Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung chính của đồ án Chương 1: Tổng quan về Wimax Chương 2: Các kĩ thuật sử dụng trong Wimax Chương 3: So sánh Wimax với một số công nghệ khác Chương 4: Ứng dụng Wimax trong viễn thông Wimax có hai phiên bản chính: Wimax cố định: được xây dựng dựa trên bộ tiêu chuẩn IEEE 802.162004 Wimax di động: được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 80216e
Học viện công nghệ bưu chính viễn thông MỤC LỤC Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 1 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 2 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông DANH MỤC CÁC BẢNG Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 3 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông A AAS adaptive antena system Hệ thống anten thích nghi AK Authorization key Khoá Cấp phép B BE Best effort Cố gắng tối đa BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit BNI Base station network interface Giao diện giữa trạm gốc và mạng BS Base station Trạm gốc BW bandwidth Băng thông BWA Broadband wireless access Truy nhập không dây băng rộng C CDMA code division multiple access Đa truy nhập chia mã CA Certification authority Quyền Chứng thực CP Cyclic Prefix Tiền tố Tuần hoàn CPE Customer Premise Equipment Thiết bị đầu cuối thuê bao CPS Common part sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic redundancy check Kiểm tra vòng dư CS Convergence sublayer Lớp con hội tụ DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic host configuration protocol Thủ tục cấu hình chủ không cố định DL Downlink Hướng xuống E EDE Encrypt-Decrypt-Encrypt Mật mã-giải mã-mật mã F FEC Forward Error Correction Mã hóa sử lỗi trước FBSS Fast Base Station Switching Chuyển đổi trạm gốc nhanh FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia tần số FDD Frequency division duplex Song công chia tần số FEC Forward error correction Sửa lỗi hướng đi FFT Fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FWA Fixed wireless access Truy nhập không dây cố định H H-FDD Half-duplex FDD FDD bán song công HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng I IE Information element Phần tử thông tin IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức kỹ sư thiết kế Internet IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IFFT Inversion Fast Fourier transform Biến đổi Fourier ngược nhanh IP Internet Protocol Thủ tục Internet ITU International Telecommunications Hiệp hội viễn thông Quốc tế Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 4 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông Union K KEK Key encryption key Khoá Mật mã Khoá L LAN Local area network Mạng nội bộ LOS Line of sight Tia trực xạ M MAC Medium access control layer Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan area network Mạng khu vực thành phố MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường ra MMDS Multichannel multipoint distribution service Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh N NLOS Non line of sight Tia không trực xạ nrtPS Non-real-time polling service Dịch vụ thăm dò không thời gian thực O OFDM Orthogonal frequency division multiplexing Ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA Orthogonal frequency division multiple access Đa truy nhập chia tần số trực giao P PARP Peak-to Average Power Ratio Công suất tương đối cực đại PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association Hiệp hội quốc tế về tấm mạch nhớ của máy tính cá nhân PDA Personal Digital Assistant Thiết bị vụ số cá nhân PDH Plesiochronous digital hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ PDU Protocol data unit Đơn vị dữ liệu thủ tục PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHY Physical layer Lớp vật lý PKM Privacy key management Quản lý khoá riêng PMP Point - to - multipoint Điểm đa điểm Q QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature phase-shift keying Khoá dịch pha cầu phương R REQ Request Yêu cầu rtPS Real-time polling service Dịch vụ thăm dò thời gian thực Rx Reception Thu S SA Security association Tập hợp bảo