NGHIÊN CỨU CÁC CƠ CHẾ PHÂN BỔ KÊNH TRONG WIMAX

Về nội dung đồ án, được chia làm 3 chương Chương 1: “Công nghệ WiMAX”. Giới thiệu chung về công nghệ WiMAX, qua đó để thấy được những vấn đề kỹ thuật liên quan đến công nghệ này. Chương 2: “Các cơ chế phân bổ kênh”. Trình bày các vấn đề liên quan đến phân bổ kênh sau đó nêu các cơ chế phân bổ kênh phân bổ kênh được sử dụng trong WiMAX. Phương pháp phân tích và đánh giá cơ chế NPS và RCS. Chương 3: “Phân tích hiệu năng của các cơ chế phân bổ kênh”. Đưa ra kịch bản phân tích. Xây dựng chương trình và đưa ra kết quả đánh giá giữa hai cơ chế phân bổ kênh NPS và RCS.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I o0o CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên: Từ Hùng Anh Lớp: D06VT1 Khóa: 2006 – 2011 Ngành học: Điện tử viễn thông Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÁC CƠ CHẾ PHÂN BỔ KÊNH TRONG WIMAX Nội dung đồ án: • Giới thiệu về công nghệ WiMAX • Cơ chế phân bổ kênh trong WiMAX • Phân tích hiệu năng của các cơ chế phân bổ kênh • Kết luận Ngày giao đồ án: … / … /2010 Ngày nộp đồ án: … / … /2010 Hà Nội, ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên hướng dẫn ThS. Phạm Thị Thúy Hiền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………. Điểm: ……… (bằng chữ: ……………… ) Hà Nội, ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên hướng dẫn ThS. Phạm Thị Thúy Hiền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Điểm: ……… (bằng chữ: ……………… ) Hà Nội, ngày … tháng … năm 20… Giáo viên phản biện ………………………………. Đồ án tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 4 Đồ án tốt nghiệp Danh sách bảng biểu, hình vẽ DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 5 Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Từ tiếng Anh Dịch tiếng Việt 3G Third Generation Thông tin di động thế hệ 3 4G Fourth Generation Thông tin di động thế hệ 4 AAA Authentication, Authorization, Accounting Nhận thực, Cấp quyền, Tính cước AAS Adaptive Antenna System Hệ thống ăng ten tương thích ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số thuê bao số bất đối xứng AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế tương thích ASN Access Service Network Mạng truy nhập dịch vụ ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ BBM Break Before Make Kết thúc trước khi thiết lập BPSK binary phase shift keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng thông rộng CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh CD Code Division Phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CQICH Channel Quality Information Channel Kênh thông tin trạng thái kênh CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ CSN Core Service Network Mạng dịch vụ lõi CWG Certification Working Group Nhóm nghiên cứu chứng nhận DCA Dynamic Channel Allocation Phân bổ kênh động Diffserv Differentiated Service Dịch vụ phân biệt DL Down Link Đường xuống DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số FCA Fixed Channel Allocation Phân bổ kênh cố định FD Frequency Division Phân chia theo tần số FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FUSC Fully Used SubChannel Kênh con sử dụng đầy đủ GRWG Global Roaming Working Group Nhóm nghiên cứu chuyển vùng dịch vụ toàn cầu GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động lai ghép HCA Hybrid Channel Allocation Phân bổ kênh lai ghép IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện kỹ thuật điện điện tử Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 6 Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt IMT International Mobile Telecommunication Viễn thông di động quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU-R