Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thế giới kết nối không dây, bạn có thể làm việc và giải trí mọi nơi, mọi lúc 1 Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX LỜI MỞ ĐẦU Cách thức mới cho truy nhập băng rộng không dây Trong thế giới[.]
Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX LỜI MỞ ĐẦU Cách thức cho truy nhập băng rộng không dây Trong giới kết nối khơng dây, bạn làm việc giải trí nơi, lúc Làm việc, giải trí nơi, lúc điều người mong ước Công nghệ đem đến Bluetooth kết nối không dây, Wi-Fi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối không dây cịn hạn chế chưa thật liên thơng với Để có mơi trường làm việc di động thật sự, công ty đứng đầu lĩnh vực Fujitsu, Intel, LG Electronics, Motorola, Samsung, Siemens, Sony bắt đầu nghĩ đến mơ hình tương lai cho phép công nghệ không dây liên thông với nhau, làm việc hỗ trợ Tập trung hàng trăm kỹ sư đầu ngành, IEEE phác thảo nên hệ thống chuẩn không dây liên thông: bao gồm IEEE 802.15 dành cho mạng cá nhân (PAN-personal area network), IEEE 802.11 dành cho mạng cục (LANlocal area network), 802.16 dành cho mạng nội thị (MAN-Metropolitan area network), đề xuất 802.20 cho mạng diện rộng (WAN-wide area network) Công nghệ WiMAX xu hướng cho tiêu chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng cho thiết bị cố định, xách tay di động WiMAX chứa đựng nhiều ưu điểm vượt trội, tốc độ truyền dẫn liệu cao, có lên tới 70Mb/s phạm vi 50km, chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX phép WiMAX thực chủ cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm WiMAX thực truyền tải liệu tốc độ cao khơng dây sóng siêu cao tần theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 với khoảng cách lớn WiMAX phát triển dựa tảng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao lợi ích WiMAX khả ghép kênh cao, nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp cho khách hàng dịch vụ truy nhập không dây Hiện công nghệ WiMAX có phiên dựa tồn tiêu chuẩn IEEE 802.16/2004 thử nghiệm chế tạo chipset Giai đoạn phát triển WiMAX dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16e, dự định triển khai năm 2006 Khi đó, tương tự Giống WiFi, WiMAX cung cấp kết nối băng thơng rộng cho khàch hàng sử dụng máy tính sách tay (notebook) phạm vi điểm nóng truy nhập (hotspot) tồ nhà di chuyển mà giữ kết nối băng rộng Việc sử dụng cơng nghệ WiMAX đem lại nhiều lợi ích, đặc biệt với khu vực nông thôn, vùng xa nơi dân cư q đơng đúc khu vực việc triển khai hạ tầng sở mạng dây dẫn băng rộng khó khăn không thực hiệu phải thực đào đường… Bởi vậy, WiMAX xem công nghệ có hiệu kinh tế cao cho việc triển khai nhanh khu vực mà công nghệ khác khó cung cấp dịch vụ băng rộng Theo chuyên gia WiMAX phát triển nhanh chóng vượt qua cơng nghệ có Một đặc điểm ưu việt WiMAX khả có kết nối băng rộng tốc độ cao phạm vi rộng GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX lớn so với công nghệ khác WiFi hay 3G Hơn nữa, việc cài đặt WiMAX dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ băng rộng, cho phép giảm giá thành dịch vụ Việc ứng dụng công nghệ WiMAX vào hạ tầng mạng giúp sử dụng, kết nối Internet tốc độ cao khơng cịn chuyện xa vời, hoi nơi hẻo lánh mà khả kéo cáp gặp nhiều khó khăn Góp phần thu hẹp khoảng cách nông thôn thành thị việc chiếm lĩnh thông tin Đề tài “Nghiên cứu công nghệ truy nhập băng thông rộng không dây WiMAX” với ứng dụng bảo mật an toàn hệ thống WiMAX Đối với em lần tiếp cận, nghiên cứu cơng nghệ có lẽ mẻ Thực chưa biết tý Một khó khăn lớn, khơng có sách, khơng có tài liệu, phải hồn tồn lấy từ mạng mà lại toàn tài liệu Tiếng Anh, dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn thầy Hồ Khánh Lâm, với cố gắng thân, em hồn thành đề tài nghiên cứu Tuy nhiên, cịn có thiếu sót mong đóng góp ý kiến thầy bạn, cám ơn Em xin trân thành cám ơn người thầy giúp em nhiều Cấu trúc Đồ án tốt nghiệp gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan số công nghệ truy nhập băng rộng khơng dây, Và lên WiMAX, Cấu trúc kết nối thành phần hệ thống WiMAX Chương 2: Nghiên cứu việc lựa chọn chuẩn cho WiMAX, so sánh chuẩn Sự đấu kết chuẩn WiMAX với chuẩn không dây khác Ưu nhược điểm WiMAX công nghệ băng siêu rộng (UWB) GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thơng rộng WiMAX Chương 3: Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật lớp MAC (medium access control) lớp vật lý (physical layer) công nghệ mạng truy nhập băng rộng không dây cố định Chương 4: Nghiên cứu bảo mật WiMAX phương pháp mã hoá, phương pháp quản lý an tồn thơng tin Chương 5: OFDM phương thức điều chế Chương 6: Ứng dụng công nghệ WiMAX truy nhập băng rộng không dây cố định GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 Một số công nghệ truy nhập băng rộng không dây Wi-Fi (Wireless Fidelity): Tên thương mại cho tiêu chuẩn tính tương thích sản phẩm sử dụng cho mạng nội khơng dây Nó cho phép thiết bị di động máy tính xách tay PDA kết nối với mạng nội bộ, thường sử dụng để truy cập Internet, gọi điện thoại VoIP không dây OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing): Một kỹ thuật truyền tải dựa ý tưởng multiplexing theo tần số (frequency-division multiplexing - FDM) Trong kỹ thuật FDM, nhiều tín hiệu gửi lúc tần số khác Còn kỹ thuật OFDM, có thiết bị truyền tín hiệu nhiều tần số độc lập (từ vài chục vài ngàn) IEEE 802.11n : Phần bổ sung vào tiêu chuẩn mạng nội không dây IEEE 802.11 nhóm cơng tác 11 ủy ban Tiêu chuẩn mạng nội (LAN)/mạng khu vực đô thị (MAN) thuộc IEEE (Viện Kỹ thuật điện điện tử Mỹ xây dựng) Tiêu chuẩn 802.11n làm cho mạng hoạt động tầm xa mạng Vì vậy, việc xác định chuẩn IEEE 802.11n cho mạng cục không dây nhằm đẩy tốc độ kết nối lên khoảng 100 megabit/giây, đồng thời cải thiện tầm phủ sóng 3G : Công nghệ điện thoại di động hệ thứ Những dịch vụ sử dụng công nghệ cho phép truyền liệu âm (như gọi điện thoại) khơng có âm (như tải xuống thông tin, trao đổi e-mail nhắn tin) GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX EV-DO (Evolution Data Only/Evolution Data Optimized) : Giao thức liệu băng thông rộng vô tuyến không dây Hiện nhiều nhà cung cấp dịch vụ di động CDMA nhiều nước giới ứng dụng EV-DO, gồm Venezuela, Mexico, Brazil, Nhật, Hàn Quốc, Israel, Mỹ, úc Canada UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) : Một ba công nghệ điện thoại di động UMTS gọi 3GSM để phân biệt với mạng khác nhấn mạnh kết hợp chất 3G công nghệ chuẩn GSM UMTS so với EV-DO Thứ nhất, UMTS truyền âm lẫn liệu, người sử dụng vừa gọi điện thoại vừa kết nối Internet thiết bị hệ thống sử dụng rộng rãi lãnh thổ Mỹ Vào nửa đầu năm 2006, Cingular dự định tung modem PC Card UMTS với băng tần kép cho phép người sử dụng kết nối mạng nước Mỹ WCDMA hay (UMTS/FDD) Là đối thủ trực tiếp với WiMAX UMTS triển khai Châu Âu vài nơi khác phần lớn cho di động với mục đích cho phép mạng cung cấp khả toàn cầu để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phương tiện Được xây dựng sở sẵn có mạng GSM Hệ thống hoạt động chế độ FDD dựa kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chíp 3,84Mcps bên băng tần 5MHz HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) : HSDPA (phiên UMTS) Giao thức điện thoại di động mới; gọi 3.5G GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX (hay "7/2G").Cơng nghệ cho phép downlink với tốc độ liệu truyền dẫn tới 8-10Mbit/s WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) : WiMAX tương tự Wi-Fi khái niệm có số cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất cho phép kết nối khoảng cách xa Băng thông rộng không dây mà đại diện chuẩn WiMAX nhận định thay chuẩn WiFi mai Cùng với công nghệ băng thông rộng không dây WiMAX, tảng di động ( Mobile Platform), nhà kỹ thuật số (Digital Home) chủ đề chuyên gia công nghệ thảo luận hội nghị IDF (Intel Developer Forum ) Đài Loan, 17/10 WiMAX hay cịn gọi chuẩn 802.16, cơng nhận vào tháng 1/2003, cung cấp khả truy cập băng rộng không dây người sử dụng điểm kết nối băng tần từ đến 11 GHz, kết nối mà khơng cần điều kiện tầm nhìn thẳng Hiện tại, chuẩn kết nối thử nghiệm khoảng 100 điểm toàn giới Công nghệ đặc biệt phù hợp với việc phổ cập Internet băng rộng tới nhiều miền sâu, vùng xa WiMAX cung cấp nhiều kiểu dịch vụ có chất lượng khác yêu cầu dịch vụ (QoS) WiMAX sử dụng trạm sở (BS) để cung cấp kết nối liệu tốc độ cao mà sử dụng cho âm thanh, dịch vụ liệu video tới khoảng cách 15 km Giải thích hoạt động hệ thống WiMAX cung