Wimax Va Ung Dung

WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp

Mục lục Mục lục.................................................................................................................. 1

LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 5

Chương 1 Vô tuyến và bộ phận WiMAX trong vô tuyến............................... 7

1.1. Công nghệ vô tuyến........................................................................................ 7

1.1.1. Công nghệ vô tuyến..................................................................................... 7

1.1.2. Xu thế phát triển của công nghệ vô tuyến................................................... 7

1.1.3. Một số công nghệ vô tuyến hiện hành ...................................................... 11

1.1.3.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất.(1G). .................................. 11

1.1.3.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. (2G). .................................. 12

1.1.3.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. (3G). .................................. 14

1.1.3.5. Mạng lan không dây............................................................................... 15

1.1.3.6. Mạch vòng vô tuyến nội hạt................................................................... 16

1.2. Wimax trong hệ thống các công nghệ vô tuyến........................................... 17

1.2.1. Giới thiệu chung........................................................................................ 17

1.2.2. Quá trình phát triển, xu thế chung và phân loại wimax ............................ 17

Chương 2 Công nghệ wimax ........................................................................... 20

2.1. Lịch sử, quá trình phát triển ......................................................................... 20

2.1.1. Lịch sử ....................................................................................................... 20

2.1.2. Quá trình phát triển ................................................................................... 21

2.2. Tầm nhìn chung............................................................................................ 24

2.2.1. Thành phần hệ thống ................................................................................. 24

2.2.2.Thành phần công nghệ ............................................................................... 25

2.3. Ưu điểm, nhược điểm................................................................................... 25

2.3.1. Ưu điểm..................................................................................................... 25

2.3.2. Hạn chế, nhược điểm wimax..................................................................... 28

Đỗ Tấn Trọng -1- Lớp KTVT B-44

WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 2.4. Nguyên lý ..................................................................................................... 29

2.4.1. Sơ đồ nguyên lý......................................................................................... 29

2.4.2. Nguyên tắc hoạt động................................................................................ 29

2.5. Công nghệ..................................................................................................... 31

2.5.1. Chuẩn IEEE802.16.................................................................................... 31

2.5.2. Đặc trưng lớp MAC của IEEE802.16 ....................................................... 32

2.5.2.1. Lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng ........................................................... 32

2.5.2.2. Lớp con phần chung (MAC CPS).......................................................... 33

2.5.3. Kỹ thuật OFDM ........................................................................................ 36

2.5.4. Mã hóa, tránh và sửa lỗi ............................................................................ 37

2.5.4.1. FEC (Forward Error Correction)............................................................ 37

2.5.4.2. Phương pháp kiểm tra sai dùng ARQ .................................................... 40

2.6. Kỹ thuật OFDM ........................................................................................... 43

2.6.1 Kỹ thuật OFDM nói chung. ....................................................................... 43

2.6.1.1. Sự ảnh hưởng của môi trường đến việc truyền dẫn ............................... 43

2.6.1.2. Công nghệ OFDM với khả năng hạn chế nhiễu..................................... 44

2.6.2. Kĩ thuật OFDMA cho mạng WIMAX ...................................................... 46

2.6.2.1. Nguyên lý cơ bản ................................................................................... 46

2.6.2.2. Những đặc tính vượt trội ........................................................................ 47

2.7. Wimax trong mối quan hệ với các công nghệ không dây đặc điểm tương tự wimax .................................................................................................................. 47

2.7.1. Wimax và WLAN ..................................................................................... 47

2.7.2. Wimax và Wifi .......................................................................................... 48

Chương 3 Wimax di dộng................................................................................ 49

3.1. Giới thiệu chung, sự ra đời và phát triển...................................................... 49

3.1.1. Giới thiệu chung........................................................................................ 49

3.1.2. Tiềm năng.................................................................................................. 51


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 3.2. Công nghệ..................................................................................................... 51

3.2.1. Lớp vật lý .................................................................................................. 51

3.2.1.1. OFDM .................................................................................................... 51

3.2.1.2. Cấu trúc lớp ký hiệu OFDM và phân kênh con ..................................... 53

3.2.1.3. OFDM theo tỷ lệ .................................................................................... 55

3.2.1.4. Cấu trúc khung TDD.............................................................................. 56

3.2.1.5. Các đặc trưng ưu điểm của lớp vật lý .................................................... 57

3.2.1.6. So sánh OFDM và OFDMA .................................................................. 60

3.2.2. Chất lượng dịch vụ QoS............................................................................ 62

3.2.2.1. Chất lượng dịch vụ ................................................................................. 62

3.2.2.2. MAC....................................................................................................... 63

3.2.2.3. Quản lý ................................................................................................... 65

3.2.2.4. Bảo mật................................................................................................... 67

3.2.3. Ưu việt so với wimax cố định ................................................................... 68

3.2.3.1. Công nghệ anten thông minh ................................................................. 68

3.2.3.2. Dùng lại tần số phân đoạn...................................................................... 70

3.2.3.3. Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS) .................................................. 72

3.2.4. Các vấn đề khác......................................................................................... 73

3.2.4.1. Nền IP..................................................................................................... 73

3.2.4.2. Hiệu suất wimax di động........................................................................ 77

3.2.4.3. Hiệu năng giữa wimax – evdo – hspa .................................................... 90

Chương 4. Ứng dụng................................................................................... 98

4.1. Sự ra đời, phát triển và ứng dụng trên phạm vi thế giới .............................. 98

4.1.1. Khó khăn ................................................................................................... 98

4.1.2. Tình hình trên thế giới nói chung............................................................ 100

4.1.3. Quy mô toàn cầu của wimax................................................................... 107

4.2. Ứng dụng ở Việt Nam................................................................................ 110


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 4.2.1. Ưu điểm................................................................................................... 110

4.2.2. Thách thức............................................................................................... 110

4.2.3. Tình hình thực tế. .................................................................................... 114

Chương 5. Tiềm năng phát triển .................................................................. 118

5.1. Sơ lược tiềm năng phát triển trên quy mô thế giới .................................... 118

5.2. Xu hướng của wimax trong thời gian tới trên quy mô thế giới ................. 120

5.3. Sự phát triển công nghệ viễn thông và di động ở việt nam ....................... 121

5.4. Tiềm năng cho wimax ở việt nam.............................................................. 122

5.4.1. WiMAX cố định...................................................................................... 122

5.4.2. WiMAX di động...................................................................................... 123

5.5. Ý kiến đánh giá của tác giả ........................................................................ 123

Kết luận ............................................................................................................ 124

Thuật ngữ viết tắt .............................................................................................. 126

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ....................................................................... 131

Tài liệu tham khảo............................................................................................. 132



LỜI MỞ ĐẦU Khi thế giới bước vào kỷ nguyên của Internet, thiết bị di động và truyền tải

thông tin băng rộng thì có rất nhiều công nghệ mới được nghiên cứu, thử nghiệm và đi vào sử dụng. Trong vài năm lại đây, sự bùng nổ WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – tên thương mại của chuẩn 802.16 với nghĩa là khả năng tương tác toàn cầu với viba – đã tạo ra sự quan tâm rất lớn đối với những người trong ngành và các cơ quan chuyên môn.

Là một công nghệ vô tuyến tiên tiến, WiMAX có những đặc điểm vượt trội như là khả năng truyền dẫn tốc độ cực cao, chất lượng dịch vụ tốt, an ninh đảm bảo, dễ dàng lắp đặt…chính vì vậy sự phát triển nhanh chóng của WiMAX là một tất yếu.

WiMAXtruyền tải tốc độ dữ liệu cao nhờ công nghệ không dây bằng sóng viba theo họ chuẩn 802.16. Nó được xây dựng trên nền tảng ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và lớp MAC linh hoạt, mềm dẻo…

Trải qua các giai đoạn phát triển, họ 802.16 được đưa ra nhiều chuẩn công nghệ như là 802.16a, 802.16b, 802.16c, 802.16d, 802.16e, 802.16g…tuy nhiên hiện nay các nhà khai thác đang thử nghiêm và sử dụng chủ yếu là họ chuẩn 802.16e do đây là họ chuẩn phù hợp với nhiều lĩnh vực kinh doanh trên thị trường như là thiêt bị di động, thiết bị cầm tay, và cả thiết bị cố định…chuẩn tấn số WiMAX khá rộng và đa dạng, nhưng theo khuyến khích thì tần số sử dụng cho WiMAX tốt nhất ở các dải tần như là: 2,3GHz, 2,4 GHz 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5 GHz, 3,7 GHz, và 5,8 GHz. Đây là các tấn số áp dụng tốt nhất cho chuẩn 802.16e.

Trên thế giới tính đến ngày 16.10.2007 thì đã có 1272 giấy phép cấp cho WiMAX, tăng gấp đôi so với năm trước , theo thăm dò ý kiến từ ngày 11.04.2007 đến ngày 11.05.2007 với 1388 người yêu thích công nghệ tại Đông Nam Á với độ tuổi trung bình là 25 thì có tới 99,2% số người được hỏi cho biết họ muốn có WiMAX tại nơi họ sinh sống. đây là số liệu điều tra của Motorola tại Hồng Kông, Malasia và Philippin. Chính vì những điều đó, em nhận thấy WiMAX là công nghệ đang có tiềm năng nhất hiện nay với khả năng phát triển vững chắc và lâu dài…cho nên em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng ở Việt Nam”.

Trải qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, đúc kết dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng như thời gian yêu cầu của nhà trường đặt ra.



Em xin bày tỏ long cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Đàm Thuận Trinh, người trực tiếp hướng dẫn em làm đồ án này !

Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị em cùng toàn thể bạn bè giúp đỡ để hoàn thành bản đồ án trong thời gian sớm nhất !

Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 05/05/2008 Sinh viên Đỗ Tấn Trọng



Chương 1: Vô tuyến và bộ phận WiMAX trong vô tuyến

1.1. Công nghệ vô tuyến

1.1.1. Công nghệ vô tuyến. Thời cổ đại, người ta truyền tin bằng cách chạy bộ hoặc phi ngựa, vừa tốn thời gian, vừa tốn công sức. Đến thế kỷ XIX, cùng với sự phát triển của sản xuất tư bản chủ nghĩa, những cách truyền tin cổ xưa không tài nào đáp ứng được nhu cầu truyền tin nhanh chóng, cho dù có sử dụng những phương pháp mới như bằng xe lửa, tàu thuyền. Sau khi điện bước lên vũ đài khoa học, mọi người khao khát mở ra một cuộc cách mạng tin tức trong điện học. Để giải quyết vấn đề khoa học kỹ thuật nan giải đó, rất nhiều người đã tốn biết bao nhiêu công sức và tâm huyết trên con đường khoa học đầy trắc trở này. Cuối cùng họ cũng đổi lấy được hàng loạt các thành quả khoa học to lớn: cuối thập niên 30 thế kỷ XIX, người Mỹ Beese Morse (1791 - 1872) đã chế tạo thành công chiếc máy điện báo hữu dụng, và xây dựng đường điện báo hữu tuyến đầu tiên giữa Washington và Baltimore và năm 1844. Năm 1876, người Mỹ Bell (1847 - 1922) phát minh ra điện thoại ống nghe. Đến thập niên 90 lại có người phát minh ra điện báo vô tuyến truyền tin. Trải qua quá trình phát triển lâu dài cùng với những bước đột phá của mình cho đến nay vô tuyến trở thành một hệ thống các công nghệ đa dạng phong phú gồm rất nhiều thành phần như công nghệ Viba, công nghệ vô tuyến bằng vệ tinh, công nghệ vô tuyến di động…công nghệ vô tuyến dựa trên môi trường truyền dẫn là môi trường không khí, khí quyển truyền thông tin thông qua sự truyền sóng điện từ trong môi trường vô tuyến.

1.1.2. Xu thế phát triển của công nghệ vô tuyến Thế giới đang bước vào kỷ nguyên hội tụ của thông tin di động, máy tính và Internet. Điều này đã và đang tạo nên một xã hội đa phương tiện băng rộng. Các hệ thống tế bào hiện nay (thường hiểu là các hệ thống 2G) tuy đã được tối ưu hóa cho các dịch vụ thoại thời gian thực nhưng chúng có khả năng rất hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện băng rộng bởi vì chúng có tốc độ truyền dữ liệu chậm và màn hiển thị nhỏ. Các hệ thống IMT-2000, hay gọi là các hệ thống 3G, đang trong quá trình phát triển với tốc độ dữ liệu nhanh hơn lên tới 384kbit/s (2Mbit/s về sau) và có màn hiển thị tốt hơn các hệ thống 2G. Thông tin truyền qua Internet sẽ ngày càng phong phú hơn. Các dịch vụ đa phương tiện băng rộng chẳng bao lâu nữa sẽ tràn đầy trong mạng cố định dựa trên công nghệ Internet thế hệ tiếp theo. Tuy nhiên, khả năng của các hệ thống 3G không thể đáp ứng được nhu cầu


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp ngày càng tăng của các dịch vụ đa phương tiện băng rộng. Điều này đặt ra là phải có một hệ thống thông tin mới có khả năng đáp ứng được các nhu cầu của truyền thông đa phương tiện.

Các hệ thống tế bào đã mở ra một thời kỳ tiến bộ trong công nghệ vô tuyến và những thay đổi trong nhu cầu của người sử dụng (như trong hình 1.1). Bảng 1.1 chỉ ra sự tiến hóa của các hệ thống tế bào từ 1G đến 4G. Cùng với sự bùng nổ của lưu lượng Internet trong mạng cố định, yêu cầu cho các dải dịch vụ đang trở nên mạnh mẽ hơn thậm chí trong các mạng thông tin di động. Hệ thống tế bào 4G sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn các hệ thống tế bào 3G (W-CDMA, CDMA2000).

1G 2G 3G 4G

Tương tự Số Số Tới 1Gbit/s Truy nhập vô tuyến

FDMA TDMA, DS-CDMA

DS-CDMA OFDM, MC-CDMA

Thoại Thoại Thoại Các dịch vụ chính

Internet

(chỉ text)

Internet

(text, hình ảnh)

Internet băng rộng

Mạng lõi Chuyển mạch kênh

Chuyển mạch kênh/gói

Chuyển mạch kênh/gói

IP băng rộng

Bảng 1.1: Tổng quan về các hệ thống thông tin tế bào

Các hệ thống mà hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu tốc độ cực cao (ví dụ 1Gbit/s) thường là không có khả năng cung cấp một vùng bao phủ toàn quốc. Những nơi mà người sử dụng yêu cầu các dịch vụ dữ liệu tốc độ cực cao có thể là các khu vực điểm nóng (hot spot) nhỏ, gia đình, chợ, các nhà ga, sân bay, khách sạn… Do vậy không thể nào xây dựng được một siêu hệ thống vô tuyến để đáp ứng được mọi nhu cầu. Một vấn đề quan trọng là làm cách nào để cho người sử dụng các dịch vụ đa phương tiện băng rộng cho cả những người sử dụng di động và những người di cư khắp mọi nơi.



Hình 1.1: Sự phát triển của các hệ thống tế bào

• Hệ thống vô tuyến toàn cầu

Một giải pháp tốt đó là đưa ra một hệ thống vô tuyến toàn cầu có thể kết nối một cách hiệu quả nhiều mạng vô tuyến riêng (ví dụ các hệ thống tế bào 2G/3G/4G, WLAN, các hệ thống quảng bá…), được tối ưu hóa tới các môi trường truyền thông khác nhau, sử dụng công nghệ Internet băng rộng. Khái niệm này cho phép mỗi hệ thống vô tuyến phát triển độc lập với các hệ thống khác (như trong hình 1.2). Các hệ thống tế bào cung cấp vùng bao phủ rộng, trong khi hệ thống WLAN sẽ chỉ bao phủ các khu vực điểm nóng nhưng với tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều các hệ thống tế bào. Các hệ thống quảng bá có thể có vùng bao phủ rộng để cung cấp cho người dùng di động và di cư với các chương trình video và ca nhạc chất lượng cao một chiều. Sự kết hợp ngày càng gần của các hệ thống tế bào, WLAN và quảng bá và các hệ thống vô tuyến khác sẽ là hết sức quan trọng để cung cấp các dịch vụ toàn quốc.



Hình 1.2: Hệ thống vô tuyến toàn cầu

• Các yêu cầu về tốc độ dữ liệu

Nhu cầu về tải số lượng lớn thông tin ngày càng tăng sẽ trở nên cao hơn. Ghép dữ liệu mềm dẻo nhiều dải các tốc độ thông tin lớn hơn các hệ thống vô tuyến 3G hiện nay là yêu cầu cho các liên kết đường xuống (trạm gốc tới máy di động). Yêu cầu đặt ra cho các tốc độ dữ liệu có thể là:

Các điểm nóng và môi trường đông dân cư: 100M đến 1Gbit/s

Môi trường phương tiện vận tải: ~100Mbit/s

Do giới hạn của nhiều băng tần hiện nay, các hệ thống yêu cầu phải có hiệu suất phổ rất cao. Để đạt được điều này, các hệ thống anten đa đầu vào, đa đầu ra (MIMO) sẽ đóng một vai trò quan trọng.

• Mạng truy nhập vô tuyến

Lưu lượng gói sẽ thống trị lưu lượng chuyển mạch kênh trong tương lai gần. Hình 1.3 đưa ra một khái niệm về cấu hình mạng tế bào 4G. Phần vô tuyến của mạng sẽ gần với một mạng WLAN, nhưng với sự quản lý tính di động vùng rộng như trong các hệ thống tế bào 2G/3G. Các hệ thống tế bào yêu cầu nhiều chức năng kiểm soát cuộc gọi và cơ sở dữ liệu được phân phối. Tất cả các chức năng này sẽ được liên kết qua mạng toàn IP. Lưu lượng thoại sẽ được truyền như các gói IP nhưng làm cách nào để đảm bảo các yêu cầu QoS khác nhau và giảm trễ là vấn đề kĩ thuật chính mà các hệ thống 4G phải đối mặt.



Hình 1.3: Cấu hình hệ thống tế bào 4G

1.1.3. Một số công nghệ vô tuyến hiện hành

1.1.3.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất.(1G). Các hệ thống thông tin di động đầu tiên trên thế giới phải nói tới là:

a. Hệ thống AMPS (Avanced Mobile Phone Service): Hệ thống dịch vụ điện thoại di động tiên tiến.

b. Hệ thống TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy cập tổng thể.

c. Hệ thống NMT (Nordic Mobile Telephone): Hệ thống thông tin di động Bắc Âu.

Các hệ thống thông tin di động thứ nhất đã không được ứng dụng nhiều trên thị trường do nhiều hạn chế của chúng như giá của thiết bị đầu cuối, của hệ thống cao và hạn chế về dung lượng phổ. Hạn chế chính là do sử dụng phương pháp điều chế tương tự (điều tần: FM: Frequency Modulation) trong hệ thống đã hạn chế


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp đáng kể số lượng người sử dụng so với các hệ thống dùng phương pháp điều chế số.

1.1.3.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. (2G). Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống thông tin di động tương tự (anolog) 1G. Các ưu điểm vượt trội đó là việc ứng dụng các công nghệ số cho phép cải thiện chất lượng thông tin và tăng đáng kể số lượng người sử dụng. Ngoài ra trong hệ thống 2G, sự xuất hiện của kĩ thuật chuyển giao (hand-over) mở ra hệ thống điện thoại tế bào (cellular system) đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

a. Hệ thống hay chuẩn GSM: Năm 1992, hệ thống thông tin di động tế bào thế hệ thứ hai xuất hiện ở Châu Âu đó là hệ thống GSM (Global System for Mobile Communication) hay còn gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu. Đây là hệ thống thông tin ở Châu Âu đầu tiên sử dụng các kĩ thuật điều chế số.

b. Hệ thống DCS: Hệ thống thông tin di động tế bào thế hệ thứ hai, hệ thống DCS (Digital Communication System: Hệ thống thông tin số), xuất hiện ở Châu Âu năm 1993. Hệ thống này có các thông số kĩ thuật chính giống như hệ thống GSM nhưng ở tần số 1800 MHz. Do đó ở một số nước Châu Âu người ta còn gọi chuẩn này là GSM 1800.

c. Hệ thống DECT: Năm 1993 cũng tại Châu Âu, xuất hiện hệ thống điện thoại không dây thế hệ thứ hai, hệ thống DECT (Digital European Cordless Telephone: Hệ thống điện thoại không dây số Châu Âu). Hệ thống này sử dụng phương pháp điều chế tần số GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), bộ lọc sử dụng là bộ lọc Gaussian có hệ số 0,5.

d. Hệ thống IS – 54: Cùng vào thời điểm năm 1992 ở Bắc Mĩ, hệ thống điện thoại tế bào thế hệ thứ hai (IS – 54 hoặc NADC North American Digital Cellular: Hệ thống điện thoại vô tuyến tế bào số Bắc Mĩ) xuất hiện. Cũng giống như hệ thống GSM ở Châu Âu, các bước tiến triển tiếp theo của hệ thống IS -54 cũng đang được nghiên cứu và phát triển. Hệ thống NADC sử dụng phương thức điều chế pha π / 4 DQPSK. Bộ lọc sử dụng là bộ lọc cosin nâng (Raised-Cosine Filter) với hệ số truy cập bằng hệ số roll-off bằng 0,35.

e. Hệ thống IS – 95 hay CDMA One: Cũng năm 1992 ở Châu Mĩ, một hệ thống điện thoại tế bào khác xuất hiện, đó là hệ thống IS-95 hay CDMA one.

f. Hệ thống IS-136: Hệ thống IS-136 hay còn gọi là hệ thống điện thoại di động số tiên tiến (Digital Advanced Mobile Phone System) là sự phát triển của hệ thống


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp tương tự AMPS có thể sử dụng băng tần 800 MHz của chuẩn IS-54 và băng tần 1900 MHz của hệ thống PCS.

g. Hệ thống PDC: Năm 1994, ở Nhật Bản xuất hiện một hệ thống điện thoại tế bào thế hệ thứ hai, hệ thống PDC (Personal Digital Cellular: Hệ thống điện thoại tế bào số cá nhân). Hệ thống này sử dụng phương thức điều chế π / 4 DQPSK, bộ lọc sử dụng là bộ lọc cosine nâng có hệ số roll-off bằng 0,5

h. Hệ thống PHS: Đây là một chuẩn không dây thế hệ thứ hai của Nhật Bản xuất hiện năm 1993. Hệ thống PHS (Personal Handy Phone System: hệ thống điện thoại vô tuyến cầm tay) sử dụng điều chế π / 4 DQPSK, bộ lọc sử dụng là bộ lọc cosine nâng với hệ số truy cập băng hay hệ số roll-off là 0,5. 1.1.3.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2,5G.

Sự tăng trưởng về số lượng người sử dụng và sự phát triển mạnh các dịch vụ đa phương tiện như internet, điện thoại hội nghị… đòi hỏi các hệ thống thông tin di động có tốc độ truyền dẫn cao. Tuy nhiên, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai không cung cấp tốc độ bit đủ lớn để đáp ứng các yêu cầu này, do đó yêu cầu phải nâng cấp và phát triển mạng GSM hiện hữu. Người ta đã đề xuất nâng cấp hệ thống GSM (General Packet Radio Services) và hệ thống EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). Các hệ thống 2,5 G này như là sự sát nhập hệ thống 2G lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G). Ưu điểm của các hệ thống này là tận dụng được cơ sở vật chất có sẵn của mạng GSM, chỉ yêu cầu thay đổi rất ít để có thể khai thác được.

a. Hệ thống GPRS: Một sự phát triển đầu tiên của hệ thống GSM để đạt được tốc độ bit thích hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ bit trung bình là việc dựa trên nền GSM sẵn có và thêm một lớp trong thủ tục thông tin cho phép vận chuyển các dữ liệu dạng gói với tốc độ bit khoảng 115 Kbit/s và giữ nguyên kiểu (hay mode) chuyển mạch cho các tốc độ bit thấp khoảng chục kbit/s. Hệ thống này có tên là GPRS. Bằng việc sử dụng lại các tần số, khung truyền dẫn (trame) và các cơ sở vật chất sẵn có của mạng GSM, chỉ có duy nhất có thay đổi về phần mềm trong việc cài đặt hệ thống, giải pháp GPRS sử dụng là mode thông tin khác nhau.

b. Hệ thống EDGE: Một giải pháp kĩ thuật khác để đạt được tốc độ bit tương thích với các ứng dụng truyền thông đa phương tiện tốc độ cao đó là giải pháp EDGE (Enhanced Data Rate for Evolution). Giải pháp này sử dụng lại các đặc trưng phổ của chuẩn GSM cho phép tốc độ bit đạt tới 384 kbit/s. Chuẩn EDGE cho phép đạt được tốc độ bit này bằng việc kết hợp sử dụng phương thức điều chế pha 8-PSK (8 – Phase Shift Keying) và sử dụng hay kết hợp nhiều khe thời gian trong


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp quá trình truyền dẫn như trong mạng GPRS thay vì chỉ sử dụng khe thời gian như trong mạng GSM. Bằng việc có thể sử dụng lại hầu hết các cơ sở vật chất của mạng GSM, giải pháp này cho phép giảm giá thành đầu tư.

1.1.3.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. (3G). Các dịch vụ vô tuyến di động thế hệ thứ 3 mới (3G) không tương ứng với một

giao diện thông tin duy nhất và toàn cầu, mà tương ứng với sự kết hợp các hệ thống có nhiều giao diện với nhau. Sự kết hợp này được gọi là IMT 2000 và nó kết hợp hệ thống UMTS (Universal Mobile Telephone System), hệ thống UWC-136 và CDMA 2000. Ở Mỹ, các hệ thống đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển đó là hệ thống CDMA 2000 tương ứng với sự tiến triển của hệ thống IS-95 và hệ thống UWC-136 là một tiến triển của IS-136. Ở Châu Âu, các hệ thống đang được nghiên cứu và phát triển tương ứng với chuẩn UMTS. Chuẩn UMTS và CDMA 2000 sử dụng phương pháp truy cập theo mã CDMA, trong khi chuẩn UWC-136 dựa trên phương pháp truy cập theo thời gian TDMA.

Hệ thống UMTS: UMTS là một hệ thống được lựa chọn cho các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba. UMTS được quản lý bởi liên đoàn viễn thông thế giới ITU trong khuôn khổ dự án IMT-2000 toàn cầu. Năm 1998, dự án UMTS đã mở rộng đến các đối tác, các tổ chức ở Mỹ, Nhật và Hàn Quốc. Dự án này có tên là GPP (Third Generation Group Project Partnership). Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunication Standards Institute) là cơ quan tổ chức chuẩn hóa các giao diện vô tuyến của hệ thống UMTS, công việc đã thực hiện bởi nhóm 3GPP. Mục đích của UMTS là để phát triển vùng phủ sóng tốt nhất, tăng số lượng thuê bao, cải tiến sự hội tụ giữa điện thoại cố định và di động và xúc tiến việc hoàn thành dịch vụ 3G. UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) là giao diện vô tuyến của UMTS. UTRA có hai kiểu hay phương thức đa truy cập: truy cập theo mã băng rộng W-CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access) dành cho mode FDD và phương pháp phân bố theo mã trong miền thời gian TD-CDMA (Time Division Code Division Multiple Access) cho mode TDD. Phương thức điều chế được sử dụng cho mỗi kênh là QPSK. Tuỳ theo nhu cầu sử dụng phổ và tốc độ bit truyền, hệ số trải phổ sẽ thay đổi cho phù hợp. Kĩ thuật điều chế và trải phổ được kết hợp gọi là HPSK.

Tốc độ bit dữ liệu thay đổi tuỳ theo vận tốc di chuyển và hệ thống UMTS hoạt động theo phương thức truyền dẫn không đồng bộ. Tốc độ dữ liệu thay đổi và hệ thống cho phép giảm các ảnh hưởng của fading trong kênh vô tuyến.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 1.1.3.5. Mạng lan không dây Một mạng LAN (Local Area Network) là một cơ sở hạ tầng thông tin kết nối các thiết bị tin học và cho phép chia sẻ tài nguyên chung trong một cự ly giới hạn vài trăm mét. Một số mạng LAN điển hình như Ethernet, IEEE 802.3, IEEE 802.5 hoặc Token-ring, IEEE 802.4 hoặc Wireles LAN (WLAN). Mạng WLAN được ứng dụng rất nhiều trong thời gian gần đây. WLAN được ứng dụng ở nhiều khu vực khác nhau như trong các toà nhà, trong các bệnh viện, trường học…Trong mạng WLAN, hai phương thức truyền tin được sử dụng để truyền thông tin: phương thức truyền điểm - điểm và phương thức truyền “đẳng hướng” (omini-directional). Hai phương thức truyền thông này có thể hoạt động theo kiểu hỗ trợ nhau tuỳ theo ứng dụng. Các vấn đề chính liên quan đến ứng dụng của các mạng WLAN là sự xuất hiện của nhiễu (interference). Trong WLAN, kĩ thuật trải phổ được sử dụng nhiều. Hai kĩ thuật trải phổ là: trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spead Spectrum) và kĩ thuật trải phổ dãy trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spead Spectrum). Tuy nhiên kĩ thuật trải phổ dãy trực tiếp được dùng nhiều hơn trong mạng WLAN. Thuật ngữ WLAN bao gồm nhiều chuẩn tương ứng từ chuẩn tốc độ bit thấp đến chuẩn có tốc độ bit cao (IEEE 802.11, HYPERLAN 1 và HYPERLAN 2).

a. Chuẩn IEEE 802.11: Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI đã dành băng tần từ 2.4GHz đến 2.484GHz cho các ứng dụng liên quan đến chuẩn này. Tốc độ dữ liệu trong IEEE 802.11 thường từ 1Mbit/S đến 2Mbit/s. Ở lớp vật lí này, có hai phương pháp trải phổ là FHSS và DSSS. Băng tần 2.4GHz đến 2.48GHz được dung chung cho 3 kênh chính. Công suất phát tối đa 1W (ở Mĩ), 10mW (ở Nhật) và 1mW (ở Pháp). Các phương thức điều chế được sử dụng phụ thuộc vào tốc độ bit. Với tốc độ bit từ 1 đến 2 Mbit/s, phương thức điều chế BPSK hoặc QPSK kết hợp với trải phổ dãy trực tiếp DSSS; với tốc độ bit 5.5Mbit/s hoặc 11Mbit/s, người ta sử dụng phương thức điều chế CCK (Complementary Code Keying) là một trường hợp đặc biệt của điều chế M trạng thái trực giao.

b. Các chuẩn HYPERLAN: Chuẩn HYPERLAN (High Performance Radio Local Area Network) là một họ các chuẩn cho thông tin vô tuyến tốc độ cao trong băng tần 5.15GHz – 5.3GHz và 17.1GHz – 17.3GHz. Các chuẩn HYPERLAN mô tả giao diện không gian và lớp vật lí cho các thiết bị thông tin không dây. Các chuẩn này không mô tả tất cả các lớp như trong chuẩn GSM chẳng hạn mà nó cung cấp các thông số kĩ thuật cho 2 lớp thấp nhất trong mô hình OSI, nhưng không mô tả các lớp cao hơn bởi vì các chuẩn này đã được phát triển cho phép ghép nối giữa


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp các mạng khác nhau và không phụ thuộc vào các ứng dụng. Ta có thể sử dụng các chuẩn HYPERLAN để truy cập vào các mạng khác nhau. HYPERLAN phải đảm bảo sự tương thích của các hệ thống thông tin khác nhau ở lớp vật lí và ở giao diện không gian. Tồn tại 4 chuẩn HYPERLAN: HYPERLAN 1, HYPERLAN 2, Hyperaccess và Hyper - Link.

c. Bluetooth và Home RF: Nhiều hệ thống truyền dẫn vô tuyến cự li ngắn vẫn đang được nghiên cứu và phát triển để kết nối các thiết bị khác nhau trong một cự li từ vài mét đến vài chục hoặc vài trăm mét

1.1.3.6. Mạch vòng vô tuyến nội hạt Mạch vòng vô tuyến nội hạt là các mạng vô tuyến cố định cung cấp việc truy cập vô tuyến cho các mạng viễn thông công cộng. Ưu điểm của mạng WLL là dựa trên sự tiện ích, sự linh hoạt và sự phát triển mạng một cách nhanh chóng. Các hệ thống vô tuyến băng tần rộng có thể cung cấp các tốc độ bit đa dạng và cho nhiều người sử dụng đồng thời. Việc sử dụng băng tần thấp giữa 1.9GHz và 3.4GHz cho phép cung cấp dịch vụ tốc độ bit thấp (N lần 64Kbit/s). Để cung cấp dịch vụ tốc độ bit cỡ 2Mbit/s cần tăng tần số trong băng lên 10.5GHz hoặc 26GHz. Để truy cập với tốc độ bit cỡ Gbit/s cần thiết dải tần rộng hơn từ 28GHz tới 40GHz, thậm chí 60GHz.

Công nghệ được lựa chọn cho mạch vòng vô tuyến nội hạt là hệ thống phân bố đa điểm nội hạt LMSA (Local Mutipoint Distribution System). LMDS là sự mở rộng tương đối gần đây của hệ thống phân bố đa điểm đa kênh MMDS (Microware or Multichannel Moultipoint Distribution System).

a. Hệ thống MMDS: MMDS là hệ thống phát vô tuyến truyền hình, do đó phương thức truyền dẫn là bán song công và chỉ cung cấp đường truyền xuống hướng thuê bao. Hệ thống này sử dụng một băng tần số khá hẹp 200MHz từ 2.4GHz đến 2.6GHz. Hạn chế này giảm dung lượng truyền dẫn số kênh truyền hình. Đối với tín hiệu truyền hình băng thông 6MHz, chỉ có 33 kênh có thể phát được.

Các tần số được sử dụng trong mạng MMDS cho phép phủ song các vùng với bán kính từ 50 đến 60 km. Ngoài ra, các tần số này ít bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng suy giảm gây ra bởi các phần tử nước và do đó đảm bảo sự hoạt động của hệ thống MMDS trong điều kiện thời tiết xấu. Các phương thức điều chế sử dụng trong MMDS là QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM. Bộ khuyếch đại công suất đảm bảo công suất ra từ 1 đến 100 mW.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp b. Hệ thống LMDS: LMDS là một hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm có tần số hoạt động dưới 20GHz phụ thuộc vào mỗi nước. Hệ thống này cho phép thông tin song biến (2 biên) tiếng nói,dữ liệu, internet và video. Các chữ viết tắt trong LMDS bao hàm ý nghĩa và các ứng dụng của hệ thống:

L (Local): hệ thống LMDS là một hệ thống nội hạt vì tần số sử dụng, khoảng cách hay cự li truyền song bị hạn chế cỡ chục km.

M (Multipoint): LMDS là một hệ thống thông tin trong dó các tín hiệu được phát ra từ trạm thu phát vô tuyến tới nhiều người sử dụng, trong khi hướng ngược lại là phương thức truyền dẫn điểm - điểm.

D (Distribution): hệ thống này cho phép truyền dẫn các tín hiệu có thể đồng thời là thoại, dữ liệu, internet hoặc hình ảnh

1.2. Wimax trong hệ thống các công nghệ vô tuyến

1.2.1. Giới thiệu chung Như chúng ta đã thấy ở trên, hệ thống các công nghệ vô tuyến là một

hệ thống rất rộng và đã phát triển từ lâu với những công nghệ hiện nay đang được sử dụng khá rộng rãi như wifi, vệ tinh, vi ba… tuy nhiên người ta vẫn đang tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ vô tuyến do những công nghệ cũ chưa đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. WiMAX là một công nghệ mới với những tính năng vượt trội đã và đang được lắp đặt thử nghiệm cũng như đi vào hoạt động chính thức trên quy mô toàn cầu

1.2.2. Quá trình phát triển, xu thế chung và phân loại wimax Trải qua số năm không nhiều, WiMAX đã phát triển và đổi mới khá nhanh,

hiện nay WiMAX đang được thử nghiệm và đi vào hoạt động : Xu hướng băng thông rộng di động Ông Jay Andersen, Phó Chủ tịch bán hàng khu vực Châu Á, nhóm di động gia đình và mạng, Motorola, cho biết WiMAX hiện đã sẵn sàng về mặt công nghệ cũng như thương mại. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, việc triển khai WiMAX hết sức đơn giản và ít tốn kém, mỗi điểm truy cập chỉ cần một thiết bị nhỏ gọn, mất chưa đầy 1 giờ để lắp đặt. Tốc độ truy cập (cố định cũng như di động) cao với thế mạnh chuyên về dữ liệu do dựa trên IP khiến WiMAX là sự bổ sung tối ưu cho những nhà cung cấp đã triển khai mạng 3G. Bên cạnh đó, theo ông Andersen, WiMAX còn phù hợp cả với các nhà cung cấp 2G để họ có thể vượt qua 3G và tiến thẳng lên cung cấp những dịch vụ "giống như 4G". Về chi phí hàng tháng cho mỗi người sử dụng, nếu ở mức


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp dùng dưới 2GB thì giữa WiMAX và các công nghệ di động (GSM, CDMA) là xấp xỉ nhau. Tuy nhiên, từ 2GB trở lên, chi phí sử dụng cho WiMAX càng lúc càng thấp hơn hẳn. Cùng chung nhận định, ông Michael Lai, Giám đốc điều hành Packet One, công ty viễn thông đang triển khai thử nghiệm WiMAX tại Malaysia, cho rằng WiMAX nằm trong xu hướng phát triển mới. Theo đó, xu hướng lớn đầu tiên trong ngành viễn thông là xu hướng di động; xu hướng lớn thứ hai là băng thông rộng. Băng thông rộng hiện nay vẫn chủ yếu ở dạng cố định và chia sẻ, tức là nhiều nguời dùng chung một băng thông (ADSL, cáp...). Tuy nhiên, xu hướng lớn thứ ba đang bắt đầu diễn ra là băng thông rộng di động, hay còn được coi là băng thông rộng cá nhân, nghĩa là mỗi người có một băng thông riêng tới thiết bị cá nhân của riêng mình. WiMAX ra đời nhằm đáp ứng xu hướng này. Ông Steve Bell, Giám đốc cao cấp, nhóm Chiến lược và Thiết bị WiMAX, Motorola, cho biết WiMAX đáp ứng một khía cạnh quan trọng của trào lưu băng thông rộng di động, đó là tốc độ tải lên. Các công nghệ viễn thông dựa trên di động có thể mang lại tốc độ tải xuống tương đối tốt, song tốc độ tải lên vẫn rất chậm. WiMAX cho người dùng tốc độ tải lên nhanh hơn, đáp ứng những nhu cầu ngày càng tăng như blog, chia sẻ hình ảnh, video... Thách thức phía trước Theo ông Andersen, thách thức đầu tiên về mặt công nghệ của WiMAX đã được vượt qua sau khi Hội Truyền thông vô tuyến điện ITU chấp nhận đưa WiMAX vào họ công nghệ IMT-2000. Quyết định này đảm bảo cho các nhà khai thác và nhà quản lý trên toàn thế giới có thể yên tâm đầu tư vào WiMAX. Điều này đặc biệt quan trọng tại Châu AÁ đối với băng tần 2.5 GHz. Những thách thức phía trước đồng thời cũng là cơ hội đối với WiMAX, theo ông Bell, là về những dịch vụ và nội dung đi kèm. WiMAX phát triển sẽ mở rộng việc sử dụng hàng loạt thiết bị khác nhau, và để kết nối chúng cần những ứng dụng và dịch vụ mới. Đồng thời, WiMAX cũng tạo ra những mô hình kinh doanh mới và đi theo nó là những dịch vụ đa dạng như truyền hình di động, quảng cáo di động, tìm kiếm thông tin, duyệt web... Những đòi hỏi này là thách thức mới mẻ, song cũng là mảnh đất màu mỡ, do đó các đại gia về công nghiệp nội dung như Google, Yahoo! đều đang rất quan tâm. Tại diễn đàn, Motorola đã trình diễn những khả năng mà hiện tại WiMAX đã có thể thực hiện, như duyệt web trong khi di chuyển với tốc độ cao; vừa xem video trực tuyến trên điện thoại vừa dùng điện thoại như một modem WiMAX để giúp máy tính xem một đoạn video khác song song; thực hiện cuộc gọi VoIP với


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp chất lượng tốt từ thiết bị WiMAX sang thuê bao di động... Tuy nhiên, những thiết bị mẫu mà Motorola trình có giá khá cao. Thêm vào đó, nếu các nhà sản xuất muốn tích hợp nhiều công nghệ kết nối vào một thiết bị (WiMAX, Wi-Fi, GSM...), để cung cấp khả năng "di động không giới hạn", giá thành thiết bị có thể lên khá cao. Theo các chuyên gia, phải tới năm 2009 các thiết bị này mới bắt đầu phổ biến. Các thiết bị này cũng đặt ra câu hỏi về tính tiện dụng bởi khi tích hợp quá nhiều thứ, pin có thể không đáp ứng đủ.

Công nghệ WiMAX sẽ được trình bày kỹ hơn ở phần sau.



Chương 2: Công nghệ wimax

2.1. Lịch sử, quá trình phát triển

2.1.1. Lịch sử Ngày nay sự phát triển của mạng viễn thông với dịch vụ ngày càng đa dạng đã

làm cho các công nghệ truy nhập tiên tiến ngày càng được phát minh và đưa vào phục vụ. Hiện nay chúng ta biết đến truy nhập Internet với các dịch vụ quay số Modem thoại, ADSL hay các đường thuê bao riêng hoặc sử dụng các hệ thống vô tuyến như điện thoại di động hay mạng WiFi. Mỗi phương phấp truy nhập mạng đều có đặc điểm riêng:

Với Modem quay số điện thoại thì thốc độ thấp.

ADSL có tốc độ lên tới 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối.

Các đường thuê bao riêng thì giá thành đắt mà lại khó triển khai với các khu vực có địa hình phức tạp.

Hệ thống thông tin di động hiện nay cung cấp tốc độ truyền 9,6Kb/s là rất thấp so với nhu cầu của người sử dụng.

GSM (2G),GPRS (2,5G) cho phép truy nhập ở tốc độ 172,2Kb/s hay EDGE ở 300 đến 400Kb/s cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ Internet.

Hệ thống di động 3G thì tốc độ truy nhập Internet cũng không vượt quá 2Mb/s.

Mạng WiFi (hay LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin khoảng cách ngắn.

Với thực tế các công nghệ như vậy, WIMAX (Worldwide Interoprability for Microwave Access) đã ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy nhập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi. Hệ thống WIMAX có thể cung cấp đường truyền với tốc độ lên tới 70Mb/s và có bán kính phủ sóng của một trạm là 50Km. Mô hình phủ sóng của WIMAX tương tự như mạng tế bào. Hoạt động của WIMAX rất mềm dẻo và tương tự như của WiFi khi truy nhập mạng tức là khi một máy tính có nhu cầu truy nhập mạng thì nó sẽ tự động kết nối đến trạm anten WIMAX gần nhất.Điều quan trọng nhất WIMAX xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE.802.16.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 2.1.2. Quá trình phát triển

Quá trình phát triển của WiMAX trải qua một số các chuẩn như là: Chuẩn 802.16: Chuẩn IEEE 802.16a, được công nhận vào tháng 1/2003, cung cấp khả năng

truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối, giữa người sử dụng và điểm kết nối, bằng các băng tần từ 2 đến 11 GHz. Dải tần này cho phép kết nối mà không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng. Điều này khiến cho chuẩn IEEE 802.16a trở thành một công nghệ sáng giá dành cho các ứng dụng kết nối đầu cuối là những ứng dụng hay bị ảnh hưởng của vật cản như cây cối hay nhà cửa, cũng như dành cho các trạm gốc chỉ gắn được trong nhà mà không gắn được trên đỉnh tháp hay đỉnh núi.

Để hỗ trợ mô hình kinh doanh có lợi nhuận, các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng cần phải duy trì một hỗn hợp khách hàng là doanh nghiệp tạo doanh thu cao và số lượng lớn các thuê bao tư nhân. Các hệ thống 802.16a có thể đáp ứng được yêu cầu này bằng cách hỗ trợ nhiều cấp dịch vụ khác biệt. Ví du, một trạm gốc có thể đồng thời hỗ trợ 60 doanh nghiệp có kết nối luồng E1 và hàng trăm hộ gia đình dùng kết nối thuê bao số.

Bán kính của phủ sóng của một điểm phát 802.16a điển hình có thể xa từ 4 tới 6 dặm. Chuẩn mới này sẽ giúp ngành viễn thông tạo ra các giải pháp chung cho các kiểu thị trường băng rộng: a. Băng thông theo yêu cầu. Công nghệ không dây 802.16a cho phép các nhà cung cấp dịch vụ triển khai được dịch vụ có tốc độ tương đương với sử dụng giải pháp kết nối dây chỉ trong vài ngày với chi phí cực thấp. Nó cũng cho phép đặt cấu hình tức thời �theo yêu cầu� kết nối tốc độ cao dùng cho các sự kiện ngắn ngày như hộ trợ triển lãm. b. Trục nhánh của mạng tế bào. Băng thông lớn của công nghệ 802.16 khiến nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời để tải dữ liệu trục nhánh cho các trạm gốc của mạng tế bào theo cấu hình mạng điểm nối điểm. c. Băng thông rộng cho gia đình: lấp đầy khoảng trống kết nối mà thuê bao số và mạng cáp không cung cấp dịch vụ tới được. Có nhiều giới hạn ngăn cản công nghệ thuê bao số và mạng cáp tiếp cận tới người dùng băng thông rộng tiềm năng. Điều này sẽ thay đổi nhờ việc tung ra các hệ thống chuẩn dựa trên 802.16a.

d. Các khu vực thiếu dịch vụ. Công nghệ Internet không dây dựa trên công nghệ IEEE 802.16là một sự lựa chọn tự nhiên cho khu vực nông thôn thiếu dịch vụ và các khu vực ngoại ô có mật độ dân số thấp.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp e. Dịch vụ không dây kết nối tốt nhất. Chuẩn IEEE 802.16e* mở rộng tới 802.16a giới thiệu khả năng di động cho phép người sử dụng kết nối khi đang di chuyển ngoài khu vực nhà ở của mình.

Các yếu tố khiến 802.16 a trở nên khác biệt

Thông lượng. Bằng cách sử dụng một phương thức điều chế mạnh, IEEE 802.16a tạo ra thông lượng cao trên khoảng cách có năng suất phổ mức cao chịu lỗi phản xạ tốt. Trạm gốc có thể đánh đổi thông lượng để lấy khoảng cách. Ví dụ nếu một đường truyền băng thông lớn không thể thiết lập điều chế QAM 64 (Điều biên cầu phương) thì có thể chuyển qua QAM 16 để tăng khoảng cách hiệu dụng.

Khả năng mở rộng được. Để sử dụng được kế hoạch mạng cho cả hai phổ được cấp phép và miễn phép trên toàn cầu, chuẩn 802.16a hỗ trợ các băng thông kênh linh hoạt. Ví dụ một nhà khai thác mạng được cấp phổ 20MHz có thể chia phổ này thành 2 phần, mỗi phần 10MHz.

Phủ sóng. Bên cạnh việc hỗ trợ phương thức điều chế mạnh và động, chuẩn IEEE 802.16a cũng hỗ trợ các công nghệ tăng cường việc phủ sóng trong đó co các kỹ thuật topo mạng nhện và ăng ten thông minh.

Chất lượng dịch vụ. Chuẩn IEEE 802.16a bao gồm các tính năng Chất lượng dịch vụ cho phép các dịch vụ như thoại và email là những dịch vụ đòi hỏi mạng có độ trễ thấp hoạt động được. Dịch vụ thoại dùng 802.16a có thể dùng ghép kênh phân chia thời gian (TDM) hoặc IP (VoIP).

Bảo mật. Các tính năng bảo mật và mã hóa có sẵn trong chuẩn 802.16a để hỗ trợ truyền thông tin an toàn và nhận dạng, giải mã số liệu.

Bằng việc sử dụng chuẩn 802.16a, các nhà cung cấp dịch vụ mạng có thể giảm chi phí nghiên cứu phát triển bằng cách phân bổ chi phí trên lượng sản phẩm lớn hơn. Một điểm quan trọng nữa là đối với hàng triệu người trên thế giới không thể kết nối băng thông rộng qua mạng cáp hoặc thuê bao số, công nghệ không dây IEEE 802.16a mới sẽ là đường dẫn thứ ba (ngoài đường dây điện thoại và cáp truyền hình) kết nối các hộ gia đình, doanh nghiệp, các điểm truy cập công cộng và các quán cafe có dịch vụ truyền dẫn tới rất nhiều lợi ích của Internet.

Chuẩn cơ bản 802.16 basic


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC (Media Access Control) chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base Station) và người sử dụng (SS - Subscriber Station). Trong một vùng phủ sóng, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dự liệu (traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh uplink và downlink. Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi kênh downlink có đặc điểm broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa SS và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại, thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu.

Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX

- 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 - 11 GHz. Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc vớiBS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng.

- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class of service). Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a.

- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ 10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability.

- 802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so với chuẩn 802.16a. Chuẩn này được chuẩn hóa 2004. Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này.

- 802.16e : Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa. Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h). IEEE 802.16e hay IEEE 802.16e-2005 là một chuẩn mở rộng (amendment) của chuẩn 802.16-2004, thường được gọi là WiMAX di động (Mobile WiMAX) vì nó có khả năng đáp ứng dịch vụ cho người dùng di động thông qua các giao thức chuyển giao. 802.16e dùng kỹ thuật đa truy nhập SOFDMA; sử dụng kỹ thuật MIMO và AAS để cải thiện vùng


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp phủ và năng suất; mã Turbo và LDPC để tăng tính an toàn và cải thiện hiệu năng của NLOS.

- Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h...

2.2. Tầm nhìn chung

2.2.1. Thành phần hệ thống Hệ thống WIMAX gồm 2 phần:

Trạm gốc WIMAX: trạm gốc bao gồm thiết bị điện tử trong nhà và tháp WIMAX. Thông thường, một trạm gốc có thể phủ sóng trong bán kính 10 km (theo lý thuyết, một trạm gốc có thể phủ sóng trong bán kính 50 km). Mọi node vô tuyến bên trong vùng phủ sóng có thể truy cập internet.

Máy thu WIMAX: máy thu và anten có thể là hộp riêng lẻ hoặc card PC ở trong máy tính hay máy tính xách tay. Truy cập tới trạm gốc WIMAX tương đương với truy cập tới điểm truy cập vô tuyến trong mạng WiFi, nhưng vùng phủ sóng lớn hơn. Một vài trạm gốc được kết nối với một trạm gốc khác với việc sử dụng các liên kết sóng vi ba backhaul tốc độ cao.

Hình 2.1: Các cấu hình mạng trong các vùng thành thị và nông thôn

Một vài trạm gốc có thể được nối với một trạm gốc khác sử dụng các liên kết backhaul tốc độ cao. Điều này cho phép thuê bao WIMAX chuyển vùng từ một trạm gốc này tới vùng trạm gốc khác, giống như chuyển vùng được cho phép bởi các công ty điện thoại tổ ong.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Một vài lựa chọn backhauling và cấu hình được hỗ trợ cho các trạm gốc WIMAX: backhauling có dây (thường qua Ethernet), kết nối vi ba điểm tới điểm, cũng như backhaul WIMAX. Đối với lựa chọn sau cùng, trạm gốc có khả năng backhaul chính nó. Điều này có thể đạt được bằng cách dự trữ phần độ rộng băng tần thường được dùng cho lưu lượng người sử dụng đầu cuối và sử dụng nó cho các mục đích backhauling.

2.2.2.Thành phần công nghệ Nhìn chung về mặt công nghệ thì WiMAX sử dụng những công nghệ sau đây là quan trọng nhất, sau đây tôi xin được điểm sơ qua về một số công nghệ và các chuẩn áp dụng trong WiMAX, còn để hiểu chi tiết hơn về công nghệ sẽ được trình bày kỹ hơn trong chương sau. Các chuẩn và công nghệ chính sử dụng trong WiMAX: - chuẩn IEEE802.16 - lớp MAC của chuẩn IEEE802.16 - kỹ thuật OFDM - FEC (Forward Error Corection) - phương pháp truyền khung dừng và chờ ARQ, truyền lại có lựa chọn ARQ Trên đây là những thành phần công nghệ mà WIMAX nói chung sử dụng. WIMAX được xây dựng trên chuẩn của ITU (liên minh viễn thông thế giới) đậy là tiêu chuẩn của công nghệ không dây chuẩn cho WIMAX, ngoài ra xung quanh chuẩn đó người ta còn sử dụng thêm nhiều các kỹ thuật khác nữa như đã nói ở trên. Đối với WIMAX di động thì do đặc thù của tính di động nên người ta còn phải chú trọng nhiều đến những vấn đề liên quan để tăng khả năng phát sóng và thu sóng của thiết bị di động.

2.3. Ưu điểm, nhược điểm

2.3.1. Ưu điểm Được xây dựng trên tiêu chuẩn IEEE.802.16, WIMAX là hệ thống đa truy nhập không dây băng rộng dùng công nghệ OFDM với cả hai kiểu đường truyền LOS và NLOS.

Chuẩn WIMAX phát triển với nhiều mục tiêu, chúng được tổng kết ở dưới.



Hình 2.2: Ưu điểm của công nghệ WIMAX

• Kiến trúc mềm dẻo: WIMAX hỗ trợ một vài kiến trúc hệ thống, bao gồm điểm tới điểm, điểm tới đa điểm, và bao phủ khắp nơi. MAC (điều khiển truy nhập phương tiện) WIMAX hỗ trợ điểm tới đa điểm và các dịch vụ ở khắp nơi bằng cách sắp xếp một khe thời gian cho mỗi trạm thuê bao (SS). Nếu chỉ có một SS trong mạng, thì trạm gốc WIMAX sẽ thông tin với SS trên cơ sở điểm tới điểm. Một BS trong cấu hình điểm tới điểm có thể sử dụng một anten búp hẹp hơn để phủ các vùng lớn hơn.

• Bảo mật cao: WIMAX hỗ trợ ASE (chuẩn mật mã hóa tiên tiến) và DES (trong đó là chuẩn mật mã hóa số liệu). Bằng cách mật mã hóa các liên kết giữa BS và SS, WIMAX cung cấp các thuê bao riêng (chống nghe trộm) và bảo mật trên giao diện không dây băng rộng. Bảo mật cũng cung cấp cho các nhà khai thác sự bảo vệ mạnh mẽ chống ăn trộm dịch vụ. WIMAX cũng được xây dựng hỗ trợ VLAN, mà cung cấp sự bảo vệ dữ liệu được truyền bởi các người sử dụng khác nhau trên cùng một BS.

• Triển khai nhanh: so với sự triển khai của các giải pháp dây, WIMAX yêu cầu ít hoặc không yêu cầu xây dựng kế hoạch mở rộng. Ví dụ, đào hố để hỗ trợ rãnh của các cáp không được yêu cầu. Các nhà khai thác có giấy phép để sử dụng một trong số các băng tần được cấp phát, hoặc có kế hoạch để sử dụng một trong các băng tần không được cấp phép, không cần thiết xem xét sâu hơn các ứng dụng cho Chính Phủ. Khi anten và thiết bị được lắp đặt và được cấp nguồn, WIMAX sẽ sẵn sàng phục vụ. Trong hầu hết các trường hợp, triển khai WIMAX có thể hoàn thành trong khoảng mấy giờ, so với mấy tháng cho các giải pháp khác.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp • QoS WIMAX: WIMAX có thể được tối ưu hóa hỗn hợp lưu lượng được mang. Bốn loại dịch vụ được hỗ trợ:

Loại dịch vụ Mô tả

Dịch vụ cấp tự nguyện (UGS)

UGS được thiết kế để hỗ trợ các luồng dữ liệu thời gian thực bao gồm các gói số liệu kích thước cố định được phát ra tại các khoảng tuần hoàn, như T1/E1 và thoại trên nền IP

Dịch vụ kiểm soát vòng thời gian thực (rtPS)

rtNS được thiết kế để hỗ trợ các luồng dữ liệu thời gian thực bao gồm các gói số liệu kích thước thay đổi mà được phát ra tại các khoảng tuần hoàn, như MPEG video

Dịch vụ kiểm soát vòng phi thời gian thực (nrtPS)

nrtPS được thiết kế để hỗ trợ các luồng số liệu dung sai trễ bao gồm các gói số liệu kích thước thay đổi mà yêu cầu tốc độ số liệu tối thiểu, như FTP.

Best Effort (BS) Dịch vụ BS được thiết kế để hỗ trợ các luồng số liệu mà không yêu cầu mức dịch vụ tối thiểu và có thể xử lý trên cơ sở giá trị không gian.

Bảng 2.1: QoS WIMAX

• Dung lượng cao: Sử dụng điều chế bậc cao (64-QAM) và độ rộng băng tần (hiện tại là 7 MHz), các hệ thống WIMAX có thể cung cấp độ rộng băng tần đáng kể cho các người sử dụng đầu cuối.

• Độ bao phủ rộng hơn: WIMAX hỗ trợ các điều chế đa mức, bao gồm BPSK, QPSK, 16-QAM, và 64-QAM. Khi được trang bị với một bộ khuyếch đại công suất lớn và hoạt động với điều chế mức thấp (ví dụ, BPSK hoặc QPSK), các hệ thống WIMAX có thể bao phủ một vùng địa lý rộng khi đường giữa BS và SS thông suốt.

• Mang lại lợi nhuận: WIMAX dựa trên chuẩn quốc tế mở. Chuẩn được thông qua đa số, sử dụng chi phí thấp, các chipset được sản xuất hàng loạt, sẽ điều khiển giá hạ xuống; và cạnh tranh giá cả làm cho các nhà cung cấp dịch vụ, người sử dụng đầu cuối tiết kiệm được chi phí.

• Dịch vụ đa mức: Là loại mà QoS đạt được dựa vào hợp đồng mức dịch vụ (SLA) giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng. Hơn nữa, một nhà cung cấp


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp dịch vụ có thể đưa ra các SLA khác nhau cho những người đăng ký khác nhau, hoặc thậm chí cho những người sử dụng khác nhau trong cùng một SS.

• Khả năng cùng vận hành: WIMAX dựa vào các chuẩn cung cấp trung lập, quốc tế, làm cho người sử dụng đầu cuối dễ dàng truyền tải và sử dụng SS của họ tại các vị trí khác nhau, hoặc với các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Khả năng cùng vận hành bảo vệ vốn đầu tư ban đầu của nhà khai thác vì nó có thể chọn thiết bị từ các đại lý thiết bị khác nhau, và nó sẽ tiếp tục làm giảm giá thiết bị.

• Khả năng mang theo được: Với các hệ thống tổ ong hiện nay, khi SS WIMAX được cấp công suất, nó tự nhận dạng, xác định các đặc tính của liên kết với BS, chỉ cần SS được đăng ký trong cơ sở dữ liệu hệ thống, và sau đó đàm phán các đặc tính truyền dẫn phù hợp.

• Tính di động: Chuẩn 802.16e IEEE được thêm một số đặc điểm chủ yếu trong việc hỗ trợ tính di động. Các cải tiến được tạo ra cho lớp vật lí OFDMA và OFDM để cung cấp các thiết bị và dịch vụ trong môi trường di động. Các môi trường này bao gồm: OFDMA có thể chia tỷ lệ được, MIMO, và hỗ trợ chế độ idle/sleep, chuyển giao, cho phép tính di động hoàn toàn tại tốc độ 160 km/h. Chuẩn hỗ trợ bởi Forum WIMAX được hưởng hiệu năng NLOS (tầm nhìn không thẳng) tốt hơn của OFDM và hoạt động chịu được đa đường, làm cho nó phù hợp hơn với môi trường di động.

• Quá trình hoạt động tầm nhìn không thẳng: NLOS thường ám chỉ đường dẫn vô tuyến có miền Fresnel thứ nhất bị chặn hoàn toàn. WIMAX dựa vào công nghệ OFDM có dung lượng vốn có của các môi trường NLOS. Dung lượng này giúp các sản phẩm WIMAX phân phát độ rộng băng tần rộng trong môi trường NLOS, mà các sản phẩm vô tuyến khác không làm được.

WIMAX cho phép cả hai công nghệ TDD (Time Division Duplexing) và FDD (Frequency Division Duplexing) cho phân chia truyền dẫn của hướng lên và hướng xuống.

2.3.2. Hạn chế, nhược điểm wimax Với bất cứ hệ thống truyền thông vô tuyến nào thì ảnh hưỏng của môi trường truyền sóng là không thể tránh khỏi. Hệ thống WIMAX cũng có những hạn chế về đường truyền:

• Ảnh hưởng của thời tiết xấu đặc biệt là mưa to có thể làm gián đoạn các dịch vụ.



• Các sóng vô tuyến điện lân cận có thể gây nhiễu với kết nối WIMAX và là nguyên nhân gây suy giảm dữ liệu trên đường truyền hoặc làm mất kết nối.

• Ngoài ra vì đây là công nghệ hoàn toàn mới do đó việc chuẩn hóa chưa thực sự trên phạm vi toàn thế giới nên khó khăn trong lắp ráp, thay thế ở các khu vực khác nhau.

2.4. Nguyên lý

2.4.1. Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.3: Mô hình truyền thông của WIMAX

2.4.2. Nguyên tắc hoạt động WIMAX sử dụng kĩ thuật phát sóng vô tuyến ngắn để kết nối các máy tính tới một khu vực của mạng. Quá trình kết nối thông qua các dây kết nối DSL hoặc các bộ biến đổi cáp.

Các công việc của WIMAX rất phù hợp với không gian gần từ các trạm chính nơi mà yêu cầu thiết lập đường nối dữ liệu tới mạng toàn cầu được đưa ra.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Sử dụng trong vòng 3 đến 5 dặm của trạm chính sẽ có thể thiết lập đường truyền với tốc độ lên tới 70Mb/s. Người sử dụng trong vòng bán kính 30 dặm từ trạm chính với một anten ROD và truyền trong tầm nhìn thẳng sẽ có thể kết nối với tốc độ lên tới 280Mb/s.

Cấu trúc WIMAX gồm 2 phần:

• Trạm phát: cũng như trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn có thể phủ sóng một vùng rộng tới 8000km2.

• Trạm thu: có thể là các anten nhỏ như các thẻ (card) mạng cắm vào hoặc được thiết lập sẵn trên Mainboard bên trong máy tính.

Các trạm (BTS) phát được kết nối với mạng Internet thông qua các đường truyền tốc độ cao dành riêng hoặc có thể nối tới một BTS khác như một trạm trung chuyển bằng đường truyền thẳng LOS (Line of sight), vì vậy mà WIMAX có vùng phủ sóng rộng lớn.

Các anten thu, phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia truyền sóng thẳng hoặc các tia phản xạ.

Trong trường hợp truyền thẳng các anten được đặt cố định trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp này ổn định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa. Có thể sử dụng ở tần số cao lên đến 66Ghz bởi vì tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng cũng lớn hơn.

Nếu có tia phản xạ thì WIMAX dùng băng tần thấp hơn 2 - 11Ghz vì ở tần số thấp tín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua các vật để đến đích.

Về mặt cấu trúc phân lớp, WIMAX được chia thành 4 lớp:

• Lớp con tiếp ứng (convergence) làm nhiệm vụ giao diện giữa lớp đa truy nhập và các lớp trên.

• Lớp đa truy nhập (MAC).

• Lớp truyền dẫn (Transmission).

• Lớp vật lí.

Các lớp này tương ứng với hai lớp dưới cùng của mô hình OSI và được tiêu chuẩn hóa để có thể giao tiếp với các ứng dụng lớp trên.



Hình 2.4: Mô hình phân lớp trong hệ thống WIMAX so sánh với OSI

2.5. Công nghệ

2.5.1. Chuẩn IEEE802.16 Chuẩn 802.16 là chuẩn đưa cho mạng không dây MAN ở dải tần 2-11Ghz. Các linh kiện thì có khả năng di động và dùng cho vệc kết nối các hotspots của 802.11 với Internet, khả năng kết nối không dây với mạng DSL trong việc kéo dài đường truyền tới nhà thuê bao. Nó cung cấp vùng phủ dịch vụ khoảng 50 km và không cần tầm nhìn thẳng tới trạm cơ sở. Tốc độ dữ liệu lên tới 280Mbps cho mỗi trạm cơ sở.

Hình 2.5: Các chuẩn không dây cho các mạng khác nhau


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Chi tiết về tiêu chuẩn này được cụ thể trong bảng sau:

802.16 802.16a 802.16e

Hoàn thành 12/2001 1/2003 Đánh giá vào Q3 /2004

Phổ cho phép Từ 10 -66 Ghz < 11Ghz < 6Ghz

Điều kiện kênh

Yêu cầu tầm nhìn thẳng

Không yêu cầu Không yêu cầu

Tốc độ bit

32 -134 Mbps ở 28 Mhz cho mỗi kênh

> 75 Mbps ở 20 Mhz cho mỗi kênh

>1 Mbps ở 5 Mhz cho mỗi kênh

Điều chế được sử dụng

QPSK, 16QAM, 4QAM

OFDM 256, nủa sóng mang QPSK và 16 QAM ,64 QAM

Như 802.16a

Ứng dụng cố định cố định Di dộng và xách ay

Độ rộng kênh 20,25 và tới 28Mhz

1,25 -20 Mhz Như 802.16 a

Khả năng ứng dụng

1 – 3 dặm 3 – 5 dặm .Lớn nhất là 30 dặm cho các ứng dụng có anten ở các toà nhà cao .

Khoảng 1 -3 dặm

Bảng 2.2: Các đặc tính của chuẩn IEEE802.16

2.5.2. Đặc trưng lớp MAC của IEEE802.16

2.5.2.1. Lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng MAC CS bao gồm các chức năng thích ứng đặc trưng. Hai đặc điểm có thể

dùng được: ATM (kiểu truyền dẫn không đồng bộ) CS, để thích ứng lưu lượng ATM, và gói CS, để thích ứng lưu lượng IP và Internet. Các chức năng chính CS là: phân loại SDU và ghép kênh (vào trong một kết nối dữ liệu đơn); và xoá hoặc tạo lại tiêu đề tải trọng.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 2.5.2.2. Lớp con phần chung (MAC CPS)

MAC CPS chịu trách nhiệm đối với một vài chức năng quan trọng có chung kĩ thuật CS khách. Phần này miêu tả các chức năng sau:

a) Quá trình kết nối

WiMAX là hướng kết nối. Điều này có nghĩa là trước khi gửi thông tin người sử dụng, nó cần thiết lập một kết nối giữa một SS và một BS hoặc một SS và một SS khác phụ thuộc vào cấu hình sử dụng. Đa hướng được hỗ trợ. Mỗi kết nối có một nhận dạng kết nối 16 bit (CID). Có bốn loại kết nối khác nhau: cơ bản, sơ cấp, thứ cấp và dữ liệu. Kết nối dữ liệu thường được sử dụng để truyền thông tin người sử dụng trên một đường không trực tiếp, trong khi đó ba loại còn lại được sử dụng để truyền thông tin điều khiển.

b) MAC PDU

Các MAC PDU được chia làm ba phần: một tiêu đề chung (6 byte); một tải trọng độ dài thay đổi và một mã kiểm tra tuần hoàn (4 byte). Độ dài PDU lớn nhất là 2 Kbyte. Tải trọng có thể được sử dụng để truyền thông tin điều khiển qua các tiêu đề con. Tải trọng có thể rỗng hoặc đầy với các tiêu đề con, các MAC PDU hoặc các đoạn. Để mà đàm phán băng thông, nó được phát triển một MAC PDU không chấp nhận. PDU này có một tiêu đề đặc biệt, chứa các thông số băng thông. Có năm loại tiêu đề con: đoạn, gói, quản lí trợ cấp, lưới và cấp phát hồi tiếp nhanh. Tiêu đề con đoạn được sử dụng để điều khiển đoạn MAC SDU thành hai hoặc nhiều MAC PDU, trong khi đó tiêu đề con gói được sử dụng để tập hợp một hoặc nhiều MAC SDU thành một MAC PDU. Tiêu đề con quản lí trợ cấp cho phép các yêu cầu băng thông không cần gửi một PDU dành riêng. Yêu cầu được mang cùng với một MAC PDU chung. Khi cấu hình MAC được sử dụng, tiêu đề con lưới chứa một ID node, được sử dụng chỉ địa chỉ của node trong hàng xóm của chúng. IEEE 802.16TM-2004 mô tả 41 bản tin quản lí được phát trong các tải trọng MAC PDU qua các kết nối quản lí. Các MAC PDU được sắp xếp trong các khung lớp vật lí.

c) Phân kênh

Không chỉ TDD (phân kênh phân chia theo thời gian) mà cả FDD (phân kênh phân chia theo tần số) cũng được hỗ trợ. Trong FDD cả các cạnh cũng phát ngay lập tức trên các tần số khác nhau, trong khi đó trong TDD chỉ một tần số được sử dụng và nó được chia sẻ dựa vào thời gian. Khung TDD có hai phần: khung con


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp đường lên và khung con đường xuống. Mỗi khung con được phân chia thành các khe vật lí (PL) đối với các giao diện không gian sóngm mang đơn, và thành các burst đối với các giao diện không gian OFDM. Các MAC PDU được chèn trong các PL hoặc các burst theo các giao diện không gian được triển khai. Trên FDD, mô hình song công và bán song công được cho phép.

d) Sắp xếp

Sắp xếp được triển khai để cấp phát băng thông cho các kết nối. Đối với giao diện không gian sóng mang đơn, BS gửi trong khung con đường lên một sắp xếp đường xuống (UL-MAP) và một sắp xếp đường lên (DL-MAP). DL-MAP chứa các khe thời gian một SS có thể sử dụng để trên đường xuống. DL-MAP chứa các khe thời gian một SS phải nghe trong đường lên. Khung con đường lên bắt đầu với các MAP này, được gửi qua giao diện không gian tới tất cả các SS. Vì vậy, UL-MAP và DL-MAP định nghĩa băng thông được cấp phát cho các kết nối (qua số các khe thời gian có thể), các khe thời gian mỗi trạm phải phát và nhận, và mô tả burst được sử dụng. Đối với giao diện không gian OFDM, các kí hiệu OFDM và các kênh con được sử dụng. IEEE 802.16TM-2004 mô tả xử lý sắp xếp cho mỗi giao diện không gian. Chúng khá khác nhau.

e) Lập lịch, yêu cầu băng thông và trợ cấp

Lập lịch được triển khai để định nghĩa quyền ưu tiên truyền dẫn các MAC SDU qua các kết nối MAC tồn tại. Với mỗi kết nối nó được kết hợp với một loại lập lịch được xác định trước. Mỗi loại có các thông số xác định các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS). Có bốn loại được định nghĩa: dịch vụ trợ cấp tự nguyện (UGS), dịch vụ bầu cử thời gian thực (rtPS), dịch vụ bầu cử thời gian không thực (nrtPS) và nỗ lực tốt nhất (BE). UGS được định nghĩa cho lưu lượng tốc độ bít không đổi thời gian thực, giống như trạng thái mạch. rtPS được định nghĩa cho lưu lượng tốc độ bít thay đổi thời gian thực giống như lưu lượng video. nrtPS liên quan tới lưu lượng tốc độ bít thay đổi thời gian không thực trễ dung sai, giống phân phối video. Đối với lưu lượng dữ liệu tốc độ bit thay đổi, nó được định nghĩa một loại nỗ lực tốt nhất (BE). Đối với các kết nối UGS, BS trợ cấp một cách định kỳ một lượng băng thông cố định, được đàm phán khi thiết lập kết nối. Các loại khác phải yêu cầu định kỳ băng thông, được cấp phát động trong khoảng truyền dẫn.

