Tìm hiểu wimax và khả năng ứng dụng

Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng MC LC Lời nói đầu Chương – Tổng quan mạng Wimax 1.1 - Công nghệ băng rông không dây 1.1.1 - Thế công nghệ băng rộng không dây 1.1.2 - Lợi ich công nghệ băng rộng không dây 1.2 - Giới thiệu Wimax 1.2.1 - Lịch sử hình thành phát triển Wimax 1.2.2 - Khái niệm Wimax 1.2.3 - Đặc điểm công nghệ Wimax 1.2.4 - Giới thiệu chuẩn 802.16 IEEE 10 1.2.4.1 - Chuẩn 802.16 – 2001 10 1.2.4.2 - Chuẩn 802.16a – 2003 10 1.2.4.3 - Chuẩn 802.16c – 2002 11 1.2.4.4 - Chuẩn 802.16 – 2004 11 1.2.4.5 - Chuẩn 802.16e mở rộng 12 1.3 - So sánh Wimax với số công nghệ không dây khác 13 1.4 - Một số mơ hình mạng Wimax 14 1.4.1 - Mơ hình mạng Wimax cố định (Fixed Wimax) 14 1.4.2 - Mơ hình mạng Wimax di động (Mobile wimax) 15 Chương – Cơ sở kĩ thuật Wimax 16 2.1 - Băng tần sử dụng wimax 16 2.2 - Mơ hình tham chiếu 16 2.3 - Nguyên tắc hoạt động công nghệ Wimax 17 2.3.1 - Nguyên tắc hoạt động 17 2.3.2 - Các đặc điểm hoạt động Wimax 18 2.4 - Bảo mật Wimax 19 Chương – Ứng dụng khả triển khai Wimax 20 3.1 - Ứng dụng Wimax 20 Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng 3.2 - Những mặt hạn chế Wimax 21 3.3 - Khả triển khai Wimax 22 3.3.1 - Tình hình triển khai Wimax giới 22 3.3.2 - Tình hình triểu khai Wimax việt nam 22 Kết luận 24 Tài liệu tham khảo 25 NguyÔn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Li nói đầu Giai đoạn thực tập giai đoạn quan trọng sinh viên, giúp chúng em áp dụng kiến thức học vào thực tế đồng thời làm quen với mơi trường làm việc sau Trong q trình thực tập, em tìm hiểu tổng quan cơng nghệ Wimax-một công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng nghiên cứu triển khai nhiều nơi giới Với cơng nghệ có để truy nhập Internet phổ biến quay số qua Modem thoại, ADSL, hay đường thuê kênh riêng, sử dụng hệ thống vô tuyến điện thoại di động, hay mạng Wifi Mỗi phương pháp truy cập mạng có đặc điểm riêng Đối với Modem thoại tốc độ thấp, ADSL tốc độ lên tới 8Mbps cần có đường dây kết nối, đường th kênh riêng giá thành đắt mà khơng dễ dàng triển khai khu vực có địa hình phức tạp, với mạng Wifi (chính mạng LAN khơng dây) áp dụng cho máy tính trao đổi thơng tin vớ khoảng cách ngắn Với lợi ích tính vượt trội so với công nghệ trên, mạng Wimax xem giải pháp đầy triển vọng đưa vào sử dụng thực tế.Wimax cung cấp khả kết nối Internet không dây nhanh hơn, tốc độc uplink downlink cao hơn, không bị ảnh hưởng địa hình Chính vậy, Wimax thích hợp cho việc “phổ cập” Internet tới vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, nơi có địa hình hiểm trở, khó khăn cho việc lại Wimax có hai phiên chính:Wimax cố định (Fixed Wimax) Wimax di động (Mobile Wimax) Dự kiến, Wimax di động phổ biến vào năm 2007 cho sản phẩm “di động” : máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây Với Wimax di động, người dùng đầu cuối truy cập Internet khơng dây tốc độ cao lên tới 1Mbps nơi vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.Wimax có mặt tất lĩnh vực viễn thơng như: Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại VoIP Dựa hợp chuẩn hai tổ chức chuẩn hoá lớn giới IEEE ETSI hậu thuẫn hàng loạt cơng ty lớn Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng giới Intel, Alvarion chắn tương lai không xa, Wimax trở nên phổ biến phạm vi toàn cầu Đối với Việt Nam, Wimax coi giải pháp tắt đón đầu hồn tồn phù hợp với hồn cảnh nước ta Để tìm hiểu cơng nghệ mẻ đầy tiềm năng, em thực đề tài “Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng” Do thời gian có hạn công nghệ mới, phức tạp, kiến thức thân em hạn chế nên chắn đề tài tránh khỏi sai sót Mong thầy, cơ, bạn góp ý cho em để em có hiểu biết sâu, rộng công nghệ Em xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Điện tử viễn thông, thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền dạy cho em nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: PGS – TS Vũ Quý Điềm giúp đỡ em hoàn thành báo cáo thực tập Hà nội, ngày 03 tháng 05 năm 2008 Sinh viên Nguyễn Hồng Nhật NguyÔn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Chng – Tổng quan mạng Wimax 1.1– Công nghệ băng rộng