Tìm hiểu và nghiên cứu về mạng không dây wimax

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA KINH TẾ VÀ QUẢN TRỊ KINH DOANH -o0o - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VÀ NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG KHƠNG DÂY WIMAX NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ NGÀNH: 7480104 Giáo viên hƣớng dẫn : Nguyễn Văn Cƣờng Sinh viên thực : Vũ Hoàng An Mã Sinh Viên : 1651070532 Lớp : K61 – HTTT Khóa học : 2016 - 2020 Hà Nội, năm 2020 LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân công quý thầy cô khoa Hệ Thống Thông Tin, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, sau gần bốn tháng thực tập em hồn thành khóa luận tốt nghiệp “ Tìm hiểu nghiên cứu mạng khơng dây WiMAX” Để hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao, nỗ lực học hỏi thân cịn có hƣớng dẫn tận tình thầy cơ, chú, anh chị khóa trƣớcEm chân thành cảm ơn thầy giáo – Nguyễn Văn Cƣờng, ngƣời hƣớng dẫn cho em suốt thời gian thực tập Mặc dù thầy bận nhƣng không ngần ngại dẫn em, định hƣớng cho em, để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Một lần em chân thành cảm ơn thầy chúc thầy dồi sức khoẻ Xin cảm ơn tất bạn bè, thƣ viện, công ty, anh chị giúp đỡ, dìu dắt em suốt thời gian qua Tất ngƣời nhiệt tình giúp đỡ Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo khơng tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm q thầy tồn thể cán bộ, cơng nhân viên nhà trƣờng, doanh nghiệp để báo cáo đƣợc hoàn thiện Một lần xin gửi đến thầy cô, bạn bè cô lời cảm ơn chân thành tốt đẹp nhất! Thứ 2, ngày 01 tháng 06 năm 2020 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu WiMAX 1.2 Băng tần cho WiMAX 1.3 Các chuẩn WiMAX 1.3.1 IEEE 802.16 - 2001 1.3.2 IEEE 802.16a-2003 1.3.3 IEEE 802.16c-2002 1.3.4 IEEE 802.16 - 2004 1.3.5 IEEE 802.16e chuẩn mở rộng 1.4 Mơ hình ứng dụng WiMAX 10 1.4.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) 10 1.4.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 11 1.5 So sánh WiMAX WI-FI 11 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG 16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Kĩ thuật truyền thông số 17 2.2.1 Mô tả lớp vật lý 17 2.2.2 So sánh OFDM OFDMA 20 2.3 Các đặc tính kỹ thuật WiMAX di động 27 2.3.1 Cấu trúc khung TDD 27 2.3.2 Các đặc điểm lớp PHY cải tiến khác 29 2.3.3 Mô tả lớp MAC (Media Access Control) 30 2.4 Đặc điểm cải tiến WiMAX di động so với WiMAX 37 2.4.1 Công nghệ anten thông minh 37 2.4.2 Hệ thống ăng ten thích nghi 40 2.4.3 Kỹ thuật anten MIMO 41 2.4.4 Sử dụng lại tần số phân đoạn 41 2.4.5 Dịch vụ Multicast Broadcast (MBS) 42 CHƢƠNG III: TRIỂN KHAI WIMAX …50 3.1 WiMAX 802.16-2004 hay 802.16e 51 3.2 Thời thách thức WiMAX 52 3.3 Tình hình triển khai giới 53 3.3.1 Thị phần phát triển WiMAX giới 55 3.3.2 Tình hình giới thiệu thiết bị giới 60 3.3.3 Chính sách quản lí WiMAX quốc gia 61 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 66 3.4.1 Tình hình chung 67 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai 70 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình truyền thơng WiMAX Hình 1.2: Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định 10 Hình 1.3: Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 11 Hình 2.1: So sánh FDMA OFDM 18 Hình 2.2 Ví dụ sử dụng bốn sóng mang cho ký hiệu OFDM 19 Hình 2.3: Phân chia luồng số liệu OFDM 20 Hình2.4: Mặt cắt Cyclic Prefix 20 Hình 2.5: Mật độ phổ lƣợng tín hiệu điều chế OFDM .21 Hình 2.6: Miền