Băng thông có thể được yêu cầu bởi một yêu cầu một mình (MAC PDU yêu cầu BW) hoặc một yêu cầu mang (tiêu đề con MAC PDU). Các yêu cầu có thể tăng lên hoặc kết hợp lại. Các yêu cầu kết hợp thay thế các kết nối ưu tiên được


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp yêu cầu băng thông, trong khi đó các yêu cầu tăng lên cải thiện dòng băng thông bởi lượng yêu cầu. Các SS phải yêu cầu băng thông theo chu kì đối với các kết nối BE, rtPS, nrtPS, vìvậy giảm sử dụng băng thông. Chu kì cập nhật phụ thuộc loại lập lịch và chất lượng liên kết. Thêm vào các yêu cầu riêng lẻ, BS có thể cấp phát một yêu cầu khoảng thời gian, trong đó một hoặc nhiều SS có thể gửi các bản tin yêu cầu băng thông. Xử lý này được gọi là bầu cử. Bầu cử có thể được thực hiện theo hai cách: bầu cử đơn hướng và bầu cử dựa vào đấu tranh. Trong bầu cử đơn hướng, BS cấp phát băng thông nghe các yêu cầu của một SS, trong khi đó trong bầu cử dựa vào đấu tranh, BS cấp phát băng thông nghe yêu cầu của một nhóm đa hướng các SS hoặc tất cả các SS. SS có nhiều cách để yêu cầu băng thông, kết hợp bầu cử đơn hướng với trả lời của các yêu cầu dựa vào đấu tranh và hiệu quả của băng thông tự nguyện.

Băng thông có thể được trợ cấp trên kết nối (GPC) hoặc trên SS (GPSS). Trong cả hai trường hợp, các yêu cầu băng thông được thông tin trên kết nối, để mà cải thiện cấp phát băng thông BS. Tuy nhiên, trong GPC băng thông được trợ cấp cho các kết nối đặc biệt, trong khi đó trong GPSS nó được trợ cấp cho SS, cái mà quyết định phân phối nó.

f) Sự giải quyết xung đột

Mặc dù BS điều khiển cấp phát băng thông trong đường xuống, nó có thể xuất hiện xung đột trong khoảng thiết lập và khoảng thời gian yêu cầu băng thông. Thuật toán mũ nhị phân rút ngắn được triển khai để giảiquyết các trạng thái xung đột.

g) ARQ

ARQ là xử lý phát lại các MAC PDU đã bị mất hoặc sai lạc. Theo IEEE 802.16TM-2004, cơ cấu ARQ là cơ cấu ARQ dựa vào bít chỉ dẫn dựa vào số thứ tự đoạn của các tiêu đề con đoạn hoặc gói. Cơ cấu có thể làm việc hoặc như một xác nhận tích luỹ, lựa chọn hoặc như một cơ cấu ARQ kết hợp.

ARQ hỗ trợ tuỳ chọn và có thể được lựa chọn cho mỗi kết nối. Lựa chọn được thực hiện trong khoảng thiết lập kết nối. ARQ không có thể được sử dụng cùng với giao diện không gian sóng mang đơn. Khi ARQ được cho phép, các MAC PDU có thể được phân trong các khối ARQ. Xác nhận ARQ được gửi hoặc trong bản tin MAC riêng lẻ qua một kết nối quản lí cơ bản hoặc được mang trên một MAC PDU qua một kết nối dữ liệu tồn tại.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp h) Mô tả burst thích ứng

Để thích ứng các thay đổi trong điều kiện liên kết vô tuyến, IEEE 802.16TM-2004 đã triển khai một cơ cấu tiến bộ để mã hoá, điều chế, sắp xếp và công suất truyền dẫn động. Mô tả burst thích ứng được sử dụng để thay đổi các đặc tính truyền dẫn dựa vào trạng thái liên kết. Mục tiêu là cân bằng giữa sức mạnh và hiệu quả. Cơ cấu khác giữa đường lên và đường xuống. Bản tin được sử dụng để thông tin trao đổi giữa các thiết bị. BS không chỉ điều khiển SS mô tả burst đường xuống sử dụng UL-MAP mà còn tính toán mô tả burst đường lên theo chất lượng của tín hiệu thu được từ mỗi SS. Tuy nhiên các SS có thể yêu cầu thay đổi trong mô tả burst đường lên nếu điều kiện môi trường quá xấu.

2.5.3. Kỹ thuật OFDM WIMAX dùng công nghệ đa truy nhập kênh OFDM lớp MAC, với việc hỗ trợ bởi hai phương pháp truyền song công FDD và TDD.

Ưu điểm của phương pháp này là cho phép linh hoạt thay đổi độ rộng băng tần lên hoặc xuống vì vậy có thể thay đổi tốc độ phát hoặc thu dữ liệu chứ không phải là cố định như trong ADSL hay trong CDMA.

Trong Wi-Fi thì tất cả các trạm đều truy nhập một cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập AP, vì vậy mà khoảng cách khác nhau từ mỗi nút đến AP sẽ làm giảm thông lượng của mạng. Nhưng ở lớp MAC của 802.16 thì quá trình truy nhập của mỗi thuê bao là được định trước vì vậy các trạm chỉ có duy nhất một lần cạnh tranh kênh truyền dẫn là thời điểm ra nhập mạng. Sau mỗi thời điểm đó thì mỗi trạm được trạm gốc gắn cho một khe thời gian, khe thời gian đó có thể mở rộng hay co hẹp lại trong quá trình truyền dẫn.

Ưu điểm của việc đặt sẵn lịch trình này là việc truyền dẫn vẫn hoạt động một cách ổn định trong trường hợp quá tải và số lượng thuê bao đăng ký vượt quá cho phép làm tăng khả năng sử dụng băng tần. Ngoài ra nó còn cho phép trạm gốc có thể điều khiển chất lượng dịch vụ (Q0S) bằng việc cân bằng nhu cầu truyền thông giữa các thuê bao.

Các quá trình đó được thực hiện bởi việc mã hóa và điều chế thích nghi AMC (Adaptation Modulation and Coding) để tối ưu hóa băng thông tuỳ thuộc vào điều kiện của kênh truyền. Với kênh truyền tốt có thể điều chế dạng 64-QAM. Với kênh truyền chất lượng thấp hơn thì dùng điều chế QPSK.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Kĩ thuật AMC là một trong những ưu điểm lớn của OFDM vì nó cho phép tối ưu hóa mức điều chế trên mỗi kênh con dựa trên chất lượng của tín hiệu (SNR) và chất lượng của kênh truyền dẫn. Với OFDMA nó cho phép việc phân chia tài nguyên cho các thuê bao thông qua việc truy nhập vào các sóng mang phụ khác nhau.

2.5.4. Mã hóa, tránh và sửa lỗi

2.5.4.1. FEC (Forward Error Correction) Đây là phương pháp dựa trên việc cho từng chuỗi móc nối với nhau trong một khuôn của mã phía ngoài và mã bên trong TCM với một tỷ lệ tương thích. Việc chèn giữa các mã trong và ngoài là tuỳ ý.

Phương pháp này được thực hiện ở lớp vật lí thực chất là việc chèn thêm các byte theo một tỷ lệ nào đó trong quá trình mã hóa dữ liệu để khi có lỗi xảy ra trên đường truyền thì nó tự động có thể sửa lỗi được. Tức là FEC sẽ làm cho khả năng thu được đúng là nhiều nhất.

Hình 2.6 sơ đồ mô tả quá trình mã hóa

Phân tích sơ đồ khối

Outer RS code N: số bytes sau khi mã hóa =255

K: số bytes trước khi mã hóa =239

R=2T : Số bytes dữ liệu cần để chèn = N-K (T=8)

Các đa thức được sử dụng cho quá trình mã hóa

Đa thức g(x) = (x+λ0)(x+λ1)(x+λ2)….(x+λ2T-1) λ=02HEC

P(x)= x8+x4+x3+x2+1

Như vậy quá trình mã hóa này cho phép kích cỡ của khối có thể thay đổi được và làm hiệu quả của quá trình sửa lỗi tăng lên. Khi một khối bị thu ngắn lại còn K’ byte dữ liệu (1<K’<K) lúc đó sẽ có 239Kbytes không được đánh tên và


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp chúng không được mã hóa. Vì vậy phải chèn và người ta dùng các byte trong 2T=16 byte để thực hiện quá trình này, chèn vào các bit MSB đầu tiên.

Khối chèn:

Khối này cung cấp qúa trình chèn giữa các mã trong và ngoài với độ dài của NR=10 là một yêu cầu bắt buộc.

Thực chất của quá trình chèn là tạo ra một byte ở một hàng (trong số các hàng của từ mã RS) và đọc ra một byte cùng thời điểm tại một cột (trong số các cột của RS).

Trong đó: NR: là số hàng.

C: là số cột.

B: là kích cỡ bình thường của một khối chèn.

B=C.NR (byte)

P : Kích cỡ của gói mã hóa RS dùng chèn (byte).

Khi P<=B hoặc kích cỡ của RS ngắn hơn kích cỡ bình thường thì bộ chèn sẽ lấy 1 byte từ mỗi cột.

Khi P>= B quá trình chèn sẽ diễn ra trong mỗi khối phụ, chiều sâu của mỗi khối phụ là giống nhau (số hàng NR). Khi đó quá trình tính toán như sau:

Tổng số các từ mã RS trong một gói là: T= {P/C].

Số các khối phụ S=[ P/B].

Độ sâu lớn nhất của các khối phụ Cmax =[T/S].

Số khối với chiều sâu Cmin = Cmax - 1 là: QCmin=S - QCmax.

QCmin đầu tiên của khối sẽ dùng chèn Cmax và phần còn lại sẽ dùng cho một bộ chèn sau Cmin = Cmax - 1.

Bộ mã hóa trong (Inner code): Mỗi khối RS được mã hóa bởi mã nhị phân xoắn có.

Tỷ lệ 1/2 , độ dài giới hạn là 7.

Ví dụ quá trình mã hóa với tỷ lệ 1/2.



Xout

Hình 2.7: Mô tả đầu ra của hệ thống dùng FEC

Giá trị của X, Y được thể hiện qua bảng sau:

Quá trình mã hóa được tiến hành khi data trong các khối đi qua các bộ mã hóa RS và sau đó đi qua một bộ mã hóa xoắn. Một đoạn cuối 0x00 của byte được chèn vào đoạn cuối của mỗi phần đầu ra, quá trình này diễn ra một cách ngẫu nhiên. Trong bộ mã hóa RS thừa nhận các bit được gửi đến trước khi đưa vào các bit giữ ở phần cuối của các byte đã chỉ định. Khi tổng số bit data dư ra không phải là một số nguyên của byte thì các bit đệm không giá trị sẽ được thêm vào sau các bit cuối một cách có chủ định.

Tỷ lệ ½ 2/3 3/4 4/5

Dfree 10 6 5 4

X 1 10 101 10101

Y 1 11 111 11010

XY X1Y1 X1YY2 X1Y1Y2Y3 X1Y1Y2Y3Y4Y5

1 bit delay

1 bit delay

1 bit delay

1 bit delay

1 bit delay

1 bit Delay

+

+


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Có thể áp dụng phương pháp sửa lỗi này cho các phương pháp điều chế sau:

Modulation Khả năng Tỷ lệ mã trong Bit/kí hiệu

BPSK băng rộng M (bắt buộc) 1/2;3/4 1/2*FS

3/4*FS

BPSK M 1/2;3/4 1/2;3/4

QPSK M 1/2;2/3;3/4;

5/6;7/8

1;4/3;3/2

5/3;7/4

16QAM M 1/2;3/4 2/3

64QAM M 2/3;5/6 4/5

256QAM O(tuỳ chọn) 3/4;7/8 6/7

2.5.4.2. Phương pháp kiểm tra sai dùng ARQ Phương pháp này dùng để kiểm tra, tìm và sửa sai trong Frame được truyền đi. Phương pháp này gồm 3 cách thức sau:

Dừng và chờ ARQ.

Trở lại N-ARQ.

Truyền lại có lựa chọn ARQ.

Dừng và chờ ARQ

Trạm nguồn truyền một Frame đơn giản và nó chờ ACK. Các Frame khác không được truyền cho đến khi trạm nhận cung cấp tín hiệu đó cho trạm nguồn.

Frame truyền đi có thể mất hoặc sai, nếu như bộ phận nhận phát hiện sai, nó bỏ Frame đó và truyền lại tín hiệu NAK do đó nguồn truyền lại Frame bị hư. Mặt khác nếu Frame nguồn bị mất do nhiễu thì bộ phận thu không cho trả lời, nguồn phải chờ một thời gian. Sau mỗi Frame được truyền thì nguồn chờ ACK hoặc NAK, nếu không nhận được ACK trong thời gian đó thì nguồn truyền lại Frame đó (nguồn luôn giữ một bản copy của Frame được truyền cho đến khi nó nhận được ACK).


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Nếu một khung được truyền đúng mà trong khi truyền ACK bị mất thì cũng sau một khoảng thời gian dừng chờ không có ACK thì nguồn phát lại khung đó. Khi đó thì đầu thu sẽ nhận được 2 Frame giống nhau, nên để tránh điều đó thì các Frame đều được đánh giá trị số thứ tự 0 hoặc 1 và của ACK cũng vậy. Phương pháp này tương đối đơn giản, nguyên lý của nó được biểu diễn trong hình dưới đây.

Hình 2.8: Dừng và chờ ARQ

Trở lại N- ARQ

Với kĩ thuật này một trạm có thể gửi đi một loạt các khung với các khung cửa sổ trượt sử dụng cho kĩ thuật kiểm tra dòng khi mà không có sai thì bộ phận nhận sẽ dùng ACK.

Giả thiết là trạm A gửi một Frame sang B. Sau mỗi lần truyền một Frame A sẽ thiết lập tín hiệu ACK. Nhìn chung trong kĩ thuật này có thể xảy ra những trường hợp sau:

Mất Frame

A truyền Frame thứ i đến B.

B phát hiện ở Frame đó có sai.

B gửi NAKi chỉ rằng Frame i phải truyền lại.



Khi A nhận được NAK i thì tất cả các khung đã truyền đều phải truyền lại.

Frame i bị mất trong khi truyền, Frame (i+1) vẫn được gửi đi và B nhận Frame (i+1) thấy không đúng thứ tự nó sẽ gửi NAK về A.

Frame i bị mất trong khi truyền nhưng sau đó A không truyền Frame (i+1). B không nhận được gì và trả lại ACK hay NAK. A sẽ dừng và sau một thời gian quy định nó sẽ truyền lại.

Mất ACK

B nhận được Frame i và truyền ACK i+1 và nó bị mất trong khi truyền, khi đó A chờ trong một khoảng thời gian không thấy nó sẽ gửi lại.

Khung bị sai ví dụ frame 2 bị sai thì B sẽ gửi NAK2 đến A dù Frame 3,4,5 đã gửi đi nhưng A sẽ phải truyền lại từ Frame2, các Frame đã nhận bị huỷ bỏ. Có thể tóm tắt quá trình đó qua sơ đồ sau:

Hình 2.9: Sơ đồ trở lại N-ARQ

Truyền lại có lựa chọn ARQ

Khi phát hiện sai trên đường truyền hoặc Frame bị sai thì nguồn chỉ cần truyền lại Frame sai đó. Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn so với trở lại N- ARQ vì nó tiết kiệm được thời gian và không phải truyền lại tất cả các Frame sai nữa. Ta cũng có thể tóm tắt quá trình theo sơ đồ:



Hình 2.10: Sơ đồ mô tả quá trình truyền lại có lựa chọn

2.6. Kỹ thuật OFDM

2.6.1 Kỹ thuật OFDM nói chung.

2.6.1.1. Sự ảnh hưởng của môi trường đến việc truyền dẫn Thứ nhất ta phải khẳng định rằng môi trường truyền thông vô tuyến là một môi trường khắc nghiệt nhất trong truyền dẫn thông tin. Nó gây suy hao tín hiệu về biên độ cũng như suy hao lựa chọn tần số kèm theo các hiệu ứng fading đa đường.

Sự suy hao tín hiệu tăng nhanh theo khoảng cách và ở tần số cao, ngoài ra sự suy hao cũng phụ thuộc vào địa hình (khu vực nông thôn, thành thị, đồng bằng hay miền núi). Hình vẽ dưới đây minh hoạ sự suy giảm tín hiệu theo khoảng cách và trên các loại địa hình với các điều kiện truyền dẫn khác nhau của hai hệ thống ISM tần số 2,4 GHz và UNII tần số 5,4 GHz.

Hình 2.11: Suy giảm tín hiệu theo khoảng cách.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Ngoài ra trong môi trường truyền dẫn đa đường, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ nơi phát tới nơi thu là điều không thể tránh khỏi. Ảnh hưởng này có thể làm biến dạng tín hiệu khiến bên thu không thể khôi phục được tín hiệu.

2.6.1.2. Công nghệ OFDM với khả năng hạn chế nhiễu WIMAX sử dụng công nghệ OFDM để truyền dữ liệu ở giao diện vô tuyến và cho phép các thuê bao truy nhập kênh. Cũng có nhiều công nghệ khác ở giao diện này như FDM, CDMA. Tuy nhiên OFDM đã chứng tỏ nó có những ưu điểm hơn rất nhiều về tốc độ truyền, tỷ lệ lỗi bit, cũng như hiệu quả sử dụng phổ tần nên đã được IEEE chọn làm công nghệ truyền dẫn cho truyền dẫn vô tuyến băng rộng trong chuẩn IEEE.802.16.

Các kĩ thuật sử dụng trải phổ trực tiếp DS-CDMA như trong chuẩn 802.11b rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường vì thời gian trễ có thể vượt qua khoảng thời gian của một kí tự. OFDM sử dụng kĩ thuật truyền song song nhiều băng tần con nên kéo dài thời gian truyền kí tự lên nhiều lần. Ngoài ra OFDM còn chèn thêm một khoảng bảo vệ GI (Gaurd Interval) thường lớn hơn thời gian trễ tối đa của kênh truyền giữa 2 kí tự nên nhiễu ISI có thể được loại bỏ hoàn toàn.

Trên kênh truyền dẫn thì nhiễu lựa chọn tần số cũng là một vấn đề ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thông tín hiệu. Tuy vậy OFDM cũng rất mềm dẻo và linh hoạt khi giải quyết vấn đề này. OFDM có thể khôi phục lại kênh truyền thông qua tín hiệu dẫn đường (Pilot) được truyền đi cùng với dòng tín hiệu thông tin. Ngoài ra với các kênh con suy giảm nghiêm trọng về tần số thì OFDM còn có một lựa chọn nữa để giảm tỷ lệ lỗi bit là giảm bớt số bit mã hóa cho một tín hiệu điều chế tại kênh tần số đó.

Hình 2.12: So sánh sóng mang của OFDM với các hình thức truyền thống



Hình trên so sánh giữa hai hình thức điều chế. Đối với các hình thức truyền thống, một sóng mang đơn với băng thông rộng sẽ được truyền đi, trong khi với OFDM băng thông rộng này được chia thành các băng con, mỗi băng con sẽ ứng với một sóng mang con, các sóng mang con trực giao nhau. Việc chia băng con này sẽ làm tốc độ trên mỗi băng con này giảm đi N lần, tuy nhiên, chu kì của một sóng mang cũng sẽ dài hơn N lần. Điều này giúp cho việc đồng bộ dễ dàng hơn, tránh nhiễu đa đường cũng tốt hơn. Việc chia thông tin cũng giúp cho việc chống nhiễu tốt hơn, vì nếu bị nhiễu, cũng chỉ bị nhiễu trên các cụm đơn lẻ, nên có thể khắc phục dễ dàng hơn.

Mỗi sóng mang được gán luồng dữ liệu để truyền đi. Biên độ và pha của sóng mang được tính toán dựa trên phương thức điều chế (thường là QPSK, BPSK, QAM). Sau đó dùng biến đổi IFFT (Inverse Fast Fourier Tranform) để biến từ miền tần số về miền thời gian. IFFT là một phương pháp biến đổi hiệu quả và đảm bảo cho các sóng mang con trực giao. Tại bộ nhận, người ta dùng biến đổi FFT(Fast Fourier Tranform) để biến đổi ngược lại từ miền thời gian sang miền tần số.

Một vấn đề quan trọng trong truyền dẫn là sự đòi hỏi khắt khe về sự đồng bộ vì sự sai lệch về tần số, ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler khi di chuyển và lệch pha sẽ gây ra nhiễu giao thoa tần số ICI (Intercarrier Interfrence) mà hậu quả là phá bỏ sự trực giao giữa các tần số sóng mang và làm tăng ảnh hưởng tới hệ thống cũng như BER. Tuy nhiên OFDM cũng có thể giảm bớt sự phức tạp của vấn đề đồng bộ thông qua khoảng bảo vệ GI. Việc sử dụng chuỗi GI cho phép OFDM có thể điều chỉnh tần số thích hợp mặc dù việc thêm GI cũng đồng nghĩa với việc giảm hiệu quả sử dụng băng tần.

Hình 2.13: OFDM phát và thu



Bộ Serial to Para định dạng luồng dữ liệu, nhóm các bit lại để gán cho các sóng mang (Ví dụ sẽ nhóm 6 bit một nhóm nếu là QAM64)

Bộ Carrier Modulation mã hoá vi sai dữ liệu trong mỗi sóng mang, sau đó ánh xạ theo dạng khoá dịch pha PSK. Mã hoá vi sai đòi hỏi phải có dữ liệu ban đầu, do đó một symbol sẽ được thêm vào ban đầu. Sau đó dữ liệu sẽ được ánh xạ theo pha tuỳ theo cách điều chế. Ví dụ với QPSK các góc sẽ là 0, 90, 180, 270 độ. Điều này có nghĩa là biên độ sẽ là hằng số, nên sẽ ít nhạy cảm với méo phi tuyến.

Bộ IFFT biến đổi từ miền tần số sang miền thời gian

Bộ Guard Period Insertion thêm khoảng bảo vệ vào sau mỗi sóng mang

Tại bộ nhận, trình tự làm theo chiều ngược lại. Khoảng bảo vệ sẽ được loại bỏ, sau đó dùng biến đổi FFT biến từ miền thời gian sang miền tần số. Sau đó dùng bộ giải điều chế để ánh xạ các sóng mang thành luồng dữ liệu tương ứng.

OFDM là một công nghệ chia nhỏ băng tần thành các băng nhỏ hơn. Trong WIMAX theo chuẩn 802.16d, đã áp dụng công nghệ này. Vì vậy WIMAX fixed có thể hoạt động được trong môi trường NLOS(Non Light of Sight). Trong WIMAX fixed được chia thành 256 sóng mang con, 198 là dành cho dữ liệu, còn lại dành cho khoảng bảo vệ.

2.6.2. Kĩ thuật OFDMA cho mạng WIMAX

2.6.2.1. Nguyên lý cơ bản WIMAX dùng công nghệ đa truy nhập kênh OFDM lớp MAC, với việc hỗ trợ bởi hai phương pháp truyền song công FDD và TDD.

Ưu điểm của phương pháp này là cho phép linh hoạt thay đổi độ rộng băng tần lên hoặc xuống vì vậy có thể thay đổi tốc độ phát hoặc thu dữ liệu chứ không phải là cố định như trong ADSL hay trong CDMA.

Trong Wi-Fi thì tất cả các trạm đều truy nhập một cách ngẫu nhiên đến điểm truy cập AP, vì vậy mà khoảng cách khác nhau từ mỗi nút đến AP sẽ làm giảm thông lượng của mạng. Nhưng ở lớp MAC của 802.16 thì quá trình truy nhập của mỗi thuê bao là được định trước vì vậy các trạm chỉ có duy nhất một lần cạnh tranh kênh truyền dẫn là thời điểm ra nhập mạng. Sau mỗi thời điểm đó thì mỗi trạm được trạm gốc gắn cho một khe thời gian, khe thời gian đó có thể mở rộng hay co hẹp lại trong quá trình truyền dẫn.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 2.6.2.2. Những đặc tính vượt trội Ưu điểm của việc đặt sẵn lịch trình này là việc truyền dẫn vẫn hoạt động một cách ổn định trong trường hợp quá tải và số lượng thuê bao đăng ký vượt quá cho phép làm tăng khả năng sử dụng băng tần. Ngoài ra nó còn cho phép trạm gốc có thể điều khiển chất lượng dịch vụ (Q0S) bằng việc cân bằng nhu cầu truyền thông giữa các thuê bao.

Các quá trình đó được thực hiện bởi việc mã hóa và điều chế thích nghi AMC (Adaptation Modulation and Coding) để tối ưu hóa băng thông tuỳ thuộc vào điều kiện của kênh truyền. Với kênh truyền tốt có thể điều chế dạng 64-QAM. Với kênh truyền chất lượng thấp hơn thì dùng điều chế QPSK.

Kĩ thuật AMC là một trong những ưu điểm lớn của OFDM vì nó cho phép tối ưu hóa mức điều chế trên mỗi kênh con dựa trên chất lượng của tín hiệu (SNR) và chất lượng của kênh truyền dẫn. Với OFDMA nó cho phép việc phân chia tài nguyên cho các thuê bao thông qua việc truy nhập vào các sóng mang phụ khác nhau.

2.7. Wimax trong mối quan hệ với các công nghệ không dây đặc điểm tương tự wimax

2.7.1. Wimax và WLAN Không giống như WLAN, WIMAX cung cấp lớp điều khiển truy nhập môi

trường (MAC) sử dụng kĩ thuật yêu cầu - cấp phát là căn cứ để trao đổi dữ liệu. Đặc điểm này cho phép khai thác các tài nguyên vô tuyến tốt hơn, cụ thể với các anten thông minh, và quản lý độc lập lưu lượng của mỗi người dùng.

Đặc điểm này làm đơn giản việc hỗ trợ các ứng dụng thoại và thời gian thực.

Một trong những hạn chế để triển khai rộng rãi WLAN là đặc điểm kém an ninh của các phát hành đầu tiên. WIMAX đề xuất đủ các đặc điểm an ninh để đảm bảo trao đổi dữ liệu an toàn:

• Nhận thực đầu cuối bằng cách trao đổi các chứng nhận để ngăn ngừa các thiết bị giả danh.

• Nhận thực người dùng bằng cách sử dụng giao thức nhận thực có thể mở rộng (EAP).

• Mã hóa dữ liệu bằng cách sử dụng chuẩn mã hóa dữ liệu (DES) hoặc chuẩn mã hóa tiên tiến (AES), cả hai chuẩn này đều mạnh hơn nhiều sự riêng biệt đương


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp lượng vô tuyến được sử dụng lúc đầu bởi WLAN. Hơn nữa, mỗi dịch vụ được mã hóa có sự kết hợp an ninh riêng của nó và các khóa riêng.

2.7.2. Wimax và Wifi WIMAX có cùng một nguyên lý hoạt động với WiFi – nó gửi dữ liệu từ một

máy tính tới một máy tính khác qua các tín hiệu vô tuyến. Một máy tính (máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay) được trang bị WIMAX sẽ gửi dữ liệu từ trạm phát WIMAX, hầu như sử dụng các khóa dữ liệu được mã hóa để ngăn chặn những người dùng không được nhận thực truy cập trộm.

Kết nối WiFi nhanh nhất có thể truyền lên tới 54 megabit trên giây trong các điều kiện tối ưu. WIMAX có thể truyền lên tới 70 megabit trên giây. Thậm chí khi mà 70 megabit bị tách ra giữa vài chục công ty và hàng trăm gia đình người dùng, ít nhất nó sẽ cung cấp tốc độ tương đương với tốc độ truyền của modem cáp cho mỗi người dùng.

Sự khác nhau lớn nhất không phải là tốc độ mà là khoảng cách. WIMAX vượt xa WiFi khoảng vài dặm. Cự ly của WiFi là khoảng 100 fit (30m). WIMAX che phủ trong bán kính 30 dặm (50km) với truy cập vô tuyến. Cự ly tăng là do các tần số được sử dụng và công suất của máy phát. Tất nhiên, tại khoảng cách đó, địa hình, thời tiết và các toà nhà lớn sẽ tác động làm giảm cự ly lớn nhất trong một số tình huống, nhưng nó vẫn có khả năng phủ các vùng đất rộng lớn.

WIMAX không được thiết kế để mâu thuẫn với WiFi, mà để cùng tồn tại với WiFi. Vùng phủ của WIMAX được đo theo km2, trong khi vùng phủ của WiFi được đo theo m2. Chuẩn WIMAX gốc (IEEE 802.16) đề xuất việc sử dụng phổ tần 10-66 GHz cho truyền dẫn WIMAX, mà cao hơn nhiều cự ly WiFi (lên tới tối đa 5 GHz). Nhưng 802.16a đã hỗ trợ thêm cho tần số 2-11 GHz. Một trạm gốc WIMAX có thể được truy cập bởi hơn 60 người sử dụng. WIMAX cũng có thể cung cấp các dịch vụ quảng bá.

Các đặc điểm kĩ thuật WIMAX cũng cung cấp các điều kiện thuận lợi tốt hơn nhiều so với WiFi, cung cấp độ rộng băng tần cao hơn và an ninh dữ liệu cao bằng cách sử dụng các kế hoạch mã hóa tăng cường. WIMAX cũng có thể cung cấp dịch vụ theo cả hai địa điểm LOS và NLOS, nhưng cự ly sẽ thay đổi cho phù hợp. WIMAX cho phép thâm nhập vào dịch vụ băng rộng VoIP, video, và truy cập internet đồng thời. Các anten WIMAX có thể “chia sẻ” một tháp cell mà không cần dàn xếp chức năng của các mạng tổ ong đã thích hợp.



Chương 3 Wimax di dộng

3.1. Giới thiệu chung, sự ra đời và phát triển

3.1.1. Giới thiệu chung Trên đây là WIMAX nói chung, ở chương này ta sẽ đi sâu hơn vào công nghệ WIMAX di động. công nghệ WIMAX không chỉ sử dụng cho hệ thống cố định mà người ta còn rất chú trọng đến công nghệ di động do đây là một thế mạnh cho tương lai của công nghệ này. Sau đây là một số đặc tính riêng của WIMAX di động:

Quản lý nguồn và chuyển vùng là 2 trong số các tính năng đã được bổ sung đối với các ứng dụng di động. WiMAX di động hỗ trợ chế độ ngủ (Sleep) và chế độ rỗi (Idle) cho phép sử dụng hiệu quả nguồn của thiết bị đầu cuối di động. Nó cũng hỗ trợ chuyển vùng thông suốt cho phép thiết bị đầu cuối di động chuyển từ một trạm gốc này sang trạm gốc khác mà không bị ngắt kết nối.

a Quản lý nguồn Hai chế độ hoạt động nguồn hiệu suất cao được hỗ trợ trong WiMAX di động

là: Chế độ ngủ và chế độ rỗi. Chế độ ngủ là trạng thái mà ở đó thiết bị di động sắp xếp các chu kỳ định trước

vắng mặt không liên lạc với giao tiếp vô tuyến của trạm gốc cung cấp dịch vụ. Các chu kỳ này đặc trưng bởi tính không khả dụng của thiết bị di động MS đối với lưu lượng tuyến lên UL hoặc tuyến xuống DL. Chế độ ngủ được dự định để tối thiểu hoá sử dụng nguồn của thiết bị di động và tối thiểu hoá việc sử dụng các tài nguyên giao tiếp vô tuyến của trạm gốc cung cấp dịch vụ. Chế độ ngủ cung cung cấp sự linh hoạt cho thiết bị di động MS để quét các trạm gốc khác nhằm thu thập thông tin trợ giúp chuyển vùng trong suốt.

Chế độ rỗi cung cấp một cơ cấu cho thiết bị di động MS trở thành khả dụng theo chu kỳ đối với việc nhắn tin lưu lượng quảng bá tuyến xuống DL không cần đăng ký ở một trạm gốc xác định khi thiết bị di động di chuyển qua một môi trường vô tuyến giao bởi nhiều trạm gốc. Chế độ rỗi tạo thuận lợi cho thiết bị di động nhờ việc loại bỏ yêu cầu chuyển vùng và các hoạt động thông thường khác và tạo thuận lợi cho mạng và trạm gốc nhờ việc bỏ qua giao tiếp vô tuyến và lưu lượng chuyển vùng mạng khỏi các thiết bị di động không kích hoạt trong khi vẫn cung cấp phương thức đơn giản theo chu kỳ thời gian (nhắn tin) để cảnh báo cho thiết bị di động sắp có lưu lượng tuyến xuống DL.

b Chuyển vùng:



Có 3 phương thức chuyển vùng hỗ trợ trong chuẩn 802.16e: Chuyển vùng cứng (HHO), chuyển đổi trạm gốc nhanh (FBSS) và chuyển giao đa dạng riêng (MDHO). Trong những phương thức này HHO là bắt buộc trong khi FBSS và MDHO là hai phương thức lựa chọn. Diễn đàn WiMAX đã phát triển một vài kỹ thuật để tối ưu chuyển vùng cứng trong khuôn khổ của tiêu chuẩn 802.16e. Những cải tiến này đã được phát triển với mục đích giữa cho trễ chuyển vùng ở lớp 2 nhỏ hơn 50ms.

Khi FBSS được hỗ trợ, thiết bị di động MS và trạm gốc BS duy trì một danh sách các BS mà liên quan trong FBSS với thiết bị di động. Tổ hợp này được gọi là tổ hợp tích cực. Trong FBSS, thiết bị di động giám sát liên tục các trạm gốc trong tổ hợp tích cực. Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích cực, một BS chủ chốt được xác định. Khi hoạt động trong FBSS, thiết bị di động MS chỉ thông tin với trạm gốc chủ chốt bằng các bản tin tuyến lên và tuyến xuống bao gồm quản lý và các kết nối lưu lượng. Việc chuyển đổi từ một trạm gốc chủ này sang một trạm khác (tức là chuyển vùng BS) được thực hiện không cần chỉ dẫn rõ dàng các bản tin báo hiệu HO. Trạm BS chủ cập nhật các thủ tục được thiết lập bằng cường độ tín hiệu thông tin của trạm gốc cung cấp dịch vụ qua kênh CQI. Một chuyển vùng FBSS bắt đầu với một quyết định bởi một thiết bị di động thu hoặc phát dữ liệu từ trạm gốc chủ mà có thể thay đổi trong tổ hợp tích cực. Thiết bị di động quét các trạm gốc BS bên cạnh và lựa chọn những trạm mà phù hợp để kết hợp vào trong tổ hợp tích cực. Thiết bị di động báo cáo cho các trạm gốc được lựa chọn và tổ hợp tích cực cập nhật thủ tục được thực hiện nhờ trạm gốc và thiết bị di động. Thiết bị di động giám sát liên tục cường độ tín hiệu của các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích cực và lựa chọn một trạm gốc BS từ tổ hợp này trở thành trạm gốc chủ. Thiết bị di động MS báo cáo cho trạm gốc chủ được chọn trên CQICH hoặc thiết bị di động khởi tạo bản tin yêu cầu chuyển vùng HHO. Một yêu cầu quan trọng của FBSS đó là dữ liệu được phát tương hỗ tới tất cả các thành viên của tổ hợp các trạm gốc tích cực có thể phục vụ thiết bị di động.