International Telecommunication Union-Radio Ban vô tuyến của ITU LinkID Link Identifier Nhận dạng liên kết LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện MAP Media Access Protocol Giao thức truy nhập phương tiện MBB Make Before Break Thiết lập trước khi kết thúc MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra MPDU MAC Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức MAC MS Mobile Station Trạm di động MSDU MAC Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng NLOS Non Light of Sight Không theo tầm nhìn thẳng NodeID Node Identifier Nhận dạng nút NPS Non Priority Scheme Cơ chế không ưu tiên NWG Network Working Group Nhóm nghiên cứu mạng OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OSI Open Systems Interconnection Reference Model Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở PCS Personal Communication Service Dịch vụ truyền thông cá nhân PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải PHY Physical Lớp vật lý PKM Private Key Management Giao thức quản lý khóa bị mật PMP Point to MultiPoint Điểm - đa điểm PTP Point To Point Điểm - điểm PUSC Partly Used SubChannel Kênh con sử dụng một phần QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ vuông QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa tín hiệu dịch pha vuông RCS Reversed Channel Scheme Cơ chế giành riêng RWG Regulatory Working Group Nhóm nghiên cứu các quy định luật pháp SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SC Single Carrier Sóng mang đơn SDMA Spacial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SFID Service Flow Identifier Nhận dạng luồng dịch vụ SOFDM Scalable OFDMA OFDMA có khả năng mở rộng Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 7 Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt A SPWG Service Provider Working Group Nhóm nghiên cứu cung cấp dịch vụ SS Sercurity Sublayer Lớp con bảo mật SS Subcriber Station Trạm thuê bao TD Time Division Phân chia theo thời gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TSC Technical Steering Committee Ban chỉ đạo kỹ thuật TWG Technical Working Group Nhóm nghiên cứu kỹ thuật UL Up Link Đường lên VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo VoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên giao thức Internet WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Khả năng tương hợp toàn cầu đối với truy nhập sóng viba WMAN Wireless Metropolitian Area Network Mạng không dây khu vực đô thị Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 8 Đồ án tốt nghiệp Ký hiệu KÝ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa 1/µ Thời gian trung bình cuộc gọi kết thúc trong tế bào 1/η Thời gian trung bình cuộc gọi trước khi chuyển giao a Xác suất một cuộc gọi chuyển giao thành công sang tế bào bên cạnh b Xác suất một cuộc gọi đang xảy ra bị từ chối chuyển giao Ch Số kênh giành riêng cho chuyển giao k Số kênh thường trực n n = S - Ch - k P b Xác suất bị chặn P ft Xác suất kết thúc cưỡng bức P h Xác suất thất bại chuyển giao P j Xác suất khi có j kênh bận P nc Xác suất cuộc gọi không hoàn thành s Tổng số kênh λ 0 Mật độ các cuộc gọi đến trong tế bào λ hi Mật độ các cuộc chuyển giao đến λ ho Mật độ các cuộc chuyển giao rời đi λ p Mật độ các cuộc gọi đến yêu cầu kênh thường trực Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 9 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm trở lại đây, nhu cầu truy nhập băng thông rộng của khách hàng đã có sự phát triển nhanh chóng, qua đó công nghệ cũng cần phát triển tương ứng để có thể đáp ứng được nhu cầu người sử dụng. Các công nghệ truyền tải qua đường dây như đường