không dây 1.1.1 – Thế công nghệ băng rộng không dây Băng rộng không dây công nghệ hứa hẹn kết nối tốc dộ cao khơng trung Nó sử dụng sóng Radio để kết nối tới từ người dùng họ muốn Các công nghệ 3G, Wifi hay Wimax UWB làm việc để đáp ứng nhu cầu khách hàng Truy nhập băng rộng không dây (BWA) hệ thống điểm đâ điểm tạo nên từ trạm phát sóng sở thiết bị khách hàng hình 1.1 Hình trạm phát sóng sở kết nối với mạng đường trục (back bone) Thay sử dụng kết nối vật lý trạm sở thuê bao, trạm phát sóng sở sử dụng anten ngồi trời để nhận gửi liệu, thoại tốc độ cao tới thuê bao Công nghệ giảm yêu cầu sở hạ tầng hữu tuyến đồng thời cung cấp giải pháp phần mềm dẻo hiệu cho chặng cuối Back Bone NguyÔn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dơng 1.1.2 – Lợi ích băng rộng khơng dây  Băng rộng không dây hứa hẹn dịch vụ thoại liệu truyền hình tốc độ cao  BWA có thịi gian triển khai nhanh chóng, tốn chi phí phương pháp truyền thơng, khơng cần phảI xây dựng sở hạ tâng hữu tuyến tốn  Nó đưa kết nối chặng cuối, mà DSL hay băng rộng hữu tuyến đạt tới  Thời gian triển khai nhanh hơn, dễ dàng mở rộng hơn, mềm dẻo đem lại dịch vụ thay cho khách hàng vốn không thỏa mãn với dịch vụ băng rộng hữu tuyến  Nó vượt qua thực thi độ tin cậy mạng hữu tuyến với đường dây thuê riêng  Tạo môI trường, cạnh tranh cho phát triển dịch vụ sản phẩm Các đặc tinh BWA thu hút công ty nhà đầu tư nghành công nghiệp băng rộng không dây 1.2– Giới thiệu Wimax 1.2.1 – Lịch sủ hình thành WiFi đến phát triển Wimax Năm 1985, Uỷ ban liên lạc liên bang Mỹ FCC định “mở” số băng tần dải sóng khơng dây, cho phép người sử dụng chúng mà khơng cần giấy phép phủ FCC đồng ý “thả” dải sóng cơng nghiệp, khoa học y tế cho giới kinh doanh viễn thơng Ba dải sóng này, gọi “băng tần rác” (900MHz, 2,4GHz, 5,8GHz) FCC đưa băng tần vào phục vụ mục đích liên lạc dựa sở: thiết bị sử dụng dải sóng phải vịng để tránh ảnh hưởng việc truy cập từ thiết bị khác Điều thực công nghệ phổ rộng, có khả phát tín hiệu radio qua vùng nhiều tần số, khác với phương pháp truyền thống truyền tần số đơn lẻ xác định rõ Dấu mỗc quan trọng tiến trình đến chuẩn chung khởi động cho WiFi diễn vào năm 1985 Trước đó, nhà cung cấp thiết bị không dây dùng cho mạng LAN (Local Area Network) Proxim Symbol Mỹ phát triển thiết bị sản phẩm độc quyền không tương thích với hãng khác Nhờ thành cơng chuẩn hữu tuyến Ethernet, công ty bắt đầu nhận việc xác lập chuẩn không dây chung quan trọng Chuẩn thức ban hành năm 1997 Có phiên chuẩn, 802.11b (hoạt động băng tần 2,4GHz) 802.11a NguyÔn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng (hot động băng tần 5,8GHz), phe duyệt tháng 12 năm 1999 tháng năm 2000 Sau có chuẩn 802.11b cơng ty bắt đầu phát triển thiết bị tương thích với Tuy nhiên, tiêu chí q dài phức tạp Vì thế, vào tháng năm 1999, có cơng ty bao gồm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet, Symbol Lucent liên kết với để tạo Liên minh tương thích Ethernet không dây WECA Mục tiêu tổ chức WECA xác nhận sản phẩm nhà cung cấp phải tương thích thực với Tuy nhiên thuật ngữ “tương thích WECA” hay “tuân thủ IEEE 802.11b” gây bối rối cộng đồng Công nghệ cần cách gọi thuận tiện người tiêu dùng Cuối cách gọi “WiFi” chấp nhận Thế tên WiFi “Wireless Fidelity” đời Để thúc đẩy WiFi thị trường, cần có nhà sản xuất thiết bị WiFi làm Apple Apple tuyên bố Lucent sản xuất adapter với giá chưa đầy 100USD tích hợp khe cắm WiFi vào máy tính xách tay (Lucent thực vào tháng năm 1999), Apple công bố xuất WiFi lựa chọn dòng máy iBook mới, sử dụng thương hiệu AirPort Điều hoàn toàn làm thay đổi thị trường mạng không dây Các nhà sản xuất máy tính khác ạt làm theo WiFi nhanh chóng tiếp cận với người tiêu dùng gia đình doanh nghiệp vào năm 2001 Khi công nghệ phát triển rộng hơn, điểm truy cập thu phí hostport bắt đầu xuất ngày nhiều nơi cơng cộng Trong đó, FCC lần thay đổi quy định họ phép phiên WiFi có tên 802.11g đời, sử dụng kỹ thuật tiên tiến ghép kênh chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đạt tốc độ lên tới 54Mbit/s băng tần 2,4GHz Khi WiFi đời, nhiều người cho thay kỹ thuật kết nối không dây khác thời điểm đó, WiFi cơng nghệ mạng thống lĩnh gia đình cơng sở nước phát triển Tuy nhiên, WiFi tiêu tốn nhiều lượng thiết bị cầm tay gia đình Hơn WiFi cơng nghệ sóng ngắn khơng cung cấp khả bao trùm rộng mạng di động, mạng ngày phát triển mạnh quy mô nhờ dịch vụ chuyển vùng thoả thuận tính cước liên quốc gia Để khắc phục hạn chế này, công nghệ WiMax, hay gọi theo tên kỹ thuật 802.16 đời WiMax phiên phủ sóng diện rộng WiFi với tốc độ tơi đa lên đến 70Mbit/s tầm xa lên tới 50Km, so với 50m WiFi Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng 1.2.2 Khỏi nim WiMax WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave) tiêu chuẩn IEEE 802.16 – Wireless Microwave Access – truy nhập vơ tuyến sóng cực ngắn, tiêu chuẩn kỹ thuật sinh từ dòng 802.xx ngày phát triển IEEE (Institude of Electrical an Engineer) IEEE 802.16 Broadband Wireless Metrôpolitan Area NetWork (Wireless MAN) Standard cung cấp giải pháp kết nối băng rộng tới người dùng cố định, di động kinh tế sở hạ tầng hữu tuyến IEEE 802.16 Working Group on BWA phát triển chuẩn dành cho mạng WMAN với khả ứng dụng phạm vi toàn cầu từ tháng năm 1999 Chuẩn IEEE 802.16 liên quan đến giao tiếp không gian thuê bao trạm phát sóng Chuẩn IEEE 802.16 công bố vào ngày tháng năm 2002 Các chuẩn dành cho mạng WMAN kết nối điểm nóng 802.11 tới Internet đưa giải pháp truy nhập băng rộng chặng cuối thay cho DSL cáp Chuẩn WMAN hộ trợ dịch vụ truy nhập không dây băng rộng tới tồn nhà, chủ yếu thơng qua anten ngồi trời tới trạm phát sóng sở Phạm vi lên tới 50KM cho phép người sử dụng đạt kết nối băng rộng mà không cần tầm nhìn thẳng tới trạm phát sóng Theo IEEE 802.16 Working Group phát triển chuẩn truy nhập băng rộng không dây cho hệ thống băng tần 10- 66GHz 11GHz Chuẩn tập trung vào lớp vật lý Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiĨu Wimax khả ứng dụng Hỡnh 1.2 Mụ hình mạng WiMax 1.2.3 - Đặc điểm cơng nghệ WiMax Hình 1.3 - Đặc điểm cơng nghệ WiMax  Kiến trúc mềm dẻo : WiMax có vài kiến trúc Point to Point dành cho backHaul, Point to Multipoint cho BS (Base station) đến SS (Subscriber) Nừu có SS mạng WiMax BS giao tiếp với SS tảng Point to Point Các trạm BS mơ hình Point to Point dùng anten với độ định hướng cao để đạt khoảng cách lớn  An ninh mạnh : WiMax hỗ trợ AES (Ađvance Encryption Standard) 3DES (trip Data Encryption Standard) Với việc bảo mật tuyến BS SS, WiMax cung cấp riêng tư an tồn giao tiếp khơng dây băng rộng An ninh mạng WiMax cịn cho phép nhà Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dông vận hành mạng chông lại đánh cắp dịch vụ Ngoài WiMax cho phép xây dựng mạng riêng ảo (VPN), cho phép bảo vệ liệu gửi từ người sử dụng khác BS  Cung cấp QoS : WiMax cung cấp QoS kết nối đáp ứng tất dịch vụ nhạy cảm với trễ thoại, truyền hình … dịch vụ đa phương tiện  Sự triển khai nhanh chóng : So với triển khai mạng hữu tuyến WiMax triển khai nhanh nhiều Chỉ với anten thiết bị cài đặt cung cấp nguồn WiMax sẵn sàng phục vụ dịch vụ Trong nhiều trường hợp triển khai WiMax tính so với hàng tháng giải pháp khác  Cung cấp dịch vụ nhiều mức (Multi_level service): Với việc đáp ứng mức độ QoS khác dựa thoả thuận mức dịch vụ SLA nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng cuối mạng WiMax Ngồi WiMax cịn cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa SLA khác SS  Khả hoạt động thiết bị khác (Interoperaability) : WiMax công nghệ phát triển sau nên cần phải đảm bảo khả tương thích với thiết bị trước để thị trường chấp nhận  Khả di động (Portability) : Giống hệ thống cellular WiMax SS bật lên tự xác đinh định đặc tính đường truyền tới BS Ngay sau SS đăng ký sở liệu hệ thống, thoả thuận đặc tính đường truyền  Phạm vi phủ sóng rộng khắp : WiMax hỗ trợ nhiều mức điều chế bao gồm BPSK, QPSK, 16_QAM, 64_QAM Khi hoạt động với khuếch đại công suất lớn mức điều chế thấp BPSK, QPSK, WiMax vấn bao phủ vùng rộng với đường truyền BS SS môi trường LOS  Hoạt động đường truyền NLOS : WiMax dựa công nghệ OFDM có khả xử lý mơi trường NLOS (Non Light Of Sight) mà sản phẩm khác khơng thể Ngun Hång NhËt 10 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiĨu Wimax khả ứng dụng rng bng tng l 3,5Mhz Trong mạng cố