Đối với các thiết bị di động MS và các trạm gốc BS mà hỗ trợ MDHO, thiết bị di động MS và trạm gốc BS duy trì một tổ hợp tích cực các trạm gốc BS liên quan trong MDHO với thiết bị di động. Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích cực, một trạm gốc BS chủ được xác định. Chế độ hoạt động chuẩn ám chỉ trường hợpMDHO tiêu biểu với tổ hợp tích cực gồm một trạm gốc đơn. Khi hoạt động trong MDHO, thiết bị di động thông tin với tất cả các BS bằng tổ hợp các bản tin unicast tuyến lên hoặc tuyến xuống và lưu lượng từ nhiều các BS trong cùng một đơn vị thời gian. Đối với MDHO tuyến xuống, 2 hay nhiều hơn các trạm gốc BS cung cấp truyền dẫn dữ liệu tuyến xuống của MS đồng bộ như là sự kết hợp đa


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp dạng được thực hiện ở thiết bị di động MS. Đối với MDHO tuyến lên, truyền dẫn từ thiết bị di động MS được thu bởi nhiều trạm gốc BS mà ở đó việc lựa chọn đa dạng thông tin thu được thực hiện.

3.1.2. Tiềm năng Với những lợi thế của mình WiMAX di động có những tiềm năng rất lớn cho đáp ứng nhu cầu dịch vụ thị trường hiện tại. với xu thế hiện nay, khi nhu cầu băng rộng ngày càng cao của người sử dụng, WiMAX có những ưu điểm đủ để đáp ứng nhu cầu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế: - về mặt kỹ thuật: WiMAX cung cấp một khả năng kết nối tầm xa tới 70 km nhưng theo các khuyến nghị thì chỉ nên sử dụng cho tới khoảng cách 50km, về mặt tốc độ cho truyền với tốc độ cực cao là 70Mb/s, sử dụng đa truy nhập qua anten thông minh… - về mặt kinh tế: theo dự báo của các nhà lắp đặt thử nghiệm thì công nghệ mới này ra đời thì giá thành cho thuê bao sẽ không đắt hơn giá thành ADSL hiện nay nhiều do tính cạnh tranh thị trường yêu cầu thì để tồn tại WiMAX không thể đi vào thị trường với giá thành quá cao được. Thêm vào đó thiết bị WiMAX dành cho các nhà cung cấp dịch vụ cũng đang được các nhà cung cấp thiết bị sản xuất để ý và quan tâm nhiều do đó đã giảm giá thành rất nhiều.

3.2. Công nghệ

3.2.1. Lớp vật lý

3.2.1.1. OFDM Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kĩ thuật ghép kênh chia nhỏ băng thông thành nhiều sóng mang con tần số như trong hình 3.1 Trong một hệ thống OFDM, luồng dữ liệu đầu vào được chia thành một số luồng con song song có tốc độ dữ liệu giảm (vì vậy tăng khoảng kí hiệu) và mỗi luồng con được điều chế, được phát trên một sóng mang con trực giao riêng. Khoảng thời gian kí hiệu tăng cải thiện độ mạnh của OFDM cho trải trễ. Hơn nữa, tiền tố vòng (CP) có thể loại trừ hoàn toàn nhiễu kí hiệu (ISI) chỉ cần khoảng thời gian CP dài hơn trải trễ kênh. CP thường là sự lặp lại các mẫu trước đó của phần dữ liệu của khối được gắn vào điểm bắt đầu tải trọng dữ liệu như trong hình 3.2. CP ngăn chặn nhiễu khối, tạo vòng xuất hiện kênh và cho phép cân bằng miền tần số ít phức tạp. Mặt hạn chế của CP là nó đưa ra mào đầu (overhead) làm giảm hiệu quả băng thông. Khi mà CP làm giảm một phần băng thông, thì ảnh hưởng của CP giống với “hệ số roll-off” trong hệ thống đơn sóng mang sử dụng bộ lọc cosin tăng. Vì OFDM có


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp nhiều đoạn cong, hầu hết phổ “brick-wall”, một phân số lớn băng thông kênh được cấp phát có thể được sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu, điều này có thể giúp làm giảm tổn thất hiệu quả vì tiền tố vòng.

0jw te

1jw te

1Njw te −

*( )g t−

*( )g t−

*( )g t−

( )h t

( )g t

( )g t

( )g t

0jwte−

1jw te−

1Njw te −−

0( )a t∧

1( )a t∧

1()Na t∧

−

0( )a t

1( )a t

1()Na t−

Hình 3.1: Kiến trúc cơ bản của một hệ thống OFDM

OFDM khai thác phân tập tần số của kênh đa đường bởi mã hóa và đan xen thông tin qua sóng mang con trước khi truyền dẫn. Điều chế OFDM có thể được thực hiện hiệu quả với biến đổi Fourrier ngược nhanh (IFFT), mà cho phép một số lượng lớn sóng mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp. Trong một hệ thống OFDM, tài nguyên khả dụng trong miền thời gian là các kí hiệu OFDM và trong miền tần số là các sóng mang con. Các tài nguyên thời gian và tần số có thể được sắp xếp thành các kênh con để cấp phát cho từng người sử dụng. Đa truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) là một kế hoạch ghép kênh/đa truy nhập để cung cấp hoạt động ghép kênh của luồng dữ liệu từ nhiều người sử dụng trên các kênh con đường xuống và đa truy nhập đường lên bởi các kênh con đường lên.

gT

gTbT

sT

Hình 3.2: Chèn tiền tố vòng (CP)


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 3.2.1.2. Cấu trúc lớp ký hiệu OFDM và phân kênh con

Cấu trúc kí hiệu OFDMA gồm có 3 loại sóng mang con như trong hình 3.3:

• Sóng mang con dữ liệu để truyền dẫn dữ liệu.

• Sóng mang con hoa tiêu cho mục đích ước tính và đồng bộ.

• Sóng mang con vô giá trị không dùng cho truyền dẫn, mà sử dụng cho các dải bảo vệ và các sóng mang DC.

Các sóng mang con tích cực (dữ liệu và hoa tiêu) được nhóm thành các tập con gọi là các kênh con. Lớp vật lí OFDMA WIMAX hỗ trợ kênh con trong cả DL và UL. Đơn vị tài nguyên thời gian - tần số nhỏ nhất của phân kênh con là một khe bằn 48 tone dữ liệu (sóng mang con). Có hai loại hoán vị sóng mang con phân cho kênh con; phân tập và liền kề. Hoán vị phân tập đưa các sóng mang con giả ngẫu nhiên vào dạng một kênh con. Nó cung cấp phân tập tần số và trung bình hóa nhiễu giữa các tế bào. Các hoán vị phân tập bao gồm DL FUSC (sóng mang con được sử dụng hoàn toàn), DL PUSC (sóng mang con được sử dụng một phần), UL PUSC và các hoán vị không bắt buộc.

Hình 3.3: Cấu trúc sóng mang con OFDMA

Với DL PUSC, mỗi cặp kí hiệu OFDM, các sóng mang con khả dụng hoặc thích hợp được nhóm thành các cụm bao gồm 14 sóng mang con liền kề trên một chu kì kí hiệu, có cấp phát hoa tiêu và dữ liệu ở mỗi cụm trong các kí hiệu lẻ và chẵn được biểu diễn như trong hình 3.4.



Hình 3.4: Kênh con phân tập tần số DL

Kế hoạch sắp xếp lại được sử dụng để nhóm các cụm sao cho mỗi nhóm được cấu thành từ các cụm được phân bố khắp không gian sóng mang con. Một kênh con trong một nhóm gồm hai cụm và được cấu thành từ 48 sóng mang con dữ liệu, 8 sóng mang con hoa tiêu. Các sóng mang con dữ liệu trong mỗi nhóm được hoán vị để tạo ra các kênh con trong nhóm. Vì vậy, chỉ các vị trí hoa tiêu trong cụm được biểu trong hình 30. Các sóng mang con dữ liệu trong cụm được phân bố cho nhiều kênh con.

Tương tự với cấu trúc cụm DL, một cấu trúc tile được định nghĩa cho UL PUSC có dạng như hình 3.5:

Hình 3.5: Cấu trúc tile cho UL PUSC

Không gian sóng mang con khả dụng được chia thành các tile và 6 tile được chọn qua toàn bộ phổ bởi kế hoạch hoán vị/sắp xếp lại, được nhóm lại để hình thành một khe. Khe gồm có 48 sóng mang con dữ liệu và 24 sóng mang con hoa tiêu trong 3 kí hiệu OFDM.

Hoán vị liền kề nhóm một khối các sóng mang con liền kề để hình thành một kênh con. Hoán vị liền kề bao gồm DL AMC và UL AMC, và có cấu trúc tương tự. Một bin gồm 9 sóng mang con liền kề trong một kí hiệu, với 8 gán cho dữ liệu và 1 gán cho hoa tiêu. Một khe trong AMC được định nghĩa như một tập hợp các bin của kiểu (NxM=6), trong đó N là số bin liền kề và M là số kí hiệu liền kề. Vì vậy


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp cho phép các kết hợp là [(6 bin, 1 kí hiệu), (3 bin, 2 kí hiệu), (2 bin, 3 kí hiệu), (1 bin, 6 kí hiệu) ]. Hoán vị AMC cho phép phân tập đa người sử dụng bởi lựa chọn kênh con với đáp ứng tần số tốt nhất.

Nhìn chung, phân tập hoán vị sóng mang con thực hiện tốt trong các ứng dụng di động trong khi đó các hoán vị sóng mang con liền kề thì tốt trong các môi trường cố định hoặc tính di động thấp. Các sự lựa chọn này cho phép thiết kế hệ thống để cân bằng các yếu tố của tính di động cho thông lượng.

3.2.1.3. OFDM theo tỷ lệ Mô hình OFDMA MAN không dây (IEEE 802.16e-2005) dựa vào khái niệm

OFDMA theo tỉ lệ (S-OFDMA). S-OFDMA hỗ trợ một dải rộng băng thông với địa chỉ linh động cần cho cấp phát phổ khác nhau và các yêu cầu mô hình thông thường. Tính linh động được hỗ trợ bởi điều chỉnh cỡ FFT trong khi đó cố định không gian tần số sóng mang con tại 10.94 KHz. Từ khi khối tài nguyên băng thông sóng mang con và khoảng kí hiệu là cố định, tác động tới các lớp cao là rất nhỏ khi phân tỉ lệ băng thông. Các thông số S-OFDMA được liệt kê trong bảng 3.1. Các băng thông hệ thống cho hai thiết kế ban đầu được phát triển bởi nhóm công nghệ diễn đàn WIMAX trong phát hành 1 là 5 và 10 MHz.

Thông số Giá trị

Băng thông kênh hệ thống (MHz)

1.25 5 10 20

Tần số lấy mẫu (Fp trong MHz) 1.4 5.6 11.2 22.4

Cỡ FFT (NFFT) 128 512 1024 2048

Số kênh con 2 8 16 32

Khoảng tần số sóng mang con 10.94 KHz

Thời gian kí hiệu có ích (Tb=1/f) 91.4 ms

Thời gian bảo vệ (Tg=Tb/8) 11.4 ms

Khoảng kí hiệu OFDMA (Ts=Tb+Tg)

102.9 ms

Số kí hiệu OFDMA (khung 5ms) 48

Bảng 3.1: Các thông số S-OFDMA


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 3.2.1.4. Cấu trúc khung TDD PHY 802.16e hỗ trợ TDD và hoạt động FDD song công và bán song công; Tuy nhiên phát hành ban đầu của sơ lược WIMAX di động chỉ bao gồm TDD. Với các phát hành sau này, các sơ lược FDD sẽ được nghĩ đến bởi diễn đàn WIMAX, bởi cơ hội các thị trường đặc biệt trong đó các yêu cầu điều chỉnh phổ nội hạt hoặc ngăn chặn TDD hoặc cho phép nhiều hơn để phát triển FDD. Với vấn đề nhiễu đối lập TDD thì yêu cầu đồng bộ hệ thống rộng; tuy nhiên, TDD thì ưu tiên hơn cho mô hình song công với các lý do sau đây:

• TDD cho phép điều chỉnh tỉ lệ đường lên/đường xuống để hỗ trợ hiệu quả lưu lượng đường lên/đường xuống không đối xứng, trong khi đó với FDD, đường lên và đường xuống lúc nào cũng cố định và nhìn chung thì băng thông UL và DL bằng nhau.

• TDD đảm bảo những đặc quyền kênh để hỗ trợ tốt hơn thích ứng đường, MIMO và các kĩ thuật anten ưu điểm chống lặp khác.

• Không giống FDD, cái mà yêu cầu một cặp kênh, TDD chỉ yêu cầu một kênh đơn cho cả đường lên và đường xuống, cung cấp tính mềm dẻo tốt hơn để thích ứng cấp phát phổ rộng khác nhau.

• Thiết kế máy thu phát vô tuyến cho TDD thì ít phức tạp hơn nên rẻ hơn.

Hình 3.6 minh hoạ cấu trúc khung OFDM cho sự thực hiện truyền dẫn song công phân chia theo thời gian (TDD). Mỗi khung được chia thành các khung con DL và UL tách biệt bởi khoảng quá độ phát/thu và thu/phát (TTG và RTG tách biệt nhau) để ngăn chặn sự xung đột truyền dẫn UL và DL.

Hình 3.6: Cấu trúc khung WIMAX OFDMA


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Trong một khung, các thông tin điều khiển sau đây được sử dụng để đảm bảo hoạt động hệ thống bình thường:

• Đoạn mở đầu: đoạn mở đầu được sử dụng cho đồng bộ, là kí hiệu OFDM đầu tiên của khung.

• Tiêu đề điều khiển khung (FCH): FCH nằm sau đoạn mở đầu. nó cung cấp thông cấu hình khung giống như độ dài bản tin MAP và kế hoạch mã hóa và thích hợp việc sử dụng các kênh con.

• DL-MAP và UL-MAP: DL-MAP và UL-MAP cung cấp cấp phát kênh con và các thông tin điều khiển khác cho tách biệt các khung con DL và UL.

• Sắp xếp UL: kênh con sắp xếp UL được cấp phát cho trạm di động (MS) để thực hiện chống lặp thời gian, tần số và điều chỉnh công suất bằng các yêu cầu băng thông.

• UL CQICH: Kênh UL CQICH được cấp phát cho MS để thông tin trạng thái kênh hồi tiếp.

• UL ACK: UL ACK được cấp phát cho MS để chấp nhận DL HARQ hồi tiếp.

3.2.1.5. Các đặc trưng ưu điểm của lớp vật lý Điều chế thích ứng và mã hóa (AMC), yêu cầu lặp lại tự động nhanh (HARQ) và hồi tiếp kênh nhanh (CQICH) được giới thiệu với WIMAX di động để tăng mật độ và công suất cho WIMAX trong các ứng dụng di động.

Hỗ trợ QPSK, 16QAM và 64QAM có tính bắt buộc trong DL của WIMAX di động. Trong UL, 64QAM là không bắt buộc. Cả mã xoắn (CC) và mã turbo xoắn (CTC) với độ dài mã thay đổi và mã hóa lặp được hỗ trợ. Mã turbo khối mã

kiểm tra cờ mật độ thấp (LDPC) được hỗ trợ nhưng

hông bắt buộc. Bảng 3.2 tổng kết các kế hoạch điều chế và mã hóa được hỗ trợ trong sơ lược WIMAX di động với các mã và điều chế UL không bắt buộc được biểu diễn bằng chữ nghiêng.

k

DL UL

Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM

QPSK, 16QAM, 64QAM

CC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 1/2, 2/3, 5/6

CTC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 1/2, 2/3, 5/6

Tỉ lệ mã hóa

Lặp lại

x2, x4, x6 x2, x4, x6

Bảng 3.2: Các điều chế và mã hóa được hỗ trợ


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Sự kết hợp các tốc độ mã hóa và các điều chế khác nhau cung cấp một giải pháp tôt của các tốc độ dữ liệu như biểu diễn trong bảng 3.3, biểu diễn các tốc độ dữ liệu cho các kênh 5 và 10 MHz với các kênh con PUSC. Độ dài khung là 5ms. Mỗi khung có 48 kí hiệu OFDM, với 44 kí hiệu OFDM sẵn có cho truyền dẫn dữ liệu. Các giá trị nỗi bật cho biết các tốc độ dữ liệu cho 64QAM không bắt buộc trong UL.

Trạm gốc sắp xếp xác định tốc độ dữ liệu thích hợp (hoặc hiện trạng burst) cho mỗi burst được cấp phát dựa vào cỡ bộ đệm, điều kiện truyền kênh tại phía thu... Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (CQI) được dùng để cung cấp thông tin trạng thái kênh có thể được hồi tiếp bởi CQICH gồm có: CINR vật lí, tác động CINR, lựa chọn mô hình MIMO và lựa chọn kênh con lựa chọn tần số. Với sự thực hiện TDD, thích ứng đường cũng có thể đem lại ưu điểm của đặc quyền kênh để cung cấp phạm vi của điều kiện kênh chính xác hơn (giống như sự thăm dò).

Thông số Đường lên Đường xuống Đường lên Đường xuống

Băng thông hệ thống 5 MHz 10 MHz

Cỡ FFT 512 1024

Sóng mang con vô hiệu

92 104 184 184

Sóng mang con hoa tiêu

60 136 120 280

Sóng mang con dữ liệu

360 272 720 560

Kênh con 15 17 30 35

Chu kì kí hiệu, TS 102.9 ms

Độ dài khung 5 ms

Số kí hiệu 48


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp OFDM/khung

Số kí hiệu OFDM dữ liệu

44

Kênh 5 MHz Kênh 10 MHz Điều chế Tỉ lệ mã hóa

Tỉ lệ đường lên, Mbps

Tỉ lệ đường xuống, Mbps

Tỉ lệ đường lên, Mbps

Tỉ lệ đường xuống, Mbps

1/2 CTC, 6x

0.53 0.38 1.06 0.78

1/2 CTC, 4x

0.79 0.57 1.58 1.18

1/2 CTC, 2x

1.58 1.14 3.17 2.35

1/2 CTC, 1x

3.17 2.28 6.34 4.70

QPSK

3/4 CTC 4.75 3.43 9.50 7.06

1/2 CTC 6.34 4.57 12.67 9.41 16QAM

1/2 CTC 9.50 6.85 19.01 14.11

1/2 CTC 9.50 6.85 19.01 14.11

2/3CTC 12.67 9.14 25.34 18.82

3/4 CTC 14.26 10.28 28.51 21.17

64QAM

5/6 CTC 15.84 11.42 31.68 23.52

Bảng 3.3: Các tốc độ dữ liệu lớp vật lí WIMAX di động với kênh con PUSC


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Yêu cầu lặp tự động nhanh (HARQ) được hỗ trợ bởi WIMAX di động. HARQ cho phép sử dụng N kênh giao thức “stop and wait”, cung cấp đáp ứng nhanh với các lỗi gói và cải thiện mật độ cạnh tế bào. Theo đuổi tính kết hợp và không bắt buộc, sự thừa lãi (incremental redundancy) được hỗ trợ để cải thiện độ tin cậy của truyền lại. Một kênh ACK riêng cũng được cung cấp trong đường xuống cho tín hiệu HARQ ACK/NACK.

Hoạt động HARQ đa kênh cũng được hỗ trợ. ARQ dừng và đợi đa kênh với một số nhỏ kênh là một giao thức đơn giản hiệu quả để giảm yêu cầu bộ nhớ cho HARQ và dừng. WIMAX cung cấp tín hiệu để cho phép hoạt động không đồng bộ hoàn toàn. Hoạt động không đồng bộ cho phép trễ khác nhau giữa các truyền lại, đưa ra độ tin cậy hơn để sắp xếp tại giá trị của cộng phần đầu (overhead) cho mỗi cấp phát truyền lại. HARQ kết hợp cùng với CQICH và AMC cung cấp thích ứng đường mạnh hơn trong môi trường di động tại tốc độ của xe ô tô khoảng 120 km/h.

3.2.1.6. So sánh OFDM và OFDMA

Trong WIMAX fixed, áp dụng công nghệ OFDM, còn trong WIMAX theo chuẩn 802.16e, áp dụng công nghệ OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), hai công nghệ này có vài sự khác biệt cơ bản như sau:

Công nghệ OFDMA cũng áp dụng cách chia băng to thành các băng con trực giao giống như OFDM, tuy nhiên ở OFDMA, các sóng mang con này được nhóm lại thành các nhóm, mỗi nhóm sẽ được gán cho một người dùng khác nhau. Ngoài các sóng mang dữ liệu và bảo vệ, trong OFDMA còn có các sóng mang đánh dấu (Pilot Carriers) nhằm phục vụ cho việc đồng bộ.

Trong OFDM chỉ một người dùng hoạt động trong một khe thời gian, tuy nhiên, trong OFDMA, nhiều người dùng có thể cùng hoạt động trong một khe thời gian. Do đó, nếu chỉ có một người dùng trong khe thời gian, toàn bộ công suất sẽ được dồn lại cho người dùng này. Điều này mang lại độ lợi 15dB so với OFDM.

Vì trong OFDMA nhiều người dùng có thể chia sẻ một khe thời gian nên việc quản lí phổ tần số và công suất phát linh hoạt hơn



Với WIMAX áp dụng công nghệ OFDM, nên chỉ sử dụng phương thức truy

nhập FDD, trong khi với công nghệ OFDMA, sẽ sử dụng được phương thức truy nhập TDD. Hai phương thức này có những đặc điểm như sau:

FDD yêu cầu đường lên và đường xuống là hai tần số khác nhau, do đó không tiết kiệm dải tần.

TDD thì cả đường lên và đường xuống đều dùng cùng một tấn số, chỉ khác nhau về khe thời gian truy nhập, do đó tiết kiệm được dải tần.

FDD thì tốc độ đường lên và đường xuống luôn bằng nhau, trong khi TDD thì có thể điều chỉnh được giữa tốc độ đường lên và đường xuống.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 3.2.2. Chất lượng dịch vụ QoS

3.2.2.1. Chất lượng dịch vụ Với đường vô tuyến nhanh, công suất đường lên/đường xuống không đối

xứng, tính chất tài nguyên nhiều và một kĩ thuật cấp phát tài nguyên tin cậy, WIMAX di động có thể phù hợp các yêu cầu QoS cho một rải rộng của các dịch vụ dữ liệu và các ứng dụng.

Trong lớp MAC WIMAX di động, QoS được cung cấp qua các luồng dịch vụ như mô tả trong hình 3.7.

Có một luồng theo một hướng duy nhất của các gói được cung cấp với thiết lập các thông số QoS. Trước đây cung cấp một loại dịch vụ dữ liệu, trạm gốc và đầu cuối người sử dụng đầu tiên thiết lập một đường logic theo một hướng duy nhất giữa các MAC ngang cấp được gọi là kết nối. Sau đó MAC ngoài cùng kết hợp các gói đi ngang qua giao diện MAC thành một luồng dịch vụ, rồi được chuyển qua kết nối. Các thông số QoS kết hợp với luồng dịch vụ định nghĩa bậc truyền dẫn và lập lịch trên giao diện vô tuyến. Vì vậy QoS hướng kết nối có thể cung cấp điều khiển chính xác qua giao diện vô tuyến. Khi đó giao diện vô tuyến thường là bottleneck, QoS hướng kết nối có thể cho phép hiệu quả điều khiển QoS đầu cuối - đầu cuối. Các thông số luồng dịch vụ có thể được điều khiển động qua các bản tin MAC để điều chỉnh các yêu cầu dịch vụ động. Luồng dịch vụ trên cơ sở kĩ thuật QoS được ứng dụng cho cả DL và UL để cung cấp cải thiện QoS trong cả hai hướng. WIMAX di động hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ dữ liệu và các ứng dụng với các yêu cầu QoS thay đổi. Tất cả được tổng kết trong bảng 3.4.

Hình 3.7: Hỗ trợ QoS WIMAX di động


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 3.2.2.2. MAC Chuẩn 802.16 được phát triển từ sự việc bắt đầu của các dịch vụ băng rộng gồm có thoại, dữ liệu và video. Lớp MAC dựa vào chuẩn DOCSIS chứng minh thời gian và có thể hỗ trợ lưu lượng dữ liệu bùng nổ với yêu cầu tốc độ đỉnh cao trong khi đó, đồng thời hỗ trợ sắp xếp video và lưu lượng thoại lacenty-sensitive qua cùng kênh. Cấp phát tài nguyên tới một đầu cuối bởi sắp xếp MAC có thể thay đổi từ một khe thời gian đơn thành toàn bộ khung, vì vậy cung cấp một dải động rất rộng của thông lượng tới người sử dụng đầu cuối đặc biệt tại các thời gian nhất định. Hơn nữa, từ khi thông tin cấp phát tài nguyên được truyền trong các bản tin MAP tại bắt đầu mỗi khung, sự sắp xếp có thể tác động thay đổi tài nguyên cấp phát trong cơ sở từng khung sửa lại bản chất bursty của lưu lượng.

Dịch vụ lập lịch MAC

Dịch vụ lập lịch MAC WIMAX di động được thiết kế để truyền hiệu quả các dịch vụ băng rộng bao gồm thoại, dữ liệu và video qua kênh không dây băng rộng thời gian biến đổi. Dịch vụ lập lịch MAC có các đặc điểm sau đây để cho phép dịch vụ dữ liệu băng rộng:

• Lập lịch dữ liệu nhanh: Lập lịch MAC phải cấp phát hiệu quả tài nguyên sẵn có trong đáp ứng lưu lượng dữ liệu bùng nổ và các điều kiện kênh thời gian thay đổi. Lập lịch được định vị tại mỗi trạm gốc để cho phép đáp ứng nhanh với các yêu cầu lưu lượng và các điều kiện kênh. Các gói dữ liệu được kết hợp thành các luồng dịch vụ với định nghĩa các thông số QoS trong lớp MAC, vì vậy lập lịch có thể xác định chính xác bậc truyền dẫn gói qua giao diện vô tuyến. Kênh CQICH cung cấp thông tin hồi tiếp kênh nhanh để cho phép lập lịch để lựa chọn điều chế và mã hóa thích hợp cho mỗi cấp phát. Điều chế/mã hóa thích ứng kết hợp với HARQ cung cấp truyền dẫn tốt hơn qua kênh thời gian biến đổi.

• Lập lịch cho cả UL và DL: dịch vụ lập lịch được cung cấp cho cả lưu lượng UL và DL. Lập lịch MAC hợp lí để thực hiện cấp phát tài nguyên hiệu quả và cung cấp QoS mong muốn trong UL, UL phải hồi tiếp chính xác và thông tin thời gian như các điều kiện lưu lượng và các yêu cầu QoS. Các kĩ thuật yêu cầu băng thông đa đường xuống, giống như yêu cầu băng thông qua kênh sắp xếp, yêu cầu đội và bầu cử được thiết kế để hỗ trợ các yêu cầu băng thông UL. Luồng dịch vụ UL định nghĩa kĩ thuật hồi tiếp cho mỗi kết nối đường xuống để đảm bảo dự báo hoạt động lập lịch UL. Hơn nữa, với các kênh con UL trực giao, không có nhiễu liên tế bào. Lập lịch UL có thể cấp phát tài nguyên hiệu quả hơn và ép buộc QoS tốt hơn.



Loại QoS Ứng dụng Đặc điểm QoS

UGS (Dịch vụ trợ cấp tự nguyện)

VoIP • Tốc độ duy trì lớn nhất

• Dung sai trễ lớn nhất

• Dung sai trượt

rtPS (Dịch vụ bầu cử thời gian thực)

Dòng Audio hoặc Video

• Tốc độ dành riêng nhỏ nhất

• Tốc độ duy trì lớn nhất


• Ưu tiên lưu lượng

ErtPS (Dịch vụ bầu cử thời gian thực mở rộng)

Thoại với tách sóng tích cực (VoIP)




• Dung sai trượt


nrtPS (Dịch vụ bầu cử không thực)

Giao thức chuyển đổi file (FTP)




BE (Dịch vụ nỗ lực tốt nhất)

Chuyển đổi dữ liệu, duyệt Web. v.v



Bảng 3.4: Chất lượng dịch vụ và ứng dụng WIMAX di động

• Cấp phát tài nguyên động: MAC hỗ trợ cấp phát tài nguyên thời gian - tần số cho cả UL và DL trên cơ sở từng khung. Cấp phát tài nguyên được truyền trong các bản tin MAC tại điểm bắt đầu mỗi khung. Vì vậy, cấp phát tài nguyên có thể được thay đổi trên từng khung trong đáp ứng lưu lượng và điều kiện kênh. Thêm nữa, lượng tài nguyên trong mỗi cấp phát có thể trải rộng từ một khe đến toàn bộ khung. Cấp phát tài nguyên tốt và nhanh cho phép QoS mong ước cho lưu lượng dữ liệu.



• QoS định hướng: lập lịch MAC điều khiển truyền dữ liệu trên cơ sở từng kết nối. Mỗi kết nối được kết hợp với một dịch vụ dữ liệu đơn với một thiết lập các thông số QoS để xác định hoạt động bề ngoài của nó. Với khả năng cấp phát động tài nguyên trong cả UL và DL, lập lịch có thể cung cấp QoS mong muốn cho cả lưu lượng UL và DL. Một cách đặc biệt với lập lịch đường xuống –Tài nguyên đường xuống thì được cấp phát hiệu quả hơn, hiệu suất có thể đoán được hơn và QoS được ép buộc tốt hơn.

Lập lịch lựa chọn tần số: lập lịch có thể vận hành trong các loại khác nhau của kênh con. Với các kênh con tần số thay đổi khác nhau giống như hoán vị PUSC, trong đó các sóng mang con trong các kênh con được phân bố giả ngẫu nhiên qua băng thông, các kênh con có chất lượng như nhau. lập lich tần số thay đổi khác nhau có thể hỗ trợ một QoS với tính chất tốt hơn và độ tin cậy khi lập lịch tài nguyên thời gian-tần số. Với hoán vị liền kề giống như hoán vị AMC, các kênh con phải trải qua sự suy hao khác nhau. Lập lịch lựa chọn tần số cố thể cấp phát các người sử dụng di động tương ứng với các kênh con của họ. Lập lịch lựa chọn tần số có thể làm tăng công suất hệ thống với sự tăng ở mức độ vừa phải trong đầu (overhead) CQI trong UL.

3.2.2.3. Quản lý Quản lý di động là bộ phận quan trọng của kết nối wimax. Sự sống của pin và chuyển giao là hai vấn đề then chốt của các ứng dụng di động. WIMAX di động hỗ trợ mô hình Sleep và mô hình Idle để cho phép vận hoạt động MS hiệu quả công suất. WIMAX di động cũng hỗ trợ chuyển giao không có đường nối để cho phép MS chuyển mạch từ một trạm gốc tới trạm khác tại các tốc độ của xe cộ không có sự phá vỡ kết nối.

Quản lý công suất

WIMAX di động hỗ trợ hai mô hình cho vận hành công suất hiệu quả - mô hình Sleep và mô hình Idle. Mô hình Sleep là một trạng thái trong đó MS kiểm soát các chu kì đàm phán lại của sự không có mặt ở giao diện vô tuyến trạm gốc. Các chu kì này được mô tả bởi tính không dùng được của MS, được quan sát từ trạm gốc serving, từ lưu lượng DL hoặc UL. Mô hình Sleep được dự định để giảm đến mức tối thiểu công suất MS thông thường và giảm đến mức tối thiểu tài nguyên giao diện vô tuyến trạm gốc serving. Mô hình Sleep cũng cung cấp độ tin cậy cho MS để quét các trạm gốc khác để thu thập thông tin để giúp đỡ chuyển giao trong suốt mô hình Sleep.



Mô hình Idle cung cấp một kĩ thuật cho MS để trở nên có hiệu lực một cách định kì cho bản tin lưu lượng quảng bá DL không có sự đăng kí tại một trạm gốc đặc biệt như MS đi ngang qua một môi trường liên kết vô tuyến cư trú bởi đa trạm gốc. Mô hình Idle giúp ích cho MS bằng cách đưa ra các yêu cầu cho chuyển mạng và các hoạt động thông thường khác và giúp ích cho mạng và trạm gốc bằng cách loại trừ giao diện vô tuyến và lưu lượng chuyển giao mạng từ các MS không hoạt động trong khi đó vẫn cung cấp một phương pháp đơn giản và hợp lí (thứ tự trang) để báo cho MS về sắp xảy ra lưu lượng DL.

Chuyển giao

Có ba phương pháp chuyển giao được hỗ trợ trong chuẩn 802.16e - chuyển giao cứng (HHO), chuyển mạch trạm gốc nhanh (FBSS), và chuyển giao đa dạng macro (MDHO). Trong đó, HHO là bắt buộc còn FBSS và MDHO là hai mô hình tự chọn. Diễn đàn WIMAX đã phát triển một vài kĩ thuật cho chuyển giao cứng lạc quan trong khung của chuẩn 802.16e. Sự cải thiện này đã được phát triển với việc giữ các trễ chuyển giao lớp 2 luôn nhỏ hơn 50ms.

Khi FBSS được hỗ trợ, MS và BS duy trì một danh sách các BS bao gồm trong FBSS cùng với MS. Thiết lập này được gọi là một thiết lập tích cực. Trong FBSS, MS giám sát liên tục các trạm gốc trong thiết lập tích cực. Giữa các BS trong thiết lập tích cực, một BS neo được định nghĩa. Khi hoạt động trong FBSS, MS chỉ liên lạc với BS neo bằng các bản tin đường lên và đường xuống bao gồm các kết nối lưu lượng và quản lý. Sự chuyển tiếp từ một BS neo tới cái khác (ví dụ: BS chuyển mạch) được thực hiện không có sự viện trợ của các bản tin tín hiệu HO rõ ràng. Thủ tục cập nhật neo được cho phép bởi độ dài của tín hiệu thông tin của BS serving qua kênh CQI. Một chuyển giao FBSS bắt đầu với một quyết định bởi một MS để thu hoặc phát dữ liệu từ BS neo phải thay đổi trong thiết lập tích cực. MS quét các BS hàng xóm và lựa chọn cái nào được cho là phù hợp trong một phiên thiết lập tích cực. MS báo cáo lựa chọn các BS và thủ tục cập nhật thiết lập tích cực được thực hiện bởi BS và MS. MS giám sát liên tục độ dài tín hiệu của các BS trong thiết lập tích cực và lựa chọn một BS từ thiết lập BS neo. MS báo cáo lựa chọn BS trên CQICH hoặc MS khởi đầu bản tin yêu cầu HO. Một yêu cầu quan trọng của FBSS là dữ liệu được phát cùng một lúc tới tất cả các bộ phận của một thiết lập tích cực của các BS có thể phục vụ MS.

Với các MS và BS được hỗ trợ MDHO, MS và BS duy trì một thiết lập tích cực của các BS bao gồm trong MDHO với MS. Giữa các BS trong thiết lập tích cực, một BS neo được định nghĩa. Mô hình chuẩn của hoạt động quy vào một


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp trường hợp riêng biệt của MDHO với thiết lập tích cực gồm có một BS đơn. Khi hoạt động trong MDHO, MS liên lạc với tất cả các BS trong thiết lập tích cực của các bản tin đơn hướng đường lên và đường xuống và lưu lượng. Một MDHO bắt đầu khi một MS quyết định để thu hoặc phát bản tin đơn hướng và lưu lượng từ nhiều BS trong khoảng thời gian giống nhau. Với MDHO đường lên, hai hoặc nhiều hơn BS cung cấp truyền dẫn đồng bộ của dữ liệu đường lên MS như kết hợp đa dạng được thực hiện tại MS. Với MDHO đường xuống, truyền dẫn từ MS được thu bởi nhiều BS trong đó lựa chọn đa dạng của thông tin thu được thực hiện

3.2.2.4. Bảo mật WIMAX di động hỗ trợ tốt nhất trong lớp đặc trưng an ninh bởi chọn các

công nghệ tốt nhất sẵn có hiện nay. Thực sự hỗ trợ cho nhận dạng thiết bị/người sử dụng lẫn nhau, giao thức quản lý khóa tin cậy, mật hóa lưu lượng chắc chắn, bảo vệ bản tin mặt phẳng quản lý và điều khiển và giao thức an ninh cho các chuyển giao nhanh.