tần số OFDM 21 Hình 2.7: Mơ hình kênh hóa OFDM 21 Hình 2.8: Cấu trúc sóng mang OFDMA 22 Hình 2.9: Sự phân bổ pilot liệu ký hiệu chẵn lẻ .23 Hình 2.10: Cấu trúc tile UL PUSC .23 Hình 2.11: Tƣơng quan so sánh OFDM SOFDMA 25 Hình 2.12: So sánh OFDM OFDMA 26 Hình 2.13: Tuyến lên OFDM OFDMA .26 Hình 2.14: Cấu trúc khung WiMAX OFDMA 28 Hình 2.15: Mơ hình điều chế 802.16e .29 Hình 2.16: QoS hỗ trợ WiMAX di động 33 Hình 2.17: Các bƣớc kết nối với trạm BS 37 Hình 2.18: Kỹ thuật MIMO 38 Hình 2.19: Chuyển mạch thích ứng cho anten thơng minh .40 Hình 2.20: Beam Shaping AAS .40 Hình 2.21: MIMO 41 Hình 2.22: Cấu trúc khung đa miền 42 Hình 2.23: Sử dụng lại tần số 42 Hình 2.24: Hỗ trợ MBS nhúng với vùng WiMAX-MBS di động 43 Hình 3.1 So sánh cơng nghệ truy nhập 49 Hình3.2 : Sơ đồ kết nối tổng thể .69 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 70 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 71 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP .71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh Wi-Fi WiMAX 15 Bảng 2.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA 25 Bảng 2.2: Các kỹ thuật mã hóa điều chế đƣợc hỗ trợ 29 Bảng 2.3: Tốc độ liệu PHY với kênh PUSC WiMAX di động 30 Bảng 2.4: Các dịch vụ QoS .34 Bảng 2.5: Các tùy chọn Anten cao cấp .39 Bảng 2.6: Các tốc độ liệu cho cấu hình SIMO/MIMO 40 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAA Authentication, Nhận thực, cấp phép tính cƣớc authorization and Account AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgment Xác nhận AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao AK Authorization Key Khóa nhận thực ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phƣơng thức truyền không đồng BE Best Effort dịch vụ nỗ lực tốt BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông BS Base Station Trạm gốc BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng CA Collision Avoidance Tránh xung đột CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa CC Confirmation Code Mã xác nhận CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết CCK Complementary Coded Keying Khóa mã hóa bổ sung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp phần chung CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dƣ vịng tuần hồn CS Convergence Sublayer Lớp hội tụ CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đƣờng xuống DCF Distributed Control Function Chức điều khiển phân tán DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa liệu DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đƣờng xuống DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đƣờng xuống DSA Dynamic Services Addition Bổ sung dịch vụ động DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đƣờng dây thuê bao số EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa ECB Electronic Code Book Sách mã điện tử EDCA Enhanced Distributed Truy nhập điều khiển phân tán Control Access nâng cao Enhanced Data Rates Các tốc độ liệu đƣợc nâng cấp cho for GSM Evolution phát triển GSM EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ liệu-phiên nâng cao EKS Encryption Key Sequence Chuỗi khóa mật mã ETSI European Telecommunications Viện chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số EDGE FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trƣớc FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề phân đoạn GPC Grant Per Connection Cấp phát trạm gốc GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trạm