mật Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 5 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông SAID Security association identifier Bộ nhận dạng tập hợp bảo mật SAP Service access point Điểm truy nhập dịch vụ SC Single carrier Kênh mang đơn SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDU Service data unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SF Service flow Luồng dịch vụ SNR Signal-to-noise ratio Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm SS Subscriber Station Trạm thuê bao T TDD Time division duplex Song công chia thời gian TDM Time division multiplex Ghép kênh chia thời gian TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia thời gian TEK Traffic encryption key Khoá mật mã lưu lượng Tx Transmission Truyền dẫn U UL Uplink Hướng lên Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 6 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay Internet được coi như một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại với những dịch vụ mới như: mua bán trực tuyến, chơi game trực tuyến, xem truyền hình, hay như các dịch vụ ngân hàng, du lịch, học trực tuyến… Cùng với sự phát triển bùng nổ của các loại hình dịch vụ tên Internet là sự phát triển của các công nghệ truy nhập nhằm đáp ứng các đòi hỏi về băng thông cho truy cập Internet. Các công nghệ truy nhập được phát triển rộng khắp từ công nghệ hữu tuyến cho đến các công nghệ vô tuyến. Công nghệ WiMAX ra đời phù hợp với xu thế phát triển chung đó. Công nghệ WiMAX là công nghệ vô tuyến băng rộng. Công nghệ WiMAX được ra đời dựa trên họ tiêu chuẩn IEEE 802.16. Công nghệ WiMAX ra đời nhằm bổ sung vào các công nghệ vô tuyến hiện tại với ưu điểm tốc độ cao, phạm vi phủ sóng rộng rãi. Đồ án này tập trung vào nghiên cứu tìm hiểu các kĩ thuật được WiMAX sử dụng và các ứng dụng của WiMAX trong mạng viễn thông. Bên cạnh đó đồ án cũng đưa ra các so sánh giữa WiMAX với một số công nghệ khác, những công nghệ sẽ cạnh tranh trực tiếp với công nghệ WiMAX ở hiện tại và trong tương lai Đồ án gồm 4 chương như sau Chương I: Tổng quan về WiMAX. Trong chương này sẽ chỉ ra khái niệm về WiMAX, tình hình chuẩn hóa WiMAX và tình hình phát triển WiMAX trên thế giới và Việt Nam. Chương II: Một số đặc điểm kĩ thuật của WiMAX. Trong chương này sẽ đi vào phân tích và giới thiệu các kĩ thuật được sử dụng trong WiMAX. Chương III: So sánh WiMAX với các công nghệ khác. Chương này sẽ đi vào so sánh công nghệ WiMAX với một số công nghệ cạnh tranh trực tiếp với WiMAX như công nghệ Wifi, HSPA, LTE. Chương IV: Ứng dụng WiMAX trong viễn thông. Chương này sẽ đi vào tìm hiểu một số ứng dụng của WiMAX trong mạng viễn thông. Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 7 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ WIMAX 1.1 Khái niệm WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là hệ thống truy nhập vô tuyến liên mạng toàn cầu được xây dựng dựa trên cơ sở tiêu chuẩn IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Mục đích của tiêu chuẩn này là tập trung vào giải quyết và phát triển các vấn đề liên quan tới giao diện mạng vô tuyến băng rộng điểm-đa điểm trên cơ sở tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sight) ở băng tần hoạt động từ 10 cho tới 66 GHz và dưới 11 GHz gồm: các vấn đề kĩ thuật trong lớp vật lý PHY, lớp điều khiển truy nhập MAC (Medium Access Control). WiMAX có hai phiên bản chính và hai phiên bản này đã được chuẩn hóa bởi tổ chức IEEE đó là: - WiMAX cố định: Được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004. Wiamx cố định sử dụng các phương pháp kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) hoạt động ở cả hai môi trường LOS và NLOS. - WiMAX di động: Được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e. Tiêu chuẩn này được phát triển lên từ tiêu chuẩn 802.16-2004, với các kĩ thuật khác phục vụ cho các thiết bị người dùng là di động gồm: chuyển giao (handoff), chuyển vùng (roaming). Hệ thống này sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao. 1.2 Các loại truy nhập trong wimax WiMAX có 5 hình thức truy nhập khác nhau dựa trên hai phiên bản WiMAX cố định và di động. Các hình thức truy nhập trong WiMAX bao gồm: Truy nhập cố định: thiết bị người sử dụng luôn cố định tại một vị trí trong suốt thời gian hoạt động và luôn được kết nối với chạm gốc Truy nhập lưu động (nomadic) : tức là thiết bị người sử dụng là cố định trong trong thời gian kết nối mạng. Khi mà người sử dụng di chuyển sang một vị trí khác, ví dụ như là một ô khác thì thiết bị người sử dụng sẽ được nhận dạng và sẽ được kết nối với mạng. Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 8 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông Trong quá trình kết nối với mạng thiết bị người sử dụng có thể được lựa chon trạm gốc tốt nhất. Truy nhập xách tay (Laptop): Với kiểu truy nhập này, thiết bị người sử dụng luôn được kết nối với mạng khi người sử dụng di chuyển với tốc độ người đi bộ trong vùng mạng phủ sóng. Khả năng chuyển vùng hạn chế có thể được sử dụng để chuyển vùng khi mà người sử dụng di chuyển từ ô này sang ô khác trong cùng một mạng. Truy nhập di động hạn chế: Với kiểu truy nhập này người sử dụng có thể được kết nối liên tục khi đang sử dụng các ứng dụng phi thời gian thực với tốc độ di chuyển của ôtô trong vùng phủ sóng của mạng. Khả năng chuyển vùng được sử dụng để chuyển vùng khi người sử dụng di chuyển từ ô này sang ô khác trong cùng một mạng với ứng dụng phi thời gian thực ví dụ : dịch vụ số liệu, đọc báo, nghe nhạc… Truy nhập di động: Người sử dụng luôn được kết nối với mạng với tốc độ di chuyển cáo với tất cả các ứng dụng phi thời gian thực và thời gian thực. Khả năng chuyển vùng sẽ được sử dụng để người sử dụng di chuyển từ ô này sang ô khác khi đang sử dụng các dịch vụ thời gian thực: thoại, thoại có hình… Bảng 1.1 Các loại truy nhập trong WiMAX TT Loại truy nhập Thiết bị Vị trí/ Tốc độ Chuyển vùng 802.16 - 2004 802.16 e 1. Cố định Outdoor và Indoor CPE 1 vị trí/ Đứng im Không Có Có 2. Lưu động Indoor CPE PCMIA card Nhiều vị trí/ Đứng im Không Có Có 3. Xách tay Laptop PCMCIA mini card Nhiều vị trí/ Đi bộ Chuyển vùng cứng Không Có 4. Di động thông thường Laptop PCMCIA mini card PDA hoặc smartphone Nhiều vị trí/ Tốc độ xe cộ thấp Chuyển vùng cứng Không Có 5. Di động đầy đủ (Full) Laptop PCMCIA mini card PDA hoặc Smarphone Nhiều vị trí/ Tốc độ xe cộ cao Chuyển vùng mềm Không Có Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 9 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 1.3 Mô hình hệ thống WiMAX Về cơ bản, mô hình hệ thống WiMAX chung cũng giống như mạng di động tế bào truyền thống. Hệ thống WiMAX bao gồm hai phần: Trạm gốc WiMAX và thiết bị người sử dụng. Thiết bị người sử dụng có thể là di động hoặc cố định. Trạm gốc WiMAX: Các hệ thống trạm gốc WiMAX chịu trách nhiệm cung cấp giao diện vô tuyến đến các thiết bị người dùng. Ngoài ra trạm gốc WiMAX cũng là thiết bị giao tiếp với các hệ thống cung cấp dịch vụ mạng lõi thông qua hệ thống cáp quang, hay là kết hợp với các tuyến viba điểm – điểm để kết nối các nude. Thiết bị người sử dụng: Đây là thiết bị giao tiếp với người sử dụng. Các thiết bị người dùng có thể là cố định hoặc di động. Đối với các thiết bị người sử dụng là cố định thì có thể có các ăng-ten thu sóng vô tuyến. Các ăng-ten này có thể đặt ngoài trời hay là trong nhà. Còn đối với các thiết bị người dùng là di động như: PDA, laptop, mobile… Hình 1.1 Mô hình hệ thống WiMAX Về cơ bản hệ thống WiMAX chung có hai phần là trạm gốc và thiết bị người sử dụng. Nhưng đối với mỗi mô hình WiMAX di động và WiMAX cố định sẽ được xây dựng theo các tiêu chuẩn khác nhau mà IEEE đã đưa ra Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 10 [...]