Các phần thông thường của đặc trưng an ninh là:

• Giao thức quản lý khóa: giao thức quản lý khóa và mật mã riêng phiên bản 2 (PKMv2) là cơ sở của an ninh WIMAX di động được định nghĩa trong 802.16e. Giao thức này quản lý an ninh MAC sử dụng các bản tin PKM-REQ/RSP. Nhận dạng PKM EAP, điều khiển mật hóa lưu lượng, trao đổi khóa chuyển giao và tất cả các bản tin an ninh đa hướng/quảng bá được dựa vào giao thức này.

• Nhận dạng thiết bị/người sử dụng: WIMAX di động hỗ trợ nhận dạng người sử dụng và thiết bị sử dụng giao thức IETF EAP bằng cách hỗ trợ cho phẩm chất dựa vào cơ sở SIM, cơ sở USIM hoặc chứng nhận số hoặc cơ sở username/password. Tương ứng với EAP-SIM, EAP-AKA, EAP-TLS hoặc phương pháp nhận dạng EAP-MSCHAPv2 được hỗ trợ qua giao thức EAP. Phương pháp chuyển khóa chỉ được giao thức EAP hỗ trợ.

• Mật hóa lưu lượng: AES-CCM là mật mã được sử dụng để bảo vệ tất cả dữ liệu người sử dụng trên giao diện MAC WIMAX di động. Các khóa được sử dụng để tạo mật mã được sinh ra từ nhận dạng EAP. Một cơ cấu trạng thái mật hóa lưu lượng có một cơ cấu nạp lại khóa chu kì (TEK) cho phép duy trì liên tục trạng thái chuyển tiếp của các khóa để cải thiện sự bảo vệ.

• Bảo vệ bản tin điều khiển: dữ liệu điều khiển được bảo vệ bằng sử dụng AES dựa vào CMAC, hoặc MD5 dựa vào kế hoạch HMAC.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp • Hỗ trợ chuyển giao nhanh: Một kế hoạch bắt tay ba bước được hỗ trợ bởi WIMAX di động để tối ưu cơ cấu nhận dạng lại cho mục đích chuyển giao nhanh. Cơ cấu này cũng có ích để ngăn chặn man-in-the-middle-attacks.

3.2.3. Ưu việt so với wimax cố định

3.2.3.1. Công nghệ anten thông minh Đặc thù công nghệ anten thông minh gồm có vector phức hoặc ma trận hoạt

động trên các tín hiệu nhờ có nhiều anten. OFDMA cho phép vận hành anten thông minh được thực hiện trên các sóng mang con vector phẳng. Cân bằng phức không được yêu cầu để bồi thường pha đinh lựa chọn tần số. Vì vậy OFDMA là thích hợp để hỗ trợ công nghệ anten thông minh. Thực tế, MIMO-OFDM/OFDMA được mong đợi như là nền tảng cho các hệ thống thông tin băng rộng thế hệ tiếp theo. WIMAX di động hỗ trợ toàn bộ dải công nghệ anten thông minh để tăng hiệu suất hệ thống. Các công nghệ anten thông minh được hỗ trợ bao gồm:

• Tạo búp: với tạo búp, hệ thống sử dụng nhiều anten để phát các tín hiệu nặng để cải thiện mật độ và công suất của hệ thống và giảm thiểu khả năng thiếu điện.

• Mã không gian - thời gian (STC): phát phân tập giống như mã Alamouti được hỗ trợ để cung cấp phân tập không gian và giảm dư âm.

• Ghép kênh không gian (SM): ghép kênh không gian được hỗ trợ để nắm được ưu điểm của các tốc độ đỉnh cao và tăng độ thông qua. Với ghép kênh không gian, đa dòng được phát qua đa anten. Nếu máy thu cũng có đa anten, nó có thể tách rời ra các dòng khác nhau để đạt được độ thông qua cao được so sánh với các hệ thống anten đơn. Với MIMO 2x2, SM tăng tốc độ dữ liệu đỉnh gấp hai lần bằng cách phát hai dòng dữ liệu. Trong UL, mỗi người sử dụng chỉ có một anten phát, hai người sử dụng có thể phát cộng tác trong cùng một khe như thể hai dòng được ghép kênh không gian từ hai anten của cùng người sử dụng. điều này được gọi là UL cộng tác SM.

Các đặc trưng được hỗ trợ trong sơ lược hiệu suất WIMAX di động được liệt kê trong bảng dưới đây:



Đường Tạo búp Mã hóa không gian thời gian Ghép kênh không gian

DL Nt≥2, Nr≥15 Nt=2, Nr≥1 ma trận A

Nt=2, Nr≥2 Ma trận B, Mã hóa đứng

UL Nt≥1, Nr≥2 N/A Nt=1, Nr≥2 SM hai người sử dụng cộng tác

Bảng 3.5: Tuỳ chọn đặc điểm anten

WIMAX di động hỗ trợ chuyển mạch thích ứng giữa các sự lựa chọn này để làm cực đại hóa lợi ích của công nghệ anten thông minh dưới các điều kiện kênh khác nhau. Ví dụ như, SM cải thiện độ thông qua đỉnh. Tuy nhiên, khi các điều kiện kênh là ít, tốc độ lỗi gói (PER) có thể cao và vì vậy mật độ vùng trong đó PER đích phải được giới hạn. Mặt khác STC cung cấp mật độ rộng bất chấp điều kiện kênh nhưng không cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh. WIMAX di động hỗ trợ chuyển mạch MIMO thích ứng (AMS) giữa các mô hình đa MIMO để cực đại hóa hiệu quả phổ tần với không gian trong vùng mật độ. Hình 34 biểu diễn kiến trúc để hỗ trợ các đặc trưng của anten thông minh. Bảng dưới đây cung cấp một tổng kết của các tốc độ dữ liệu đỉnh lý thuyết cho các tỉ lệ DL/UL khác nhau cho rằng băng tần kênh là 10MHz, khoảng khung là 5ms với 44 kí hiệu dữ liệu OFDM (trong 48 kí hiệu OFDM tổng) và kênh con PUSC. Với MIMO 2x2, DL sử dụng và tốc độ dữ liệu đỉnh bộ phận là gấp đôi lý thuyết. Tốc độ dữ liệu đỉnh DL cực đại là 63.36 Mbps khi tất cả các kí hiệu dữ liệu được dành cho DL. Với UL cộng tác SM, tốc độ dữ liệu đỉnh bộ phận UL là gấp đôi trong khi đó tốc độ dữ liệu đỉnh ngưòi sử dụng là không đổi.

8 7 6 5 4 3 2 1s s s s s s s s

8 6 4 2s s s s

1 5 3 1s s s s

* *3 4 1 2s s s s

* *4 3 2 1s s s s− −

Hình 3.8: Chuyển mạch thích ứng cho anten thông minh



Tỉ lệ DL/UL 1:0 3:1 2:1 3:2 1:1 0:1

DL 31.68 23.04 20.16 18.72 15.84 0 SIMO (1x2)

UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 14.11

DL 63.36 46.08 40.32 37.44 31.68 0

Tốc độ đỉnh người sử dụng (Mbps)

MIMO

(2x2) UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 14.11

DL 31.68 23.04 20.16 18.72 15.84 0 SIMO

(1x2) UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 14.11

DL 63.36 46.08 40.32 37.44 31.68 0

Tốc độ đỉnh Sector

(Mbps) MIMO

(2x2) UL 0 8.06 10.08 12.10 14.12 28.22

Bảng 3.6: Các tốc độ dữ liệu cho cấu hình SIMO/MIMO

Tốc độ dữ liệu đỉnh người sử dụng UL và tốc độ dữ liệu đỉnh bộ phận là 14.11 Mbps và 28.22 Mbps đặc biệt khi tất cả các kí hiệu dữ liệu được dành cho UL. Bằng ứng dụng tỉ lệ DL/UL khác nhau, băng tần có thể được điều chỉnh giữa DL và UL để trợ giúp các mẫu lưu lượng khác nhau. Nó có thể được chú ý rằng các trường hợp cao nhất giống như sự phân chia tất cả UL và tất cả DL hiếm khi được sử dụng. Sơ lược WIMAX hỗ trợ dải các tỉ lệ DL/UL từ 3:1 tới 1:1 để trợ giúp các sơ lược lưu lượng khác nhau.

3.2.3.2. Dùng lại tần số phân đoạn WIMAX di động hỗ trợ dùng lại tần số của 1, ví dụ tất cả tế bào/sector hoạt

động trên kênh tần số giống nhau để cực đại hóa hiệu quả phổ tần. Tuy nhiên, vì nhiễu kênh nặng (CCI) trong sự triển khai dùng lại tần số của 1, các người sử dụng tại cạnh tế bào phải chụi đựng sự giảm chất lượng kết nối. Với WIMAX di động, các người sử dụng hoạt động trên các kênh con, cái mà chỉ chiếm một phần nhỏ băng tần kênh; Vấn đề nhiễu cạch tế bào có thể dễ dàng đề địa chỉ bằng cách cấu hình thích hợp kênh con thông thường không sử dụng đến mặt phẳng tần số truyền thống.

Trong WIMAX di động, dùng lại kênh con linh hoạt được làm dễ dàng bởi sự phân đoạn kênh con và hoán vị vùng. Một phân đoạn là một sự chia nhỏ ra của


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp các kênh con OFDMA sẵn có (một phân đoạn phải bao gồm tất cả các kênh con). Một phân đoạn được sử dụng để triển khai một trường hợp đơn của MAC.

Hoán vị vùng là một số của các kí hiệu OFDMA liền kề trong DL hoặc UL sử dụng hoán vị giống nhau. Khung con DL hoặc UL phải bao gồm nhiều hơn một hoán vị vùng như trong hình vẽ sau đây.

Hình 3.9: Cấu trúc khung đa vùng

Mẫu dùng lại kênh con có thể được cấu hình giống như các người sử dụng đóng trạm gốc hoạt động trên vùng với tất cả các kênh con sẵn có. Trong khi đó với cạch các người sử dụng, mỗi tế bào hoặc sector hoạt động trên vùng với một phân số của tất cả các kênh con sẵn có. Trong hình 10, F1, F2, và F3 miêu tả các thiết lập khác nhau của các kênh con trong cùng kênh tần số. Với cấu hình này, dùng lại tần số tải đầy đủ của một được duy trì cho các người sử dụng trung tâm để cực đại hóa hiệu quả phổ tần và dùng lại tần số phân đoạn được triển khai cho các người sử dụng ngoài rìa để đảm bảo chất lượng kết nối người sử dụng ngoài rìa và độ thông qua. Mặt phẳng dùng lại kênh con có thể được đánh giá động qua các sector hoặc các tế bào dựa vào tải trọng mạng và các điều kiện nhiễu trên cơ sở từng khung. Vì vậy tất cả các tế bào và các sector có thể hoạt động trên cùng kênh tần số không cần mặt phẳng tần số.



Hình 3.10: Tái sử dụng phân đoạn tần số

3.2.3.3. Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS) Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS) được hỗ trợ bởi WIMAX di động kết

hợp các đặc điểm tốt nhất của DVB-H, MediaFLO và 3GPP E-UTRA và thoả mãn các yêu cầu sau đây:

• Tốc độ dữ liệu và mật độ sử dụng một mạng tần số đơn (SFN) cao.

• Cấp phát linh hoạt các tài nguyên vô tuyến.

• Sự tiêu thụ công suất MS thấp.

• Hỗ trợ khuôn dữ liệu trong các dòng audio và video.

• Thời gian chuyển mạch kênh thấp.

Sơ lược WIMAX di động phát hành 1 định nghĩa một hộp công cụ cho sự phân phát dich vụ MBS ban đầu. Dịch vụ MBS có thể được hỗ trợ bởi hoặc xây dựng một vùng MBS riêng biệt trong khung DL cùng với dịch vụ đơn hướng (được ghi vào MBS) hoặc khung nguyên vẹn có thể được dành cho MBS (chỉ DL) với một mình dịch vụ quảng bá. Hình 3.11 biểu diễn xây dựng vùng DL/UL khi dịch vụ quảng bá và đơn hướng pha lẫn được hỗ trợ. Vùng MBS hỗ trợ mô hình MBS đa BS sử dụng hoạt động mạng tần số đơn (SFN) và khoảng thời gian linh hoạt của các vùng MBS cho phép phân chia theo tỉ lệ các tài nguyên vô tuyến cho lưu lượng MBS. Chú ý rằng các vùng đa MBS cũng có thể thực hiện được. Có một vùng


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp MBS được MAP IE miêu tả. MS truy cập DL MAP để ban đầu nhận dạng các MBS và xác định các MBS MAP được kết hợp trong mỗi vùng. Lúc đó MS có thể đọc các MBS MAP không cần chuyển đến DL MAP trừ khi đồng bộ MBS MAP bị mất. IE MAP MBS chỉ rõ cấu hình PHY vùng MBS và định nghĩa vị trí của mỗi vùng MBS qua thông số khoảng cách kí hiệu OFDMA. MAP MBS được xác định tại kênh con thứ nhất của kí hiệu OFDM thứ nhất của vùng MBS được kết hợp. MBS đa BS không yêu cầu MS phải được đăng kí trong trạm gốc. MBS có thể được truy cập khi MS trong mô hình Idle cho phép sự tiêu thụ năng lượng thấp. Độ linh hoạt của WIMAX di động để hỗ trợ MBS được kết hợp và các dịch vụ đơn hướng cho phép một dải rộng các ứng dụng.

Hình 3.11: Hỗ trợ MBS được ấn định với WIMAX di động - các vùng MBS

3.2.4. Các vấn đề khác

3.2.4.1. Nền IP Cấu trúc mạng WIMAX di động dựa vào IP

Các đặc điểm kĩ thuật mạng của các hệ thống WIMAX di động được dựa vào một số nguyên lý kiến trúc mạng cơ bản, được liệt kê dưới đây (một số nguyên lý chung sau đây hướng dẫn việc triển khai kiến trúc mạng WIMAX di động):

• Cung cấp sự phân tách logic giữa: các thủ tục và địa chỉ hóa IP; định tuyến và các thủ tục quản lý kết nối; các giao thức để cho phép sử dụng các kiến trúc mạng truy cập nguyên thuỷ trong các kịch bản triển khai liên mạng và riêng rẽ.

• Hỗ trợ sự chia sẻ các mạng dịch vụ ứng dụng (ASN) của một nhà cung cấp truy cập mạng (NAP) giữa nhiều nhà cung cấp dịch vụ mạng (NSP).



• Hỗ trợ một NSP đơn cung cấp dịch vụ qua nhiều ASN - được quản lý bởi một hoặc nhiều NAP.

• Hỗ trợ tìm kiếm và lựa chọn các NSP có thể sử dụng được bởi một MS hoặc SS.

• Hỗ trợ các NAP sử dụng một hoặc nhiều cấu hình ASN.

• Hỗ trợ truy cập các dịch vụ của nhà khai thác hiện thời qua các chức năng hoạt động liên mạng khi cần thiết.

• Đặc điểm kĩ thuật của các điểm tham khảo được định nghĩa hợp lí và mở giữa các nhóm khác nhau của các thực thể chức năng mạng (bên trong một ASN, giữa các ASN, giữa một ASN và một CSN, và giữa các CSN), và cụ thể giữa một MS, ASN và CSN để cho phép khả năng khai thác liên mạng nhiều nhà cung cấp.

• Hỗ trợ các hướng phát triển giữa các mô hình sử dụng khác nhau để đưa ra các ràng buộc và giả định kĩ thuật hợp lí.

• Cho phép các nhà cung cấp khác nhau triển khai dựa vào sự kết hợp khác nhau của các thực thể chức năng của các thực thể mạng vật lí, miễn là sự triển khai này tuân theo các giao thức quy chuẩn và các thủ tục theo các điểm tham khảo thích hợp, như được định nghĩa trong các đặc điểm kĩ thuật mạng.

• Hỗ trợ hầu hết các kịch bản ít quan trọng của một nhà khai thác đang triển khai một ASN cùng với một tập giới hạn các chức năng CSN, sao cho nhà khai thác có thể cung cấp dịch vụ truy cập Internet cơ bản mà không xét đến chuyển vùng hoặc hoạt động liên mạng.

Kiến trúc WIMAX cũng cho phép cả các dịch vụ IP và Ethernet, trong một mạng IP di động chuẩn. Tính mềm dẻo và khả năng khai thác liên mạng được hỗ trợ bởi các nhà khai thác cung cấp mạng WIMAX với sự thực hiện mạng WIMAX chi phí thấp của nhiều nhà cung cấp thậm chí với sự triển khai hỗn hợp của các ASN phân tán và tập trung trong mạng. Mạng WIMAX có các đặc điểm chính sau đây:

An ninh:

Kiến trúc mạng WIMAX đầu cuối - đầu cuối dựa vào một khung an ninh mà không thể biết loại nhà khai thác và cấu hình ASN và ứng dụng phù hợp qua Greenfield và các mô hình triển khai hoạt động liên mạng và các kịch bản sử dụng. Cụ thể, nó hỗ trợ cho:



• Nhận thực thiết bị chung giữa một MS và mạng WIMAX, dựa vào khung an ninh IEEE 802.16.

• Tất cả các kĩ thuật nhận thực được triển khai thông thường và nhận thực trong các kịch bản nhà khai thác mạng nhà và khách dựa vào khung nhận thực phù hợp và có thể mở rộng.

• Tính toàn vẹn dữ liệu, bảo vệ truyền lại, sự tin cậy và không từ chối sử dụng các độ dài khóa phù hợp.

• Sử dụng kĩ thuật an ninh bắt đầu/kết thúc MS giống như các mạng riêng ảo (VPN).

• Các kĩ thuật quản lý địa chỉ IP đảm bảo theo chuẩn giữa MS/SS và NSP nhà hoặc NSP khách của nó.

Tính di động và chuyển giao:

Kiến trúc mạng WIMAX đầu cuối - đầu cuối có khả năng mở rộng để hỗ trợ tính di động và chuyển giao. Nó bao gồm:

• Các chuyển giao đứng hoặc liên công nghệ-ví dụ, tới Wi-Fi, 3GPP, 3GPP2, DSL, hoặc MSO - khi khả năng đó được cho phép trong MS đa chế độ.

• Hỗ trợ quản lý tính di động dựa vào IPv4 hoặc IPv6. Trong khung này, và khi thích hợp, kiến trúc SHALL cung cấp cho MS nhiều địa chỉ IP và các kết nối IPv4 và IPv6 đồng thời.

• Hỗ trợ chuyển vùng giữa các NSP.

• Sử dụng các kĩ thuật để hỗ trợ chuyển giao kín tại các tốc độ xe cộ - thoả mãn tốt các giới hạn của tình trạng chia xẻ dịch vụ được định nghĩa (trong diễn đàn WIMAX).

Một vài khả năng bổ sung để hỗ trợ cho tính di động, gồm có:

• Cấu hình địa chỉ nhà tĩnh và động.

• Phân phối động tác nhân nhà trong mạng nhà cung cấp dịch vụ như một dạng tối ưu hóa tuyến, cũng như trong mạng IP nhà như một dạng cân bằng tải

• Phân phối động tác nhân nhà dựa vào các chính sách.

Tính tỷ lệ, mở rộng vùng phủ sóng và lựa chọn nhà khai thác:



Kiến trúc mạng WIMAX đầu cuối - đầu cuối mở rộng hỗ trợ cho tính tỷ lệ, hoạt động mở rộng và mềm dẻo trong lựa chọn nhà khai thác. Cụ thể, nó sẽ:

• Cho phép một người sử dụng lựa chọn tự động hoặc bằng tay từ các NAP và NSP sẵn có.

• Cho phép các thiết kế hệ thống ASN và CSN dễ dàng chia tỷ lệ hướng lên và hướng xuống - về vùng phủ sóng, cự ly hoặc dung lượng.

• Cung cấp các cấu hình ASN đa dạng - gồm có đa điểm, phân cấp, và/hoặc liên kết nối đa bước.

• Cung cấp nhiều liên kết backhaul, cả không dây và có dây với các đặc tính góc trễ, thông lượng khác nhau.

• Hỗ trợ triển khai cơ sở hạ tầng tăng dần.

• Hỗ trợ thực hiện các dịch vụ IP mà chia tỷ lệ lần lượt với số người sử dụng tăng dần và các dịch vụ IP tồn tại trên mỗi người sử dụng.

• Hỗ trợ tích hợp các trạm gốc có dung lượng và vùng phủ sóng biến thiên. Ví dụ, các trạm gốc pico, micro, macro.

• Hỗ trợ phân tích và tích hợp các chức năng ASN mềm dẻo trong các triển khai mạng ASN hợp lí để cho phép sử dụng cân bằng tải để sử dụng hiệu quả phổ tần vô tuyến và các tài nguyên mạng.

Các đặc trưng thêm vào liên quan đến quản lý và hiệu suất của kiến trúc mạng WIMAX gồm có:

• Hỗ trợ tính đa dạng của máy khách online và offline đang cung cấp, kết nạp, và kế hoạch quản lý dựa vào các chuẩn công nghiệp mở, cơ sở IP, được triển khai rộng.

• Giúp đỡ các dịch vụ qua không khí (OTA) cho các MS đầu cuối đang cung cấp và nâng cấp phần mềm.

• Giúp đỡ sử dụng nén tiêu đề và/hoặc nén tải để sử dụng hiệu quả các tài nguyên vô tuyến WIMAX.

Khả năng khai thác liên mạng đa nhà cung cấp:

Hướng giải pháp khác của kiến trúc mạng WIMAX là hỗ trợ tính thao tác giữa thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau trong một ASN và qua các ASN. Như đã nói rõ, tính thao tác sẽ gồm có thao tác giữa:



• BS và thiết bị xoay hướng (backhaul) trong một ASN.

• Các thiết bị ASN thay đổi (có thể từ các nhà cung cấp khác nhau) và CSN, với tối thiểu hoặc không suy thóai chức năng hoặc khả năng của ASN.

Chuẩn IEEE 802.16 định nghĩa đa lớp con hội tụ. Khung kiến trúc mạng WIMAX hỗ trợ tính đa dạng của các loại CS gồm có: CS Ethernet, CS Ipv4, CS IPv6.

Chất lượng dịch vụ:

Kiến trúc mạng WIMAX cung cấp để hỗ trợ các cơ cấu QoS. Cụ thể là, nó cho phép hỗ trợ mềm dẻo sử dụng đồng thời một thiết lập thay đổi khác nhau các dịch vụ IP. Kiến trúc hỗ trợ:

• Các mức khác nhau của QoS - bản chất thô (mỗi người sử dụng/đầu cuối) và/hoặc bản chất tốt (mỗi luồng dịch vụ trên mỗi người sử dụng/đầu cuối).

• Điều khiển thừa nhận.

• Quản lý băng tần.

• Triển khai các chính sách như được định nghĩa bởi các nhà khai thác khác nhau cho QoS dựa vào các SLA của họ (gồm có chính sách bắt buộc mỗi người sử dụng và nhóm người sử dụng như các factor giống như vị trí, thời gian...). Sử dụng phạm vi rộng là thực hiện các cơ cấu IETF chuẩn để định nghĩa chính sách quản lý và chính sách bắt buộc giữa các nhà khai thác.

Đặc điểm mạng WIMAX mềm dẻo cho phép các triển khai khác nhau cấu hình mạng dịch vụ truy nhập (ASN) cụ thể là sơ lược ASN, gồm có cả các kiến trúc được phân phối và kiến trúc được tập trung. Hơn nữa, diễn đàn WIMAX đang phát triển một khung thao tác trong thao tác trong ASN và thao tác liên ASN qua các nhà cung cấp khác nhau được đảm bảo.

3.2.4.2. Hiệu suất wimax di động a. Các thông số hệ thống WIMAX di động

Từ khi WIMAX di động dựa vào OFDMA theo tỉ lệ, nó có thể được cấu hình linh hoạt để hoạt động trên các băng tần khác nhau bằng cách điều chỉnh các thông số hệ thống. Chúng ta coi như một hệ thống WIMAX di động với các đặc điểm sau đây như một trường hợp nghiên cứu cho sự đánh giá hiệu suất hệ thống WIMAX di động. Trong các bảng sau đây, bảng 3.7 cung cấp các thông số hệ


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp thống, bảng 3.8 tổng kết các thông số OFDMA, và bảng 3.9 biểu diễn mô hình phổ biến được sử dụng cho sự đánh giá hiệu suất.


Số tế bào 3-sector 19

Tần số hoạt động 2500 MHz

Phân kênh TDD

Băng thông kênh 10 MHz

Khoảng cách BS-BS 2.8 Km

Khoảng cách BS-SS nhỏ nhất 36 m

Mẫu anten 700 (-3 dB) với Tỉ số trước-sau 20 dB

Chiều cao BS 32 m

Chiều cao đầu cuối di động 1.5 m

Khuyếch đại anten BS 15 dBi

Khuyếch đại anten MS -1 dBi

Công suất PA BS lớn nhất 43 dBm

Công suất PA đầu cuối di động lớn nhất

23 dBm

Tỉ lệ anten Tx/Rx của BS Tx: 2 hoặc 4; Rx: 2 hoặc 4

Tỉ lệ anten Tx/Rx của MS Tx:1; Rx:2

Hình tạp âm BS 4 dB

Hình tạp âm MS 7 dB

Bảng 3.7: Các thông số hệ thống WIMAX di động




Băng thông kênh hệ thống (MHz) 10

Tần số lấy mẫu (Fp trong MHz) 11.2

Cỡ FFT (NFFT) 1024

Khoảng tần số sóng mang con 10.94 KHz

Thời gian kí hiệu có ích (Tb=1/f) 91.4 ms


Thời gian kí hiệu OFDMA (T s=Tb+Tg)

102.9 ms

Độ dài khung 5 ms

Số kí hiệu OFDMA 48

Số sóng mang con vô hiệu 184

Số sóng mang con hoa tiêu 120

Số sóng mang con dữ liệu 720

DL PUSC

Số kênh con 30

Số sóng mang con vô hiệu 184

Số sóng mang con hoa tiêu 280

Số sóng mang con dữ liệu 560

UL PUSC

Số kênh con 35

Bảng 3.8: Các thông số OFDMA




Mô hình truyền dẫn COST 231

SD che chắn thông thường (σ s) 8 dB

Tương quan che chắn BS 0.5

Tổn thất thâm nhập 10 dB

Bảng 3.9: Mô hình truyền dẫn

b. Dự kiến liên kết WIMAX di động

Tính toán dự kiến liên kết sau đây dựa vào các thông số hệ thống và mô hình kênh phổ biến trong bảng 7-9 trong mục trên. Giá trị 5.56 dB được sử dụng cho dự trữ mất dần bóng trong bảng đảm bảo mật độ phổ biến 75% tại cạnh tế bào và mật độ phổ biến 90% tại vùng trung tâm. Dự trữ nhiễu là 2 dB cho DL và 3 dB cho UL đặc biệt thừa nhận dùng lại tần số (1, 1, 3)7. Dự trữ nhiễu có thể được giảm 0.2 dB tại mẫu dùng lại (1, 3, 3) nhưng giá trị của hiệu quả phổ tần giảm. Phân tập vi mô thu được là 4 dB thừa nhận sự tương quan pha đinh bóng 0.5. Dải tế bào có thể được ước tính từ dự kiến liên kết sử dụng một số các mô hình phổ biến như mô hình phổ biến Hata COST 231 và mô hình Erceg-Greenstein. Mô hình phổ biến Hata COST 231 dựa vào các kết quả kinh nghiệm trong băng tần 2 GHz và hướng tới thực hiện dự báo rất vừa phải cho 2.5 GHz. Mô hình Erceg-Greenstein là mô hình khác thường được sử dụng trong dải tần số này và các dải báo trước khoảng chừng lớn hơn 70%. Cũng chú ý rằng tổn thất đường cho phép lớn nhất là 128.2 dB, các tương ứng với một tốc độ dữ liệu cạnh tế bào DL của 5.76 Mbps và tốc độ dữ liệu canh tế bào của 115 kbps; Các tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều so với các hệ thống 3G. tốc độ dữ liệu cao hơn tại cạnh tế bào và kết quả tần số sóng mang cao hơn khi cỡ tế bào nhở hơn. Như một sự lựa chọn, dự kiến liên kết tốt hơn và cỡ tế bào lớn hơn có thể được hoàn tất tại các tốc độ dữ liệu cạnh tế bào thấp hơn, như biểu diễn trong các bảng 3.10 và 3.11.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Đường lên WIMAX di động Các bộ phận trạm gốc MAP PUSC-lưu lượng Đơn vịCông suất Tx trên phần tử anten 10.0 10.0 10.0 Watt Số phần tử anten phát 2 2 2 Độ lợi kết hợp tuần hoàn 3.0 3.0 3.0 dB Độ lợi anten Tx 15.0 15.0 15.0 dBi Độ lợi tăng công suất hoa tiêu -0.7 -0.7 -0.7 dB EIRP 57.3 57.3 57.3 dBm Vùng hoán vị gốc PUSC PUSC PUSC Số sóng mang con đang sử dụng 840 840 840 Công suất trên sóng mang con đang sử dụng 28.1 28.1 28.1 dBm

Khối di động (máy thu phát cầm tay ngoài trời) Độ lợi anten Rx -1.0 -1.0 -1.0 dBi Độ lợi phân tập anten Rx 3.0 3.0 3.0 dB Hình nhiễu Rx 7.0 7.0 7.0 dB Các dự trữ Độ dư suy hao loga thông thường 5.56 5.56 5.56 dB Độ dư pha đinh nhanh 6.0 2.0 2.0 dB Độ dư nhiễu 2.0 2.0 2.0 dB Tổn thất chướng ngại vật 10.0 10.0 10.0 dB Độ dư tổng 23.56 19.56 19.56 dB Độ nhạy Rx di động Tạp âm nhiệt -174 -174 -174 dBm/Hz Khoảng cách sóng mang con 10.94 10.94 10.94 KHz Điều chế QPSK 1/8 QPSK 1/2 16QAM 1/2 SNR được yêu cầu -3.31 3.49 8.93 dB Delta từ khoảng cách cự ly tế bào giới hạn 0.82

Tốc độ dữ liệu lưu lượng DL 2.88 5.76 Mbps Độ nhạy Rx (trên mỗi sóng mang con) -129.9 -123.2 -117.7 dBm

Độ nhạy Rx (hợp lại) -100.7 -93.9 -88.4 dBm Độ lợi hệ thống 160.0 153.3 147.8 dB Tổn thất đường truyền cho phép lớn nhất 136.4 133.7 128.2 dB

Bảng 3.10: Dự toán đường DL cho WIMAX di động



Khối di động (thiết bị cầm tay)

Kênh FB Cấp phát lưu lượng Đơn vị

Công suất Tx trên phần tử anten

200 200 200 mw

Số phần tử anten Tx

1 1 1

Độ lợi anten Tx -1.0 -1.0 -1.0 dBi

EIRP 22.0 22.0 22.0 dBm

Vùng hoán vị Kênh FB PUSC PUSC

Các sóng mang con sẵn có

70 840 840

Số kênh con được cấp phát

2.5 3 9

Số sóng mang con được cấp phát

70 72 216

Số sóng mang dữ liệu được cấp phát

60 48 144

Công suất trên mỗi sóng mang con đang sử dụng

3.56 3.44 -1.33 dBm

Độ lợi anten Rx 15.0 15.0 15.0 dBi

Độ lợi phân tập anten Rx

3.0 3.0 3.0 dBi

Hình nhiễu Rx 4.0 4.0 4.0 dB

Độ dư suy hao loga thông

5.56 5.56 5.56 dB


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp thường

Độ dư pha đinh nhanh

4.0 2.0 2.0 dB

Độ dư nhiễu 3.0 3.0 3.0 dB

Tổn thất chướng ngại vật

10.0 10.0 10.0 dB

Độ dư tổng 22.56 20.56 20.56 dB

Tạp âm nhiệt -174 -174 -174 dBm/Hz

Khoảng cách sóng mang con

10.94 10.94 10.94 KHz

Loại điều chế Ranging QPSK1/8 QPSK1/8

SNR được yêu cầu

-6.0 -2.5 -2.5 dB

Delta từ khoảng cách cự ly tế bào giới hạn

0.66

Tốc độ dữ liệu lưu lượng UL

38 115 Kbps

Độ nhạy Rx (trên mỗi sóng mang con)

-135.6 -132.1 -132.1 dBm

Độ nhạy Rx (hợp lại)

-117.8 -111.1 -108.8 dBm

Độ lợi hệ thống 157.2 153.5 148.8 dB

Tổn thất đường truyền cho phép lớn nhất

134.6 133.0 128.2 dB

Bảng 3.11: Dự toán đường UL cho WIMAX di động


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp c. Độ tin cậy và mào đầu MAP WIMAX di động

Thông tin điều khiển WIMAX di động nằm trong định dạng của các bản tin MAP tại điểm bắt đầu của mỗi khung. Các bản tin MAP điều khiển cấp phát DL và UL. Các bản tin MAP cho phép điều khiển linh hoạt việc cấp phát tài nguyên trong cả UL và DL để cải thiện hiệu quả phổ tần và QoS.

Khi các bản tin MAP chứa đựng thông tin cấp phát tài nguyên cho khung nguyên vẹn, độ tin cậy của các bản tin MAP quyết định hiệu suất hệ thống. Mật độ kênh điều khiển DL được mô phỏng sử dụng cấu hình mô phỏng biểu diễn trước đây với và không phân tập phát dịch theo chu kì (CSTD). CSTD là một thích ứng của phân tập trễ các hệ thống OFDM. Với CSTD, mỗi phần tử anten trong trong ma trận phát gửi một phiên bản dịch vòng của mỗi kí hiệu OFDM miền thời gian (với kí hiệu b), x(n, b) (0<=n<=N-1, trong đó N là cỡ FFT hệ thống). Vídụ, nếu có Mb anten phát tại trạm gốc và nếu anten 1 gửi một phiên bản không dịch của kí hiệu OFDM, thì lúc đó anten m phát kí hiệu OFDM tương tự, nhưng được dịch vòng bởi (m-1)D mẫu miền thời gian. Chú ý rằng mỗi anten thêm vào một tiền tố tuần hoàn sau kí hiệu OFDM dịch vòng và vì vậy sự bảo vệ trải trễ được xuất hiện bởi tiền tố tuần hoàn là không bị ảnh hưởng bởi CSTD.

Hình 3.12: Mô phỏng hiệu năng vùng phủ kênh điều khiển cho kênh TU

Hình 3.12 biểu diễn chức năng phân bố cộng dồn (CDF) của mật độ kênh điều khiển cho các tốc độ lặp lại thay đổi với 1, 2, và 4 anten sử dụng mô hình phổ biến được định nghĩa trong bảng 3.9. Nếu quan sát trong hình thấy rằng nó sử dụng CSTD với 2 anten phát và thu, mã CTC R=1/2 với lặp lại của 6, mật độ tế bào khoảng chừng 95% đạt được tại điểm hoạt động PER 1%. Nên chú ý rằng hiệu suất


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp MAP có thể được tăng cao hơn bởi sử dụng một hình mạng nhiễu (interference canceller) tại khối di động.

Cỡ bản tin MAP là thay đổi. Nó thay đổi với số người sử dụng được cấp phát trong một khung. Khi mạng được thống trị bởi lưu lượng dữ liệu lớn giống như lưu lượng FTP và HTTP, số người sử dụng được lập lịch trên khung là nhỏ (nhỏ hơn 10). Trong trường hợp này, cấp phát tài nguyên được thực hiện hiệu quả hơn và các bản tin MAP chính bao gồm mào đầu MAP cố định. Mào đầu MAP trong trường hợp này là đặc thù khoảng 10% trong một kênh 10 MHz với cỡ khung 5 ms. Khi mạng được thống trị bởi lưu lượng VoIP, số người sử dụng được lập lịch trên khung phải lớn. Mào đầu MAP tăng tuyến tính khi số người sử dụng được lập lịch tăng.