thuê bao GSM Global System For Hệ thống toàn cầu cho truyền Mobile Communicatons thông di động Hybrid Automatic Yêu cầu truyền lại tự động kết Retransmission Request hợp HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng HMAC Hashed Message Mã nhận thực tin xáo trộn HARQ Authentication Code HSDPA HSUPA High Speed Downlink Truy nhập gói đƣờng xuống Packet Access tốc độ cao High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao HT Header Type Loại tiêu đề IEEE Institute of Electrical and Viện kĩ sƣ điện điện tử Electronic Engineers IMT International Mobile Viễn thông di động quốc tế Telecommunications IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu Symbol ISM Industrial Scientific and Medical Công nghiệp khoa học hóa học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet IV Initialization Vector Véc tơ khởi tạo KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa LAN Local Area Network Mạng vùng cục LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LSB Least Significant Bit Bít ý nghĩa MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập phƣơng tiện MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng thành thị MBWA Mobile Broadband Truy nhập không dây Wireless Access băng rộng di động MDHO Marco Diversity Handover Chuyển giao đa dạng Marco MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào đầu MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số cực đại MS Mobile Station Trạm di động MSB Most Significant Bit Bít ý nghĩa NACK Non-ACK Không xác nhận NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng NLOS Non Line Of Sight Khơng tầm nhìn thẳng OECD Organisation for Economic Tổ chức hợp tác phát triển Co-operation Tand Development kinh tế Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần số Division Multiplexing trực giao Orthogonal Frequence Division Đa truy nhập phân chia theo Multiple Access tần số trực giao PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PCF Point Control Function Chức điều khiển điểm PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật số PDU Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải trọng PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PMP Point to Multipoint Điểm-đa điểm PN Packet Number Số gói PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm PS Physical Slot Khe vật lí PSCN Packet Switched Core Network Mạng lõi chuyển mạch gói OFDM OFDMA PSH Packing Subheader Tiêu đề gói PSTN Public Swithched Mạng điện thoại chuyển Telephone Network mạch chung PTP Point to Point Điểm-điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phƣơng QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ QPSK Quadratura Phase Shift Keying Khóa chuyển pha cầu phƣơng RAN Region Area Netwwork Mạng vùng địa phƣơng REQ Request Yêu cầu RLC Radio Link Controller Bộ điều khiển liên kết vô tuyến RTG Receive Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu thu Rx Receiver Đầu thu SA Security Association Kết hợp bảo mật SAID Security Association Identifier Nhận dạng kết hợp bảo mật SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDU Service Data Unit Đơn vị liệu dịch vụ SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán xáo trộn bảo mật SNMP Simple Network management Giao thức quản lí mạng Protocol đơn giản SOFDMA Scalable Orthogonal Frequence Ghép kênh phân chia theo tần Division Multiple Access Số trực giao theo tỉ lệ SOHO Small Office Home Office Văn phịng gia đình văn