định, WiMax thực cách tiếp nối không dây đến modem cáp, đến đôi dây thuê bao mạch xDSL mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) mạch OC – x (truyền tải qua sóng quang) WiMax cố địn phục vụ cho loại người dùng (user) : xí nghiệp, khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, trạm gốc BS mạng thông tin di động mạch điều khiển trạm BS Về cách phân bố theo địa lý, user phân tán địa phương nông thôn vùng sâu vùng xa khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến Sơ đồ kết cấu mạng WiMax cố định đưa hình Trong mơ hình phận vô tuyến gồm trạm gốc WiMax – BS (làm việc với anten đặt tháp cao) trạm phụ SS (SubStation) Các trạm WiMax – BS nối với mạng đô thị MAN mạng PSTN 1.4.2 – Mô hình mạng WiMax di động Mơ hình WiMax di động sử dụng thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.16e Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.16 – 2004 hướng tới user cá nhân di động, làm việc băng tần thấp 6Ghz Mạng lưới phối hợp WLAN, mạng di động cellular 3G tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng Hy vọng nhà cung cấp viễn thông hiệp động cộng tác để thực mạng viễn thơng digital truy nhập khơng dây chó phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãn nhu cầu đa dạng th bao Ngun Hång NhËt 18 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiểu Wimax khả ứng dụng Hỡnh 1.4 Mơ hình mạng WiMax di động Ngun Hång NhËt 19 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Chng – Cơ sở kĩ thuật WiMax 2.1 – Băng tần sử dụng WiMax 802.16 cho phép nhiều lớp vật lý hoạt động băng tần rộng từ 2GHz đến 66GHz Vì sóng điện từ lan truyền phạm vi rông nên chuẩn 802.16 chia phạm vi tần số thành băng tần khác nhau, băng tần khác nhau, băng tần dùng lớp lý riêng  Băng tần phải đăng ký 10GHz – 66GHz : Băng tần cung cấp phương tiện truyền dẫn mà tần số cao, bước sóng ngắn, yêu cầu trạm thu phát phải tầm nhìn thẳng (LOS) hiệu ứng đa đường ảnh hưởng đáng kể tới việc truyền dẫn băng tần này, độ rộng kênh thông thường 25MHz 28MHz Với tốc độ truyền dẫn lý thuyết 120Mbps, mơi trường thích hợp cho truyền thơng PMP từ ứng dụng SOHO tới ứng dụng văn phịng lớn (trung tâm) Mơ hình điều chế đơn sóng mang sử dụng băng tần  Băng tần – 22Ghz (Băng tần gồm dải tần cấp phép không cấp phép) : Nó phương tiện truyền dẫn mà tần số thấp hơn, có bước sóng dài băng tần LOS không thực cần thiết, hiệu ứng truyền sóng khơng tầm nhìn thẳng (NLOS) khắc phục Người ta sử dụng băng tần với mục đích cung cấp ứng dụng NLOS, có nghĩa loạt kĩ thuật bổ sung để đạt kết Tuy nhiên khơng dùng đường truyền LOS cơng suất tín hiệu khác BS SS 2.2 – Mơ hình tham chiếu Cũng giống chuẩn khác họ 802.xx IEEE 802.16 tập trung vào việc mô ta chuẩn hoá hai lớp liên kết liệu (Datalink Layer) lớp vật lý (Physical Layer) mơ hình OSI Giữa lớp MAC lớp vật lý cịn có lớp hội tụ truyền dẫn (TC) Lớp MAC mô tả 802.16 bao gồm ba lớp (Sublayer): lớp chuyên biệt dịch vụ (CS), lớp phần chung MAC (CPS) lớp bảo mật Lớp CS cung cấp việc di chuyển đổi ánh xạ từ mạng mở rộng khác ATM, Ethernet, thông qua điểm truy nhập dịch vụ SAP Chính xác hơn, lớp làm nhiệm vụ chuyển dổ gói tin từ định dạng mạng khác thành gói tin định dạng theo 802.16 chuyển xuống cho lớp CPS Cũng diễn phân lớp dịch vụ mạng để ánh xạ vào dịch vụ thích hợp 802.16 Ngun Hång NhËt 20 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Hỡnh v mơ tả phân lớp 802.16 Ngun Hång NhËt 21 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả øng dông Điểm truy nhập CS - SAP Lớp hội tụ CS Service – Speccific Convergence Layer ĐiểmLớp truyMAC nhập MAC CPS SAP Lớp MAC MAC Common Part Layer Lớp bảo mật Security Sublayer Điểm truy nhập PHY SAP Lớp PHY Lớp vật lý PHY Hình 2.1 – Mơ hình tham chiếu lớp WiMax Lớp CPS cung cấp chức lớp MAC, chức truy nhập, phân bố băng thơng, thiết lập, quản lý kết nối Nó nhận liệu từ CS khác để phân lớp vào kết nối MAC riêng Chất lượng dịch vụ áp dụng việc truyển xếp liệu Lớp bảo mật cung cấp chế chứng thục, trao đơi khố mã hố Lớp vật lý bao gồm nhiều định nghĩa khác nhau, thích hợp cho dãy tần số ứng dụng riêng 2.3.1 – Nguyên tắc hoạt động WiMax Ngun Hång NhËt 22 