Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống thông tin di động vệ tinh

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN

 VỆ TINH DI ĐỘNG 2

I. Sự phát triển của ngành viễn thông di động 2

I.1. Hệ thống mặt đất 2

I.1.1 Hệ thống thông tin vệ tinh : 4

I.1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh 7

I.1.3 Các kế hoạch kinh doanh 16

I.1.4 Những quan tâm điều chỉnh 16

I.1.5 Những quan tâm 16

I.1.6 So sánh các hệ thống thông tin di động 18

I.1.7 Giới hạn thực tế 19

I.1.8 Các hệ thống vệ tinh có liên quan 21

CHƯƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN VỆ TINH DI ĐỘNG 24

II.1 Giới thiệu 24

II.2: Giao diện vô tuyến 25

II.3 Phát triển hệ thống 29

II.3.1 Các ảnh hưởng 30

II.3.1.1. Kiểu dịch vụ thông tin 30

II.3.1.2 Thị trường 31

II.3.1.3. Vùng phủ sóng 33

II.3.1.4. Chi Phí 33

II.3.2 Các ràng buộc và hạn chế 33

II.3.2.2 Mạng 34

II.3.2.3. Phần cứng 34

II.3.2.4. Các vấn đề liên quan 35

II.3.3 Tổng hợp hệ thống 35

II.3.4 Phân tích về sự cân đối kỹ thuật 35

II.3.5 Tác động của độ cao của vệ tinh 37

II.4 Những vấn đề về mạng 38

II.4.1 Quản lí di động 46

II.4.1.1. kết nối mạng và chuyển vùng 47

II.4.1.2. Xử lí cuộc gọi 50

II.4.1.3 Chuyển giao 51

II.5 Quản lý mạng 57

II.5.1 Quản lý tài nguyên sóng vô tuyến 59

II.5.1.1: Quản lý băng tần: 59

II.5.1.2 Phân tích lưu lượng 67

KẾT LUẬN 68

CÁC CHỮ VIẾT TẮT 69

 

 