... thể sử dụng băng tần này cho WiMAX Vì vậy mà WiMAX forum đã thống nhất sử dụng băng tần này cho công nghệ WiMAX Các hệ thống WiMAX ở băng tần này sử chuẩn 802.16-2004 cho các ứng dụng WiMAX cố định và nomadic Độ rộng mỗi kênh là 3.5 MHz hoặc là 7 MHz, chế độ song Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 11 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông công TDD hoặc FDD Ở một số quốc gia cũng qui định băng tần... như với băng 3.5 GHz: độ rộng mỗi kênh là 3.5 MHz, và sử dụng cho WiMAX cố định, sử dụng các chế độ song công TDD hoặc là FDD Băng 2.5 GHz (2500-2690 MHz) Băng tần này được WiMAX forum ưu tiên sử dụng cho WiMAX di động theo chuẩn 802.16e Độ rộng băng tần sử dụng là 5 MHz và sử dụng chế độ song công TDD hoặc FDD Băng này sử dụng cho WiMAX di động được đánh giá là có thuận lợi hơn so với các băng khác... cho các ứng dụng WiMAX cố định mà không kèm theo các ứng dụng của nomadic Ở Việt Nam hiện nay đã sử dụng băng tần này cho Vinasat nên việc sử dụng cho WiMAX là không thể Băng 3600-3800 MHz Băng tần này đang được sử dụng nhiều ở một số nước châu âu cho các hệ thống băng rộng không dây của họ Mặt khác một phần trong băng này (3.7-3.8 GHz) được sử dụng nhiều cho hệ thống thông tin vệ tinh viễn thông, đặc... án tốt nghiệp 17 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 1.5 Tình hình phát triển WiMAX ở thế giới và Việt Nam Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nước thử nghiệm hoặc đã đưa vào sử dụng và thương mại hóa công nghệ WiMAX Đi đầu là các quốc gia Mĩ, Đức, Braxin…Hiện tại WiMAX được coi là công nghệ đã vào thời kì chín muồi khi mà đã có rất nhiều sản phẩm sử dụng công nghệ WiMAX được đưa ra bởi các... bao gồm: băng (3600-3800 MHz), băng 3.5 GHz (3400-3600 MHz), băng 3.3 GHz (3300-3400 MHz), băng 2.5GHz (2500-2690 MHz), băng 2.3 GHz (2300-2400 MHz), băng 5.8 GHz (5725-5850 MHz), băng dưới 1 GHz (700-800 MHz) Băng 3.5 GHz (3400-3600 MHz) Băng tần 3.5 GHz là băng tần được nhiều nước đưa vào để phân bổ cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng (WBA) Và WiMAX là một công nghệ không dây băng rộng nên... 12 Học viện công nghệ bưu chính viễn thông 2000 đã xác định có thể sử dụng băng tần này cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) Tuy nhiên do hệ thống thông tin di động 3G chưa đưa vào sử dụng nên hiện tại ở một số quốc gia đã sử dụng băng tần này cho hệ thống không dây băng rộng : Mỹ, Mexico, Liên hiệp Anh Băng tần 2.3 GHz Băng này cũng có đặc tính giống như băng 2.5 GHz nên WiMAX forum cũng... thống wimax di động này có thể kết hợp với hệ thống thông tin di động cellular để tạo nên một vùng phủ sóng rộng 1.4 Phân bổ băng tần trong WiMAX Các băng tần sử dụng trong WiMAX được group IEEE 802.16 và WiMAX forum tập trung xem xét Theo các tổ chức này đã đưa ra các khuyến cáo, tập trung xem xét và vận động các cơ quan quản lý tần số các nước phân bố cho WiMAX Các băng tần được sử dụng trong WiMAX. .. tiên băng tần này cho WiMAX di động Ở Việt Nam hiện nay băng tần này cũng có khả năng được triển khai cho WiMAX và hệ thống không dây băng rộng Hiện tại đã sử dụng băng tần này cho các thử nghiệm WiMAX ở Việt Nam Băng 5.8 GHz (5725-5850 MHz) Băng tần này được WiMAX forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng mà không cần cấp phép Băng tần này thíc hợp để triểm khai cho WiMAX. .. khả năng phủ sóng rộng của WiMAX - Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch vụ truy nhập băng rộng - Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảm các chi phí dịch vụ Các nhược điểm của công nghệ WiMAX: - Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạn chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi - Do công nghệ mới xuất hiện... viện công nghệ bưu chính viễn thông Đối với hệ thống WiMAX cố định, hệ thống này được xây dựng dựa trên tiểu chuẩn IEEE 802.16-2004 Theo tiêu chuẩn này các thiết bị ăng ten người sử dụng có thể được đặt trong nhà hay ngoài trời, và các ăng ten này là được đặt cố định Băng tần công tác (theo qui định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5 GHz hoặc 3,5 GHz, độ rộng băng tần là 3,5 MHz Hệ thống WiMAX . công nghệ truy nhập được phát triển rộng khắp từ công nghệ hữu tuyến cho đến các công nghệ vô tuyến. Công nghệ WiMAX ra đời phù hợp với xu thế phát triển chung đó. Công nghệ WiMAX là công nghệ vô. IV: Ứng dụng WiMAX trong viễn thông. Chương này sẽ đi vào tìm hiểu một số ứng dụng của WiMAX trong mạng viễn thông. Nguyễn Đức Hoàn-D06VT2 Đồ án tốt nghiệp 7 Học viện công nghệ bưu chính viễn. được sử dụng trong WiMAX. Chương III: So sánh WiMAX với các công nghệ khác. Chương này sẽ đi vào so sánh công nghệ WiMAX với một số công nghệ cạnh tranh trực tiếp với WiMAX như công nghệ Wifi,