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiĨu Wimax khả ứng dụng Thc t WiMax hot động tương tự WiFi tốc độ cao khoảng cách lớn nhiều với số lượng lớn người dùng Một hệ thống WiMax gồm phần :  Trạm phát : Giống trạm BTS mạng thông tin di động với công suất lớn phủ sóng vùng rộng tới 8000 Km  Trạm thu : anten nhỏ Card mạng cắm vào, thẻ PCMCIA “Personal Computer Memory Card International Association”, thiết lập sẵn MainBoard bên máy tính Các trạm phát BTS kết nối tới mạng Internet thông qua đường truyền tốc độ cao dành riêng nối tới BTS khác trạm trung chuyển đường truyền thẳng, nhờ WiMax phủ sóng đến vùng xa Các anten thu/phát trao đổi thơng tin với qua tia sóng truyền thẳng tia phản xạ Trong trường hợp đường truyền không thẳng NLOS, anten nhỏ máy tính kết nối tới tháp WiMax WiMax sử dụng dải tần số thấp từ 2Ghz – 11Ghz (Giống với WiFi), tần số thấp tín hiệu dễ dàng vượt qua vật cản, phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua vật thể để đến đích Trong trường hợp đường truyền thẳng LOS (Line Of Sight), anten đặt cố định điểm cao, tín hiệu trường hợp ổn định tốc độ đạt tối đa Có thể sử dụng tần số cao đến 66Ghz tần số bị giao thoa với kênh tín hiệu khác băng thơng sử dụng lớn hơn, kết nối thông suốt mạnh ổn định hơn, cho phép gửi nhiều liệu với lỗi 2.3.2 – Các đặc điểm hoạt động WiMax  WiMax vận hành theo quy tắc chung giống với WiFi Một máy tính gửi tín hiệu tới máy tính khác thơng qua tín hiệu radio Máy tính trang bị WiMax nhận liệu từ tram phát WiMax, sử dụng khố mã hố liệu để ngăn chặn người dùng không đủ thẩm quyền truy cập trái phép  Wimax tiêu chuẩn hoá IEEE 802.16 Hệ thống hệ thống đa truy cập không dây sử dụng công nghệ OFDM (OFDM Access) có đặc điểm sau :  Khoảng cách trạm thu trạm phát lên tới 50Km  Tốc độ truyền thay đổi, tối đa 70Mbit/s Ngun Hång NhËt 23 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiĨu Wimax khả ứng dụng Hot ng đường truyền thẳng LOS (Line Of Sight) đường truyền bị che khuất NLOS (Non Line Of Sight)  Dải tần làm việc 2- 11Ghz từ 10 – 66Ghz chuẩn hoá  Hường truyền tin chia thành đường lên xuống Đường lên có tần số thấp đường xuống sử dụng công nghệ OFDM để truyền OFDM WiMax sử dụng tổng cộng 2048 sóng mang, có 1536 sóng mang dành cho thơng tin chia thành 32 kênh con, kênh tương đương với 48 sóng mang WiMax sử dụng điều chế nhiều mức thích ứng từ BPSK, QPSK đến 256 QAM kết hợp phương pháp sửa lỗi liệu ngẫu nhiên hoá, với mã sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8  Độ rộng băng tần WiMax từ 5Mhz đến 20MHz chia thành nhiều băng 1,75Mhz Mỗi băng chia nhỏ nưa nhờ công nghệ OFDM, cho phép nhiều thuê bao truy cập đồng thời hay nhiều kênh cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu sử dụng băng tần Công nghệ gọi công nghệ đa truy cập OFDM (OFDM Access)  Cho phép sử dụng hai công nghệ TDD (Time division duplexing) FDD (Frequency Division Duplexing) để phân chia đường truyền hướng lên hướng xuống WiMax sử dụng chế độ song cong song công phân chia theo thời gian TDD song cơng phân chia theo tần số FDD, FDD cần có kênh, đường lên, đường xuống Với TDD cần kênh tần số, lưu lượng đường lên đường xuống phân chia theo khe thời Về cấu trúc phân lớp, WiMax phân chia thành lớp : lớp tiếp ứng (Convergence) làm nhiệm vụ giao diện lớp đa truy cập lớp trên, lớp đa truy cập (MAC), lớp truyền dẫn (Transmission) lớp vật lý (Physical) Các lớp tương đương với hai lớp mơ hình OSI chuẩn hố để giao tiếp với nhiều lớp 2.4 - Bảo mật WiMax Khác với chuẩn không dây băng rộng khác, 802.16 thiết kế hẳn lớp bảo mật, lớp làm cung cấp chế điều khiển truy nhập tin cậy, đảm bảo an toàn cho liệu đường truyền, 802.16 chống lại việc truy cập trái phép dịch vụ việc mã hố luồng dịch vụ Nó có giao thức quản lý khố BS để thực chứng thực cấp phát khoá tới SS cần thiết Trong trình thương lượng bảo mật SS Ngun Hång NhËt 24 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiểu Wimax khả ứng dụng BS, nu mt SS không cung cấp chế bảo mật 802.16 bước chứng thực cấp phát khố bỏ qua BS chấp nhận điều cho phép SS truyền liệu, ngược lại BS khơng cho phép Chỉ có hai loại kết nối bảo vệ 802.16 kết nối vận chuyển kết nối