doc71 trang | Chia sẻ: huong.duong | Lượt xem: 1025 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống thông tin di động vệ tinh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
làm giảm nhẹ vấn đề thiếu hụt phổ tần số do sự cạnh tranh căng thẳng trong thương mại đối với dịch vụ thông tin di động. Một phương pháp hiệu quả hơn là làm giảm kích thước của búp sóng của một vệ tinh địa tĩnh, do đó có thể cải thiện việc tái sử dụng tần số, hệ số tái sử dụng tần số trong vòng một thập kỷ qua đã cải thiện lên đến 20. Việc kết hợp giữa sử dụng vệ tinh quỹ đạo thấp và búp sóng hẹp có thể sẽ làm tăng khả năng sử dụng lại tần số trên toàn cầu do phạm vi phủ sóng nhỏ của búp sóng của vệ tinh ở độ cao thấp. Hệ thống Iridium được tuyên bố rằng hệ số tái sử dụng tần số của nó là 180 lần với 2150 búp sóng hoạt động. Các phương pháp điều chế và đa truy nhập cũng ảnh hưởng đến dung lượng của hệ thống trong việc thay đổi quy mô hệ thống. ảnh hưởng của sự che khuất và đa đường cũng giới hạn thông lượng của các kệnh vệ tinh dùng cho di động, đặc biệt đối với các kênh di động mặt đất. Ta đã biết rằng hướng của anten, tốc độ di chuyển của phương tiện và các đặc tính môi trường sẽ có ảnh hưởng tới đặc tính của kênh. Thông lượng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng anten di động định hướng và vận hành trong các môi trường không có chướng ngại nhưng phải cân bằng với độ phức tạp, chi phí của thiết bị và độ tin cậy của đường truyền. Các ảnh hưởng do đa đường và che khuất có thể được giảm đi một phần bằng cách lựa chọn kỹ thuật mã hoá, điều chế thích hợp và cơ chế da truy nhập như được mô tả. Một giải pháp triệt để hơn là sử dụng phân tập không gian, nhưng việc này đòi hỏi phải nhìn thấy nhiều hơn một vệ tinh và có sự hỗ trợ của mạng. Một giải pháp hiệu quả về chi phí là phát triển sự hợp tác giữa những người sử dụng. Do hệ thống hàng không và hàng hải ít phải chịu ảnh hưởng của sự che khuất và kích thước anten, nên có thể được hỗ trợ tốc độ cao. Tương tự, ta có thể đạt được tốc độ cao đối với các ứng dụng di động mặt đất cố định, trong khiđó, các ứng dụng không yêu cầu thời gian thực, kỹ thuật chuyển tiếp và lưu trữ cũng có thể cung cấp một biện pháp tin cậy. Yêu cầu về sức khoẻ đối với bức xạ cũng tạo nên một ngưỡng đối với tốc độ của hệ thống đối với các ứng dụng cầm tay, vì công suất truyền đi từ các thiết bị cầm tay này bắt buộc phải hạn chế một cách khắt khe, do đo dẫn đến việc tín hiệu thu được ở vệ tinh là rất thấp. Vấn đề này có thể được giảm bớt bằng cách cải tiến hệ số G/T hoặc giảm suy hao trên đường truyền bằng cách sử dụng các vệ tinh có độ cao thấp. Do đó, các hệ thống cung cấp dịch vụ cầm tay sẽ luôn phải sử dụng số lượng lớn các búp sóng và nhiều hệ thống trong số đó sử dụng các quỹ đạo thấp hoặc trung bình để giảm suy hao trên đường truyền. Chúng ta dã đề cập đến việc thiết kế chòm vệ tinh về mặt quỹ đạo. Bây giờ phải xem xét đầy đủ hơn vì vấn đề này có ảnh hưởng rất lớn đến kiến trúc hệ thống, ảnh hưởng của các đặc tính quỹ đạo có thể được các nhà khai thác hiểu khác nhau, dẫn đến sự da dạng về kiến trúc và chòm vệ tinh. Ví dụ một nhà khai thác quen thuộc với công nghệ thông tin liên vệ tinh có thể thích sử dụng ISL hơn, cũng cùng lý do đó, một nhà khai thác khác có thể lựa chọn một hệ thống vệ tinh địa tĩnh phức tạp như chòm vệ tinh LEO hoặc MEO. II.3 Phát triển hệ thống Dự án kinh doanh thương mại có thể dựa vào công nghệ, trong khi đó các sản phẩm mang tính cách mạng được đưa ra thị trường với giả thiết sản phẩm đó sẽ thu hút, hấp dẫn khách hàng, hoặc sản phẩm có thể được phát triển phục vụ nhu cầu thực hay các nhu