phịng nhỏ SS Subscriber Station Trạm thuê bao SSCS Specify Services Lớp hội tụ dịch vụ riêng Convergence Sublayer STC Space Time Code Mã không gian thời gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Đa truy nhập phân chia Multiplexing Access theo thời gian TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lƣu lƣợng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp thông thƣờng TLV Type/Length/Value Loại/ Độ dài/ Giá trị TTG Transmit Transition Gap Khoảng trống chuyển giao đầu phát Tx Transmiter Đầu phát UCD Uplink Channel Descriptor Miêu tả kênh đƣờng lên UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát không kết hợp UL Uplink Đƣờng lên UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thơng Telecommunication System di động tồn cầu UMTS terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến UTRA mặt đất UMTS UMTS terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến Access Network mặt đất UMTS VoIP Voice Over IP Thoại qua IP WAN Wide Area Network mạng diện rộng WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đƣơng lƣợng hữu tuyến Wi-Fi Wireless Fidelity WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây WMAN Wireless MAN Mạng MAN không dây WME Wi-Fi Mutlimedia Extensions Những mở rộng UTRAN đa phƣơng tiện Wi-Fi WPA Wi-Fi Protected Access Truy nhập đƣợc bảo vệ Wi-Fi WSM Wi-Fi Scheduled Multimedia Đa phƣơng tiện đƣợc lập danh mục theo Wi-Fi XOR Exclusive-OR Hàm cộng modul ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Đứng trƣớc phát triển không ngừng khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho ngƣời sử dụng Bên cạnh việc cung cấp dịch vụ nhƣ truy nhập Internet, trò chơi tƣơng tác, hội nghị truyền hình, truyền thơng băng rộng di động đƣợc ứng dụng rộng rãi, cung cấp kết nối tin cậy cho ngƣời sử dụng di chuyển qua phạm vi rộng lớn Trong đó, truy nhập băng rộng không dây lĩnh vực mang lại quan tâm đáng kể tổ chức nghiên cứu nhƣ nhà cung cấp thiết bị, nhà khai thác mạng Ngày giới hƣớng tới tƣơng tác tồn cầu truyền thơng băng rộng không dây, điều không mang lại hội tụ truyền thơng tồn cầu mà mang lại nhiều lợi nhuận mặt kinh tế, giúp cho việc phát triển khoa học, cơng nghệ, trị , văn hóa,…giữa nƣớc tồn giới Mạng Internet trở thành phổ biến, biết đến công nghệ truy nhập Internet nhƣ quay số qua modem thoại, ADSL, hay đƣờng thuê kênh riêng sử dụng hệ thoongs vô tuyến nhƣ điện thoại di động hay mạng Wi-Fi Mỗi phƣơng pháp truy cập có ƣu điểm riêng Bên cạnh nhiều nhƣợc điểm, chẳng hạn với Modem thoại tốc độ truy nhập thấp, ADSL tốc độ lên đến 8Mbps nhƣng cần đƣờng dây kết nối, đƣờng thuê kênh riêng giá thành thấp khó triển khai, đặc biệt với địa hình phức tạp Hệ thống thơng tin di động cung cấp tốc độ truyền 9,6Kbps thấp so với nhu cầu ngƣời sử dụng, mạng hệ sau GSM nhƣ 2.5G cho phép tốc độ lên đến 171,2Kbps hay EDGE khoảng 300-400Kbps chƣa đủ đáp ứng nhu cầu số lƣợng ngƣời sử dụng ngày tăng dịch vụ mạng Internet Ở hệ thống di động hệ 3G tốc độ truy nhập Internet khơng vƣợt q 2Mbps Với mạng Wi-Fi dáp dụng cho máy tính trao đổi thơng tin khoảng cách ngắn Đứng trƣớc thực tế đó, WiMAX đời nhằm cung cấp phƣơng tiện truy cập Internet không dây tổng hợp thay ADSL Wi-Fi Hệ thống WiMAXcó khả cung cấp đƣờng truyền vô tuyến với tốc độ lên đến 70Mbps với bán kính phủ sóng lên đến 50km Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu WiMAX , tiềm khả triển khai công nghệ tƣơng lai 2.2 Mục tiêu cụ thể  Tìm hiểu tổng quát WiMAX để có