thứ cấp Các kết nối quản lý, điều khiển khác không cần phải bảo vệ Trong bảo mật 802.16 có hai loại giao thức chính:  Giao thức xử lý đóng gói, mã hoá : Giao thức làm nhiệm vụ như: định nghĩa hệ thống mã hoá, kết hợp mã hoá liệu chứng thực, xử lý MAC PDU  Một giao thức quản lý khoá gọi PKM cung cấp chế phân phối khoá từ BS tới SS Thông qua giao thức này, BS SS đồng khố với BS sử dụng giao thức để thực thi điều kiện truy nhập vào mạng Sercurity Association (SA) : SA tập hợp thông tin dùng chia sẻ BS SS nhằm đảm bảo tính an tồn trao đổi SA làm nhiệm vụ trì trạng thái bảo mật kết nối Có hai loại SA SA cho liệu (DSA) SA cho chứng thực (ASA) 802.16 định nghĩa DSA, loại SA dùng để bảo vệ kết nối chuyển vận SS BS Có bao loại DSA loại DSA chinh, loại DSA tĩnh loại DSA động DSA thiết lập suốt trình khởi tạo DSA tĩnh cấu hình sẵn BS, DSA động đặt tuỳ vào kết nối Cả DSA tĩnh DSA động sử dụng nhiều SS DSA bao gồm liệu sau:  SAID dùng để định tới SA, SAID có độ dài 16bit Giá trị SAID DSA với CID kết nối  Thuật toán dùng để trao đổi liệu Ví dụ DES  Hai khóa TEK để mã hố liệu : để sử dụng, để dự phòng  Một số TEK  Một tham số thời gian sử dụng TEK, giá trị mặc định nửa ngày, giá trịn nhỏ 30phút lớn 7ngày  Một IV 64bit cho TEK  Một tham số định nghĩa loại SA  Để bảo mật kết nối chuyển vận, SS trước hết phải khởi tạo DSA Nhiều kết nối chia sẻ chung SA, khả để cung cấp dịch vụ multicast Ngay sau SS tham gia vào mạng, Ngun Hång NhËt 25 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T×m hiĨu Wimax khả ứng dụng  SA tạo kết nối thứ cấp Như vậy, SS thơng thường có hai ba SA : SA cho kết nối thứ cấp, SA cho kết nối chuyển vận đường lên, SA cho kết nối chuyển vận đường xuống Có quy tắc ánh xạ kết nối vào DSA Tất kết nối chuyển vận ánh xạ vào DSA công nhận Các kết nối multicast ánh xạ vào DSA tĩnh động Các kết nối thứ cấp ánh xạ vào DSA Các kết nối sơ cấp không ánh xạ, chúng không cần bảo mật Chương Ứng dụng khả triển khai WiMax 3.1 Ứng dụng WiMax Phủ sóng phạm vi rộng, tốc độ truyền tin lớn, hỗ trợ đồng thời nhiều thuê bao cung cấp dịch vụ VoIP, Video mà ADSL chưa đáp ứng đặc tính ưu việt WiMax Các đường ADSL khu vực mà trước đường dây chưa tới mà truy cập Internet Do vậy, WiMax có nhiều ứng dụng tương lai WiMax sáng sủa nhà sản xuất chip hàng đầu giới InTel quan tâm phát triển công nghệ WiMax Công nghệ WiMax giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ cao thời điểm với khoảng cách xa cho phép nhà khai thác dịch vụ hội tụ tất mạng IP để cung cấp dịch vụ “3 cung” : liệu, thoại video WiMax với hỗ trợ QoS, khả vươn dài công suất liệu cao dành cho ứng dụng truy cập băng rộng cố định vùng xa xôi, hẻo lánh, khoảng cách lớn BS cáp cho khu vực thành thị nước phát triển Những ứng dụng cho hộ dân gồm có Internet tốc độ cao, thoại qua IP, video luồng chơi game trực tuyến với ứng dụng cộng thêm cho doanh nghiệp hội nghị video giám sát video, mạng riêng ảo bảo mật (yêu cầu an ninh cao) Công nghệ WiMax cho phép bao trùm ứng dụng với u cầu băng thơng rộng Ngun Hång NhËt 26 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dông WiMax cho phép ứng dụng truy cập xách tay, với hợp máy tính xách tay PDA, cho phép khu vực nội thị thành phố trở thành “khu vực diện rộng” nghĩa truy cập vơ tuyến băng rộng ngồi trời Do vậy, WiMax cơng nghệ bổ sung bình thường cho mạng di động cung cấp băng thông lớn cho mạng WiFi nhờ cung cấp kết nối băng rộng khu vực lớn WiMax quan trọng vô tuyến băng rộng cố định để cung cấp truy cập băng rộng cần thiết tới doanh nghiệp người sử dụng hộ gia đình thay cho dịch vụ cáp DSL đặc biệt truy cập tới cáp đồng khó khăn WiMax quan trọng vơ tuyến băng rộng di động, bổ sung trọn vẹn cho 3G hiệu suất truyền liệu luồng xuống cao 1Mbit/s, cho phép kết nối máy Laptop PDA bổ sung cho WiFi nhờ độ bao phủ rộng Đối với doanh nghiệp, WiMax cho phép truy cập băng rộng với chi phí hớp lý Vì phần lớn doanh nghiệp khơng chia thành khu vực để có đường cáp, lựa chọn họ dịch vụ băng rộng từ nhà cung cấp viễn thông địa phương Điều dẫn tới độc quyền Các doanh nghiệp hưởng lợi từ việc triển khai hệ thống WiMax chứng nhận nhờ tạo cạnh tranh thị trường, giảm