Hình 3.13: Burst sub - MAP

Để điều khiển mào đầu MAP, WIMAX di động cung cấp các MAP con đa hướng, cái này cho phép các bản tin đa MAP con được gửi tại các tốc độ dữ liệu khác nhau tới các người sử dụng với SINR khác nhau. Vì vậy, trong khi các bản tin quảng bá được gửi tại độ tin cậy cao nhất cần được phù hợp với mật độ cạnh tế bào, các bản tin điều khiển chung, thí dụ cấp phát lưu lượng, có thể được phát hiệu quả hơn theo điều kiện SINR người sử dụng. Như biểu diễn trong hình 3.13, phần trăm lớn của vùng mật độ có thể hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn so với QPSK 1/12 tại PER 1% (hầu hết 60% cho QPSK 1/2). Vì vậy, với các bản tin MAP con đa hướng, mào đầu điều khiển có thể được giảm đáng kể. Ngay cả với một số lớn người sử dụng (20 người sử dụng trong DL và 20 người sử dụng trong UL) trong một khung, mào đầu MAP nhỏ hơn 20%. Vì vậy, bản tin điều khiển WIMAX di động là rất mềm dẻo cho thông tin dữ liệu. Nó có đủ độ tin cậy và mào đầu vừa phải phụ thuộc và tải trọng mạng và các ứng dụng được phụng vụ.

d. Hiệu suất hệ thống WIMAX



Mô phỏng dựa vào phương pháp ước lượng 1xEVDV đã được thực hiện để ước định hiệu suất của WIMAX di động. Các thông số hệ thống cho hệ thống WIMAX di động được miêu tả trong bảng 3.7, 3.8 và 3.9 trong mục 2.2.4.1. Mô phỏng hiệu suất thừa nhận các người sử dụng hỗn tạp với hoà lẫn các người sử dụng di động được miêu tả trong bảng 3.12 và 3.13.

Mô hình kênh

Đường 1 (dB)

Đường 1 (dB)

Đường 1 (dB)

Đường 1 (dB)

Đường 1 (dB)

Đường 1 (dB)

Rake finger

ITU Ped. B Ch-103

-3.92 -4.82 -8.82 -11.92 -11.72 -27.82 1.2.3.4.5.6

ITU Veh. A Ch-104

-3.14 -4.14 -12.14 -13.14 -18.14 -23.14 1.2.3.4.5.6

Bảng 3.12: Các mô hình kênh đa đường cho mô phỏng hiệu năng

Mô hình kênh Số đường Tốc độ Phading Chỉ định xác xuất

ITU Ped. B Ch- 103

6 3 km/h Jakes 0.60

6 30 km/h Jakes 0.30 ITU Veh. A Ch-104

6 120 km/h Jakes 0.10

Bảng 3.13: Mô hình kênh người sử dụng hỗn hợp cho mô phỏng hiệu năng

Có 10 người trên một sector. Lưu lượng được thừa nhận là lưu lượng FTP đệm. Lập lịch cân xứng hợp lí được thừa nhận. Mỗi trạm gốc được cấu hình với 3 sector với một tế bào và hệ số dùng lại tần số gần bằng 1. Ước tính kênh Ideal và thích ứng liên kết cũng được thừa nhận. Tần số sóng mang cho mô phỏng WIMAX di động là 2.5 GHz. Mào đầu khung là sự giải thích cho sự mở đầu, MAP OH, và kênh điều khiển UL là 7 kí hiệu OFDMA trong DL và 3 trong UL. Kí hiệu 1 được cấp phát cho TTG cho một tổng của 11 kí hiệu mào đầu và 37 kí hiệu dữ liệu cho cả DL và UL. Cấu hình và các chi tiết được thừa nhận được liệt kê trong bảng 3.14. Hiệu suất được tổng kết trong bảng 3.15 với sự thực hiện TDD với băng tần kênh 10 MHz, cấu hình anten SIMO và MIMO và các tỉ lệ DL/UL 28:9 và 22:15. Các


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp kết quả biểu diễn rằng hệ thống WIMAX di động có hiệu quả phổ tần cao. Với hai anten thu, hiệu quả phổ tần sector DL là khoảng 1.2 bits/sec/Hz và hiệu quả phổ tần sector UL là 0.55 bits/sec/Hz. Với MIMO 2x2, hiệu quả phổ tần được cải thiện hơn khoảng 55% tới 60% trong DL và khoảng 35% trong UL. Hiệu quả phổ tần cao kết hợp với băng tần kênh rộng cung cấp độ thông qua sector rất cao cho hệ thống WIMAX di động.

Các thông số Giá trị

Cấu hình tế bào 3 sector/tế bào

Dùng lại tần số 1, 1, 3

Số người sử dụng/sector 10

Loại lưu lượng Đệm đầy đủ

Ước tính kênh Lý tưởng

PHY abstraction EESM

Lập lịch Quyền sở hữu tỉ lệ hợp lí

Thích ứng liên kết Hiện thực với trễ hồi tiếp

Cấu hình anten 1x2, 2x2

DL Alamouti STC, VSM Hỗ trợ MIMO

UL SM cộng tác

Chuyển mạch MIMO Chuyển mạch STC/VSM thích ứng

HARQ CC, 3 truyền lại

Mã hóa CTC

Mào đầu khung 11 kí hiệu OFDM (7 DL, 3 UL, 1 TTG)

Số kí hiệu dữ liệu trên khung 37

A 28:9 Tỉ lệ DL/UL

B 22:15

Bảng 3.14: Cấu hình WIMAX di động



Với MIMO 2x2 và một tỉ lệ DL/UL 3:1, độ thông qua sector DL là 13.60 Mbps và độ thông qua sector UL là 1.83 Mbps; với một tỉ lệ DL/UL 3:2, độ thông qua sector là 10.63 Mpbs và 3.05 Mbps cho DL và UL. Độ thông qua dữ liệu sector cao là tính chất để cho phép các dịch vụ dữ liệu băng rộng gồm video và VoIP.

Nên chú ý rằng 11 kí hiệu của mào đầu là một ước tính vừa phải cho mào đầu. Với các ứng dụng dữ liệu nhiều hơn, lưu lượng là lớn và WIMAX có thể hoạt động hiệu quả hơn với ít mào đầu. Thêm nữa, kênh con trong trường hợp này coi như là kênh con phân tập PUSC và lập lịch lựa chọn tần số không được đưa vào tính toán trong mô phỏng. Với kênh con AMC lựa chọn tần số, hiệu quả phổ tần có thể được tăng cao hơn khoảng 15 tới 25%. Vì vậy, với một hệ thống WIMAX di động, hiệu quả phổ tần và độ thông qua có thể được cải thiện cao hơn khoảng 20 tới 30% so với các kết quả biểu diễn trong bảng 2.15. Cải thiện hiệu quả phổ tần cho trường hợp này được mô tả trong hình 3.14 cho cấu hình anten MIMO 2x2.

Trường hợp DL: 28 kí hiệu dữ liệu

UL: 9 kí hiệu dữ liệu

DL: 22 kí hiệu dữ liệu

UL: kí hiệu dữ liệu

Anten Đường Độ thông qua sector

Hiệu quả phổ tần

Đô thông qua sector

Hiệu quả phổ tần

DL 8.8 Mbps 1.19 bps/Hz 6.6 Mbps 1.07 bps/Hz SIMO

UL 1.38 Mbps 0.53 bps/Hz 2.20 Mbps 0.57 bps/Hz

DL 13.60 Mbps 1.84 bps/Hz 10.63Mbps 1.73 bps/Hz MIMO

UL 1.83 Mbps 0.70 bps/Hz 3.05 Mbps 0.79 bps/Hz

Bảng 3.15: Hiệu năng hệ thống WIMAX di động



Hình 3.14: Cải thiện hiệu quả phổ tần với tối ưu WIMAX

Ưu điểm khác của hệ thống WIMAX di động là nó có khả năng cấu hình lại động tỉ lệ DL/UL để thích ứng với lưu lượng mạng để cực đại hóa sử dụng phổ tần. Điều này được mô tả trong hình 3.15, trong đó các đường chéo song song miêu tả các giá trị cơ sở mô tả trong bảng 3.15. Nó mô tả rằng độ thông qua sector DL cực đại có thể lớn hơn 20 Mbps và độ thông qua sector UL cực đại có thể lớn hơn 8 Mbps. Với một dải tỉ lệ DL/UL điển hình giữa 3:1 và 1:1, độ thông qua sector DL có thể thay đổi giữa 10 Mbps và 17 Mbps; độ thông qua sector UL có thể thay đổi giữa 2 Mbps và 4 Mbps.

Các kết quả ở đây dựa vào WIMAX di động cấu hình MIMO (2x2) cơ sở. Cải thiện hiệu suất cao hơn có thể được thực hiện với các đặc trưng ưu điểm WIMAX di động giống như AAS.

Hình 3.15: Độ thông qua với các tỉ số DL/UL thay đổi và tối ưu WIMAX



3.2.4.3. Hiệu năng giữa wimax – evdo – hspa Trong phần này, hiệu năng của WIMAX di động được so sánh với EVDO và

HSPA. UTRAN-LTE là sự phát triển hơn của 3G được đặt kế hoạch bởi 3GPP nhưng công việc ở trong phạm vi hoạt động dễ dàng và các đặc điểm hiệu năng lập kế hoạch không được xác định rõ. Vì vậy, LTE không có trong phân tích so sánh. Mặt khác EVDO và HSPA được xác định rõ và có đường thời gian sản phẩm giống như WIMAX. Để cung cấp so sánh định lượng hiệu năng hệ thống của WIMAX di động, 1xEVDO và HSPA, hệ phương pháp ước lượng 1xEVDO được thừa nhận chung [28, 29, 30] được sử dụng. Cấu hình hệ thống WIMAX di động dựa vào cấu hình tối thiểu đường cơ sở WIMAX Forum và được tổng kết trong bảng 3.16 và 3.17. Bảng 3.16 cũng bao gồm các tham số hệ thống EVDO và HSPA được sử dụng cho mô phỏng. Mô phỏng hiệu năng dựa vào truyền dẫn và mô hình người sử dụng pha trộn được tổng kết trong bảng 3.18 và 3.19.

Mỗi khung trong cấu hình WIMAX di động bao gồm 48 ký hiệu OFDM, 37 ký hiệu dữ liệu và 11 ký hiệu mào đầu ( 7 cho DL, 3 cho UL, và 1 cho TTG). 37 ký hiệu dữ liệu được chia ra để cung cấp tỷ số DL trên UL là 28:9 (xấp xỉ 3:1). Cấu hình được tổng kết trong bảng 5 được áp dụng cho 1xEVDO và HSPA cho so sánh hiệu năng định lượng. Sự khác nhau chủ yếu trong các tham số mô phỏng giữa WIMAX di động, EVDO và HSPA là:

EVDO và HSPA hoạt động ở tần số sóng mang là 2GHz so với 2.5GHz cho WIMAX di động. Trong phân tích này sự khác nhau về tần số đặt WIMAX di động ở một nhược điểm truyền lan không đáng kể so với hai công nghệ khác.

HSPA hoạt động trên hai kênh FDD 5 MHz và 1xEVDO - Rev A hoạt động trên hai kênh FDD 1.25MHz khi mà WIMAX di động hoạt động trên một kênh TDD 10MHz.

Với EVDO-Rev B đa sóng mang, sự thực hiện kênh FDD 3 sóng mang con 5MHz được lựa chọn để cung cấp một trường hợp có thể so sánh với kênh TDD 10MHz cho sự thực hiện WIMAX di động. EVDO-Rev B cũng giả thiết 64 QAM tuỳ chọn được sử dụng trong DL.



Các giá trị Các tham số

WIMAX di động 1xEVDO HSPA

Số cell của sector 3 19

Tần số hoạt động 2500 MHz 2000 MHz

Song công TDD FDD

Độ rộng băng tần 10 MHz 2x1.25 MHz 2x5 MHz

Khoảng cách BS tới BS 2.8 km

Khoảng cách từ máy di động tới BS tối thiểu

36m

Mẫu anten 70o (-3 DB) với tỷ số front-to-back 20 dB

Chiều cao BS 32m

Chiều cao đầu cuối di động 1.5 m

Độ lợi anten BS 15 dBi

Độ lợi anten MS -1 dBi

Công suất PA tối đa BS 43 dBm

Công suất PA tối đa đầu cuối MS

23 dBm

# của anten Tx/Rx BS Tx: 2; Rx: 2 Tx: 1; Rx: 2

# của anten Tx/Rx MS Tx: 1; Rx: 2 Tx: 1; Rx: 2

Số tạp âm BS 4 dB

Số tạp âm MS 7 dB

Bảng 3.16: Các tham số hệ thống 3G và WIMAX di động



Các tham số Các giá trị

Độ rộng băng tần kênh hệ thống (MHz) 10

Tần số lấy mẫu (Fp) (MHz) 11.2

Cỡ FFT (NFFT) 1024

Khoảng cách tần số sóng mang con 10.94 kHz

Thời gian ký hiệu hữu ích (Tb=1/f) 91.4 ms


Khoảng thời gian ký hiệu OFDMA (Ts=Tg+Tb) 102.9 ms

Khoảng thời gian khung 5 µs

Số các ký hiệu OFDMA 48

Các sóng mang con bằng không 184

Các sóng mang con hoa tiêu 120

Các sóng mang con dữ liệu 720

DL PUSC

Các kênh con 30

Các sóng mang con bằng không 184

Các sóng mang con hoa tiêu 280

Các sóng mang con dữ liệu 560

UL PUSC

Các kênh con 35

Bảng 3.17: Các tham số OFDMA WIMAX di động



Các tham số Giá trị

Mô hình truyền dẫn COST 231 ngoại ô

SD che chắn chuẩn log ( ss ) 8 dB

Tương quan che chắn BS 0.5

Tổn thất xuyên qua 10 dB

Bảng 3.18: Mô hình truyền dẫn

Mô hình kênh

Mô hình đa đường

# của các ngón (finger)

Tốc độ Phading Xác xuất

chỉ định

Mô hình A Đi bộ A 1 3 km/h Jakes 30%

Mô hình B Đi bộ B 3 10 km/h Jakes 30%

Mô hình C Đi xe A 2 30 km/h Jakes 20%

Mô hình D Đi bộ A 1 120 km/h Jakes 10%

Mô hình E Một đường

1 0, fDoppler=1.5 Hz

Hệ số Rician

K=10 dB

10%

Bảng 3.19: Các mô hình đa đường để mô phỏng hiệu năng

Với tất cả các trường hợp 3G, thừa nhận một anten Tx và 2 anten Rx (1x2, SIMO) với các máy thu RAKE trong cả DL và UL. Đối với WIMAX di động, MIMO 2x2 với mã hóa thời gian không gian (STC) và ghép kênh không gian chiều đứng (VSM) với chuyển mạch MIMO thích ứng (AMS) được giả thiết ở DL và giả thiết SM cộng tác hai người sử dụng ở UL. Tách sóng ký hiệu khả năng giống nhất (MLD) độ phức tạp thấp được giả thiết ở các máy thu trong cả DL và UL. Cấu hình này biểu diễn chức năng đường cơ sở như được chỉ rõ trong lý lịch hệ thống Phát hành-1 cho WIMAX di động.

Tất cả các hệ thống giả thiết một mẫu dùng lại tần số (1, 1, 3), sự trừu tượng EESM PHY [31] và ước tính kênh lý tưởng và tất cả đều áp dụng một mô hình kênh và hỗn hợp kênh như được biểu diễn trong bảng 3.18, 3.19. Mô hình kênh


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp không gian dựa vào mô hình kênh MIMO đường trễ [32] với các thành phần đa đường được định nghĩa trong bảng 3.19 và tương quan không gian 0.2. Hiệu năng lưu lượng bộ đệm đầy được mô phỏng với 10 người sử dụng tích cực trong mỗi sector (30 sector trên một cell). HARQ, mã turbo, bộ lập lịch công bằng thích hợp và thích ứng liên kết của mỗi hệ thống được tối ưu hóa theo các đặc điểm kĩ thuật của nó. Các kết quả mô phỏng được tổng kết trong bảng 3.20 giả sử rằng tỉ số DL/UL =3:1 cho WIMAX di động. Các kết quả mô phỏng biểu diễn rõ ràng các ưu điểm hiệu quả phổ và thông lượng sector của WIMAX di động hơn cả 1xEVDO [21, 33, 34] và HSPDA/HSPA [35]. Vì chỉ có ba sóng mang con 1.25 MHz được hỗ trợ cho kênh có độ rộng băng tần là 5 MHz nên hiệu quả phổ UL cho EVDO-RevB là khoảng 25% nhỏ hơn hiệu quả phổ của 1xEVDO-RevA. Tuy nhiên hiệu quả phổ EVDO-RevB DL cải tiến nhỏ như một kết quả của đặc điểm 64QAM lựa chọn trong kênh DL. Hiệu quả phổ cho WIMAX di động với MIMO là 1.91 bps/sector trong DL và 0.84 bps/Hz/sector trong UL. Mặt khác các hệ thống 3G hiệu quả phổ trải từ 0.78 tới 0.93 bps/Hz/sector trong DL và 0.14 tới 0.36 bps/Hz/sector trong UL. Độ lợi hiệu quả phổ cho WIMAX di động đạt được với không có sự phức tạp nào thêm tại phía khách do truy cập đường lên trực giao, lập lịch UL và ghép kênh không gian cộng tác UL.

Tham số 1xEVDO Rev A

3xEVDO Rev B HSPDA HSPA WIMAX di

động

Song công FDD FDD FDD FDD TDD

Phổ chiếm giữ (MHz)

2.5 10 10 10 10

DL 1.25 5 5 5 BW kênh (MHz)

UL 1.25 5 5 5

DL/UL=3

DL 0.85 0.93 0.78 0.78 1.91 Hiệu quả phổ (bps/Hz)

UL 0.36 0.28 0.14 0.30 0.84

DL 1.06 4.65 3.91 3.91 14.1 Thông lượng thông tin mạng/kênh/sector (Mbps)

UL 0.45 1.39 0.70 1.50 2.2

Bảng 3.20: So sánh hiệu năng.



Bảng 3.20, tổng kết hiệu năng của WIMAX di động với cấu hình MIMO 2x2 và tỷ số DL/UL = 3:1. Tuy nhiên WIMAX di động hỗ trợ các cấu hình mềm dẻo và các tỷ số DL/UL từ 3:1 tới 1:1. Hơn nữa, mặc dù cấu hình MIMO 2x2 được yêu cầu trong lý lịch hệ thống Phát hành-1, các cấu hình SIMO 2x2 được dùng trong các phát hành sản phẩm sớm. Các giả thiết cho cấu hình SIMO tương tự như MIMO 2x2 ngoại trừ STC và SM không hoạt động trong DL và MIMO cộng tác không hoạt động trong UL. Các kết quả hiệu năng MIMO và SIMO WIMAX di động với các tỷ số DL/UL bằng 1:1 và 3:1 được biểu diễn trong bảng 3.21. Để cung cấp so sánh các kết quả mô phỏng hoàn thiện hơn, các biểu đồ trong hình 3.18 và 3.19 tổng kết thông lượng dữ liệu và hiệu năng hiệu quả phổ cho tất cả các trường hợp được phân tích.

Ta thấy trong hình 3.18 và 3.19, ngay cả các triển khai WIMAX di động với SIMO lúc đầu cũng đã thực hiện tốt hơn EVDO và HSPA. Trong cùng phổ tần chiếm giữ. WIMAX di động với SIMO cung cấp lợi thế thông lượng DL 28 tới 96% so với 3xEVDO Rev B và 52 tới 133% so với HSPA phụ thuộc vào thành phần DL/UL.

SIMO MIMO Thông số

DL/UL=1 DL/UL=3 DL/UL=1 DL/UL=3

DL 1.10 1.23 1.71 1.91 Hiệu quả phổ tần (bps/Hz)

UL 0.69 0.61 0.94 0.84

DL 5.9 9.1 9.2 14.1 Độ thông qua thông tin thực trên kênh/sector (Mbps)

UL 3.1 1.6 4.2 2.2

Bảng 3.21: So sánh SIMO/MIMO WIMAX di động



Hình 3.16: So sánh thông lượng kênh/sector

Hình 3.17: So sánh hiệu quả phổ

Chú ý rằng 11 ký hiệu cho mào đầu kênh điều khiển được giả sử trong phân tích trước là một ước tính dè dặt cho các mô hình lưu lượng sử dụng để phân tích so sánh. Với hầu hết các ứng dụng dữ liệu, lưu lượng là cụm và WIMAX di động dưới các điều kiện đó có thể hoạt động với mào đầu ít hơn và do đó đạt được hiệu quả phổ cao hơn các giá trị được chỉ ra trong bảng 3.20 và 3.21.

Hơn nữa, kênh con được xét trong trường hợp này là kênh con hóa phân tập PUSC và độ lợi lập lịch lựa chọn tần số không được đưa vào trương mục trong mô phỏng. Với kênh con hóa AMC lựa chọn tần số, hiệu quả phổ cho WIMAX di động có thể tăng nhiều hơn từ 15 tới 25%. Do đó, với hệ thống WIMAX di động tối ưu và lưu lượng dữ liệu cụm, hiệu quả phổ và thông lượng có thể được cải tiến hơn từ 20 đến 30%. Sự cải tiến thông lượng kênh/sector và hiệu quả phổ cho hệ thống WIMAX di động dưới những điều kiện này như được so sánh với các kết


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp quả mô phỏng minh hoạ trong hình 3.18 với cấu hình MIMO (2x2). Với hiệu năng thêm vào này hiệu quả phổ cho WIMAX di động sẽ tốt hơn 2 đến 3 lần các hệ thống 3G và với tỷ số DL/UL = 3:1 thông lượng sector DL lớn hơn 18Mbps và thông lượng sector UL lớn hơn 2.8Mbps. Hiệu quả phổ cao kết hợp với các độ rộng băng tần kênh lên tới 20MHz cung cấp khả năng thông lượng sector rất cao cho các hệ thống WIMAX di động so với các hệ thống 3G. Hiệu năng thông lượng này làm cho ghép kênh dữ liệu hiệu quả và góc trễ dữ liệu thấp. Đó là các thuộc tính chủ yếu cho các dịch vụ di động băng rộng như dữ liệu, video và VoIP.

Hình 3.18: WIMAX di động tối ưu với MIMO (2x2)

Chú ý rằng mô phỏng hiệu năng này được dựa vào cấu hình MIMO (2x2) đường cơ sở WIMAX di động. Hơn nữa các cải tiến hiệu năng có thể được thực hiện với các đặc điểm WIMAX di động tiên tiến tuỳ chọn như được trình bày trong WIMAX di động phần I, ví dụ như AAS.



Chương 4. Ứng dụng

4.1. Sự ra đời, phát triển và ứng dụng trên phạm vi thế giới

4.1.1. Khó khăn Khi thị trường WIMAX phát triển, các nhà cung cấp dịch vụ mạng không

ngừng nghiên cứu triển khai mạng WIMAX di động để nắm giữ thị phần và trở thành một nhà cung cấp các dịch vụ cầm tay và di động chủ chốt.

Thiết bị WIMAX di động ban đầu sẽ bao gồm các thiết bị thuê bao dạng notebook như thẻ PCMCIA mini, PCI Express, PCI Express mini, các Module USB,...) và các thiết bị để bàn. Dự kiến năm 2008 sẽ ra mắt các thiết bị di động tích hợp chip theo chuẩn WIMAX (WIMAX systems-on-chips) như máy tính xách tay, UMPC, PDA, máy điện thoại, điện thoại thông minh và các thiết bị không dây khác.

Điều quan tâm chủ yếu của các nhà nhà cung cấp dịch vụ đang triển khai mạng WIMAX hiện nay là:

Giảm chi phí vận hành.

Tăng lợi nhuận.

Giảm chi phí đầu tư.

Tăng thị phần.

Đưa các dịch vụ mới vào nhằm làm tăng doanh thu trên mỗi người sử dụng (ARPU).

Các thách thức chủ yếu đối với nhà cung cấp dịch vụ mạng dự kiến triển khai trong năm 2007 là:

Triển khai ngay để giữ một vị trí quan trọng trong các phân đoạn thị trường mới sắp bùng nổ.

Cung cấp các dịch vụ tiên tiến và đảm bảo nguồn vốn đầu tư của họ.

Xây dựng một biểu đồ triển khai.

Tạo sự khác biệt với các dịch vụ mới.

Theo kịp sự phát triển của công nghệ.



Tương lai cho băng rộng không dây có thể tóm gọn trong một từ: WiMax, còn được biết đến với cái tên IEEE 802.16. Chúng ta vẫn đang ở trong giai đoạn quảng cáo cho WiMax và các kết quả từ các cuộc thử nghiệm trong thế giới thực là không nhiều nhưng các tính năng kỹ thuật lõi cho giao thức này là rất ấn tượng.

Thuật ngữ WiMax có thể được hiểu tương tự như Wi-Fi, mặc dù trong khi phạm vi của Wi-Fi được tính bằng mét thì phạm vi của WiMax được tính bằng ki lô mét. Với phạm vi rộng lớn của WiMax, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ có thể phủ sóng toàn bộ các khu vực đô thị với chỉ một vài tháp. WiMax không phải là giải pháp duy nhất dành cho mạng băng rộng không dây - Hiperman của châu Âu (Mạng khu vực đô thị vô tuyến hiệu năng cao) đang được

phát triển nhưng không được xem như một ứng viên nặng ký.

Mặc dù không xảy ra ở giai đoạn này nhưng việc WiMax sẽ có các ứng dụng doanh nghiệp, thay thế Wi-Fi trong các doanh nghiệp là rất khả thi. Phạm vi tăng thêm của WiMax sẽ làm cho việc toàn bộ một toà nhà hay một khu trường có thể được phủ sóng bởi chỉ một điểm truy nhập đơn được quản lý trung tâm là hoàn toàn có thể.

Những người ủng hộ WiMax trước đây đã nói về những phạm vi lên tới 50 ki lô mét từ trạm gốc. Tuy nhiên, thực tế cho thấy những phạm vi này thu hẹp lại một chút. Những cuộc thử nghiệm thực tế trước đây đã cho thấy rằng bán kính từ 7 đến 15 ki lô mét là có thể đạt được từ những ăng ten được lắp đặt tốt và đây vẫn là một phạm vi rộng lớn đáng kể.

Tất nhiên, cái thu được lớn nhất đối với những người tiêu dùng là việc đưa vào sử dụng WiMax sẽ mang lại kết quả là thiết bị không còn là độc quyền và vì vậy sẽ rẻ hơn. Intel đã có kế hoạch để sản xuất các chipset tích hợp cả công nghệ WiMax và hầu hết các “ông lớn” khác trong ngành công nghiệp này đã bày tỏ sự ủng hộ của họ đối với WiMax.

Tốc độ của WiMax, cũng giống như tốc độ của các công nghệ độc quyền hiện nay, sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ lớn dải phổ mà các nhà cung cấp dịch vụ sẵn sàng mua và sử dụng và số lượng cell (ô) mà họ sẵn sàng mua. WiMax được thiết kế để hoạt động trên một dải phổ rộng lớn vì vậy về mặt lý thuyết ít nhất tốc độ dữ liệu tổng thể đến 70Mbit/s hoặc cao hơn là hoàn toàn có thể. Tuy nhiên, phổ


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp vô tuyến là không rẻ chút nào và chúng ta hy vọng rằng các nhà cung cấp dịch vụ sẽ nỗ lực hết sức để theo kịp với ADSL chứ không phải chạy vượt xa nó.

Thực tế có một vài “hương vị” của WiMax. Trước hết, chuẩn 802.16 vốn quy định rằng WiMax hoạt động trong phạm vi từ 10 đến 66GHz. 802.16 được theo sau bởi 802.11a vốn mở rộng dải phổ tới phạm vi từ 2 tới 11GHz là dải mang tính thực tế hơn vì đây là phạm vi mà hầu hết các nhà cung cấp đã có phổ. Nó có thể hoạt động trong các dải chưa được cấp phép nhưng có thể gặp phải nhiễu nghiêm trọng trong những dải này.

Tuy nhiên, chuẩn thu hút sự chú ý nhiều nhất của các nhà cung cấp dịch vụ là chuẩn 802.16e vẫn chưa được thông qua (ít nhất là cho đến thời điểm này). Viện Kỹ sư điện và điện tử, với bước đi chậm chạp thường thấy của họ, cuối cùng có thể khẳng định chuẩn này vào cuối năm nay hoặc đầu năm sau. 802.16e tích hợp các tính năng di động, cung cấp các dịch vụ tương đương với các dịch vụ băng rộng di động như iBurst/IntelliCell và 3G.

Về lâu dài, thách thức chính đối với các mạng băng rộng không dây sẽ không phải là công nghệ phân phát mà là phương tiện để hỗ trợ những người muốn sử dụng nó. Băng rộng không dây, giống như các dạng khác của công nghệ không dây, hoạt động theo kiểu môi trường dùng chung. Là một người sử dụng, bạn đang cạnh tranh để giành không gian trên sóng không trung với những người khác cũng đang cố sử dụng nó. 70Mbit/s trên một cell với WiMax nghe có vẻ rất nhiều nhưng đó là 70Mbit/s dùng chung giữa mọi người sử dụng cell đó. Giả sử hiện tại chúng ta có các dịch vụ ADSL cung cấp tốc độ 12Mbit/s. Tại tốc độ đó, chỉ có 6 người có thể đồng thời sử dụng một cell WiMax-không hẳn là một trường hợp tiết kiệm cho nhà cung cấp (tất nhiên, các nhà cung cấp có quá nhiều thuê bao sẽ giả định rằng không phải tất cả mọi người sẽ sử dụng dịch vụ cùng lúc). Mặc dù vậy, khi số lượng người thuê bao tăng lên, sẽ rất thú vị khi chứng kiến các nhà cung cấp băng rộng không dây xử lý các vấn đề của một hệ thống dùng chung tốt như thế nào.

4.1.2. Tình hình trên thế giới nói chung Do WiMAX có ưu điểm rất lớn trong tình hình phát triển hiện tại của các

công nghệ viễn thông hiện thời, đó là:

- WiMAX dễ dàng lắp đặt

- WiMAX có vùng bao phủ rộng lớn

- WiMAX có khả năng linh hoạt



- WiMAX là một công nghệ đa ứng dụng: tất cả các dịch vụ băng rộng.

- Là công nghệ đã được chuẩn hóa toàn cầu và ITU công nhận là tiêu chuẩn 3G IMT-2000 vào ngày 19/10/2007.

- Là công nghệ rất linh hoạt về phổ

- WiMAX có khả năng phù hợp với mọi loại địa hình và cung cấp với giá thành rẻ tương đương với ADSL hiện thời mạc dù mới chỉ là theo dự tính lắp đặt ban đầu cảu các nhà khai thác thử nghiệm.

Do vậy tình hình thử nghiệm và khai thác trên quy mô thế giới là rất khả quan và triển vọng.Tổng quan tình hình phát triển và sử dụng WiMAX trên thế giới như sau:

WiMAX giúp khách hàng kết nối Internet băng rộng không dây và có chi phí rẻ hơn nhiều so với việc triển khai Internet băng rộng qua cáp đồng, điều này sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà khai thác. Thực tế hiện nay, WiMAX đã được thương mại hoá ở Pakistan bởi nhà khai thác Wateen Telecom để cung cấp nhiều dịch vụ cho hộ gia đình, doanh nghiệp, thậm chí kết nối hệ thống ATM của các ngân hàng. Chỉ trong 9 tháng, Wateen Telecom đã phủ sóng WiMAX tại 14 tỉnh lớn của Pakistan. Và sau đó công việc còn tiếp tục tiến triển và phủ song WiMAX trên 17 tỉnh của Pakistan. Việt Nam có thể học mô hình triển khai WiMAX của Pakistan. Tại Đức, nhà khai thác mới tham gia thị trường Neckarcom đã tranh thủ lợi thế về giá của WiMAX để cung cấp truy cập băng rộng cho khách hàng. WorldMax, Hà Lan là nhà cung cấp dịch vụ đã chuyển phương thức kinh doanh của mình sang khai thác mạng bằng cách cung cấp băng thông rộng di động nhờ WiMAX với mô hình bán buôn dịch vụ VPN. Sprint của Mỹ triển khai WiMAX để thay đổi phương thức kết nối từ hạn chế sang truy cập mở tức là khi cầm một thiết bị bạn sẽ được kết nối mọi lúc mọi nơi.

Đây là bốn mô hình khai thác điển hình nhất trên thế giới hiện nay. Bốn mô hình triển khai WiMAX điển hình của bốn nhà khai thác ở các nước khác nhau có những nhu cầu khác nhau để thay đổi mô hình kinh doanh, cung cấp dịch vụ băng rộng… nhưng đều chọn WiMAX vì có chi phí hợp lý, đem lại hiệu quả kinh tế cho cả các nhà khai thác và khách hàng.

Ngoài ra còn rất nhiều quốc gia triển khai hạ tầng cơ sở và khai thác dịc vụ trên nền tảng công nghệ WiMAX, dưới đây là một số thử nghiệm của Motorola tại một số quốc gia:


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Triển khai WiMAX với Công ty Far EasTone Telecom tại Đài Loan

Motorola đã giành được hai hợp đồng triển khai hạ tầng mạng WiMAX với Công ty Far EasTone Telecom (FET) của Đài Loan trong khuôn khổ dự án M-Đài Loan quốc gia. Nền tảng của dự án sẽ được dựa trên hệ sinh thái WiMAX hoàn thiện để xây dựng một hệ thống mạng băng thông rộng trên toàn thành phố để cung cấp các dịch vụ di động tích hợp. Motorola có kinh nghiệm chuyên môn trong thiết kế, cung cấp và triển khai mạng lưới viễn thông hiện đại hỗ trợ môi trường đa nhà cung cấp, đã được chọn để giúp FET tiếp tục tăng trưởng. Là một trong những nhà khai thác viễn thông 2G/3G lớn nhất Đài Loan, FET sẽ triển khai mạng WiMAX trong 2 giai đoạn. Giai đoạn 1 sẽ bắt đầu vào tháng 10/2007 và dự kiến hoàn thành vào cuối tháng 12/2007. Giai đoạn 2 dự kiến kết thúc vào đầu năm 2008. Thử nghiệm WiMAX với Công ty Maxis tại Malaysia

Motorola và Tập đoàn Maxis Communications Berhad đã thực hiện thành công cuộc gọi đầu tiên ở điểm truy cập WiMAX di động tại Kuala Lumpur City Centre (KLCC), Trung tâm TP. Kuala Lumpur của Malaysia. KLCC là một trong 4 điểm thử nghiệm trực tiếp sử dụng giải pháp WiMAX của Motorola trên băng tần 2.5GHz. Sự kiện này cũng đánh dấu thử nghiệm WiMAX di động trực tiếp đầu tiên của Motorola ở khu vực Đông Nam Á. Chương trình thử nghiệm trực tiếp diễn ra tại 4 điểm ở trung tâm Kuala Lumpur, khi kết thúc vào Quý 2 năm 2007 sẽ cung cấp kết nối băng thông rộng không dây hoàn thiện cho hộ gia đình. Tất cả các điểm thử nghiệm được giám sát bởi Cổng Quản lý Hệ thống (Element Management System). Việc này sẽ giúp Maxis đánh giá được các khả năng định tuyến lưu lượng của WiMAX và thẩm định tính di động và hiệu năng của dòng giải pháp WiMAX di động của Motorola ở các dải tần 2.5GHz và 3.5GHz. Triển khai WiMAX với Công ty AGNI tại Bangladesh

Công ty Agni Systems Ltd, nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) ở Bangladesh, đã bắt đầu triển khai WiMAX theo từng giai đoạn để cung cấp truy cập băng thông rộng không dây tại Dhaka, thủ đô của Bangladesh, và sau đó sẽ phát triển sang các thành phố lớn khác. Việc triển khai của nhà cung cấp dịch vụ Internet 11 năm tuổi này dựa trên kinh nghiệm của Motorola trong việc triển khai thương mại các mạng WiMAX trên toàn thế giới. Toàn bộ dự án này dự kiến hoàn thành vào giữa năm 2008. Giai đoạn 1 triển khai giải pháp ngoài trời cố định sử dụng hệ thống Truy cập điểm (AP) serie 100 của Motorola. Giai đoạn 2 bắt đầu vào Quý 3 năm 2007, sẽ nâng cấp hệ thống của Agni thành hệ thống WiMAX di động 802.16-2005 sử dụng hệ thống Truy cập điểm WiMAX (WAP) serie 400 của Motorola với các kỹ thuật MIMO. Thử nghiệm WiMAX với Công ty SOFTBANK của Nhật Bản


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2006, Motorola ký hợp đồng với Công ty SOFTBANK Group triển khai mạng thử nghiệm WiMAX (IEEE 802.16e-2005) tại Tokyo. Motorola đang cung cấp hệ thống thử nghiệm đầu cuối bao gồm các điểm truy cập, mạng truy cập, và các thiết bị cầm tay di động WiMAX nguyên mẫu. Cuộc thử nghiệm này sẽ giúp SOFTBANK đánh giá tính hiệu quả của WiMAX, một công nghệ băng thông rộng không dây, và tiềm năng của nó trong các dịch vụ viễn thông đang phát triển của SOFTBANK. SOFTBANK có giấy phép khai thác thử nghiệm trong WiMAX di động do Bộ Nội vụ cấp với IEEE 802.16e-2005 là một chuẩn công nghệ băng thông rộng không dây từ tháng 12/2006, và đã bắt đầu thử nghiệm với mục tiêu là tiến tới thương mại hoá dịch vụ băng thông rộng không dây này.