hiểu biết định  Tìm hiểu cách mà WiMAX vận hành hoạt động  Các tiềm để triển khai WiMAX Việt Nam giới tƣơng lai Nội dung nghiên cứu - Tổng quan WiMAX chuẩn cơng nghệ - Tìm hiểu WiMAX di động hay đƣợc hiểu WiMAX cải tiến - WiMAX có ảnh hƣởng nhƣ thế giới Việt Nam - Mơ hình triển khai Việt Nam kết mà đem lại Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: WiMAX WiMAX di động - Phạm vi nghiên cứu: + Phạm vi không gian: Từ công ty, thƣ viện viết, giảng trƣờng đại học nƣớc + Phạm vi thời gian: Từ năm 2006 Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1 Phƣơng pháp thu thập thông tin số liệu Bài luận đƣợc lấy thông tin từ giảng giáo sự, tiến sĩ công ty , viết uy tín từ nƣớc ngồi 5.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu Số liệu đƣợc phân theo nhóm đƣa vào bảng thổng kê để phục vụ cho phần phân tích 5.3 Phƣơng pháp phân tích số liệu  Phƣơng pháp thống kê mơ tả: Thể thông tin thứ cấp  Phƣơng pháp so sánh: Sử dụng thông tin thu th so sánh đối tƣợng với Kết cấu khóa luận Ngồi phần đặt vấn đề kết luận Bài nghiên cứu gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan WiMAX Chƣơng 2: Tìm hiểu WiMAX di dộng Chƣơng 3: Triển khai WiMAX CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu WiMAX WiMAX tên viết tắt (Worldwide Interoperability for Microwave AccessKhả tương tác tồn cầu với truy nhập vi sóng), cơng nghệ dựa sở tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16-2004 Tiêu chuẩn hai tổ chức quốc tế đƣa ra: Tổ công tác 802.16 ban tiêu chuẩn IEEE 802, Diễn đàn WiMAX Tổ chức phi lợi nhuận WiMAX bao gồm công ty sản xuất thiết bị linh kiện truyền thông hàng đầu giới nỗ lực thúc đẩy xác nhận tính tƣơng thích khả hoạt động tƣơng tác thiết bị truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 tăng tốc độ triển khai truy cập khơng dây băng thơng rộng tồn cầu Do chuẩn 802.16 thƣờng đƣợc biết đến với tên WiMAX Chuẩn IEEE 802.16 đƣợc hồn thành năm 2001 cơng bố vào năm 2002 thực đem đến cách mạng cho mạng truy cập không dây Nếu nhƣ Wireless LAN đuợc phát triển để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet cho mạng LAN khơng dây, nâng cao tính linh hoạt truy nhập Internet cho vùng tập trung đơng dân cƣ phạm vi hẹp với WiMAX khả cung cấp dịch vụ vùng thị cịn giải đƣợc vấn đề khó khăn việc cung cấp dịch vụ Internet cho vùng thƣa dân, khoảng cách xa mà công nghệ xDSL sử dụng dây đồng đạt tới WiMAX phát triển từ dịch vụ cung cấp băng thông LAN nâng cấp lên mạng WAN WiMAX sử dụng chuẩn kết nối 802.16 có nhiều đặc điểm trội tốc độ, phạm vi phủ sóng so với chuẩn kết nối không dây 802.11 Không giống nhƣ chuẩn 802.11 phủ sóng khu vực nhỏ, WiMAX phủ sóng vùng rộng tới 50 km với tốc độ lên đến 70Mbps WiMAX cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định theo hai phƣơng pháp điểm - điểm (Point to Point ) điểm - đa điểm (Point to multipoint) Một hệ thống WiMAX gồm hai phần: Trạm phát: giống nhƣ trạm BTS mạng thông tin di động với công suất lớn phủ sóng tới vùng rộng tới 8000km Trạm thu: Có thể anten nhỏ nhƣ thẻ (Card) mạng cắm vào đƣợc thiết lập sẵn Mainboard bên máy tính, theo cách mà WiFi dùng Các trạm phát BTS đƣợc kết nối tới mạng Internet thông qua đƣờng truyền tốc độ cao dành riêng đƣợc nối tới BTS khác nhƣ trạm trung chuyển đƣờng truyền thẳng LOS (Line of Sigh) WiMAX phủ sóng tới vùng xa Các anten thu/phát trao đổi thơng tin với qua tia sóng truyền thẳng tia phản xạ Trong trƣờng hợp truyền thẳng, anten đƣợc đặt cố định điểm cao, tín