giá cho phép doanh nghiệp thiết lập mạng riêng Điều đặc biệt phù hợp nghành khí đốt, mỏ, nơng nghiệp, vận tải, xây dựng ngành khác nằm vị trí xa xơi hẻo lánh Đối với người sử dụng hộ gia đình vùng nơng thơn (nơi dịch vụ DSL cáp chưa thể vươn tới), WiMax mang lại khả truy cập băng rộng Điều phù hợp với nước phát triển nơi mà hạ tầng sở viễn thông truyền thống chưa thể tiếp cận 3.2 Những mặt hạn chế WiMax Bên cạnh ưu điểm WiMax có mặt hạn chế nó: Khi cơng nghệ đời ln có ý kiến khác cơng nghệ WiMax khơng phải ngoại lệ Với tính ưu việt khả ứng dụng to lớn WiMax mau chóng giành quan tâm đặc biệt nhà sản xuất thiết bị, tổ chức, doanh nghiệp cá nhân Song khơng người cịn tỏ hồi nghi cơng nghệ khả làm thay đổi dịch vụ kết nối mạng Internet tương lai lý hồi nghi là: Ngun Hång NhËt 27 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dơng  Trước hết mặt kĩ thuật WiMax cịn có số nhược điểm sau:  Về mặt dải tần mà WiMax sử dụng khơng tương thích quốc gia điều sx hạn chế khả phổ biến WiMax quốc gia  Vấn đề bảo mật WiMax đánh giá nhiều lỗ hổng địi hỏi nhà cung cấp dịch vụ phải mau chóng giải vấn đề  Về chuẩn WiMax đáng nói tới WiMax chuẩn cơng nghệ lại chưa chuẩn hố “Hiện WiMax sử dụng tới 10 công nghệ khác có tới dạng sở chưa thể liên thơng tương thích”  Tiếp mặt giá thành WiMax Forum tiến hành thắt chặt chuẩn để giảm giá song chi phí cho thiết bị đầu cuối cao  Một nước có ý định thiết lập mạng WiMax mang tính quốc gia Mỹ song chi phí dự kiến lên tới 3tỷ USD khoản đầu tư lớn Trong bối cảnh tiềm mạng 3G chưa khai thác hết, mạng WiFi đường truyền DSL trở nên phổ biến nhiều nước có sở hạ tầng việc lại phải bỏ khoản tiền lớn để phát triển WiMax dịch vụ mà thân cịn nhiều điều bất ổn việc mạo hiểm Còn theo tổ chức hợp tác phát triển kinh tế “Viễn cảnh phải bỏ thêm tỷ USD để bắt đầu với WiMax điều khơng chấp nhận”  Về mặt thị trường WiMax cịn phải chịu cạnh tranh mạnh mẽ với công nghệ khác : WiFi công nghệ trở nên phổ biến nước phát triển, kết nối Internet có dây dẫn DSL, mạng điện thoại di động vốn phát triển cách động công nghệ thay khác mạng đô thị nước châu Âu hay công nghệ HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) dành cho điện thoại di động  Về khía cạnh kinh tế dự án WiMax chưa thực hứa hẹn nhiều, điều khiến giới kinh doanh tỏ nản lịng  Tuy WiMax triển khai thí điểm cách rầm rộ nhiều nơi giới song chưa có ví dụ điển hình thành công mặt thương mại nên nghi ngờ thành công WiMax tồn Ngun Hång NhËt 28 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng 3.3 Kh nng trin khai WiMax 3.3.1 - Tình hình triển khai WiMax giới Motorola cung cấp hệ thống thử nghiệm trọn gói bao gồm điểm truy cập, mạng truy nhập thiết bị di động cầm tay WiMax Tháng 6/2006, Nokia tập đồn Intel cơng bố thoả thuận hợp tác nhằm đẩy mạnh trình phát triển, thông qua triển khai WiMax (Chuẩn IEEE 802.16e) Các lĩnh vực hợp tác bao gồm sản xuất thiết bị client, thiết lập hạ tầng mạng, phát triển thị trường Đối với thiết bị di động tảng máy tính xách tay, chiến lược trạm gốc (base station) giúp triển khai hạ tầng mạng WiMax cách rộng khắp ổn định Tháng 10/2005, Motorola Intel tuyên bố kế hoạch hợp tác thông qua tảng WiMax di động dựa chuẩn IEEE 802.16e đề xuất, dành cho ứng dụng cố định băng rộng không dây Các thử nghiệm thiết bị di động, thiết bị mạng thiết bị giả lập liên kết chặt chẽ với sản phẩm Intel Tại Nhật, liên minh SoftBank – Motorola chuẩn bị triển khai WiMax di động dải tần 2,5 Ghz tháng 9/2006 Trong đó, đợt thử nghiệm cơng nghệ với quy mô lớn diễn Nga Hai hãng thiết bị công nghệ Avalcom Aperto nước kết hợp với nhiều nhà cung cấp dịch vụ để thực hoá dự án nhiều khu vực nhu Moscow, Siberia Cuối tháng 6, tập đoàn SamSung cho mắt dọng điện thoại di động tích hợp cơng nghệ khơng dây diện rộng Cịn Nokia từ năm ngoái phân phối với Intel để thực ý tưởng tương tự Riêng Hàn Quốc, SamSung tích cực ủng hộ phát triển cơng nghệ tương tự mang tên WiBro nhằm gạt bỏ WiMax nước Các hãng viễn thông bắt đầu kinh doanh dịch vụ WiBro khu vực trung tâm, trường đại học tuyến giao thông công cộng Seoul Khách hàng mua thẻ trị giá từ 170 USD – 300 USD để cài vào máy tính xách tay cịn