cấp tốc độ truyền tải liệu 75 Mbps tới từ thiết bị truyền thơng sử dụng tín hiệu radio GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX WiMAX sử dụng kiểu điều chế, hệ thống anten có hướng thích nghi, nguồn điều khiển sử dụng multi - kênh kết hợp OFDM WiMAX sử dụng hệ thống bảo mật gồm điều khiển truy nhập, chứng thực mã hóa liệu WiMAX phù hợp mới, xu hướng cho tiêu chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng rộng cho cố định, xách tay di động WiMAX chứa đựng nhiều ưu điểm vượt trội tốc độ truyền dẫn liệu cao, lên tới 70Mbit/s phạm vi 50km, chất lượng dịch vụ (QoS) thiết lập cho kết nối, an ninh tốt , hỗ trợ multicast di động, sử động phổ tần cấp phép (license) phổ tần không cấp phép (un-license) Dần dần, kết nối băng rộng không dây di động không cần tầm nhìn thẳng với BS Trong vùng phủ sóng bán kính tới 10 kilơmet, diễn đàn WiMAX chứng nhận hệ thống có khả chuyển giao lên tới 40 Mbps kênh, cho ứng dụng truy nhập máy sách tay cố định Bandwidth đủ để đồng thời hỗ trợ hàng trăm doanh nghiệp với kết nối tốc độ T-1 hàng nghìn dinh thự với kết nối tốc độ DSL Triển khai mạng di động có khả cung cấp lên tới 15 Mbps vùng phủ bán kính tiêu biểu tới 3km WiMAX tích hợp máy tính sách tay PDAs vào năm 2006, cho khu đô thị thành phố để trở thành “ MetroZones ” Cho truy nhập không dây băng rộng di động WiMAX ( từ viết tắt World Interoperability for Microwave Access) thực việc truyền tải liệu tốc độ cao khơng dây sóng siêu cao tần theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 với khoảng cách lớn, công nghệ không dây cải tiến nhiều để có tính ưu việt Giống WiFi công nghệ WiMAX phát triển dựa tảng công nghệ GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Lợi ích thực WiMAX khả ghép kênh cao cho phép kênh liệu nhỏ, hẹp Điều giúp nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho khách hàng dịch vụ truy nhập không dây chiếm dụng băng tần, phục vụ nhiều khách hàng Hiện công nghệ WiMAX có phiên dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16 /2004 thử nghiệm chế tạo chipset Đây chuẩn cho truy nhập không dây băng rộng, điểm-đa điểm cố định Thế hệ WiMAX cho phép nhà cung cấp dịch vụ triển khai dịch vụ băng rộng cố định ( tương tự DSL cáp ) Giai đoạn phát triển WiMAX dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16e, dự định triển khai năm 2006 Khi đó, WiMAX thực cung cấp kết nối băng rộng tương tự WiFi , khách hàng sử dụng máy tính sách tay (notebook) phạm vi điểm nóng truy nhập (hotspot) tồ nhà di chuyển mà giữ kết nối băng rộng Việc triển khai WiMAX đem lại nhiều lợi ích, đặc biệt với khu vực nơng thơn, vùng xa nơi dân cư đông đúc khu vực việc triển khai hạ tầng sở mạng dây dẫn băng rộng khó khăn khơng thực hiệu phải thực đào đường …Bởi vậy, WiMAX xem cơng nghệ có hiệu kinh tế cao cho việc triển khai nhanh khu vực mà cơng nghệ khác khó cung cấp dịch vụ băng rộng Theo chuyên gia WiMAX phát triển nhanh chóng vượt qua cơng nghệ có Một đặc điểm ưu việt WiMAX khả có kết nối băng rộng tốc độ cao phạm vi rộng lớn so với công nghệ khác WiFi hay 3G Hơn nữa, việc cài đặt GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh Công nghệ truy nhập băng thông rộng WiMAX WiMAX dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ băng rộng, cho phép giảm giá thành dịch vụ, người sử dụng lợi Chẳng hạn với 802.16/2004, nhà cung cấp cung cấp cho khách hàng đầu cuối ăngten ngồi, đặt vị trí thuận tiện (ngay ngăn bàn làm việc), việc cài đặt WiFi địi hỏi phải chỉnh ăngten điểm truy nhập 1.1.1 Một số dịch vụ WiMAX - Dịch vụ băng rộng không dây - Internet băng rộng - Điện thoại số - Truyền hình số - Kết nối liệu băng rộng 1.1.2.Các ứng dụng WiMAX - Truy nhập Internet băng rộng - Truy nhập băng rộng - Truy nhập điện thoại - Truy nhập truyền hình 1.2 Các tổ chức chuẩn hoá WiMAX Diễn đàn WiMAX (World Interoperability for Microwave Access Forum), tổ chức phi lợi nhuận, có nhiệm vụ phát triển chứng nhận khả tương thích hoạt động tương tác thiết bị truy cập khơng dây băng thơng rộng sử dụng cấu hình MAN không dây IEEE 802.16, giúp tăng tốc việc giới thiệu thiết bị thị trường Các thành viên WiMAX gồm có: Airspan Networks, Alvarion Ltd, Aperto Networks, GVHD : Hồ Khánh Lâm SV : Phạm Hồng Thanh