Tìm hiểu về cơ sở kỹ thuật bảo mật và những kỹ thuật được ứng dụng trong công nghệ wimax

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ WIMAX .1 1.2 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ WIMAX 1.4 ƯU ĐIỂM CỦA WIMAX .7 1.5 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA WIMAX 1.6 GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN 802.16 CỦA IEEE 1.6 Chuẩn 802.16- 2001 10 1.6.2 Chuẩn 802.16a- 2003 11 1.6.3 Chuẩn 802.16c- 2002 13 1.6.4 Chuẩn 802.16- 2004 13 1.6.5 Chuẩn 802.16e mở rộng 13 1.7 CÁC BĂNG TẦN HOẠT ĐỘNG CỦA WIMAX 15 1.7.1 Bằng 3400-3600MHz (băng 3.5GHz) .15 1.7.2 Băng tần 3600-3800MHz 15 1.7.3 Băng 3300-3400MHz (băng 3.3 GHz) 15 1.7.4 Băng 2500-2690MHz (băng 2.5GHz) .16 1.7.5 Băng 2300-2400MHz (băng 2.3GHz) .17 1.7.7 Băng 1GHz .18 1.8 CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG WiMAX 18 1.8.1 Sơ đồ cấu hình kết nối hệ thống WiMAX 18 1.8.2 Thành phần hệ thống WiMAX 19 1.8.3 Thiết bị truy nhập WiMAX 25 1.8.4 Giải pháp truy nhập băng rộng không dây point to multipoint BreezeACCESS VL (của Alavrion) 25 1.8.5.Thiết bị WIMAX 802.16 BreezeMAX (của Alvarion) .27 SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT TRONG WIMAX 29 2.1MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG WIMAX 29 2.2 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG 30 2.2.1 Wimax hoạt động 30 2.2.2 Thu nhân kênh 31 2.2.3 Rangning thỏa thuận khả SS .32 2.2.4 Chứng thực đăng ký SS 33 2.2.5 Thiết lập kết nối 34 2.2.6 Kết nối IP 34 2.2.7 Thiết lập kết nối 35 2.2.8 Điều khiển kết nối vô tuyến 36 2.3 LỚP VẬT LÝ 39 2.3.1 Tần số làm việc độ rộng kênh truyền 40 2.3.2 Cấu trúc khung tín hiệu hệ thống WiMAX 41 2.3.3 Kỹ thuật song công TDD FDD .44 2.3.4.ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HÓA 46 2.3.4.1 Mã hóa kênh 47 2.3.4.2 Điều chế .50 2.4 LỚP MAC .52 2.4.1 Lớp hội tụ dịch vụ đăc trưng MAC-CS .55 2.4.1.1 Chức lớp hội tụ CS 55 2.4.1.2 Phân loại liệu tế bào ATM gói liệu (packet) .55 2.4.2 Lớp phần chung CPS 56 2.4.3 Lớp bảo mật 59 2.4.3.1 Liên kết bảo mật SA 60 2.4.3.2 Trao đổi khóa liệu (Data Key Exchange) 62 2.5 LỚP BẢO MẬT TRONG 802.16 63 2.5.1 Security Association (SA) 63 2.5.2 Giao thức quản lí khóa PKM .64 2.5.3 Mã hóa .67 2.6 : CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG WIMAX 70 SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp 2.6.1 OFDM - truyền dẫn vô tuyến WiMAX 70 2.6.2 MIMO – Công nghệ anten thông minh 72 2.6.3 : Sử dụng đa tần số 75 KẾT LUẬN 76 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ WIMAX TRONG THỰC TẾ 77 3.1 MƠ HÌNH TRIỂN KHAI WiMAX 77 3.1.1 Mơ hình ứng dụng cố định ( Fixed WiMAX ) 77 3.1.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 79 3.1.3 MAC - điều khiển truy nhập nâng cao chất lượng dịch vụ QoS 80 3.1.4 Phạm vi ứng dụng WiMAX .82 3.1.5 Mạng trục 83 3.1.6 Kết nối mạng không dây doanh nghiệp 83 3.1.7 Băng rộng theo nhu cầu 83 3.1.8 Mở rộng nhanh chóng tiết kiệm 84 3.1.9 Liên thông dịch vụ 84 3.2 ỨNG DỤNG WIMAX TRONG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY CỐ ĐỊNH .85 3.2.1 Các dải tần số truy nhập băng rộng không dây cố định (FBWA Fixed Băng rộng Wireless Access) .85 3.2.2 Topo mạng FBWA 87 3.2.3 Cấu trúc mạng Điểm – Đa điểm (PMP) 89 3.2.4 Tầm nhìn thẳng (LOS) mạng điểm - đa điểm 90 3.2.5 Các ứng dụng cho truy nhập không dây băng rộng 93 3.3 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI WIMAX 98 3.3.1 WIMAX giới: .98 3.3.2 WIMAX việt nam 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án này, em nhận nhiều hỗ trợ, động viên khuyến khích nhiều từ gia đình, thầy cơ, đồng nghiệp Trường Đại Học Dân Lập Phương Đơng Trước hết, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cô Th.S Phạm Thị Vân Khánh, người tận tình bảo em cách định hướng giải vấn đề để em hồn thành đề tài Bên cạch em xin cảm ơn Gia đình em ln khuyến khích, động viên tạo điều kiện cho em yên tâm hồn thành khố học đồ án Em xin cảm ơn Các Thầy, Cô khoa Điện tử Viễn Thông trang bị kiến thức cho em suốt thời gian học Và em xin gửi lời biết ơn đến Trường Đại Học Dân Lập Phương Đông nơi em học tập, tạo điều kiện vật chất, thời gian cho em theo học khoá học Trong q trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót trình độ thời gian có hạn Em mong đóng góp ý kiến q báu thầy cô giáo bạn bè để đề tài em hoàn thiện Cuối em xin cảm ơn bạn học, đồng nghiệp giúp đỡ em trình học SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp 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 (LAN-local 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 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 SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp 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 toàn 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 thông 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 công nghệ WiMAX đem lại nhiều lợi ích, đặc biệt với khu vực nông thôn, 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 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 không chuyện xa vời, hoi nơi hẻo lánh mà khả kéo cáp gặp nhiều khó khăn Góp phần thu hẹp khoảng cách nơng thôn thành thị việc chiếm lĩnh thông tin Với ưu điểm trên, nói WiMAX công nghệ truy nhập triển khai rộng rãi cho dịch vụ băng rộng, đặc biệt cho thuê bao khu dân cư thưa thớt vùng nông thôn ngoại thành SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp Với kiến thức trình độ cịn có nhiều hạn chế sinh viên nên nội dung trình bày đồ án khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót ,rất mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cám ơn thầy cô bạn giúp đỡ em trình làm đồ án ,đặc biệt em xin gửi lời cám ơn tới giảng viên ThS Phạm Thị Vân Khánh tận tình giúp đỡ em hồn thành tốt đồ án Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Trần Quốc Hoàn SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp CẤU TRÚC ĐỒ ÁN GỒM : Chương 1: Giới thiệu lịch sử đời , khái niệm , ưu nhược điểm công nghệ WiMAX cách khái quát Chương 2: Tìm hiểu sở kỹ thuật ,bảo mật kỹ thuật ứng dụng Công Nghệ WiMAX Chương 3: Nghiên cứu mơ hình triển khai ứng dụng thực tế công nghệ WiMAX VIỆT NAM giới SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp MỘT SỐ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line (Đường dây thuê bao số không đối xứng ) AES : Advanced encryption standard AN : Access Network ( Mạng truy nhập) APN ATM : Access Point Name (Tên điểm truy nhập) : Asynchonous Transfer Mode AUC : Authentication Center (Trung tâm nhận thực) BCCH : Broardcast Control Channel (Kênh điều khiển quảng bá) BER BSS CB : Bit Error Rate (Tỉ lệ lỗi bit) : Basic Service Set :Coherence Bandwidth ( băng tần tơng quan) CDMA CIR DFS EAP : Code Division Multiple Access : Channel Impulse Response ( đáp ứng xung kªnh) : Dynamic frequency selection : Extensible Authentication Protocol (giao thøc xác thực mở rộng) EDGE : Enhanced Data rate for GSM Evolution (Tiêu chẩn mạng thông tin di động cho phép nâng cao tốc độ truyền liệu mạng GSM cách thay đổi phương thức điều chế) ETSI : Eutopean Tecommunications Standard Institute (Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu) FDM : Frequency Division Multiplexing (Phân kênh theo tần số) Firewall : (Bức tường lửa) GSM : Global System for Mobile Telcommunication GSM : Group Special Mobile/Global System for Mobile (Hệ thống tồn cầu cho thơng tin di động) IDF : Intel developer Forum SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013 Đồ án tốt nghiệp ISI : Inter Symbol Interference ( giao thoa gi÷a néi bé ký hiÖu) IV : Initialization Vector (Vectơ khởi tạo) LLC MAC : Logic Link Control (Điều khiển liên kết lôgic) : Media Access Control (Điều khiển truy nhập môi trờng) MAN : Metropolitan area network MIB : Management Information Base (Cơ sở thông tin quản lý) Msdu : MAC protocol Data Unit (Đơn vị liệu giao thức MAC) OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) PAN : Personal area network ( Mạng cá nhân) PCU : Packet Control Unit (Đơn vị điều khiển gói) PDA PKM : Personal Digital Assistant (thiết bị hỗ trợ cá nhân số) : Privacy key management PSS : Hệ thống chuyển mạch gói ( Packet Switched System) RADIUS : Remove Dial-in User Service (Cơ sở liệu xác thực cho kết nối truy nhập từ xa qua Modem ISDN ) RF : Radio Frequency (Tần số vô tuyến) RLC : Radio Link Control (Điều khiển liên kết vô tuyến) STA : Station (Trạm đầu cuối) TDMA : Time Division Multiple Access TDM (Đa truy nhập phân chia theo thời gian) :Time Division Multiplexed TKIP TPC : Temporal key integrity protocol : Transmission power control UMTS USB : Universal Mobile Telephone System : Universal Serial Bus VLAN : Virtual LAN (Mạng LAN ảo) VPN : Virtual Private Network ( Mạng cá nhân ảo ) WAN : Wire Area Network (Mạng diện rộng) SVTH : TRẦN QUỐC HOÀN MS: 506102013