dây thuê bao số (DSL) và Ethernet từ khi ra đời đã có thể cung cấp và duy trì dịch vụ băng thông rộng khá tốt nhưng chỉ trong khoảng cách ngắn. Đối với các khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa điều này trở nên khó khăn vì chi phí đắt đỏ. Truy nhập băng thông rộng không dây sẽ hiệu quả hơn vì chúng ta sẽ không quan tâm tới các vấn đề về bảo trì và nâng cấp đường đây. Đồng thời cũng thỏa mãn nhu cầu “di động” đối với người di động. Và WiMAX là công nghệ tốt nhất được đề xuất cho kỹ thuật BWA cho phép có thể truyền tải tốc độ cao qua đường truyền vô tuyến ở khoảng cách gần và xa. Từ khi ra phiên bản đầu tiên 802.16 cho đến nay WiMAX đã không ngừng cải tiến sửa đổi để không ngừng nâng cao hiệu năng của mình. Việc chuẩn WiMAX 2.0 (802.16m) vừa được thông qua như là một tiêu chuẩn công nghệ giao diện vô tuyến cho IMT-Advanced hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ và nhu cầu đa dạng của khách hàng trong tương lai. WiMAX cung cấp các kết nối không dây băng thông rộng cho cả người dùng cố định và di động. Với người dùng cố định, chủ yếu là kết nối tới văn phòng và gia đình, việc không thể kết nối là điều khó chấp nhận vì thế cần phải phân bổ những kênh thường trực cho những người sử dụng này. Đó là điểm khác nhau của mạng WiMAX với các mạng tế bào trước đây. Vì thế, vấn đề nghiên cứu các cơ chế phân bổ kênh trong tế bào được đặt ra, để quyết định xem nên sử dụng dụng cơ chế nào ưu tiên (NPS: Non Piority Scheme) hay không ưu tiên (RCS: Reserved Channel Scheme), để có thể đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng đồng thời làm giảm thiểu số cuộc gọi bị chặn và lỗi chuyển giao, nâng cao hiệu năng của mạng. Các cơ chế phân bổ kênh NPS và RCS đã được dùng cho các mạng tế bào trước đây trong hoàn cảnh không có kênh thường trực trong tế bào. Vì thế với đồ án này em sẽ xem xét đánh giá hiệu năng và so sánh các cơ chế phân bổ kênh NPS và RCS khi sử dụng trong mạng WiMAX. Qua đó, có thể lựa chọn phù hợp cơ chế phân bổ kênh cho WiMAX trong những điều kiện cụ thể. Đây là một vấn đề lớn, và do hạn chế về thời gian và trình độ nên đồ án chỉ tập trung giải quyết bài toán trong phạm vi nhỏ hơn với một số điều kiện mạng cụ thể. Về nội dung đồ án, được chia làm 3 chương: Chương 1: “Công nghệ WiMAX”. Giới thiệu chung về công nghệ WiMAX, qua đó để thấy được những vấn đề kỹ thuật liên quan đến công nghệ này. Chương 2: “Các cơ chế phân bổ kênh”. Trình bày các vấn đề liên quan đến phân bổ kênh sau đó nêu các cơ chế phân bổ kênh phân bổ kênh được sử dụng trong WiMAX. Phương pháp phân tích và đánh giá cơ chế NPS và RCS. Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 10 [...]... lên) Còn cách sắp xếp liền kề là sử dụng các sóng mang con liên tục để tạo ra các kênh con như AMC (Adaptive Modulation and Coding: Mã hóa và điều chế thích ứng) Trừ FUSC, tất cả các cấu hình kênh con đều có các sóng mang con hoa tiêu và các sóng mang con dữ liệu đi cùng nhau trong một số đơn vị cố định (như cụm, bin hoặc lát) Trong FUSC các sóng mang con được đặt vào các kênh con sau khi các sóng... và xúc tiến đưa ra thị trường  Nhóm nghiên cứu cung cấp dịch vụ (SPWG): Đưa ra các khuyến cáo và yêu cầu để điều khiển mạng và các đặc điểm kỹ thuật giao diện vô tuyến cho các sản phẩm và mạng WiMAX  Nhóm nghiên cứu mạng (NWG): Tạo ra các đặc điểm kỹ thuật liên mạng cho hệ thống WiMAX cố định, cầm tay và di động  Nhóm nghiên cứu kỹ thuật (TWG): Nhóm này cung cấp các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm,... thông giữa các thiết bị liên lạc có thể được thiết lập Trong quá trình này các MAC SDU sẽ được cung cấp với QoS thích hợp theo quy định