cầu dự đoán được thông qua việc nghiên cứu thị trường. Hầu hết các dự án MSS hiện nay đều dựa trên các phân tích có tính bao quát về thị trường do các nhà khai thác tư nhân thực hiện, trong dó cho thấy khả năng đầu tư lớn cho hệ thống MSS. Các vấn đề chính ảnh hưởng đến kiến trúc hệ thống MSS thương mại có thể được tổng kết sau đây: Dịch vụ thông tin; Các đặc tính thiết bị đầu cuối của người sử dụng; Vùng phục vụ ; Sự phân bố lưu lượng; Dung lượng hệ thống; Chất lượng dịch vụ; Kết nối mạng lưới; Công nhgệ tầu vũ trụ; Băng tần hoạt động; Các đặc tính quỹ đạo; Việc phóng tầu; Rủi ro về tài chính và thời hạn hoạy động; Chi phí và các mục đích doanh thu; Do có nhiều sự phụ thuộc ngay tai bên trong hệ thống, việc phát triển hệ thống MSS sẽ được mô tả như là một quá trình tối ưu hoá lặp nhiều lớp có cấu trúc dạng từ trên xuống dưới, trong đó việc tổng hợp hệ thống thực hiện từ trên xuống các lớp dưới theo tiến trình lặp, như vậy các mối liên hệ trong thiết kế được hiểu rõ hơn và sát với thực tế. Khái niêm về việc phát triển hệ thống dựa theo thị trường. Một vài quá trình lặp cần thiết được thực hiện cho đến khi đạt được một giải pháp khả thi. Thiết kế ban đầu này sẽ được phát triển thành thiết kế chi tiết trên cơ sở hiện trạng vế công nghệ, chi phí, lịch trình. Nêu thiết kế chi tiết đưa ra một thông số phi thực tế thì các yêu cầu sẽ phải điều chỉnh lại cho đến khi tim được một giải pháp khác chấp nhận được, các thông số kỹ thuật thiết kế chi tiết được sử dụng để phát triển toàn bộ các phần tử của hệ thống có thể lại được tính toán qua một số vòng lặp. Các phần tử của hệ thống sẽ được tích hợp và kiểm tra cho đến giai đoạn có thể kết hợp được cả các yếu tố kỹ thuật và kinh doanh, cuối cùng, cùng với kinh nghiệm vận hành và xu hướng thị trường sẽ được sử dụng cho việc hoạt định chiến lược trong tương lai. Do có nhiều thay đổi trong các giả thiết và các điều kiện bắt buộc, hệ thống MSS không những bị giới hạn trong các quy định bắt buộc khắt khe mà còn phải có một tập các yêu cầu trong các giải pháp cụ thể, Ví dụ dưới đây sẽ minh hoạ các thay đổi trong việc thiết kế hệ thống và các giả thiết được các nhà phát triển hệ thống sử dụng. II.3.1 Các ảnh hưởng Các vấn đề như dịch vụ thông tin, thị trường, vùng phục vụ và chi phí tạo ra mô hình cơ bản cho thiết kế ban đầu. Chi tiết vấn đề này được đề cập chi tiết trong phần dưới đây. II.3.1.1. Kiểu dịch vụ thông tin Các dịch vụ được xếp thành các loại chính sau: Tốc đọ bít thấp (chỉ một vài bít đến 1kbps), thời gian thực (ví dụ dẫn đường tự động trong hàng không) hoặc thời gian thực (thư điện tử, SCADA); Tốc độ bít trung bình (1-20kbps), thoại Fax, dữ liệu,... Tốc độ bít cao (20-64kbps); Băng rộng (>64kbps); Kích thước và các đặc tính của chòm phụ thuộc vào kiẻu dịch vụ mà nó cung cấp. Đối với các ứng dụng không phải thời gian thực, việc phủ sóng liên tục trong khu vực dịch vụ cần phải đáp ứng thoả đáng; Tuy nhiên, đối với các dịch vụ tương tác với nhau trong đó phải đảm bảo độ trễ về thời gian, thì cần phải cung cấp vùng phủ sóng liên tiếp và giảm độ cao của quỹ đạo một cách hợp lý. Các quỹ đạo thấp có thể giảm được suy hao đường truyền nhưng mặt khác, số lượng vệ tinh trong chòm vệ tinh sẽ lớn lên, mạng lưới sẽ phức tạp hơn và việc bảo dưỡng chòm cũng khó khăn hơn. Tăng độ cao của vệ tinh sẽ làm tăng độ trễ đến ngưỡng trên, làm giảm được số lượng của vệ tinh nhưng công suất phát của vệ tinh phải tăng và số lượng búp sóng sẽ giảm. Do đó các nhà khai thác như ORBCOM chào hàng các sản phẩm ít nhạy cảm đối với độ trễ. Tuy nhiên các nhà khai thác khác như Teledesic đã lựa chọn các quỹ đạo thấp để đạt được độ trễ truyền dẫn nhỏ có thể so sánh được với các hệ thống mặt đất nhưng phải chi phí cho số lượng vệ tinh lớn hơn và mạng phức tạp hơn, trong khi đó một số nhà khai thác khu vực sử dụng quỹ đạo địa tĩnh vì nó cho phép giảm chi phí, rủi ro và cho đường truyền có chất lượng ổn định hơn.. Các nhà thiết kế hệ thống Iridium ưa chuộng quỹ đạo mặt đất thấp, kết hợp với các đường truyền vệ tinh để kết nối mạng lưới nhằm giảm độ phức tạp của phần mặt đất. Các hệ thống ICO Global đã đạt được các mục đích tương tự khi sử dụng quỹ đạo mặt đất trung bình dùng các đường kết nối mặt đất. Yêu cầu về tốc độ dịch vụ cũng có ảnh hưởng lớn đến kích thước đầu cuối và chi phí, cungf với độ phức tạp và EIRP của vệ tinh. II.3.1.2 Thị trường Phạm vi và tiềm năng của thị trường quyết định kích thước, dung lượng phần không gian và giá cả của thiết bị đầu cuối, giá cả dịch vụ và vùng phục vụ. Một vài khả năng của thị trường hiện tại là Thông tin cá nhân đối với các nước đang phát triển ; Thông tin ở các vùng xa xôi như điện thoại vùng nông thôn, điện thoại công cộng ở các địa phương vùng xa hoặc để phục vụ các cơ quan của chính phủ ; Thông tin dùng cho ngành công nghiệp vận tải; Dịch vụ nhắn tin khu vực hoặc toàn cầu; Dịch vụ nhắn tin ngắn trong khu vực hoặc toàn cầu như email, các ứng dụng kiểu SCADA; Các dịch vụ băng rộng như tải dữ liệu từ Internet, truy nhập ISDN hay truyền hình. Khả năng của người sử dụng có thể chi trả và kiểu sử dụng như kinh doanh, giải trí, cứu hộ hay thông tin với các vùng xa sẽ quyết định các loại dịch vụ, độ phức tạp và chi phí cho hệ thống và giá cả địch vụ. Hệ thống với mục tiêu dùng cho thông tin cá nhân sẽ phải hỗ trợ dịch vụ sử dụng thiết bị cầm tay giá thấp phù hợp với chi phí của phần không gian phức tạp, trong khi đó hệ thống với mục tiêu dùng cho ngành công nghiệp vận tải có yêu cầu thấp hơn về kích thước và chi phí cho thiết bị đầu cuối hoặc dịch vụ có thể sử dụng phần không gian đơn giản hơn. Khả năng sinh lợi phụ thuộc vào doanh thu so với tổng đầu tư và cho phí vận hành hệ thống. Doanh thu dự toán, chi phí và dung lượng phần không gian phải dạt được điểm hoà vốn càng nhanh càng tốt. Việc tăng kích cỡ quá mức về dung lượng hệ thống của chòm vệ tinh có thể sẽ gây tốn kém và rủi ro. Dung lượng có thể được nâng lên khi nâng cấp chòm vệ tinh phải đáp ứng được dung lượng dự báo lâu dài. Sự phức tạp hay các vấn đề về kỹ thuật chưa lường trước được có thể bắt buộc phải có sự xem xét lại về độ phức tạp và kích cỡ của chòm vệ tinh sau này, sau khi có sự nghiên cứu kỹ thuật chi tiết, và như vậy đối với chòm vệ tinh Irdium và Teledesic, số lượng vệ tinh trong mỗi chòm được giảm so với thiết kế ban đầu từ 77 và 840 vệ tinh xuống còn 66 và 288 vệ tinh tương ứng với mỗi chòm. II.3.1.3. Vùng phủ sóng Những yếu tố quan trọng đối với việc thiết kế là sự phân bố lưu lượng và các nhu cầu mang tính đặc thù như yếu tố mang tính khu vực cho phép của cuộc gọi hoặc các vấn đề mang tính chính trị. Người ta sử dụng thông tin để xây dựng hướng của quỹ đạo cũng như tính lệch tâm của nhóm vệ tinh không địa tĩnh các ví dụ đưa ra bao gồm cả những chùm tia thuộc vệ tinh Immasat thế hệ thứ 3 những vệ tinh được lắp đặt rất nhiều trên mặt đất để phục vụ các tuyến thông tin di động trên mặt đất hệ thống Globalstar phủ sóng tối đa ở khu vực vĩ tuyến giữa và hệ thống Ellipsat phủ sóng ở vùng vĩ tuyến cao hơn. II.3.1.4. Chi Phí Để phát triển một kế hoạch kinh doanh thì việc ước tính chi phí là điều cần thiết vì những chi phí chính xác chỉ có thể được xác định sau khi mà hệ thống đã được định rõ cụ thể những người lập ra kế hoạch cần điều tra về độ nhạy cảm của việc kinh doanh đối với các lịch trình của hệ thống như chi phí trong không gian sự phát triển lưu lượng phí dịch vụ ... II.3.2 Các ràng buộc và hạn chế Các bộ phận của hệ thống và mối tương quan giữa chúng cần phải được áp dụng vào thực tế trong mối liên hệ chặt chẽ giữa các bộ phận cấu thành những mối liên hệ như thế có thể đem lại những giải pháp tốt nhất về mặt lý thuyết và được thực tế chấp nhận II.3.2.1 Về kinh doanh Khả năng tài chính là nền tảng của kinh doanh một số dự án MSS đưa ra đã thất bại do những hạn chế về mặt tài chính hoặc một số dự án khác như ICO đã gặp những kho khăn lớn về tài chính khi đang trong quá trình thực thi và cuối cùng đã phải nhường cho những nhà đầu tư khác. Chúng ta hay cùng xét một vài vấn đề quan trọng sau trong việc kinh doanh + Sự rủi do do tài chính: Ban đầu người ta tính đến mức lợi nhuận giả định thu được bao gồm dự tính lưu lượng sự phân bố về mạt địa lý của đường thông tin tỉ lệ vùng phủ sóng nhu cầu của các thuê bao khả năng thanh toán của thuê bao ảnh hưởng của việc cạnh tranh chất lượng phục vụ kém do các vấn đề kỳ thuật, tắc nghẽn mạng phí thuê bao cao.. vv nếu các nhà đầu tư nhận thức rõ những vấn đề này họ sẽ thấy những rủi do này sẽ gây thiệt hại đén việc tăng nguồn vốn ban đàu hoặc lượng tiền mặt ngay khi bắt đầu hoạt động. + Vốn đầu tư cho một dự án MSS được lấy từ nhiều nguồn, sự thành công trong lĩnh vực này phụ thuộc vào nền kinh tế quốc doanh sự hoạt động của ngành vệ tinh vũ trụ nói trung và MSS nói riêng đội tin cậy của những người đề ra dự án và sự đảm bảo thành công về mặt kinh doanh các vấn đề thương mại như cước phí cuộc gọi, người cung cấp dịch vụ ... cần phải được xem xét kỹ để tránh việc người kinh doanh nhầm tưởng thu được lợi nhuận lớn. II.3.2.2 Mạng Việc thiết kế kết nối mạng đòi hỏi phải quan tâm đến vị trí lắp đặt và các tổng đài cửa ngõ. các nhà thiết kế hệ thống có thể lựa chọn các kết nối liên vệ tinh để tăng tính linh hoạt của việc bố trí các tổng đài cửa ngõ. Hệ thống Iridum đã triển khai kết nối mạng vệ tinh liên hợp là một trong những hệ thống rất thành công trái ngược hẳn với Globalstar sử dụng một số lượng lớn tổng đài cửa ngõ để khuyến khích sự tham gia của các khu vực mức độ phối hợp với hệ thống mặt đất đã ảnh hưởng tới một số tham số hệ thống và kiến trúc mạng kỹ thuật được sử dụng trong việc chuyển giao tín hiệu vệ tinh có thể ảnh hưởng tới thiết kế tầu vũ trụ kiến trúc chùm vệ tinh và việc thiết kế giao diện vô tuyến II.3.2.3. Phần cứng Các hệ thống LEO và MEO thể hệ thứ nhất được hình thành dựa trên những công nghệ mới như máy cầm tay dùng vi mạch phóng vệ tinh nhiều lần công nghệ búp sóng tiên tiến, xử lý ngay trên vệ tinh, liên kết trên vệ tinh .... một số cấu trúc chùm vệ tinh đã được đưa ra dựa trên các yếu tố như tính tương thích với công nghệ. II.3.2.4. Các vấn đề liên quan Đến các quy định hệ thống cần thích hợp với việc lựa chọn tần số và quy trình hoạt động các chuyên gia trong lĩnh vực này ở một số nứơc đã tận dụng các điều kiện kỹ thuật và tài chính để xin được cấp giấy phép vận hành trong những trường hợp như thế họ phải chứng minh được khả năng tài chính dồi dào của mình thay đổi mẫu thiết kế sao cho có thể chấp nhận được cũng như chứng minh được sự đổi mới trong mẫu đó họ cũng cần tính đến tính thực tế của dự án trong việc đưa ra được con số lợi nhuận họ thu được trong quá trình cạnh tranh. II.3.3 Tổng hợp hệ thống Bao gồm các khái niệm sau 1. Cấu trúc phần không gian 2. Những đặc tả tầu vũ trụ cấp độ cao nhất 3. Lưu lượng của phần không gian 4. Đặc thù của các thuê bao 5. Chi phí ước tính của hệ thống 6. Dự án kinh doanh ban đầu II.3.4 Phân tích về sự cân đối kỹ thuật Mẫu thiết kế chòm vệ tinh liên hợp gần đây nhất chính là việc tối ưu hoá các dịch vụ kết nối. Độ cao của vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong việc định rõ G/T của vệ tinh ở EIRP –3dbw một ví dụ tiêu biểu của hệ thống điện thoại cầm tay thì một hệ thống vệ tinh địa tĩnh cần nhiều hơn 24db G/T so với một hệ thống vệ tinh LEO tuỳ theo điều kiện kết nối và sự khác nhau về đường truyền. Người ta đã chứng minh rằng EIRP và G/T của vệ tinh tương xứng để có thể hỗ trợ cho hệ thống cả về chất lượng lẫn công suất vì thế thông số quan trọng nhất trong thiết kế chính là giảm độ dung sai. Dung lượng của hệ thống có thể được cân đối để làm giảm độ dung sai xuống còn –a3dB trong dự trữ đường truyền ngay từ ban đầu các nhà thiết kế đã lựa chọn phương pháp này ví dụ ở hệ thống Iridum cho phép tổn hao đường truyền là 15,7 dB. ngược lại ở hệ thống Aces sử dụng dự trữ đường truyền chỉ là 6-10 dB trong quá trình hoạt động thuê bao sẽ nhận thấy rõ chất lượng dịch vụ cần lưu ý rằng các thuê bao tập chung sẵn sàng để thu được chất lượng phục vụ tốt nhất. Các chòm vệ tinh có thể được thiết kế để tận dụng các ưu điểm phân tập các hệ thống như ICO và Globalstar thì sử dụng tính phân tập trong đó hệ thống Iridium lại dựa vào việc dự trữ đường truyền đáng kể được tạo nên trong thiết kế. Giả sử rằng chòm vệ tinh đã được tối ưu hoá và liên kết vô tuyến đã có bước phát triển, nhưng chúng ta cần xác định dung lượng yêu cầu của mỗi vệ tinh. Đối với những vệ tinh địa tĩnh thì vấn đề khá đơn giản. Một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả là ước lượng sự phân bố của các thuê bao và dòng lưu lượng ban đầu khi đó tổng số dòng lưu lượng do vệ tinh phục vụ chính là số thuê bao vấn đề cơ bản đối với loại dịch vụ mới này là việc ước tính một cách chính xác sự phân bố lưu lượng và sử dụng thiết bị đầu cuối. Cũng cần phải thấy rằng tài nguyên vô tuyến của mỗi vệ tinh được sử dụng càng linh hoạt càng tốt vì thế công suất tầu vũ trụ phải được phân bố một cách linh hoạt giữa các chùm sóng và phổ càng hiệu quả càng tốt . Do sự thay đổi không ngừng của vùng phủ sóng dưới mỗi vệ tinh việc ước tính dung lượng và tài nguyên vô tuyến đang là vấn đề cấp thiết đối với hệ thống vệ tinh không địa tĩnh. Người ta đưa ra một giải pháp là xác định dung lượng của mỗi vệ tinh cho vùng phủ sóng đồng nhất giải pháp này cho phép sử dụng duy nhất một thiết kế vệ tinh vừa kinh tế vừa linh hoạt trong việc triển khai và loại bỏ những yếu tố dư thừa tầu vũ trụ trên quỹ đạo. Nếu tổng lưu lượng toàn cầu là E thì khi đó dung lượng của mỗi vệ tinh có thể đạt mức xấp xỉ T/P trong trường hợp cụ thể lưu lượng có xu hướng tập chung dọc theo đường cao tốc, tuyến đường thuỷ, hành lang hàng không và các thành phố. Dung lượng cần thiết đối với mỗi vệ tinh có thể được sử dụng để tổng hợp thành một thiết kế tầu vũ trụ cơ sở. Chúng ta cũng đã thấy việc phân tích chất lượng và sự tối ưu hoá yêu cầu mô hình hoá của một số hệ thống cơ bản tính phụ thuộc lẫn nhau giữa chúng và ước tính thống kê chất lượng việc triển khai phụ thuộc vào quy mô và mục đích phân tích hệ thống bao gồm công xuất định mức ứng dụng mạng (thời gian trì hoãn thống kê việc chuyển giao, tối ưu hoá các tài nguyên, phân tích tín hiệu nhiễu....vv). Các thông số về hệ thống dùng để thiết kế bao gồm sự biến thiên lưu lượng theo thời gian sự phân bố lưu lượng những tiến triển của nhóm vệ tinh các cổng phân phối việc kết nối liên vệ tinh . Do tính phức tạp vốn có của việc thiết kế này và nhu cầu cần thiét phải có những phân tích lặp đi lặp lại cũng như tính linh hoạt của nó mà máy tính được dùng trong việc mô phỏng các định mức việc mô phỏng được tạo ra nhờ những phân bố theo vùng. II.3.5 Tác động của độ cao của vệ tinh Lấy hệ thống LEO làm mẫu chúng ta sẽ xem xét lại tác động của độ cao ảnh hưởng tới các hệ thống như thế nào nguồn lợi tối đa thu được từ một hệ thống. LEO phụ thuộc vào dung lượng của hệ thống trong khi nó vẫn duy trì được chất lượng bằng mọi biện pháp như độ trễ hoặc tỷ lệ các lỗi bit. Dung lượng của hệ thống được xác định như số kênh của mỗi vệ tinh và nhóm vệ tinh thuộc hệ thống và nó cũng phụ thuộc vào EIRP vệ tinh hiện có, phổ và tần số tái sử dụng trong khi phổ phụ thuộc vào mức qui định thì ETRP của vệ tinh và tần số tái sử dụng lại bị ảnh hưởng bởi độ cao của vệ tinh công suất của vệ tinh sẽ tăng theo độ cao và việc sử dụng phố với cùng số chùm sóng do đó việc giảm độ cao sẽ tăng dung lượng và giảm độ trễ. Những thông số của hệ thống quyết định độ cao của quỹ đạo + độ trễ truyền dẫn + sử dụng phổ + công suất tầu vũ trụ + EIRP của đầu cuối người dùng Gavish và Kalvenr (1998) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ cao vệ tinh trong khoảng 500-7500 km đến các tham số này và đã đưa ra một số kết luận thú vị. Nghiên cứu này cho thấy ở độ cao thấp làm tăng khả năng tái sử dụng tần số, dung lượng và công suất. Tuy nhiên những kết quả này liên quan đến độ trễ truyền sóng vẫn không rõ ràng. Việc tăng độ cao làm giảm độ trễ định tuyến trên mặt đất. Tuy nhiên khi sử dụng hệ thông kết nối liên vệ tinh thì độ cao trung bình trong khoảng cách được nghiên cứu đã đưa ra những độ trễ nhỏ nhất vì số nút chuyển mạch trong quỹ đạo mặt đất thấp tằng lên nhưng người ta cũng lưu ý răng độ trễ này phụ thuộc vào loại lưu lượng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thì thời gian chuyển mạch sẽ giảm xuống. hơn nữa tái sử dụng tần số cũng tăng lên khi độ cao giảm. Tuy vậy vẫn có mặt hạn chế ở dung lượng nguồn của tầu vũ trụ ví dụ theo độ cao thì công xuất của máy bộ đàm tăng ảnh hưởng đến kích cỡ và trọng lượng của máy và thông lượng sẵn có. Ta thấy số lần tái sử dụng tần số trên toàn trái đất như là một hàm số của độ cao đối với một số kích cỡ anten tầu vũ trụ. Tái sử dụng ở một dải độ cao là 125 đối với chùm sóng 10 độ và 20 đối với chùm sóng 30 độ. Độ nhạy cảm của pin mặt trời và kích cỡ ac qui tương ứng với độ cao thì trọng lượng hệ thống nguồn cung sẽ tăng ngay cả khi dung lượng và chu kì che khuất giảm xuống điều này xẩy ra là do dung lượng tăng tuyến tính nhưng công suất lại tăng bình phương với độ cao. II.4 Những vấn đề về mạng Ngày nay các hệ thống truyền thông di động cá nhân đã phát triển với mục tiêu mở rộng các dịch vụ di động và cố định mặt đát cũng như cung cấp các dịch vụ hỗ trợ đặc biệt cho các hệ thống vệ tinh. Người ta đã hoàn thiện những hệ thống di động mặt đất ở những vùng tưởng như không thể có được hệ thống này. Trong một mạng như vậy thì việc có thể việc xắp xếp hợp lý đòi hỏi cần phải tạo ra những nhóm thuê bao hoặc những mạng cá nhân các mạng của MSS đã phát triển nhằm đáp ứng những đòi hỏi này và cũng có rất nhiều thay đổi trong cấu trúc mạng do những yếu tố khác nhau trong các dịch vụ về mạng đã đề cập ở trên. Cấu tạo mạng bao gồm 2 loại cấu tao theo hình lưới và cấu tạo theo hình sao. Cấu tạo theo hình lưới giúp các thê bao có thể hoàn toàn kết nối được với nhau trong khi đó ở cấu trúc mạng theo hình sao một trạm trung gian lớn với một số thuê bao không thể kết nối với nhau thông qua một một nút ở tâm các hệ thống MSS trước đây có cấu trúc dạng sao bởi vì sự kết nối giữa các thuê bao di động không được duy trì tại các vệ tinh có công xuất hạn chế những hệ thống gần đây thuộc