thẻ hỗ trợ thiết bị di động khác PDA điện thoại thông minh có mặt thị trường vài tháng 3.3.2 – Tình hình triển khai WiMax Việt Nam Hiện WiMax Việt Nam trình thử nghiệm (bắt đầu từ 10/2006) tỉnh Lào Cai khuôn khổ dự án hợp tác Công Ty VDC Ngun Hång NhËt 29 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng (thuc VNPT), cụng ty Intel v C quan phát triển hợp tác quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) Theo dự kiến, trình thử nghiệm kết nối Internet không dây tốc độ cao – WiMax Lào Cai kết thúc vào tháng 3/2007 Các ứng dụng dự án triển khai bao gồm: Truy nhập Internet tốc độ cao dựa mạng WiMax (Broadband Internet Access), thoại VoIP, Cổng thông tin điện tử cho cộng đồng (Community Portal), Trung tâm liệu phục vụ cho mục đích phát triển nơng nghiệp tiểu thủ công nghiệp (Agricultural/Handicraft Database) Đây ứng dụng triển khai trình thử nghiệm, cịn thức vào hoạt động, WiMax có mặt tất lĩnh vực viễn thông như: Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại VoIP Hiện có doanh nghiệp Viêt nam (VNPT, FPT, VTC Viettel) cấp phép triển khai thử nghiệm dịch vụ WiMax cố định, VDC (thuộc VNPT) đơn vị cho triển khai thử nghiệm loại hình dịch vụ công nghệ tiên tiến WiMax VDC triển khai thử nghiệm hoạt động dải tần 3,3GHz – 3,4 GHz , với thiết bị nhập từ hãng Alvarion – sản phẩm BreezeMax Theo Sky Light Reseach, công ty chun phân tích băng rộng khơng dây Alvarion chiếm thị phần 81% tổng số đợt triển khai lắp đặt WiMax giới hệ thống BreezeMax theo chuẩn WiMax Alvarion triển khai thành công 180điểm lắp đặt 80 quốc gia Theo đánh giá, WiMax Việt Nam thực “bùng nổ” hai năm tới bước qua giai đoạn thử nghiệm Đặc biệt, WiMax có ảnh hưởng sâu rộng tới lĩnh vực mạng di động hỗ trợ tiện ích vượt trội (xem Video, TV, truyền liệu ) với chất lượng đảm bảo, khả cung cấp dịch vụ cách liên tục.Dự kiến, đến thời điểm năm 2008 – 2010, mạng hệ triển khai rộng khắp cho hạ tầng mạng nội hạt, với phổ biến dịch vụ WiMax NguyÔn Hång NhËt 30 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Kết Luận WiMax cơng nghệ có nhiều ưu điểm so với công nghệ băng rộng, băng rộng không dây khác.WiMax đánh giá công nghệ cách mạng mà tương lai ứng dụng nhiều nơi nhiều mơ hình mạng WiMax có ưu điểm tốc độ truyền dẫn liệu cao, cự ly thông tin xa, chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép khơng cấp phép Chính thế, WiMax đánh giá công nghệ không dây hệ có triển vọng khả truyền liệu với tốc độ cao phạm vi phủ sóng rộng lớn Đặc biệt, WiMax có chi phí sủ dụng rẻ nhiều so với công nghệ di động Có nhiều ý kiến cho WiMax thay WiFi, WiMax loại trừ công nghệ 3G Tuy nhiên, thực tế lại không xảy điều Mạng WiFi dùng phổ biến tới mức chúng triển khai khắp nơi, công ty, cửa hàng, chí nhà riêng, coi mạng nội Chính thế, nhiều phương diện, xem WiMax giải pháp thay hồn tồn WiFi Trong đó, WiMax khơng loại trừ công nghệ 3G triển khai cho mạng di động Thay vào đó, hỗ trợ tương tác với mạng 3G NguyÔn Hång NhËt 31 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dông Tài liệu tham khảo Bài giảng thông tin di động - Tiến sĩ Phạm Công Hùng IEEE 802.16a - 2003 Air Interface for fixed Broadband Wireless Access Systems A Technical Overview an Comparison of WiMax and 3G Technologies December 2004 - Intel - Technical White Paper IEEE 802.16a Standard and WiMax Igniting Broadband Wireless Access White Paper IEEE 802.16 - 2004 Air Interface for fixed Broadband Wireless Access Systems http://itgatevn.com http://vnmedia.vn NguyÔn Hång NhËt 32 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com .. .Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng 3.2 - Những mặt hạn chế Wimax 21 3.3 - Khả triển khai Wimax 22 3.3.1 - Tình hình triển khai Wimax giới 22 3.3.2 - Tình hình triểu khai Wimax việt... luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Hình 1.4 – Mơ hình mạng WiMax di động Ngun Hång NhËt 19 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả øng dông... luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả øng dông Bảng 1.2 - Đặc điểm số cơng nghệ khơng dây Ngun Hång NhËt 16 Líp §TTH N3-K43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng