAY
Năm 1965: Vệ tinh địa tĩnh thƣơng mại đầu tiên đƣợc phóng INTELSAT1.
Tiếp sau INTELSAT-I, hàng loạt các vệ tinh của INTELSAT đã ra đời với
những cải tiến đáng kể nhằm đáp ứng nhu cầu giảm giá thành dịch vụ, tăng dung
lƣợng kênh.

Các thế hệ vệ tinh INTELSAT tiếp theo đƣợc phóng lên quỹ đạo địa tĩnh trên
biển Thái Bình Dƣơng, Đại Tây Dƣơng & Ấn Độ Dƣơng là các thế hệ vệ tinh
INTELSAT II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, K, VII-A, VIII, VIII-A, K-FOS
(tính đến tháng 1 năm 1996). Đến tháng 6 năm 2001 vệ tinh INTELSAT-IX đầu



12
tiên đã đƣợc phóng thành công lên quỹ đạo. Tiếp sau đó là các vệ tinh khác
trong series INTELSAT-IX lần lƣợt đƣợc phóng lên quỹ đạo.
1.2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG VỆ TINH
Vệ tinh có hai nhiệm vụ là khuếch đại sóng mang thu đƣợc từ trạm mặt đất
trên tuyến lên để phát lại trên tuyến xuống và biến đổi tần số sóng mang nhằm
tránh đƣa trở lại một phần công suất phát vào máy thu.
Một tuyến thông tin vệ tinh đƣợc thiết lập giữa các trạm mặt đất với 1 vệ tinh
trong không gian.
Tr¹m ®iÒu
khiÓn
TTC&M
VÖ tinh


PhÇn kh«ng gian
M¸y ph¸t M¸y thu
U
p

lin
k
D

o
w
n

li
n
k
PhÇn mÆt ®Êt

Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống vệ tinh

1.2.1. Phần không gian
Phần không gian bao gồm vệ tinh và các phƣơng tiện trên mặt đất để điều
khiển và giám sát vệ tinh. Đó là các trạm TT&C (Tracking, Telemetry và
Command: bám, đo lƣờng từ xa và lệnh), cùng với trung tâm điều khiển vệ tinh,
thực hiện các hoạt động liên quan đến việc điều khiển, kiểm tra, giám sát & duy
trì hoạt động của vệ tinh thông qua các chức năng thiết yếu của vệ tinh đó.
Vệ tinh đƣợc cấu tạo bao gồm phần tải (payload) và phần thân (platform).
Phần tải: bao gồm các anten thu, phát và tất cả các thiết bị điện tử trợ giúp
cho việc truyền dẫn tín hiệu (phân hệ thông tin).
Phần thân: bao gồm các phân hệ phụ trợ trên vệ tinh:



13
- Đo lƣờng từ xa, bám và lệnh (TT&C).
- Nguồn điện.
- Điều khiển nhiệt độ.
- Điều khiển tƣ thế bay và quỹ đạo.
- Các thiết bị đẩy.

- Cấu trúc: Đảm bảo hỗ trợ về cơ khí cho tất cả các bộ phận trên vệ tinh, đồng
chỉnh chính xác, hỗ trợ cho điều khiển nhiệt.
1.2.2. Phân hệ mặt đất
Phân hệ mặt đất bao gồm các trạm mặt đất thực hiện chức năng thu, phát
thông tin. Các trạm mặt đất này thƣờng đƣợc kết nối với một mạng thông tin
mặt đất hoặc nối trực tiếp với thiết bị đầu cuối ngƣời sử dụng nhƣ trong trƣờng
hợp các trạm nhỏ (VSAT). Các trạm mặt đất đƣợc phân loại theo kích thƣớc của
chúng, kích thƣớc của trạm biến đổi tuỳ thuộc lƣu lƣợng cần vận chuyển và loại
tải (nhƣ điện thoại, truyền hình hay số liệu…). Trạm mặt đất loại lớn nhất đƣợc
trang bị anten đƣờng kính 30m (tiêu chuẩn A của INTELSAT), loại nhỏ nhất có
các anten 0,6m cho các trạm thu truyền hình trực tiếp.
1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA THÔNG TIN VỆ TINH
1.3.1. Ƣu điểm
- Vùng phủ sóng rộng: do vệ tinh cách xa mặt đất
- Độ tin cậy và chất lƣợng thông tin cao: do tuyến thông tin chỉ có 3 trạm, trong
đó vệ tinh đóng vai trò nhƣ trạm lặp, còn hai trạm đầu cuối trên mặt đất nên xác
xuất hƣ hỏng trên tuyến rất thấp.
- Tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế: hệ thống thông tin đƣợc thiết lập nhanh
chóng trong điều kiện các trạm mặt đất cách xa nhau. Đặc biệt hiệu quả kinh tế
cao trong thông tin cự ly lớn, thông tin xuyên lục địa.
- Đa dạng về loại hình dịch vụ
1.3.2 Nhƣợc điểm
- Trễ truyền dẫn qua vệ tinh cao hơn so với truyền dẫn qua Viba, cáp đồng, cáp
quang.



14
- Giá thành triển khai cho các link kết nối cao hơn so với các phƣơng tiện
truyền dẫn khác.

- Khó khăn trong việc triển khai truyền dẫn dung lƣợng lớn
- Chịu ảnh hƣởng nhiều của yếu tố thời tiết khi sử dụng băng tần Ku, Ka, đặc
biệt là hiện tƣợng SunOutage.
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP GHÉP KÊNH
1.4.1. Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)
Khái niệm ghép kênh theo tần số là tần số (hoặc băng tần) của các kênh khác
nhau, nhƣng đƣợc truyền đồng thời qua môi trƣờng truyền dẫn. Muốn vậy phải
sử dụng bộ điều chế, giải điều chế và bộ lọc băng.
A. Sơ đồ khối bộ ghép
Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh và tách kênh theo tần số nhƣ hình 1.2.
Sơ đồ có N nhánh, mỗi nhánh dành cho một kênh. Sơ đồ chỉ có một cấp điều
chế, nhƣng trong thực tế có nhiều cấp điều chế. Tuỳ thuộc môi trƣờng truyền
dẫn là vô tuyến, dây trần, cáp đối xứng hay cáp đồng trục mà sử dụng một số
cấp điều chế cho thích hợp.
B. Nguyên lý hoạt động
Phía phát: tín hiệu tiếng nói qua bộ lọc thấp để hạn chế băng tần từ 0,3 đến
3,4 kHz. Băng tần này đƣợc điều chế theo phƣơng thức điều biên với sóng mang
f
N
để đƣợc hai băng bên. Trong ghép kênh theo tần số chỉ truyền một băng bên,
loại bỏ băng bên thứ hai và sóng mang nhờ bộ lọc băng, nhƣ biễu diễn trên hình
1.3. Hình 1.3 nêu một thí dụ về truyền băng dƣới. Tại cấp điều chế kênh, khoảng
cách giữa hai sóng mang kề nhau là 4 kHz.



15
Bộ lọc
thấp
Bộ

điều
chế
Bô lọc
băng
f1
Bộ lọc
thấp
Bộ
điều
chế
Bô lọc
băng
f2
Bộ lọc
thấp
Bộ
điều
chế
Bô lọc
băng
fN
Bộ lọc
thấp
Bộ giải
điều chế
Bô lọc
băng
Bộ lọc
thấp
Bộ giải

điều chế
Bô lọc
băng
Bộ lọc
thấp
Bộ giải
điều chế
Bô lọc
băng
f1
f2
fN

Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống ghép kênh theo tần số
0.3 3.4
Băng tần
thoại
Băng dƣới Băng trên
Đặc tính suy hao - tần số của bộ lọc băng

Hình 1.3: Truyền băng dưới trong ghép kênh theo tần số
Cấp điều chế kênh hình thành băng tần cơ sở 60 /108 kHz. Từ băng tần cơ sở
tạo ra băng tần nhóm trung gian nhờ sóng mang nhóm trung gian. Từ băng tần
nhóm trung gian tạo ra băng tần đƣờng truyền nhờ một sóng mang thích hợp. N
bộ lọc băng tại đầu ra nhánh phát nối song song với nhau.
Phía thu: các bộ lọc băng tại nhánh phát và nhánh thu của mỗi kênh có băng
tần nhƣ nhau. Đầu vào nhánh thu có N bộ lọc băng nối song song và đóng vai
trò tách kênh. Bộ điều chế tại nhánh phát sử dụng sóng mang nào thì bộ giải
điều chế của kênh ấy cũng sử dụng sóng mang nhƣ vậy. Tín hiệu kênh đƣợc giải
điều chế với sóng mang và đầu ra bộ giải điều chế ngoài băng âm tần còn có các




16
thành phần tần số cao. Bộ lọc thấp loại bỏ các thành phần tần số cao, chỉ giữ lại
băng âm tần.
Ghép kênh theo tần số có ƣu điểm là các bộ điều chế và giải điều chế có cấu
tạo đơn giản (sử dụng các diode bán dẫn), băng tần mỗi kênh chỉ bằng 4 kHz
nên có thể ghép đƣợc nhiều kênh. Chẳng hạn, máy ghép kênh cáp đồng trục có
thể ghép tới 1920 kênh. Tuy nhiên do sử dụng điều biên nên khả năng chống
nhiễu kém.
1.4.2. Ghép phân chia theo thời gian (TDM)
Khi có nhiều tín hiệu có tần số hoặc băng tần nhƣ nhau cùng truyền tại một
thời điểm phải sử dụng ghép kênh theo thời gian. Có thể ghép kênh theo thời
gian các tín hiệu analog hoặc các tín hiệu số. Dƣới đây trình bày hai phƣơng
pháp ghép kênh này.
1.4.2.1. TDM tín hiệu tƣơng tự
A. Sơ đồ khối bộ ghép
Sơ đồ khối TDM 4 kênh nhƣ hình 1.4.
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Phát
xung
đồng bộ

Đƣờng
truyền
Bộ chuyển mạch
Tín hiệu
analog
1
2
3
4
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Tín hiệu
analog
1
2
3
4
Bộ phân phối
Thu
xung
đồng bộ

Hình 1.4: Sơ đồ khối ghép 4 kênh theo thời gian
B. Nguyên lý hoạt động

Bộ lọc thấp hạn chế băng tần tín hiệu thoại analog tới 3,4 kHz. Bộ chuyển
mạch đóng vai trò lấy mẫu tín hiệu các kênh, vì vậy chổi của bộ chuyển mạch
quay một vòng hết
s

125
, bằng một chu kỳ lấy mẫu. Chổi tiếp xúc với tiếp điểm
tĩnh của kênh nào thì một xung của kênh ấy đƣợc truyền đi. Trƣớc hết một xung



17
đồng bộ đƣợc truyền đi và tiếp theo đó là xung của các kênh 1, 2, 3 và 4. Kết
thúc một chu kỳ ghép lại có một xung đồng bộ và ghép tiếp xung thứ hai của các
kênh. Quá trình này cứ tiếp diễn liên tục theo thời gian. Để phía thu hoạt động
đồng bộ với phía phát, yêu cầu chổi của bộ phân phối quay cùng tốc độ và đồng
pha với chổi của bộ chuyển mạch. Nghĩa là hai chổi phải tiếp xúc với tiếp điểm
tĩnh tại vị trí tƣơng ứng. Yêu cầu đồng bộ giữa máy phát và máy thu sẽ đƣợc đáp
ứng nhờ xung đồng bộ.
Phía thu, sau khi tách dãy xung của các kênh cần khôi phục lại tín hiệu analog
nhờ sử dụng bộ lọc thấp giống nhƣ bộ lọc này tại phía phát.
Hình ảnh ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh đƣợc minh hoạ tại hình 1.5.
S1(t)
S2(t)
t
XR(t)
t
t
t
S3(t)

XĐB XĐB XĐBXĐB
1
1
1
2
2
2
3
3
3
s

125

Hình 1.5: Ghép kênh theo thời gian tín hiệu 3 kênh



18
1.4.2.2. TDM tín hiệu số
A. Sơ đồ khối bộ ghép
Sơ đồ khối bộ ghép TDM tín hiệu số đƣợc thể hiện tại hình 1.6.
B. Nguyên lý hoạt động
Quá trình hoạt động của bộ chuyển mạch và bộ phân phối đã đƣợc trình bày
trong phần TDM tín hiệu tƣơng tự (analog). Sau đây trình bày hoạt động TDM
tín hiệu số.
Phía phát: sau khi lấy mẫu tín hiệu thoại analog của các kênh, xung lấy mẫu
đƣợc đƣa vào bộ mã hoá để tiến hành lƣợng tử hoá và mã hoá mỗi xung thành
một từ mã nhị phân gồm 8 bit.
Các bit tin này đƣợc ghép xen byte để tạo thành một khung nhờ khối tạo

khung. Trong khung còn có từ mã đồng bộ khung đặt tại đầu khung và các bit
báo hiệu đƣợc ghép vào vị trí đã quy định trƣớc. Bộ tạo xung ngoài chức năng
tạo ra từ mã đồng bộ khung còn có chức năng điều khiển các khối trong nhánh
phát hoạt động.
Phía thu: dãy tín hiệu số đi vào máy thu. Dãy xung đồng hồ đƣợc tách từ tín
hiệu thu để đồng bộ bộ tạo xung thu. Bộ tạo xung phía phát và phía thu tuy đã
thiết kế có tốc độ bit nhƣ nhau, nhƣng do đặt xa nhau nên chịu sự tác động của
thời tiết khác nhau, gây ra sai lệch tốc độ bit. Vì vậy dƣới sự khống chế của dãy
xung đồng hồ, bộ tạo xung thu hoạt động ổn định. Khối tái tạo khung tách từ mã
đồng bộ khung để làm gốc thời gian bắt đầu một khung, tách các bit báo hiệu để
xử lý riêng, còn các byte tin đƣợc đƣa vào bộ giải mã để chuyển mỗi từ mã 8 bit
thành một xung. Do bộ phân phối hoạt động đồng bộ với bộ chuyển mạch nên
xung của các kênh tại đầu ra bộ giải mã đƣợc chuyển vào bộ lọc thấp của kênh
tƣơng ứng. Đầu ra bộ lọc thấp là tín hiệu thoại analog. Bộ tạo xung phía thu điều
khiển hoạt động của các khối trong nhánh thu.



19
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Tín hiệu
analog
1

2
3
4
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
Bộ lọc
thấp
1
2
3
4
Tín hiệu
analog
Bộ mã
hóa
Tạo
xung
Bộ tạo
xung
Tái tạo
khung
Bộ giải
mã
Tách
đồng hồ
Bộ tạo

xung
Bộ phân
phối
Bộ chuyển
mạch
Đƣờng
truyền

Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống TDM tín hiệu số

1.5. CÁC PHƢƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH
Trong hệ thống thông tin vệ tinh có một hoặc vài vệ tinh, các trạm mặt đất thì
rất nhiều. Vấn đề làm sao cho cùng một thời điểm các trạm mặt đất cùng liên lạc
với nhau thông qua vệ tinh đó. Từ đó vấn đề đƣợc đặt ra là dùng cách nào để
cho các trạm mặt đất truy nhập vệ tinh, đó là phƣơng pháp truy nhập vệ tinh. Hệ
thống thiết bị nối giữa anten thu và anten phát vệ tinh là bộ lặp (repeater), bộ lặp
này thông thƣờng bao gồm một hoặc nhiều kênh liên lạc và cũng đƣợc gọi là bộ
phát đáp (transponder), chúng cùng làm việc song song trên các dải tần con khác
nhau của băng tần rộng đƣợc ấn định. Hiện nay ba kĩ thuật đa truy nhập cơ bản
đƣợc sử dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh đó là:
- Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA – Frequency Division Multiple
Access).
- Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA – Time Division Multiple
Access).
- Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access).
Trong luận văn này chúng ta tập chung vào phân tích hai kỹ thuật đa truy nhập
FDMA và TDMA.
1.5.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
Theo phƣơng thức này mỗi trạm mặt đất đƣợc phân bổ một dải tần số trong

băng tần quy định chung cho toàn bộ hệ thống. Dải thông của vệ tinh đƣợc phân



20
chia cho cỏc b phỏt ỏp, mi b phỏt ỏp thng cú rng l 36MHz; 72MHz
hoc 140MHz. Mi b phỏt ỏp li cú th chia nh thnh cỏc di con, mi di
con li c phõn b cho cỏc súng mang do mt trm mt t phỏt i. Cn thit
l phi cú khong bo v thớch hp gia cỏc di con trỏnh chng ln ph gia
cỏc kờnh nh ch ra trờn hỡnh 1.7.
Băng tần bộ phát đáp
f
P
Khoảng tần số bảo vệ
f
1
f
3
f
2
f
n
f
h
f
l
f
n-1

Hỡnh 1.7: Phõn chia bng tn b phỏt ỏp trờn v tinh


Hỡnh trờn ch ra mt vớ d in hỡnh cho phng phỏp FDMA ca mt mng cú
ba trm mt t A,B,C, mi trm mt súng mang.
b) Các kênh tín hiệu băng gốc

A

B

C
đến B đến C
đến Cđến A
đến A đến B
t nến là TDM
f nếu là FDM
A B C
a) Các sóng mang phát
Băng thông bộ phát đáp
c) Sơ đồ khối trạm mặt đất A
MUX Điều chế Máy phát
Máy phát
B
C
Phân kênh
và
chọn kênh

A

B


C
Các kênh
tiếng

Đến ng-ời
sử dụng

Anten
Giải điều chế

Hỡnh 1.8: H thng FDMA cú ba trm, mi trm mt súng mang




21
Phƣơng pháp FDMA có ƣu điểm: là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá
thành thấp, không cần đồng bộ giữa các trạm mặt đất; nhƣng cũng có các nhƣợc
điểm sau:
- Thiếu tính mềm dẻo: khi có sự phân bổ lại lƣu lƣợng cần phải thay đổi lại kế
hoạch phân bổ tần số, băng thông các bộ lọc của các trạm mặt đất.
- Khi số lƣợng các trạm truy nhập tăng cần giảm công suất của vệ tinh để tránh
các hiện tƣợng xuyên điều chế.
- Có hai loại kỹ thuật đa truy nhập FDMA là kỹ thuật:
+ MCPC (Multiple Channel Per Carrier): đa kênh trên mỗi sóng mang
+ SCPC (Single Channel Per Carrier): mỗi kênh một sóng mang
1.5.1.1. Đa truy nhập nhiều kênh trên một sóng mang (MCPC)
Kỹ thuật MCPC: Trong trƣờng hợp này trạm phát A sẽ ghép kênh các tín
hiệu băng gốc truyền cho các trạm B,C,D và tín hiệu ghép kênh này sẽ điều chế

sóng mang trên một băng tần dành cho trạm A. Ở trạm thu B nó sẽ tách lấy tín
hiệu cao tần dành cho nó bằng bọ lọc cao tần RF thích hợp. Sau khi giải điều chế
nó sẽ tách lấy tín hiệu thông tin dành cho trạm B. Trong kỹ thuật này bộ lọc
băng gốc đƣợc thiết kế cho từng trạm phát cụ thể và vì vậy phải đƣợc thiết kế lại
mỗi khi dung lƣợng truyền bị thay đổi. Kỹ thuật MCPC lại có thể phân ra hai
loại là FDM/FDMA và TDM/FDMA.
- FDM/FDMA
Trong kỹ thuật FDM/FDMA thì các tín hiệu băng gốc đƣợc ghép kênh phân chia
tần số sau đó điều sóng mang theo kiểu đa truy nhập FDMA.
- TDM/FDMA
Trong TDM/FDMA thì các tín hiệu băng gốc đƣợc ghép kênh phân cực chia
thời gian sau đó điều pha sóng mang theo kiểu đa truy nhập FDMA.