MSS đã cung cấp dịch vụ kết nối trực tiếp giữa các thuê bao di động MSS có thể bao gồm một nhóm các thuê bao ở gần nhau trong một vùng dịch vụ giới hạn hoạt động ví vụ như ở trong một đoàn xe, hệ thống có thể là một phần của mạng công cộng. Trong phạm vi một mạng người ta có thể cung cấp việc kết nối theo chuyển mạch kênh hoặc mạng chuyển mạch gói với những dữ liệu trong một mạng chuyển mạch kênh việc kết nối được sắp xếp trước khi cuộc gọi bắt đầu. Ơ mạng chuyển mạch gói thì các thông tin được chuyển giao trọn gói thông qua môt đường truyền đặc biệt. Theo truyền thống việc truyền tiếng nói là điều rất quan trọng trong mạng truyền thông dân dụng vì thế các mạng MSS đều có cấu trúc chuyển mạch kênh. Do sự phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây của việc truyền dữ liệu và nhu cầu truyền dữ liệu một cách tiết kiệm, việc sử dụng các mạng truyền tin chuyển mạch gói đang tăng lên. Hình dạng của mạng phụ thuộc vào sự hoà hợp giữa mạng vệ tinh di động và các mạng tế bào mặt đất có ít sự kết hợp ở cấp mạng đối với MSS thế hệ thứ nhất và thế hệ thứ hai nhưng các hệ thống trong tương lai sẽ có nhiều sự tương đồng hơn. Một mạng vệ tinh gồm kết nối vô tuyến đối với các thuê bao di động, một hệ thống quản lý thuê bao di động, một trung tâm điều hành di động và một giao diện với mạng công cộng. Bản thân hệ thống MSS có 2 phần. Một bộ phận dùng cho truyền thông giữa các phần cố định của MSS và một bộ phận di động. Việc tiếp cận với mạng mặt đất phụ thuộc vào bản chất của dịch vụ mặt đất ví dụ của dịch vụ, những tiêu chuẩn và các giao thức giao diện tới các dịch vụ vệ tinh di động bao gồm điện thoại, Fax và X25, ISDN, IP, ATM, trong mỗi trường hợp, việc báo hiệu ở lớp vệ tinh được gói gọn trong mạng cố định. Việc báo hiệu liên quan với bộ phận di động tạo ra một sự kết nối ổn định, điều hành các thuê bao di động cũng như tài nguyên vô tuyến. Nó thực sự là một kết nối đáng tin cậy. Ngược lai việc báo hiệu giữa các bộ phận cố định của mạng MSS tạo nên sự kết nối thông tin giữa bộ phận cố định cấu thành như quản lý thông tin di động, tính cước. Các hệ thống thông tin mặt đất như GSM đã trọng một phương pháp báo hiệu hoàn hảo đó là hệ thống số 7 (SS7). Trong một ví dụ điển hình của hệ thống GSM, SS7 đã được thay đổi để phù hợp với các thuê bao di động băng cách thêm một số chi tiết như phần di động ứng dụng (MAP) Chú ý; OSI là một mô hình tham chiếu có ích trong việc tìm hiểu chức năng và cấu trúc mạng. Mô hình này chia thành 7 lớp theo logic mỗi lớp thể hiện một chức năng riêng biệt và giao tiếp theo chiều dọc. Trong quá trình truyền tin, thông tin từ lớp trên được lớp dưới tóm tắt bằng bộ phận có chứa thông tin ở lớp ngang bằng với nó (xem bảng 8.9) quá trình này được tiếp tục đến khi thông tin được truyền lên đến lớp vật lý và lớp này truyền các tín hiệu thông qua một phương tiện thông tin khách ví dụ như một vệ tinh kết nối để đến một nút khác. Trong quá trình kết nối thông tin với nút khác mỗi lớp sẽ truyền tin sang một lớp ngang bằng với nó sử dụng phiên bản truyền ngang nhau (Bảng II.4) ứng dụng Đồ thị Hội nghị Vận chuyển Lớp mạng Lớp liên kết Lớp vật lý ứng dụng Đồ thị Hội nghị Vận chuyển Lớp mạng Lớp liên kết Lớp vật lý Truyền dẫn Các tiêu chuẩn khác được sử dụng trong hệ thống phân phối là TCP, IP hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong Internet TCP/IP được ứng dụng trước OSI và khác hẳn với mô hình này ở nhiều điểm nó không xác định rõ kết nối dữ liệu tầng vật lý. Ba tầng trên cũng của OSI được dồn vào một tầng ứng dụng riêng lẻ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDAN226.doc
Tài liệu liên quan