của chuẩn IEEE 802.16 Hình 1.6 cho thấy cơ chế phân loại và ánh xạ, trong đó bộ phân loại đóng vai trò quan trọng Nếu gói tin đi vào mạng WiMAX, sẽ được phân loại dựa vào một tập các tiêu chí, và tập này được biết như là bộ phân loại CID xác định kết nối phân phát gói... OFDMA bao gồm các khái niệm về kênh con hóa, và kích thước FFT của nó a Kênh con hóa OFDMA và SOFDMA Sử dụng kênh con hóa chúng ta có thể giảm suy hao công suất tín hiệu trong quá trình truyền dẫn OFDMA cung cấp các kênh con dựa trên các sóng mang con OFDM Các sóng mang con được chia thành các nhóm sóng mang con được gọi là kênh con (hình 1.17) Ở đường xuống, một kênh con có thể giành cho các máy thu... với 48 sóng mang con Có hai kiểu sắp xếp các sóng mang con đó là: phân tập (diversity) và liền kề (contiguous) Sắp xếp phân tập là lựa chọn các tần số một cách ngẫu nhiên trong tập sóng mang con của OFDM Cách sắp xếp này đảm bảo phân tập tần số và trung bình hóa nhiễu giữa các ký hiệu Các cách sắp xếp phân tập đó là: DL FUSC (DL Fully Used SubChannel: Sắp xếp các sóng mang con sử dụng toàn bộ đường...Đồ án tốt nghiệp đầu Lời nói Chương 3: Phân tích hiệu năng của các cơ chế phân bổ kênh Đưa ra kịch bản phân tích Xây dựng chương trình và đưa ra kết quả đánh giá giữa hai cơ chế phân bổ kênh NPS và RCS Để có được kết quả này, em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Phạm Thị Thúy Hiền đã tận tình hướng dẫn và cung cấp... tiến và phân chia phổ tần cho WiMAX 1.3 Các chuẩn của WiMAX Thành viên đầu tiên của họ BWA là chuẩn 802.16 Chuẩn này có băng thông công tác là 10-66GHz với điều kiện kênh LOS Cấu hình của chuẩn này là điểm-đa điểm trong đó lưu lượng được truyền từ giữa trạm gốc (BS: Base Station) với nhiều trạm thuê bao (SS: Subcriber Station) Trong quá trình nghiên cứu, diễn đàn WiMAX dần dần bổ sung để cải thiện các. .. liệu Các khe này thể hiện các khối dữ liệu nhỏ nhất Các khe được định nghĩa theo chiều thời gian và các kênh con, nó thay đổi phụ thuộc vào các chế độ: • Với DL FUSC, một khe là một kênh con được tạo ra trên một ký hiệu OFDM • Với DL PUSC, một khe là một kênh con được tạo ra trên hai ký hiệu OFDM • Với UL PUSC, một khe là một kênh con được tạo ra trên ba ký hiệu OFDM DL FUSC Ở cách sắp xếp này, các. .. lại được tổ chức thành các nhóm Kênh con trong mỗi nhóm sẽ gồm 2 cụm bao gồm 48 kênh con dữ liệu và 8 kênh con hoa tiêu sắp xếp trên hai ký hiệu OFDM Từ Hùng Anh, lớp D06VT1 31 Đồ án tốt nghiệp đầu Lời nói Hình 1 Cụm trong DL PUSC UL PUSC Đối với UL PUSC, toàn bộ băng tần được chia thành các nhóm lát liên tục và mỗi kênh con sẽ là 6 lát phân tán, trong đó các lát được lấy từ các nhóm khác nhau Mỗi... nhau Vì vậy, công nghệ WiMAX di động được thiết kế để có thể linh hoạt để hoạt động trong các kênh khác nhau từ 1,25 MHz đến 20 MHz thỏa mãn các dịch vụ khác nhau của người sử dụng Bên cạnh đó, WiMAX cũng có một số nhược điểm:  Vấn đề tiêu chuẩn: Các tiêu chuẩn của WiMAX vẫn chưa hoàn thiện, đặc biệt tiêu chuẩn cho WiMAX di động vẫn chưa có Vì vậy, các thiết bị đầu cuối của WiMAX di động mới chỉ dừng . đề tài: NGHIÊN CỨU CÁC CƠ CHẾ PHÂN BỔ KÊNH TRONG WIMAX Nội dung đồ án: • Giới thiệu về công nghệ WiMAX • Cơ chế phân bổ kênh trong WiMAX • Phân tích hiệu năng của các cơ chế phân bổ kênh •. bày các vấn đề liên quan đến phân bổ kênh sau đó nêu các cơ chế phân bổ kênh phân bổ kênh được sử dụng trong WiMAX. Phương pháp phân tích và đánh giá cơ chế NPS và RCS. Từ Hùng Anh, lớp D06VT1. đánh giá hiệu năng và so sánh các cơ chế phân bổ kênh NPS và RCS khi sử dụng trong mạng WiMAX. Qua đó, có thể lựa chọn phù hợp cơ chế phân bổ kênh cho WiMAX trong những điều kiện cụ thể. Đây