Theo TS. Ray Owen, Giám đốc Công nghệ châu Á của Motorola, hiện nay WiMAX được triển khai trên toàn cầu ở dải tần 2.3 - 2.4GHz và 2.5 – 2.69 GHz. Mỗi nhà khai thác cần ít nhất 30MHz phân bổ trên toàn quốc. Phổ tần nên được phân bổ trên cơ sở trung lập công nghệ, hỗ trợ TDD, đảm bảo phổ tần dành cho cả băng rộng không dây chứ không chỉ để mở rộng dịch vụ thoại. Phổ tần 2,5GHz sẽ tận dụng được khả năng kinh tế của phổ tần này.

Hiện nay, trên thế giới đã 1272 giấy phép WiMAX được cấp, số lượng giấy phép đã tăng gấp đôi so với năm ngoái, phổ tần 2.5GHz có giấy phép nhiều nhất là 580 giấy phép, tiếp theo là phổ tần 3.5 với 563, 2.3 với 76, 3.3 với 8, 3.7 với 15 và 5.8 với 30 giấy phép. Malaysia, Hồng Kông và Singapore: 99,2% số người được hỏi cần WiMAX Motorola cũng cho biết Motorola đã tiến hành một cuộc thăm dò về WiMAX tại Malaysia, Hồng Kông, và Singapore trong 1 tháng cho thấy có tới 99,2% số người được hỏi muốn có WiMAX trong khu vực họ sinh sống. Gần một nửa số người được hỏi (45.5%) muốn có WiMAX để sử dụng dịch vụ băng thông rộng cá nhân - được kết nối Internet băng thông rộng tại nhà, nơi làm việc hay bất cứ đâu. Cuộc thăm dò dư luận trực tuyến này được thực hiện trong vòng một tháng từ 11/4/2007 đến 11/5/2007 với 1,388 người yêu thích công nghệ tại Đông Nam Á ở độ tuổi trung bình là 25. Theo cuộc thăm dò này, nhu cầu sử dụng phổ biến thứ hai (33.1%) là WiMAX cho kết nối di động - khả năng duy trì kết nối liên tục khi di chuyển. Công nghệ Wi-Fi hiện nay chỉ duy trì kết nối cho từng người sử dụng trong phạm vi truy cập nhất định, WiMAX di động giúp duy trì kết nối liên tục khi người sử dụng di chuyển từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khác. Một lý do khác nữa mà người tiêu dùng muốn có WiMAX là tốc độ download nhanh, ví dụ như tải video, truy cập từ xa tới IPTV và VoIP


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Thái Lan mới đây tuyên bố đã thử nghiệm thành công WiMAX di động đồng thời công bố kế hoạch triển khai ứng dụng thương mại công nghệ mạng không dây tốc độ cao này trong năm tới. Công nghệ WiMAX di động được triển khai thử nghiệm tại hai thành phố Bangkok và Phuket một năm trước đây dưới sự hợp tác của Motorola và nhà cung cấp dịch vụ cáp quang UIH. Kết quả của tiến trình thử nghiệm đã chính thức được công bố ngày hôm qua (19/3) tại triển lãm WiMAX World Asia Expo được tổ chức tại thành phố Bangkok. “Việc Motorola và UIH thử nghiệm thành công WiMAX có một ý nghĩa rất lớn. Nó chứng tỏ WiMAX là công nghệ không dây có tính khả thi cao trong việc triển khai ứng dụng cung cấp các dịch vụ băng thông rộng giá rẻ tới các khu vực nông thôn và vùng sâu vùng xa trong một thời gian ngắn,” Eric Starnes, Giám đốc Motorola khu vực Đông Nam Á, cho biết. WiMAX - đặc biệt là WiMAX di động – hiện đang thu hút được rất nhiều sự chú ý không chỉ ở Thái Lan mà ở cả khu vực Đông Nam Á. Nguyên nhân nằm ở chính điều kiện địa lý của khu vực. Đây là một khu vực có điều kiện địa lý phưc tạp nhiều vật cản. Thứ hai là bản thân WiMAX từ lúc thiết kế phát triển đã không thực sự là công nghệ di động nhưng lại có bán kính phủ song tương đối rộng. Tầm phủ sóng của WiMAX di động có thể lên tới khoảng 16km - lớn hơn rất nhiều tầm phủ sóng của công nghệ Wi-Fi hiện nay. Với một tầm phủ sóng như thế, công nghệ WiMAX thực sự có ưu thế trong điều kiện tự nhiên phức tạp ở khu vực Đông Nam Á. Hiện trên toàn cầu có khoảng 1,5 triệu người dùng WiMAX. Tuy nhiên, giới phân tích nhận định trong năm nay con số này có thể sẽ tăng lên tới 5 triệu và 35 triệu trong năm 2011.

Thị trường đang tiến tới các các dịch vụ băng thông rộng cá nhân dựa trên công nghệ WIMAX với các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu và Diễn đàn WIMAX đang hỗ trợ hoàn toàn cho hướng đi này. Hiện tượng gia tăng sử dụng các thiết bị cầm tay, PDA, máy tính xách tay... Đang mở rộng các cơ hội kinh doanh cho các dịch vụ dữ liệu băng thông di động bởi vì các dịch vụ này mang lại cho các nhà cung cấp dịch vụ một phần doanh thu đáng kể.



Hình 4.1: Tổng doanh thu từ các dịch vụ thoại và dữ liệu tại Hàn Quốc

Alvarion là một trong các doanh nghiệp đưa băng thông rộng cá nhân trở thành hiện thực

Với kinh nghiệm triển khai các hệ thống và dịch vụ băng thông rộng không dây trong hơn 10 năm, Alvarion đưa vào hệ thống BreezeMAX đã được chứng nhận theo chuẩn WIMAX và được xây dựng trên công nghệ hiện đại 802.16e. BreezeMAX đưa ra một giải pháp WIMAX hoàn chỉnh, từ trạm gốc và CPE tới một giải pháp mạng đầu cuối tới đầu cuối hoàn chỉnh.

Là nhà cung cấp thiết bị WIMAX, Alvarion cam kết thúc đẩy phát triển cấu trúc Open WIMAX (WIMAX mở) với mục tiêu đa nhà sản xuất thiết bị. Điều này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ xây dựng hệ thống mạng sử dụng giải pháp nhiều nhà cung cấp, cho phép lựa chọn các thành phần mạng tốt nhất về mặt chi phí, phương pháp này đem lại sự linh hoạt nhất cho các yêu cầu của người sử dụng hiện tại và trong tương lai.




Hình 4.2: Thành phần hệ thống WiMAX di động và các giao diện chính

Dựa trên tính linh hoạt, cấu trúc mở, giải pháp WIMAX di động của Alvarion cho phép các nhà cung cấp dịch vụ khả năng xây dựng một mạng phù hợp với yêu cầu của khách hàng. Tương thích hoàn toàn với chuẩn IEEE 802.16e-2005 và với thiết kế mở và theo dạng IP chuẩn, BreezeMAX cung cấp các giải pháp cho các ứng dụng cố định và cơ động. Do đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể bắt đầu triển khai BreezeMAX bây giờ để tập trung vào các khách hàng tiềm năng nhằm phát sinh doanh thu và chiếm được thị phần ngay tức thì.

Các công ty viễn thông yêu cầu kết nối giữa các hệ thống không dây hiện có như WiFi và yêu cầu về các hệ thống WIMAX cơ động hoàn toàn. Với yêu cầu này, họ thể sử dụng hệ thống kết hợp BreezeMAX Wi2. Với việc triển khai một mạng băng thông rộng cá nhân hiện nay, BreezeMAX Wi2 kết hợp khả năng truy cập WiFi tốt nhất với các tính năng chắc chắn và đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS của mạng WIMAX.

Các thiết bị cung cấp

Giải pháp BreezeMAX của Alvarion được giới thiệu vào đầu năm 2004 và hiện tại được lắp đặt trên 200 vị trí, hỗ trợ các ứng dụng cố định và cơ động. Thiết bị BreezeMAX của Alvarion hoạt động ở dải tần 3,3 và 3.5 GHz sử dụng công nghệ FDD và đã đạt được chứng nhận WIMAX theo chuẩn IEEE 802.16-2004 vào tháng 6/2006. Ngoài ra, Alvarion cung cấp một giải pháp tích hợp WiFi/WIMAX cho phép nhà cung cấp dịch vụ mạng có khả năng cung cấp các dịch vụ băng

WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp thông rộng cá nhân dựa trên công nghệ WiFi với chất lượng dịch vụ (QoS) của công nghệ WIMAX dành cho người sử dụng mạng WiFi.

Bước tiếp theo, Alvarion cung cấp các thiết bị cho giải pháp đầu cuối đến đầu cuối, giải pháp WIMAX di động được gọi là 4Motion. Điểm chính mà giải pháp 4Motion cung cấp là thiết bị BreezeMAX 2300, 2500 và 3500 TDD dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e dành cho các dịch vụ cố định, cơ động và mang xách.

Với sự bảo đảm của Alvarion về vốn đầu tư vào hệ thống mạng của khách hàng, BreezeMAX 2300, 2500 và 3500 cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ sự khởi đầu tốt nhất tới một giải pháp 802.16e hoàn chỉnh. Cho phép các dịch vụ băng thông rộng di động và cá nhân hoàn chỉnh sãn sàng trong tương lai, Alvarion đưa ra một hướng đi cho khách hàng từ cơ sở hạ tầng ngày nay tới giải pháp trong tương lai và dự định trở thành một trong những nhà cung cấp đầu tiên đạt được chứng chỉ 802.16e

4.1.3. Quy mô toàn cầu của wimax Mạng WIMAX cho phép phủ sóng trong phạm vi rộng, tốc độ truyền tin lớn,

cho phép nhiều thuê bao cùng truy nhập với các dịch vụ như VoIP, video… Với chất lượng cao mà ngay cả ADSL cũng chưa đáp ứng tốt được. Vì vậy WIMAX cho phép những vùng mà trước đây ADSL chưa vươn tới được thì nay cũng có thể truy cập Internet. WIMAX cho phép các công ty với nhiều chi nhánh trong thành phố không cần lắp đặt mạng LAN mà chỉ cần đặt một trạm BTS phủ sóng trong cả khu vực hoặc đăng ký thuê bao hàng tháng với công ty cung cấp dịch vụ.

Để có thể truy cập tới mạng thì các thuê bao được cung cấp một mã số riêng và được giới hạn quyền truy nhập theo tháng hay theo khối lượng thông tin nhận từ mạng. Nhìn chung công nghệ mới này sẽ tác động đến một số mặt cơ bản sau:

WIMAX sẽ giúp các nhà khai thác di động không còn phụ thuộc vào đường truyền phải đi thuê của nhà cung cấp mạng hữu tuyến. Vì ngày nay hầu hết các đường truyền giữa BSC và MSC hay giữa các MSC với nhau đều là cáp quang, hoặc vi ba điểm - điểm. Vì vậy khi được thay thế thì các dịch vụ di động sẽ tăng lên về dung lượng để có thể triển khai thêm các dịch vụ mới trên vùng bao phủ rộng.

Về mặt xã hội thì với phạm vi phủ sóng rộng lớn và chất lượng cao, tốc độ lớn WIMAX cũng giúp một phần đắc lực cho các lực lượng an ninh, cứu hoả hay các tổ chức cứu hộ có thể duy trì liên lạc trong nhiều điều kiện thời tiết, địa hình khác nhau phục vụ cho nhiệm vụ của mình.



Hiện nay WIMAX đã có mặt tại nhiều thành phố ở nhiều quốc gia trên thế giới như tại Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc… Và đang có kế hoạch được xây dựng ở nhiều nước khác. Với những tính năng ưu việt đó hy vọng rằng WIMAX sẽ nhanh chóng được đưa vào phát triển tại Việt Nam đáp ứng nhu cầu thông tin đang ngày một tăng ở nước ta, đặc biệt là sự phát triển mạng không dây nói chung.

Công nghệ WIMAX hiện mới chỉ được thử nghiệm rải rác ở một số khu vực trên thế giới. Tuy nhiên, WIMAX lại hứa hẹn những tiềm năng lớn, đặc biệt khi người ta chứng kiến những khó khăn về mặt kỹ thuật mà các thành phố như Philadelphia (Mỹ) phải đối mặt trong quá trình phủ sóng Wi-Fi trên diện rộng. Bảo mật, sự không phù hợp với các mạng kết nối Internet phạm vi hẹp sẵn có và việc sử dụng băng tần 2,4 GHz chỉ là một vài trong số nhiều vấn đề phát sinh khi triển khai Wi-Fi hiện nay.

Hình 4.3: Yêu cầu về băng thông

Tập đoàn Intel đã liên tục vận động và ủng hộ chuẩn WIMAX 802.16. Mới đây họ đã đầu tư tới 600 triệu USD cho Clearwire, hãng cung cấp dịch vụ không dây tốc độ cao cho người tiêu dùng tại Mỹ. Chip Intel Rosedale 2, hỗ trợ cả công nghệ di động (Mobile WIMAX) và cố định (Fixed WIMAX), cũng đã được nhiều tập đoàn sản xuất thiết bị hàng đầu thế giới lựa chọn và dự định tích hợp vào laptop trong năm 2007.

Một số tập đoàn truyền thông và dịch vụ Internet lớn trên thế giới như News Corporation hay Yahoo cũng để mắt đến WIMAX và coi đây là công nghệ bổ sung cho mạng di động và băng rộng cố định.

Tại Nhật, liên minh SoftBank - Motorola hiện chuẩn bị triển khai WIMAX di động trên rải tần 2,5 GHz bắt đầu từ tháng 9/2006. Trong khi đó, một đợt thử nghiệm công nghệ với quy mô lớn cũng đang diễn ra tại Nga. Hai hãng thiết bị


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp công nghệ Avalcom và Aperto ở nước này đã kết hợp với nhiều nhà cung cấp dịch vụ để hiện thực hóa dự án tại nhiều khu vực như Moscow, Siberia...

Cuối tháng 6/2007, tập đoàn Samsung tuyên bố sẽ cho ra mắt dòng điện thoại di động tích hợp công nghệ không dây diện rộng. Còn Nokia từ giữa năm ngoái đã phối hợp với Intel để thực hiện ý tưởng tương tự.

Riêng tại Hàn Quốc, do không muốn chứng kiến dấu hiệu "Intel Inside" tung hoành trên thị trường băng rộng không dây, Samsung đã tích cực ủng hộ phát triển một công nghệ tương tự mang tên WiBro nhằm gạt bỏ WIMAX tại nước này. Các hãng viễn thông ở đây đã bắt đầu kinh doanh dịch vụ WiBro ở khu vực trung tâm, trường đại học và các tuyến giao thông công cộng chính trong Seoul. Khách hàng sẽ mua thẻ trị giá từ 170 USD đến 300 USD để cài vào máy tính xách tay còn thẻ hỗ trợ những thiết bị di động khác như PDA và điện thoại thông minh sẽ có mặt trên thị trường vài tháng nữa.

Hình 4.4: Mô hình ứng dụng của WIMAX

Tập đoàn Softbank đang hợp tác với Motorola để thử nghiệm WIMAX di động trên dải tần 2,5 GHz tại Nhật Bản từ tháng 9/2006, qua đó giúp phát triển giải pháp băng thông rộng không dây Motowi4 của hãng công nghệ Mỹ.

Motorola hiện cung cấp hệ thống thử nghiệm trọn gói gồm 5 điểm truy cập, mạng truy nhập và 25 thiết bị di động cầm tay WIMAX đầu tiên. Đợt thử nghiệm này sẽ giúp Softbank đánh giá được tiềm năng và hiệu quả của công nghệ không dây thế hệ mới.

Softbank dự định sẽ triển khai dịch vụ di động không giới hạn cho khách hàng Nhật với băng thông rộng cố định hữu tuyến, viễn thông cố định và viễn thông di động. Họ đã mua lại Vodafone KK, nhà cung cấp di động lớn thứ 3 tại


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Nhật Bản hồi tháng 4 và hiện thu hút hơn 26 triệu khách hàng. Gần đây Motorola cũng thắng thầu triển khai mạng WIMAX 802.16e trên toàn Pakistan.

Còn Motowi4 là các giải pháp và sản phẩm băng rộng không dây bổ sung và hoàn thiện cho mạng IP. Phủ sóng tất cả mọi nơi, Motowi4 gồm wi4 WIMAX, băng rộng cố định wi4 Fixed Broadband, wi4 Mesh và một số giải pháp băng rộng qua đường dây điện (wi4 Broadband over Power Line) cho mạng công cộng và cá nhân.

Trong khi đó, một đợt thử nghiệm WIMAX quy mô lớn cũng đang diễn ra ở Nga. Hai hãng thiết bị công nghệ Avalcom và Aperto đã kết hợp với nhiều nhà cung cấp dịch vụ để thử nghiệm các dự án tại nhiều khu vực như Moscow, Siberia...

4.2. Ứng dụng ở Việt Nam

4.2.1. Ưu điểm Đất nước Việt Nam có địa hình và vị trí địa lý thích hợp với triển khai và

khai thác dịch vụ băng rộng trên nền tảng công nghệ WiMAX. Với địa hình nhiều sơn địa ở các vùng xa, vùng cao, với chiều dài đất nước kéo dài và nhỏ hẹp việc triển khai các hình thức truyền dẫn hữu tuyến chưa phải là giải pháp tối ưu, có những đặc điểm mà hữu tuyến chưa đáp ứng được thì vô tuyên mà điển hình là WiMAX lại đáp ứng được và hơn nữa còn tỏ ra rất phù hợp.

Tiếp đến ta phải kể đến thị trường sử dụng internet và các thiết bị di động tại Việt Nam là rất có tiềm năng và có khả năng kinh doanh cao

Hơn nữa theo đánh giá của các nhà chuyên gia thì WiMAX là công nghệ rất phù hợp với các nước đang phát triển như Việt Nam, lấy ví dụ như Pakistan, Thái Lan hay Banglades…

4.2.2. Thách thức

Những trở ngại chính để triển khai Wimax ở Việt Nam

Thứ nhất là về băng tần. Chúng ta sẽ phải đợi những “ông lớn” trên thế giới triển khai trước rồi mới vào Việt Nam. Thứ hai, mặc dù công nghệ hứa hẹn vậy nhưng rất có thể các công ty viễn thông liên lạc hẳn sẽ ngần ngại trong việc triển khai Wimax vì lo ngại sẽ gây thất thu cho các dịch vụ SMS và voice. Và cuối cùng, thách thức lớn nhất của Wimax là việc đã bị các đối thủ đi trước chiếm hết thị phần. Như vậy là rất có thể Wimax phải đối mặt với việc mặc dù công nghệ rất tiềm năng nhưng chỗ đứng trên thị trường thì đã mất hết.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Xét về mặt khác, công nghệ WiMAX rất ưu việt nhưng vẫn có không it những khó khăn khác. Đó là: giá cả thiết bị đầu cuối hiện còn đắt; có số lượng hạn chế các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối; việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do khả năng mềm dẻo; linh hoạt (flexibility) của WiMAX. Bên cạnh đó, do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. Được biết, Intel đã hoãn việc tung ra chip có khả năng WiMAX của họ tới năm 2007 hoặc lâu hơn nữa và điều này gây khó khăn cho các nhà sản xuất vốn đang dự định đưa chip này vào các sản phẩm phần cứng của họ. Samsung và các nhà sản xuất khác đã tung ra thị trường các chip và phần cứng của họ, nhưng các sản phẩm này đều chỉ phù hợp với các chuẩn WiMAX hiện tại và cho đến khi các chuẩn khác, gồm cả chuẩn di động, được lựa chọn, không có gì đảm bảo rằng các phần cứng tương thích WiMAX hiện có sẽ hoạt động với các chip và phần cứng dựa trên chuẩn cuối cùng. Ngoài ra, việc chuyển đổi, nâng cấp từ các thiết bị phần cứng theo chuẩn WiMAX cố định (802.16 d) sang các thiết bị phần cứng theo chuẩn WiMAX di động (802.16 e) sau này đang là vấn đề được rất nhiều người quan tâm. WiMAX là một giải pháp tuyệt vời về mặt công nghệ kết nối nhưng sẽ cần một chi phí lớn phải bỏ ra để phát triển hạ tầng cho một hệ thống mới trong khi hệ thống cũ vẫn còn chưa được sử dụng hết. Quả thực, nếu phải đầu tư một khoản kinh phí để triển khai WiMAX trên một quy mô lớn trong khi công nghệ 3G vẫn là tiềm năng chưa khai thác hết thì chắc chắn các công ty viễn thông sẽ phải tính toán và cân nhắc hết sức kỹ lưỡng trước khi bỏ tiền đầu tư cho việc phát triển dịch vụ này.

Thực tế triển khai WiMAX tai Lào Cai gặp một số vấn đề khá quan trọng như là:

Bên cạnh những tín hiệu tích cực đó thì quá trình thử nghiệm WiMax tại Lào Cai cũng đã xuất hiện những dấu hiệu không mấy khả quan như:

Dù kỳ vọng lớn vào Wimax, song kiểm tra trực tiếp tại 3 điểm thu sóng thì kết quả lại chưa như mong muốn.

Điểm thu sóng tại trạm Viba Cam Đường, cách trạm phát 9,5 km, máy thu chỉ hiện 3/9 vạch sóng, dù điểm thu ở vị trí tương đối cao, không bị che chắn.

Điểm thu ngay trong thị xã Lào Cai, cách trạm phát sóng trung tâm 3 km, bị cây xanh che chắn, đặt máy thu trên mái nhà thu được 4 vạch sóng. Trường hợp đặt máy thu dưới đất thì chỉ thu được 2 vạch sóng.



Tại nhà nghỉ của Bưu điện tỉnh Lào Cai, cách trạm phát trung tâm 3,2 km, nếu đặt đúng hướng có thể thu được đến 5 vạch sóng. Tuy nhiên, các chuyên gia Viện KHKT bưu điện trực tiếp đi đo, đánh giá hệ thống, nhận thấy: Trong điều kiện thời tiết bình thường, sóng phát từ trạm phản xạ vào các vật cản trước khi đến đầu thu, ăng ten định hướng mới thu được. Từ đó có thể kết luận, sóng Wimax không ổn định, phụ thuộc nhiều vào biến động của vật cản, thời tiết…

Trong 19 điểm thu sóng Wimax ngày đầu tiên thì một điểm không thu được sóng như tính toán và đã phải chuyển sang địa điểm khác. Theo các chuyên gia viễn thông, cần cân nhắc, lưu ý đặc biệt việc thu sóng phản xạ Wimax trước khi triển khai rộng, nhất là tại các thành phố lớn vật cản liên tục thay đổi.

Những sự khó khăn đó có thể là do tinh hình thưc tế tại Lào Cai, cũng cố thể do bản thân WiMAX có những hạn chế như là:

Khi một công nghệ mới ra đời luôn có những ý kiến khác nhau về công nghệ đó và WiMax cũng không phải là một ngoại lệ. Với những tính năng ưu việt và khả năng ứng dụng to lớn WiMax đã mau chóng giành được sự quan tâm đặc biệt của các nhà sản xuất thiết bị, các tổ chức, các doanh nghiệp và cả cá nhân. Song cũng không ít người còn tỏ ra hoài nghi về công nghệ này và cũng như khả năng của nó sẽ làm thay đổi dịch vụ kết nối mạng Internet trong tương lai và những lý do của sự hoài nghi.

Trước hết về mặt kĩ thuật WiMax còn có một số nhược điểm sau:

Về mặt dải tần mà WiMax sử dụng không tương thích tại mọi quốc gia điều này sẽ hạn chế khả năng phổ biến của WiMax tại những quốc gia này.

Vấn đề bảo mật của WiMax được đánh giá là còn rất nhiều lỗ hổng do đó đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải mau chóng giả quyết vấn đề này.

Về chuẩn của WiMax cũng rất đáng nói tới bởi vì WiMax là một chuẩn công nghệ nhưng lại chưa được chuẩn hoá ''Hiện tại thì WiMax đang sử dụng tới 10 công nghệ khác nhau và có tới 3 dạng nền cơ sở chưa thể liên thông tương thích''

Tiếp đó là về mặt giá thành thì mặc dù Wimax Forum đã tiến hành thắt chặt các chuẩn để giảm giá song chi phí cho các thiết bị đầu cuối vẫn còn rất cao.

Một trong những nước có ý định thiết lập một mạng WiMax mang tính quốc gia là Mỹ song chi phí dự kiến lên tới trên 3 tỷ USD và đây là một khoản đầu tư quá lớn. Trong bối cảnh tiềm năng của mạng 3G vẫn chưa được khai thác hết, mạng Wi-Fi, đường truyền DSL đã trở nên phổ biến tại rất nhiều nước và có một


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp cơ sở hạ tầng căn bản thì việc lại phải bỏ ra một khoản tiền lớn để phát triển WiMax một dịch vụ mà bản thân nó còn nhiều điều bất ổn là một việc khá mạo hiểm. Còn theo tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế thì ''Viễn cảnh phải bỏ thêm cả tỷ USD để bắt đầu với WiMax là điều không ai có thể chấp nhận''.

Về mặt thị trường thì WiMax còn phải chịu sự cạnh tranh mạnh mẽ với các công nghệ khác như : Wi-Fi một công nghệ đã trở nên phổ biến đối với các nước phát triển, kết nối Internet có dây dẫn như DSL, của mạng điện thoại di động vốn đang phát triển một cách hết sức năng động và các công nghệ thay thế khác như mạng đô thị của các nước châu Âu hay công nghệ HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) dành cho điện thoại di động.

Về khía cạnh kinh tế thì dự án WiMax vẫn chưa thực sự hứa hẹn gì nhiều, chính điều này khiến các giới kim doanh tỏ ra nản lòng.

Đặc biệt, hiện nay thời gian kết thúc giai đoạn thử nghiệm sắp hết mà tín hiệu thu chưa thực sự ổn định là một câu hỏi lớn cần được những người triển khai dự án xem xét. Theo kết quả mà chúng tôi dùng phần mềm test thử tại quán Café wifi – 176 đường Hoàng Liên, hiện chỉ có 4 trên tổng số 18 điểm thử nghiệm wimax cho kết quả khả quan. Kể cả ở 4 điểm này, tín hiệu vẫn chưa ổn định hoàn toàn. Thỉnh thoảng, đường thu tín hiệu vẫn báo dòng chữ “Request time out” – cho thấy thời điểm mạng bị rớt.

Bỏ qua về độ ổn định của tín hiệu, giá thành khi triển khai chính thức dịch vụ cũng đang được đánh dấu hỏi. Hiện tại vẫn chưa biết giá cụ thể của những thiết bị đầu cuối khi triển khai Wimax, chỉ biết những thiết bị này rất đắt tiền và dường như ước mong triển khai đến từng hộ gia đình là khát vọng xa vời. Thông tin giá cả trên Internet thì để có được thiết bị đầu cuối của WiMax, khách hàng phải chịu chi phí tới 300 USD/modem cộng với các thiết bị khác vào khoảng 400 USD nữa. Trong khi đó đầu tư cho đường ADSL khách hàng chỉ mất chi phí có 150 USD.

Khi câu hỏi về giá của những thiết bị phục vụ cho việc triển khai, lắp đặt Wimax còn đang bỏ ngỏ, thì nhiều người đã băn khoăn về vấn đề “Tần số chuẩn cho Wimax”. Bởi lẽ, những dải tần chuẩn Wimax không thể cấp cho quá nhiều người..

Không ai có thể phủ nhận dự án triển khai Wimax tại Lào Cai là một dự án mang tính xã hội cao, hứa hẹn làm thay đổi cuộc sống cho những người dân miền núi, vùng cao Việt Nam, tạo điều kiện cho họ được tiếp xúc với công nghệ mới. Tuy nhiên, triển khai thế nào cho hiệu quả, cho phù hợp với nhu cầu và khả năng kinh tế của địa phương mới là vấn đề đáng nói.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp 4.2.3. Tình hình thực tế. Thực trạng WiMAX ở Việt Nam hiện nay là rất có triển vọng. Sau thử nghiêm ở Lào Cai tuy chưa được đánh giá cao lắm tuy nhiên hiện nay các nhà khai thác dịch vụ đang tích cực triển khai và thử nghiệm công nghệ mới này, dẫn chứng là Ngày 16/10/2007, Motorola đã tổ chức buổi hội thảo chuyên đề về WiMAX với nhiều thông tin về tình hình WiMAX trên thế giới và một số khuyến nghị cho Việt Nam.

Ông David Knapp, Chủ tịch, Tổng Giám đốc Motorola tại Việt Nam cho biết, mới đây Chính phủ Việt Nam đã đồng ý cho 5 nhà khai thác được thử nghiệm công nghệ này để đẩy mạnh số thuê bao băng rộng tại Việt Nam. Motorola cho rằng năm 2008 là năm WiMAX tại Việt Nam, là đòn bẩy đẩy mạnh số thuê bao băng rộng tại Việt Nam, và rộng hơn là tăng trưởng kinh tế. Hay những động thái khác như ngày 26/9/2008 tại 18 Nguyễn Du, Hà Nội tạp chí Bưu chính viễn thông phối hợp với công ty công nghệ và hệ thống(Sytec) tổ chức hội thảo về công nghệ WiMAX.

VNPT là tập đoàn đi đầu trong việc triển khai thử nghiệm công nghệ WiMAX. Chúng ta sẽ đi theo lộ trinh thử nghiệm WiMAX của VNPT

Tình hình triển khai WiMax tại Lào Cai.

Những thành công ban đầu.

Hiện tại thì Lào Cai đang là tâm điểm chú ý của việc triển khai thí điểm WiMax tại Việt Nam. Trong giai đoạn từ tháng 7 đến 12/2006, tập đoàn Intel, VDC và Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) phối hợp thử nghiệm công nghệ băng rộng không dây cố định Fixed WiMax 802.16 - 2004 Rev. d với tần số 3.3 GHz - 3.4

GHz tại 19 điểm ở Lào Cai gồm các trường học, cơ sở y tế, điểm bưu điện văn hoá, ủy ban xã, doanh nghiệp vừa và nhỏ và một gia đình nông dân chưa từng tiếp xúc với công nghệ hiện đại. Dịch vụ được đưa vào thử nghiệm là thoại và Internet tốc độ cao, có tổng chi phí 500. 000 USD - 600. 000 USD. Bước đầu thì quá trình triển khai thí điểm WiMax tại Lào Cai đã đạt được những thành công ban đầu như:


WIMAX và ứng dụng

Đồ án tốt nghiệp


Tại trường THCS Vạn Hòa thì học sinh ở đây đã có cơ hội tiếp cận với Internet tốc độ cao ngoài ra thầy cô và các em học sinh ở đây còn được dùng điện thoại Internet với chất lượng khá tốt.

Tại trung tâm y tế xã Bắc Cường các y tá ở trung tâm đã được tiếp cận với Internet tốc độ cao và thoại IP tất cả đều hoạt động tốt và phát huy được hiệu quả.

Trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu này cũng gặp pahir những khó khăn và trở ngại như đã nhăc đến ở phần trên đây.

Tháng 5/2007 vừa qua, VNPT tiếp tục cung cấp thử nghiệm tại 11 điểm của Tả Van chủ yếu là các hộ dân, UBND xã, trạm y tế, trường trung học cơ sở, điểm BĐ - VH xã. sau sáu tháng đã được đánh giá trên báo điện tử www.vnmedi.vn:

CÔNG NGHỆ -> CHUYÊN ĐỀ WIMAX

(VnMedia) - WiMAX Lào Cai sau 6 tháng thử nghiệm Cập nhật lúc 14h16" , ngày 30/05/2007

Sau khi có các thông tin về kết quả dự án thử nghiệm WiMAX tại Lào Cai sau 6 tháng của một số phương tiện thông tin đại chúng, đại diện cho nhà sản xuất thiết bị WiMAX - Alvarion (Israel) và đại diện Công ty Điện toán và Truyền số liệu (VDC) đã có buổi làm việc và trực tiếp lên Lào Cai kiểm tra, xem xét lại toàn bộ hệ thống WiMAX đã thử nghiệm thời gian qua. Qua kiểm tra toàn bộ hệ thống, ông Nguyễn Minh Đức - đại diện cho Alvarion đã đưa ra một số nhận định rằng tại Trường PTCS Vạn Hoà là điểm xa nhất

của hệ thống, có cự ly là 4,7 km (đo trên bản đồ ) hệ thống WiMAX vẫn hoạt động rất tốt trong suốt quá trình thử nghiệm . Đồng thời 1 điểm lắp đặt khác tại xã Vạn Hoà, cách 4 km cũng luôn hoạt động tốt là “Điểm bưu điện Văn hoá” xã. Ngoài ra các điểm khác tại phường Bắc Cường với 4 điểm thử nghiệm WiMAX là trường PTCS Bắc Cường, Nhà ông Vương Trung Thìn, Công ty đầu tư xây dựng Công trình và Trạm y tế xã Bắc Cường hiện tại hoạt động tốt. Tuy nhiên trước đó có ý kiến cho rằng tại hộ ông Vương Trung Thìn, tín hiệu WiMAX không tốt. Nguyên nhân là do lỗi phần nhúng chứ hoàn toàn không liên quan đến phần cứng thiết bị. Vấn đề này đã được VDC xử lý xong.