22
FDM
MULTIPLEX
FDM MOD TX
TDM
MULTIPLEX
PSK MOD TX
A/D
A/D
VỆ TINH
User
User
User

User
User

Hình 1.9: Mô hình truyền dẫn FDM/FDMA và TDM/FDMA
1.5.1.2. Truy nhập một kênh trên một sóng mang (SCPC)
Kỹ thuật SCPC: Khi mỗi trạm cần liên lạc với nhiều trạm nhƣng lƣợng thông
tin trong ngày là rất ít thì khi đó kỹ thuật MCPC sẽ trở lên lãng phí băng tần.
Trong trƣờng hợp này ngƣời ta sử dụng kỹ thuật SCPC ,mỗi kênh đƣợc truyền
trên một sóng mang.

FDM MOD
A/D
PSK MOD
PSK MOD
TX
TX
TX
VỆ TINH
User
User
User


Hình 1.10: Mô hình truyền dẫn SCPC/FDMA
- Ƣu điểm của phƣơng thức đa truy nhập FDMA:



23
+ Đơn giản do không cần đồng bộ

- Nhƣợc điểm của phƣơng thức đa truy nhập FDMA:
+ Thiếu linh hoạt khi thiết lập lại cấu hình, do mỗi khi có sự ấn định lại thì bộ
lọc máy thu phải thay đổi lại. Điều này đúng cho MCPC,còn SCPC đã tránh
đƣợc hạn chế này.
+ Giảm dung lƣợng truyền khi số sóng mang tăng, điều này là do nhiễu giao
thoa xuất hiện trong bộ khuếch đại không tuyến tính.
+ Cần điều chỉnh công suất các sóng mang để tại đầu vào vệ tinh chúng có công
suất gần nhƣ nhau nhằm tránh hiện tƣợng đè nén tín hiệu yếu.
1.5.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)
Trong đa truy nhập TDMA, toàn bộ băng thông của bộ phát đáp đƣợc sử dụng
cho mỗi trạm, tuy nhiên mỗi trạm chỉ sử dụng một khe thời gian dành cho nó.
Giữa hai khoảng thời gian cạnh nhau cần để ra một khoảng thời gian phòng vệ
(guard time) sao cho các sóng mang không chồng lấn nhau trong bộ phát đáp.
Các trạm cần phải đƣợc đồng bộ chính xác để phân chia dung lƣợng truyền của
mỗi bộ phát đáp. Các trạm thƣờng xuyên nhận đƣợc thông tin gửi cho nó. Sóng
mang trong TDMA luôn là sóng mang đƣợc điều chế số.
NB
A
……….
Khung TDMA
Cụm chuẩn Cụm lưu lượng

Hình 1.11: TDMA và mô hình khung TDMA
Hình dƣới cho ta thấy hình ảnh về một khung 2ms TDMA theo chuẩn
INTELSAT.



24


RB1 TBa RB2 TBb RB1
Guard Time
Carrier and bit
Timing recovery
Unique
Word
TTY SC VOW VO CDC
176 24 8 8 32 32
8
Carrier and bit
Timing recovery
Unique
Word TTY SC VOW VO TRường tín
176 24 8
8
32 32 nx64

Hình 1.12. Mô hình khung 2ms chuẩn Intelsat
Khung đƣợc hình thành trên vệ tinh bao gồm tất cả các burst của các trạm mặt
đất đƣợc đặt cạnh nhau, giữa chúng có một khoảng thời gian bảo vệ (guard time
- GT) để phòng chống sự can nhiễu có thể có. Chiều dài một khung là 2ms, GT
chiếm 64 mức hay 1ns. Trong một khung bao gồm hai loại burst:
- Burst của các trạm chuyển tin (Traffic Station) có phần mào đầu gồm 280 mức
sóng mang hoặc 560 bit và một trƣờng tin dài nx64 mức (n nguyên dƣơng).
- Burst của các trạm tham chiếu (Reference Station) gồm 288 mức sóng mang
hoặc 576 bit và không có trƣờng tin. Trạm tham chiếu chỉ có tác dụng đồng bộ
cho hệ thống. Tất cả các trạm muốn truyền tin phải đồng bộ hoạt động của mình
đối với trạm tham chiếu bằng cách đặt burst của chúng sau một thời gian trễ nhất
định đối với các burst tham chiếu. Do vai trò quan trọng của burst tham chiếu