Một điểm truy cập Internet công cộng ở Sa Pa, Lào Cai. Ảnh: Hồng Hà

WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Tại Trạm y tế Bắc Cường, ông Đức kiểm tra thì thấy CPE không thu được tín hiệu. Nguyên nhân là do tại thời điểm lắp đặt (tháng 9/2006), CPE hướng về ăngten trạm gốc. Tuy nhiên, sau đó khoảng 3 tháng, công an xã Bắc Cường xây dựng trụ sở làm việc. Mái ngói của toà nhà chắn ngang đường thu sóng của CPE và xung quanh đó khống có các toà nhà/vật chắn khác để tạo sóng phản xạ nên CPE không thu được tín hiệu nhìn thẳng đồng thời cũng không thu được sóng phản xạ. Các bên đã xử lý Nâng cao CPE thêm 2 mét và dùng thiết bị SAU để đo mức tín hiệu của CPE đạt 7/9 vạch sóng . Hiện tại toàn bộ thiết bị đã hoạt động tốt. Trạm y tế xã Vạn Hoà là một trong những điểm dự kiến thử nghiệm, tuy nhiên vào tháng 9/2006, cán bộ kỹ thuật của VDC và đại diện của nhà sản xuất thiết bị WiMAX đã kiểm tra và thấy không thuận lợi nên đã chuyển sang thử nghiệm tại Sở Nội Vụ thành phố. Nguyên nhân là do tại điểm Vạn Hoà chưa có điều kiện để xây cột ăngten lắp CPE, chỉ có ngôi nhà thấp khoảng cách xa (hơn 7km) bị che chắn nhiều bởi đồi núi. Tại điểm khác như Điểm Văn hoá xã Vạn Hoà, điều kiện tầm nhìn bị che chắn tuy nhiên tín hiệu thu phát vẫn rất tốt nhờ công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao-OFDM và có môi trường cho sóng phản xạ. Đối với chất lượng thoại VoIP trên nền Công nghệ WiMAX, theo khảo sát của Bưu điện Tỉnh Lào Cai cũng như VDC hay Viện khoa học kỹ thuật bưu điện thì chất lượng dịch vụ VoIP trên nền công nghệ WiMAX là tốt, âm thanh rõ ràng, không có tiếng vọng, hiện tượng vỡ tiếng. Tuy nhiên trong ba loại thiết bị VoIP sử dụng giao thức SIP được sử dụng trong lần thử nghiệm này bao gồm IP Phone, ATA – Analog phone và Wifi phone thì chất lượng thiết bị của Wifi phone không tốt bằng hai loại còn lại, đôi khi có hiện tượng vỡ tiếng, pin kém – chỉ thực hiện được vài cuộc gọi mỗi cuộc 5 phút là hết pin. Quá trình thử nghiệm cho thấy nếu cải thiện được chất lượng pin thì Wifi phone này có thể sử dụng được. Do vậy mà chất lượng thoại không ổn định nguyên nhân là do lỗi của thiết bị VoIP chứ không phải lỗi của công nghệ WiMAX . Về việc VoIP chưa được sử dụng nhiều ở một số địa điểm thử nghiệm, là do: Nhu cầu các cuộc gọi nội mạng VoIP giữa các thuê bao với nhau là rất ít chủ yếu là các cuộc gọi ra ngoài mạng PSTN; Trong khuôn khổ dự án thử nghiệm, có 4 line thoại để kết nối giữa hệ thống VoIP thửnghiệm và hệ thống điện thoại truyền thống PSTN nên chỉ có tối đa 4 cuộc gọi có thể thực hiện đồng thời do đó xảy ra tình trạng tắc nghẽn khi nhiều hơn 4 thuê bao cùng thực hiện cuộc gọi ra ngoài mạng PSTN; 4 line thoại để gọi ra ngoài này, chúng ta cấu hình chặn các cuộc gọi di động và liên tỉnh, chỉ thực hiện được các cuộc gọi nội tỉnh nên nhu cầu sử dụng rất hạn chế ở một số đối tượng người sử dụng như các doanh nghiệp hay cơ quan hành chính địa phương. Các thuê bao VoIP đặt tại bưu điện văn hoá xã Vạn Hoà, một xã vùng sâu vùng xa là hoạt động nhiều nhất, phục vụ cho nhu cầu của những hộ dân của xã này. Trung bình mỗi ngày tại đây phát sinh hơn 10 cuộc gọi. Những người dân xung quanh đây chưa có điều kiện trang bị các thuê bao điện thoại PSTN cũng như rất nghèo, nên hệ thống đã phát huy tác dụng rất tốt tại điểm này.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Dựa trên những căn cứ đó, đại diện phía nhà sản xuất đưa ra nhận định chất lượng dịch vụ VoIP trên nền công nghệ WiMAX là tốt. Việc VoIP chưa được dùng nhiều ở một số địa điểm thử nghiệm là do chủ quan người sử dụng chứ không phải do yếu tố công nghệ. Tại những điểm thựcsự khó khăn về hạ tầng viễn thông, điểm Internet công cộng thì sử dụng rất hiệu quả. Về khả năng chịu ẩm và nhiệt độ của thiết bị WiMAX, đại diện nhà sản xuất khẳng định khả năng chống chịu với thời tiết của thiết bị là rất tốt và khi tính toán các thông số kỹ thuật nhà sản xuất đã tính đến khả năng chống chịu của thiết bị khi đặt ngoài trời. Ngoài ra, thiết bị WiMAX thử nghiệm được sản xuất bởi hãng Alvarion – Israel và đã được triển khai, kiểm nghiệm thực tế tại hơn 200 điểm lắp đặt tại hơn 80 quốc gia trên thế giới và đều thu được kết quả rất tốt.

H .H

Mới đây, VNPT và Motorola đã tiếp tục ký một thoả thuận triển khai thử nghiệm WiMAX kỹ thuật và thương mại tại Hà Nội và TP.HCM nhằm cung cấp giải pháp và dịch vụ băng thông rộng không dây cho các mạng cá nhân và công cộng. Dự kiến các dịch vụ này sẽ được cung cấp chính thức vào năm 2008.

Trong thời điểm này việc triển khai WiMAX đang diễn ra hết sức nhanh chóng. Các doanh nghiệp được cấp giấy phép đang tích cực thi công thử nghiệm WiMAX trên địa bàn Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. VNPT, Vietteltelecom, Saigon Postel…là những doanh nghiệp đi đầu và xúc tiến nhanh nhất. tuy nhiên hiện thời chưa có kết quả cuối cùng của sự thử nghiệm trên địa bàn Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh.



Chương 5. Tiềm năng phát triển

5.1. Sơ lược tiềm năng phát triển trên quy mô thế giới Bất kỳ một công nghệ mới nào ra đời cũng đều cần đến một khoảng thời gian tiếp cận thị trường, WiMAX cũng không nằm ngoài quy luật này, tuy nhiên, xét trên góc độ thị trường rộng lớn là thị trường toàn cầu, kể từ khi ra đời cho đến nay WiMAX với những bước tiến nhanh chóng, mạnh mẽ, và vững chắc thì cho dù vẫn đang trong giai đoạn này nhưng WiMAX đã cho thấy lf một công nghệ ưu việt, do đó rất dẽ thích nghi với thị trường khách hàng đông đảo và khó tính . Do vậy theo dự báo của các nhà chuyên môn giàu kinh nghiệm thì thời gian tiếp cận thị trường của WiMAX sẽ không phải đợi quá lâu. Về phía khách hàng, người ta không quan tâm nhiều về mặt kỹ thuật, công nghệm mà họ quan tâm nhiều đến khả năng cung cấp của dịch vụ giá cả họ phải trả để sử dụng dịch vụ. Đối với WiMAX đây không phải là điều gì quá khó khăn vì là một công nghệ tiên tiến hiện nay cho nên nó có khả năng cung cấp được những loại hình dịch vụ băng rộng mà hiện đang có trên thị trường trên băng thông rộng của nó từ giải trí đến học tập nghiên cứu…hơn nữa theo dự tính của các công ty thử nghiệm thì giá cả của WiMAX sẽ không quá cao bởi vì nó còn đang trên con đường cạnh tranh với công nghệ ADSL hiện nay. Malaysia, Hồng Kông và Singapore: 99,2% số người được hỏi cần WiMAX Motorola cũng cho biết Motorola đã tiến hành một cuộc thăm dò về WiMAX tại Malaysia, Hồng Kông, và Singapore trong 1 tháng cho thấy có tới 99,2% số người được hỏi muốn có WiMAX trong khu vực họ sinh sống. Gần một nửa số người được hỏi (45.5%) muốn có WiMAX để sử dụng dịch vụ băng thông rộng cá nhân - được kết nối Internet băng thông rộng tại nhà, nơi làm việc hay bất cứ đâu. Cuộc thăm dò dư luận trực tuyến này được thực hiện trong vòng một tháng từ 11/4/2007 đến 11/5/2007 với 1388 người yêu thích công nghệ tại Đông Nam Á ở độ tuổi trung bình là 25. Theo cuộc thăm dò này, nhu cầu sử dụng phổ biến thứ hai (33.1%) là WiMAX cho kết nối di động - khả năng duy trì kết nối liên tục khi di chuyển. Công nghệ Wi-Fi hiện nay chỉ duy trì kết nối cho từng người sử dụng trong phạm vi truy cập nhất định, WiMAX di động giúp duy trì kết nối liên tục khi người sử dụng di chuyển từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khác.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Một lý do khác nữa mà người tiêu dùng muốn có WiMAX là tốc độ download nhanh, ví dụ như tải video, truy cập từ xa tới IPTV và VoIP. Đối với nhà cung cấp, họ quan tâm đến lợi nhuận đạt được, theo như dự tính, tuy chi phí ban đầu khá cao nhưng giá thành cho WiMAX không phải là không cạnh tranh được với ADSL hiện thời và la công nghệ mới cho nên rất có tiềm năng phát triển. Điều này đang thôi thúc hướng tới công nghệ mới của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông, và them một lý do khác đó là thị trương khách hàng rộng mở đang chờ đợi họ, nó sẽ thúc đẩy quá trình thử nghiệm và khai thác WiMAX trên quy mô thế giới. Đối với chính phủ các nước, WiMAX phát triển đồng nghĩa với việc tạo điều kiện phát triển cho mạng lưới quản lý chính phủ thông qua nền viễn thông. Họ sẽ dễ dàng hơn trong việc quản lý công dân, hoàn chỉnh bước tiến chính phủ điện tử, tăng khả năng phổ cập tiếng nói và quảng bá cho nhà nước…do vậy chính phủ các nước, từ những nước phát triển cho đến nước đang phát triển đều khuyến khích và đang mở rộng cấp phép cho các thử nghiệm WiMAX ra đời. Đối với lien minh viễn thông quốc tế ITU, họ rất coi trọng phát triển WiMAX vì đây là công nghệ mới được đưa vào thực tế. ITU thông báo WiMAX được phê chuẩn là một tiêu chuẩn 3G IMT – 2000 và ngày 19/10/2007.ở đây xin được trích dẫn bài báo trên báo tạp chí bưu chính viễn thông: WiMAX được phê chuẩn là tiêu chuẩn 3G2:55, 04/01/2008 IMT-2000 (Viễn thông di động quốc tế) là một chuẩn toàn cầu được ITU xác định trong bộ các khuyến nghị ITU độc lập, gồm các chuẩn cho các giao diện vô tuyến của các hệ thống thông tin vô tuyến tiên tiến như là di động 3G. Bước tiến này sẽ cho phép các triển khai WiMAX giữ các băng tần đã được phân bổ trên toàn cầu và bổ sung hoặc cạnh tranh với các công nghệ 3G khác. Việc chấp thuận này đạt được trong một cuộc họp của Hội đồng thông tin vô tuyến của ITUđược tổ chức muộn vào ngày 18/10/2007. Những người đàm phán cho biết đã có một thời gian khó khăn để cố gắng đưa ra các chi tiết khi đã có quá nhiều phản đối trước kết luận WiMAX làtiêu chuẩn 3G. Ron Resnick, Chủ tịch của Diễn đàn WiMAX cho biết quyết định thông qua phiên bản chuẩnIEEE 802.16 của Diễn đàn như là một công nghệ IMT-2000 đã thúc đẩy đáng kể các cơ hội triển khai toàn cầu, đặc biệt là trong dải tần 2.5 – 2.69 GHz. Ông Resnick cho biết: Đây là lần đầu tiên một giao diện vô vô tuyến mới được bổ sung vào họ tiêu chuẩn IMT-2000 kể từ khi các công nghệ ban đầu được lựa chọn cách đây gần một thập kỷ. Công nghệ WiMAX sẽ mang lại tiềm năng cho 2.7 tỷ người, một tỷ lệ dân số toàn cầu đáng kể. Quyết định này sẽ có thể là một chủ đề nóng tại Hội nghị Vô tuyến thế giới (WRC-07) diễn ra tại Geneva, Thụy Sỹ từ ngày 22/10/2007 đến 16/11/2007.


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Nhóm công tác 8F của ITU (WP8F) chịu trách nhiệm về quyết định này đã cân nhắc một đề xuất của IEEE và Diễn đàn WiMAX để bao quát WiMAX di động, cụ thể là IP-OFDMA, nền tảng của công nghệ 802.16e. Đề xuất này là WiMAX sẽ bổ sung cho 3G và mang lại cho các nhà khai thác “một con đường thay đổi khác” để hỗ trợ các dịch vụ vô tuyến di động, cả bằng cách cung cấp truy cập chi phíthấp ở các môi trường nông thôn và bằng cách bổ sung công suất cho các khu vực thành thị. Các cơ quan quản lý Anh, Mỹ và Australia đặc biệt ủng hộ quyết định WiMAX này nhưng có những cơ quan muốn giữ phổ 2.5-2.6GHz cho 3G. Năm ngoái Hiệp hội GSM (GSMA) phản đối Ủy ban châu Âu cố gắng theo đuổi trung lập côngnghệ ở băng tần 2.5 – 2.6GHz, và ở Anh, O2 và T-Mobile phản đổi kế hoạch của cơ quan quản lý OFCOM mở lại phổ tần 2.5-2.6GHz. Ở châu Âu, phổ tần 2.6GHz phù hợp cho WiMAX đã được cấp ở Hà Lan, Nga và sẽ được cấp ở Anh trong năm nay hoặc năm 2008. Nauy gần đây đã phổ tần 2.3GHz. Ở châu Á, quyết định phê chuẩn WiMAX là chuẩn công nghệ IMT-2000 sẽ giúp tăng khả năng triển khai ứng dụng WiMAX tại nhiều nước, những nơi còn đang chờ chuẩn hóa WiMAX để tận dụng kinh tế qui mô toàn cầu về công nghệ và thiết bị. Tại Mỹ, Sprint Nextel và Clearwire đã và đang triển khai các mạng WiMAX rộng khắp. Các công nghệ IMT-2000 khác bao gồm GSM, CDMA và UMTS; quyết định mới nhất này đưa WiMAX lên ngang tầm với công nghệ khác. Tiến sỹ Ray Owen, Giám đốc công nghệ, Motorola châu Á, cho biết "WiMAX đã được công nhận là công nghệ IMT-2000, nó đảm bảo cho các nhà khai thác và nhà quản lý trên toàn thế giới có thể yên tâm đầu tư vào băng thông rộng di động thực sự dùng công nghệ WiMAX. Điều này đặc biệt quan trọng tại châu Á đối với băng tần 2.5 GHz. Đây cũng là một bước ngoặt quan trọng giúp xoá bỏ các hoài nghi lâu nay về khả năng ứng dụng rộng rãi WiMAX để cải thiện việc phát triển băng thông rộng ở các nước đang phát triển tại châu Á". LP Còn theo một tờ báo điện tử khác WiMAX sẽ là một trong 5 công nghệ phát triển trong năm 2008 cùng với : - web di động - máy tính siêu di động - IPTV - voiIP di động Từ những nhận định trên ta thấy rằng WiMAX trên thị trường thế giớ có tiềm năng phát triển rất lớn, hội tụ đầy đủ các yếu tố kỹ thuật công nghệ cũng như kinh tế (cung và cầu). cùng với sự cấp phép của chinh phủ các nước WiMAX sẽ phát triển toàn diện trong một tương lai không xa.

5.2. Xu hướng của wimax trong thời gian tới trên quy mô thế giới Như đã nhận định ở phần trên WiMAX là công nghệ có tiềm năng phát triển rất lớn cả về chiều rộng lẫn chiều sâu:



- chiều rộng: sẽ tiếp tục có nhiều giấy phép cho thử nghiệm và khai thác trên nền WiMAX, hiện thời co trên 80 quốc gia cho phép thử nghiệm WiMAX, con số này sẽ còn tăng lên một cách nhanh chóng trong thời gian tới do nhu cầu sử dụng mạng viên thông trên thế giới ngày càng nhiều và hiện đang bị quá tải…

- chiều sâu: các nhà nghiên cứu, các cán bộ kỹ thuật có trách nhiệm đang và sẽ tiếp tục nghiên cứu từ các chuẩn hiện tại để ngày càng hoàn thiện công nghệ WiMAX 3G này.

5.3. Sự phát triển công nghệ viễn thông và di động ở việt nam Có thể nói phát triển viễn thông Việt Nam trong vài năm trở lại đây là sự phát triển thần kỳ, với những thành công vượt bậc ngoài sức tưởng tượng. Để chứng minh cho điều đó ta hãy nhìn lại sự phát triển viễn thông về hai mặt lớn nhất đó là mảng di động và mảng phục vụ truy cập internet: - mảng di động: những năm trước đây khi các mạng cung cấp dịch vụ điện thoại di động còn it ỏi, non trẻ và mang tính chất độc quyền… thì làm cho hệ thống cung cấp dịch vụ điện thoại di động ít phát triển và giá thành cao tới mức đứng thứ 3 thế giới (chỉ sau Cuba và Ghana), không hấp dẫn được người sử dụng dịch vụ. Thì sau vài năm cho tới nay cùng với sự ra đời và lớn mạnh của nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới làm cho thị trường phát triển nhanh chóng và đẩy mạnh cạnh tranh trên thị trường. hiện nay, đang có 6 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động trên thi trường là MobiFone, Vinaphone, Viettel sử dụng công nghệ GSM, cùng với HT mobile, SFone, EVN telecom sử dụng công nghệ CDMA (riêng HT mobile đang có dự định chuyển sang kinh doanh trên nền GSM), ngoài ra còn có công ty Gtel sắp sửa đi vào hoạt động mạng viễn thông của mình. Điều này đã góp phần làm tăng sức cạnh tranh, phá vỡ thế độc quyền của VNPT từ khi ra đời. Trong đó phải kể đến Viettel telecom, cùng sự phát triển và lớn mạnh nhanh chóng của mình, trở thành thành viên tích cực nhất trong việc tạo thế cạnh tranh trong lĩnh vực viễn thông, tăng khả năng phục vụ và làm giảm giá cước nói chung…VNPT cũng không chịu lép vế, cùng với sự cải thiện về công nghệ là chiến lược kinh doanh riêng, luôn đứng vững và phát triển trên thị trường. ngoài ra còn tiếp tục ra đời những mạng di động mới như Gtel – mạng di động của bộ công an. - mảng cung cấp dịch vụ Internet: cũng như di động, Internet đang trên đà phát triển và cạnh tranh mạnh mẽ. ở các thành phố lớn, Internet trở thành khá phổ cập, giới học sinh, sinh viên có khả năng lấy thông tin dễ dàng hơn, truy cập giải trí, các dịch vụ nội dung phát triển mạnh nhờ mạng lưới Internet. Hiện nay có khá nhiều


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp nhà cung cấp như là: FPT, VNPT, Viettel, cung cấp thông qua mạng truyền hinh cáp…v…v. Đó là sơ lược mạng viễn thông hiện nay, tuy đã khá phát triển nhưng vẫn chưa đáp ứng hết được nhu cầu sử dụng của khách hàng, giá thành tuy đã giảm nhưng vẫn còn rất cao, khả năng phục vụ chưa hết được nhu cầu của nhân dân. Do vậy sự phát triển trong thời gian tới vẫn là tất yếu, nhất là ở khu vực các vùng nông thôn, miền núi và các tỉnh lẻ là chưa cung cấp đủ cho khách hàng về số lượng cũng như chất lượng dịch vụ. Với các nhà cung cấp, họ cũng có nhu cầu mở rộng mạng lưới để phát triển kinh doanh và nâng cao uy tín trên thị trường để công ty ngày càng lớn mạnh và chiếm lĩnh được nhiều thị phần hơn nữa do tình thế cạnh tranh gay gắt hiện tại của các nhà cung cấp di đông và các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Đối với nhà nước Việt Nam, ưu tiên phát triển viễn thông cũng là một chính sách quan trọng, có rất nhiều quyết định mở rộng thị trường và nhà cung cấp, có rất nhiều hội thảo viễn thông được tổ chức nhằm giải quyết các vướng mắc trong ngành viễn thông đương thời. Khi mạng viễn thông phát triển nhà nước quản lý cũng dễ dàng hơn nhờ thông tin quảng bá đơn giản, nhờ hoàn thiện chính phủ điện tử mà Việt Nam đang xây dựng, hay trả lương qua thẻ ATM…v…v… Chính vì những lý do trên cho nên tương lai của viễn thông Viêt Nam là đang rộng mở, với cầu cao, thực lực của cung tốt, được sự đồng tình và ủng hộ của nhà nước, chắc chắn viễn thông nước ta sẽ còn phát triển mạnh trong thời gian tới.

5.4. Tiềm năng cho wimax ở việt nam

5.4.1. WiMAX cố định Như đã nói ở trên, tiềm năng viễn thông trên thị trường Việt Nam là

rất khả quan, đặc biệt là với công nghệ băng thông rộng. Tuy hiện nay mới chỉ có 5 nhà khai thác được cấp giấy phép triển khai thử nghiệm và kinh doanh công nghệ WiMAX nhưng tiềm năng cho phát triển công nghệ này là hết sức rộng mở cho tất cả các công ty viễn thông kinh doanh trên thị trường Việt Nam.

Sau những thử nghiệm thành công thì có lẽ VNPT sẽ là doanh nghiệp đi đầu trong việc mở rộng kinh doanh các loai hinh dịch vụ băng rộng trên nền tảng công nghệ mới – công nghệ WiMAX . tiếp theo đó là rất nhiều các công ty có tiềm lực và sẵn sàng nhập cuộc khi đã được cấp phép như Viettel telecom,VDC, FPT telecom , viễn thông Sài Gòn. Hay là đối với những công ty khác như EVN telecom, Gtel, HT mobile….tuy chưa chính thức được cấp phép nhưng đã và đang


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp có tiềm năng về kinh tế cũng như nhân lực mạnh mẽ luôn sẵn sàng thử nghiệm và áp dụng công nghệ mới.

5.4.2. WiMAX di động Nếu nói về WiMAX di động ở những năm mới hình thành công nghệ thì

quả là tiềm năng cho WiMAX di động là rất khiêm tốn khi những chuẩn ban đầu chú trọng nhiều đến mảng di động, ví dụ như chuẩn 802.16a, chuẩn 802.16d mới chỉ là giành cho truy nhập đối với thiết bị cố định. Tuy nhiên từ khi ra đời và hoàn thiện, chuẩn 802.16e đã làm cho tiềm năng WiMAX di động trở thành thực tế và tương lai rộng mở do chuẩn mới chú trọng và hoàn thiện công nghệ cho phép truy nhâp của các thiết bị di động phù hợp với đặc tính và khả năng của thiết bị di động như là không yêu cầu một anten cỡ lớn, thiết bị có thể nhỏ gọn và truy nhập tốt.

Ở nước ta hiện nay các nhà cung cấp thử nghiêm đang mở rộng thử nghiệm với chuẩn 802.16e nên tiềm năng cho WiMAX cố định cũng như WiMAX di động mang tính đồng hành và cùng phát triển. Điều này không mang tính mâu thuẫn do nhu cầu khách hàng không phải là chỉ theo một nhu cầu nhất định mà có những bộ phận yêu cầu tính di động cao còn có những người lại yêu cầu một chất lượng tốt hơn nhiều mà không phải là tính di động thật cao. Đối với các thiết bị di động tất nhiên được sử dụng với hệ thống cấu hình vật thể càng nhỏ gọn càng tiện lợi sẽ làm giảm khả năng tương tác với trạm gốc, còn với thiết bị cố định tại nhà thì do không yêu cầu về khả năng di chuyển nên thiết bị có thể có được kích cỡ to hơn nên hiệu suất máy thu sẽ tốt hơn.

Với số lượng khách hàng đông đảo và nhu cầu băng rộng rất lớn, Việt Nam là thị trường tiềm năng của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông dựa trên cơ sở công nghệ WiMAX với những ưu điểm nổi bật và tiện ích của nó.

5.5. Ý kiến đánh giá của tác giả Đối với ý kiến chủ quan của bản thân tôi, WiMAX là công nghệ rất ưu việt và có khả năng triển khai rộng rãi trên lãnh thổ Việt Nam cũng như trên toàn cầu với những ưu điểm như đã trình bày ở trên, tuy còn một số hạn chế về công nghệ như lỗ hổng an ninh hay phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, thời tiết nhưng xét về tổng thể đây là công nghệ rất phù hợp và đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn của khách hàng. Đối với WiMAX cố định, hiện nay đã có những bước tiến ban đầu hết sức hứa hẹn khi đã đi vào hoạt động ở nhiều nước trên thế giới và được triển khai thử nghiệm với một số lượng quốc gia nhiều hơn rất nhiều, Việt Nam cũng là một điển hình. Cùng với thành công ở hai lần thử nghiệm tại Lào Cai là bước tiến quan


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp trọng khi đưa về triển khai thử nghiệm ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, WiMAX sẽ trở thành công nghệ của tương lai viễn thông Việt Nam Đối với WiMAX di động thì cùng với sự ra đời của chuẩn 802.16e là chuẩn mới của họ 802.16 hiện nay đã hỗ trợ các dịch vụ di động, việc thử nghiệm tuy chưa có được kết quả vào thời điểm này nhưng các nhà cung cấp đang tiến hành thử nghiệm một cách nhanh chóng và hiệu quả, chỉ trong một thời gian ngắn nữa chúng ta có thể thấy rõ trên thực tế khả năng của WiMAX di động. nó sẽ là công nghệ tiên tiến bậc nhất và đem lại vóc dáng mới cho truy nhập di động trao đổi thông tin của Việt Nam cũng như trên toàn thế giới.

Kết luận Với mục tiêu là tìm hiểu công nghệ truy nhập vô tuyến WiMAX và khả năng

triển khai Việt Nam, qua nghiên cứu, phân tích, so sánh và đánh giá thực hiện trong nội dung luận văn có thể rút ra kết luận như sau:

- WiMAX là công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng được phát triển dựa trên họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 với hai tiêu chuẩn chủ yếu được áp dụng đã được thông qua là IEEE 802.16-2004 là cơ sở cho phiên bản WiMAX cố định và tiêu chuẩn IEEE 802.16 e là cơ sở cho phiên bản WiMAX di động.

- Diễn đàn WiMAX là một tổ chức gồm các công ty cung cấp thiết bị, nhà cung cấp dịch vụ, nội dung... để cùng lựa chọn ra các tiêu chuẩn trong các tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 và IEEE802.16e để đưa ra các profile cho WiMAX. Các profile về WiMAX đã được diễn đàn WiMAX thông qua và là cơ sở cho việc sản xuất thiết bị, điều này cho phép các nhà sản suất có khả năng hợp tác để cùng phát triển thiết bị, giảm các chi phí cho nghiên cứu phát triển, giảm giá thành sản phẩm.

- Công nghệ OFDM với những tính năng nổi trội như khả năng chống nhiễu, khả năng sử dụng phổ cao, cho phép truyền tin với tốc độ cao.. được sử dụng trong WiMAX cố định đã cho phép hệ thống có khả năng làm việc tốt trong môi trường NLOS và tốc độ truyền tin cao.

- Phiên bản WiMAX di động dựa trên tiêu chuẩn IEE802.16e là sự bổ sung các yêu cầu cho tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 đã bổ sung những tính năng mềm dẻo và hiệu quả hơn. Việc sử dụng OFDMA trong phiên bản WiMAX di động cho phép sử dụng linh hoạt và hiệu quả hơn băng thông, cũng như tăng cường các khả năng cho an ten, .. Ngoài ra với phiên bản này còn hỗ trợ thêm nhiều tính năng khác như chất lượng dịch vụ, bảo mật vv...

- So với các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng có cùng phạm vi ứng dụng, WiMAX là công nghệ đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của cả các nhà sản xuất cũng như người cung cấp dịch vụ và người sử dụng nhờ các đặc tính nổi


WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp trội của nó, đặc biệt khi nhu cầu truy nhập dữ liệu ngày càng mạnh. Với việc WiMAX được tối ưu cho dịch vụ dữ liệu, WiMAX có thể song song tồn tại cùng với các mạng như 3G được tối ưu cho thoại. Tùy thuộc mục đích của nhà cung cấp, yêu cầu khách hàng, các mạng sẽ có sự phát triển tương ứng.

Với khả năng cung cấp các dịch vụ truy nhập băng rộng cho cả cố định và di động, WiMAX sẽ là lựa chọn mang tính quyết đinh cho các nhà cung cấp dịch vụ trong thời gian tới nhằm chiếm lĩnh thị trường cũng như tăng khả năng cạnh tranh của mình. Hiểu rõ các đặc điểm kỹ thuật, vận dụng vào các điều kiện thực tế để triển khai hệ thống một cách nhanh chóng và hiệu quả sẽ đem lại những khả năng hết sức lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ và cả người sử dụng.

Việc triển khai WiMAX tại Việt Nam sẽ đáp ứng được các đòi hỏi ngày một lớn về nhu cầu truy nhập băng rộng, góp phần thúc đầy kinh tế phát triển, đặc biệt là các khu vực nông thôn, miền núi và các khu đô thị mới.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, bạn bè, gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp của mình. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy cảm ơn thầy Đàm Thuận Trinh là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện và chỉ bảo cho em trong suốt thời gian em hoàn thành đồ án.



Thuật ngữ viết tắt


A A AS Adaptive Atenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledge Xác nhận AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hóa cao cấp AG Absolute Grant Trợ cấp tự nguyện AMC Adaptive Modulation and

Codding Điều chế và mã hóa thích ứng

A-MIMO Adaptive Multiple Input Multiple Output

Đa đầu vào đa đầu ra thích ứng

AMS Adaptive MIMO Switching Chuyển mạch MIMO thích ứng ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu lặp lại tự động ASN Application Service Network Mạng dịch vụ ứng dụng B BE Best Effort Cố gắng tối đa BRAN Broadband Radio Access

Network Mạng truy cấp vô tuyến băng rộng

C CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CC Chase Combining Kết hợp theo đuổi CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh chung CCF Cumulative Distribution

Function Chức năng phân bố tích luỹ

CINR Carrier to Interference +Noise Ratio

Tỉ số tạp âm trên nhiễu sóng mang

CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CSN Connectivity Service Network Mạng dịch vụ tính kết nối CSTD Cyclic Shift Transmit Diversity Phân tập phát dịch tuần hoàn CTC Convolutional Turbo Code Mã turbo xoắn D DL Downlink Đường xuống



DSL Digital Subcriber Line Đường thuê bao số DVB Digital Video Broadcast Quảng bá video số E EAP Extensible Authentication

Protocol Giao thức nhận dạng mở rộng

EIRP Effective Isotropic Radiated Power

Công suất bức xạ đẳng hướng hữu hiệu

ErtPS Extended Real-time Polling Service

Dịch vụ kiểm soát vòng mở rộng thời gian thực

F FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequency Division Deplex Phân kênh phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FUSC Fully User Sub-Channel Kênh con người sử dụng hoàn

toàn G 3GPP 3G Partnership Project 3GPP2 3G Partnership Project 2 H HARQ Hybrid Automatic Repeat

reQuest Yêu cầu lặp lại tự động nhanh

HiperMAN High Performance Metropolitan Area Network

Mạng vùng đô thị hiệu năng cao

HO Hand-off Chuyển giao HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản I IE Information Element Phần tử thông tin IETF Internet Engineering Task Force IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fuorier nhanh ngược IR Incremental Redundancy Tích luỹ tăng dần ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu liên kí hiệu L



LDPC Low-Density-Parity-Check Kiểm tra cờ mật độ thấp LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng M MAC Media Access Control Điều khiển truy cập phương tiện MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy cập MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng đô thị MAP Media Access Protocol Giao thức điều khiển truy cập MBS Multicast and Broadcast Service Dịch vụ đa hướng và quảng bá MDHO Macro Diversity Hand Over Chuyển giao phân tập lớn MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra MMS Multimedia Message Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MS Mobile Station Trạm di động N NACK Not Acknowledge Không xác nhận NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy cập mạng NLOS Non Line of Sight Tầm nhìn không thẳng NRM Network Reference Model Mô hình tham khảo mạng nrtPS Non-Real-Time Polling Service Dịch vụ kiểm soát vòng phi thời

gian thực NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng O OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplex Access

Truy cập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

P PER Packet Error Rate Tốc độ lỗi gói PF Proportional Fair PKM Public Key Management Quản lý khóa công cộng PUSC Partially Used Sub-Channel Kênh con người sử dụng một phần Q QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vuông góc



Modulation QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc R RG Relative Grant Cấp tự nguyện RR Round Robin Thư luân chuyển RRI Reverse Rate Indicator Chỉ thị tốc độ ngược RTG Receiver/Transmit Transition

Gap Khoảng chuyển tiếp thu phát

rtPS Real-time Polling Service Dịch vụ kiểm soát vòng thời gian thực

S SDMA Space Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời

gian thực SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SFN Single Frequency Network Mạng tần số đơn SGSN Serving GPRS Support Node SHO Soft Hand-Off Chuyển giao mềm SIM Subscriber Indentify Module Phần nhận dạng thuê bao SIMO Single Input Multiple Output Một đầu vào đa đầu ra SNIR Signal to Noise+Interference

Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu+tạp âm

SLA Service Level Agreement Thảo thuận mức dịch vụ SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm S-OFDMA Scalable Orthogonal Frequency

Division Multiplex Access Truy cập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao tỉ lệ

SS Subscriber Station Trạm thuê bao STC SpaceTime Coding Mã thời gian không gian T TDD Time Division Duplex Phân kênh phân chia theo thời

gian

WIMAX và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp TEK Traffic Encription Key Khóa mã hóa theo lưu lượng TTG Transmit/receive Transition Gap Khoảng chuyển tiếp thu phát

TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn TU Typical Urban Thành phố đặc trưng U UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp tự nguyện UL Uplink Đường xuống UMTS Universal Mobile Telephone

System

V VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP W WiFi Wireless Fideliry WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây WiBro Wireless Broadband Không dây băng rộng WIMAX Worldwide Interoperability for

Microwave Access Khả năng khai thác liên mạng trên toàn cầu đối với truy cập vi ba



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................



Tài liệu tham khảo 1. “Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,” IEEE STD 802.16-2004, October, 2004.

2. “Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems,” IEEE P802.16e/D12, February, 2005.

3. “Mobile WIMAX-Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation”, WIMAX Forum, 2006.

4. “Mobile WIMAX-Part II: A Comparative Analysis”, WIMAX Forum, 2006.

5. Lili Zhang., “A Study of IEEE 802.16a OFDM-PHY Baseband”, Master Thesis, LITH-ISY-EX-05/3627-SE Linkoping University, 2005.

6. “Can WIMAX Address Your Applications”, WIMAX Forum, October 24, 2005.

7. Đỗ Ngọc Anh, “WIMAX di động: Tổng quan kỹ thuật – Đánh giá hoạt động”, Tạp chí công nghệ bưu chính viễn thông và công nghệ thông tin.

8. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động 3G”, Bài giảng, Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2004.

9. Nguyễn Anh Đức “Thông tin vô tuyến”, bài giảng, Đại học bách khoa Hà Nội.

10. http://www.vtc.vn

11. http://www.ite.org

12. http://www.vietnamnet.vn

13. http://tapchibcvt.gov.vn

14. http://www.answer.com

15. http://vnmedia.vn

16. http://wimaxforum.org

17. http://wimax.com

18. http://vietbao.vn

...v…v


Wimax Va Ung Dung

Documents