hiệu trƣờng hợp ổn định tốc độ truyền đạt tối đa Băng tần sử dụng dựng tần số cao đến 66GHz tần số tín hiệu bị giao thoa với kênh tín hiệu khác băng thông sử dụng lớn Đối với trƣờng hợp tia phản xạ, WiMAX sử dụng băng tần thấp hơn, 2-11GHz, tƣơng tự nhƣ WiFi, tần số thấp, tín hiệu dễ dàng vƣợt qua vật cản, phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua vật thể để đến đích WiMAX cho phép kết nối băng rộng cố định, nomadic (ngƣời sử dụng di chuyển nhƣng cố định lúc kết nối), mang xách đƣợc (ngƣời sử dụng di chuyển với tốc độ bộ) cuối di động mà khơng cần thiết Tầm nhìn thẳng (Line-of-Sight) trực tiếp tới trạm gốc Hiện công nghệ WiMAX đƣợc kết hợp vào máy tính xách tay PDA Hình 1.1: Mơ hình truyền thông WiMAX 1.2 Băng tần cho WiMAX Các băng đƣợc WiMAX Forum tập trung xem xét vận động quan quản lý tần số nƣớc phân bổ cho WiMAX là: -Băng 3400-3600MHz (băng 3.5GHz): Băng 3.5Ghz băng tần đƣợc nhiều nƣớc phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (WBA) WiMAX đƣợc xem công nghệ WBA nên sử dụng băng tần cho WiMAX Vì vậy, WiMAX Forum thống lựa chọn băng tần cho WiMAX Các hệ thống WiMAX băng tần sử dụng chuẩn 802.162004 để cung cấp ứng dụng cố định nomadic (nomadic gì?), độ rộng phân kênh 3.5MHz 7MHz, chế độ song công TDD FDD Đối với Việt Nam, băng tần đƣợc ƣu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat nên triển khai cho WiMAX Băng 3600-3800MHz: Băng 3600-3800MHz đƣợc số nƣớc châu Âu xem xét để cấp cho WBA Tuy nhiên, phần băng tần (từ 3.7-3.8GHz) đƣợc nhiều hệ thống vệ tinh viễn thông sử dụng (đƣờng xuống băng C), đặc biệt khu vực châu Á, nên khả băng tần đƣợc chấp nhận cho WiMAX châu Á Băng 3300-3400MHz (băng 3.3GHz): Băng tần đƣợc phân bổ Ấn Độ, Trung Quốc Việt Nam xem xét phân bổ thức Chuẩn WiMAX áp dụng băng tần tƣơng tự nhƣ với băng 3.5GHz, WiMAX cố định, chế độ song công FDD TDD, độ rộng kênh 3.5MHz 7MHz Băng 2500-2690MHz (băng 2.5 GHz): Băng tần băng tần đƣợc WiMAX Forum ƣu tiên lựa chọn cho WiMAX di động theo chuẩn 802.16-2005 Có hai lý cho lựa chọn Thứ nhất, so với băng 3GHz điều kiện truyền sóng băng tần thích hợp cho ứng dụng di động Thứ hai khả băng tần đƣợc nhiều nƣớc cho phép sử dụng WBA bao gồm WiMAX WiMAX băng tần có độ rộng kênh 5MHz, chế độ song công TDD, FDD Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt cuối năm 2005 quy định băng tần 2500-2690 MHz đƣợc sử dụng cho hệ thống thông tin di động hệ mới, không triển khai thêm thiết bị khác băng tần Vì vậy, hiểu công nghệ WiMAX di động đối tƣợng quy định này, nhƣng băng tần đƣợc sử dụng cho loại hình cơng nghệ cụ thể để mở Băng 2300-2400MHz (băng 2.3 GHz): Băng 2.3GHz có đặc tính truyền sóng tƣơng tự nhƣ băng 2.5GHz nên băng tần đƣợc WiMAX Forum xem xét cho WiMAX di động Hiện có số nƣớc phân bổ băng tần cho WBA nhƣ Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada, Singapore Đối với Việt Nam, băng tần có khả đƣợc sử dụng để triển khai WBA/WiMAX Băng 5725-5850MHz (băng 5.8 GHz): Băng tần đƣợc WiMAX Forum quan tâm băng tần đƣợc nhiều nƣớc cho phép sử dụng không cần cấp phép với công suất tới cao so với đoạn băng tần khác dải 5GHz (5125-5250MHz, 5250-5350MHz), vốn thƣờng đƣợc sử dụng cho ứng dụng nhà Theo WiMAX Forum băng tần thích hợp để triển khai WiMAX cố định, độ rộng phân kênh 10MHz, phƣơng thức song cơng đƣợc sử dụng TDD, khơng có FDD Băng dƣới 1GHz: Với tần số thấp, sóng vơ tuyến truyền lan xa, số trạm gốc cần sử dụng ít, tức mức đầu tƣ cho hệ thống thấp Vì vậy, WiMAX Forum xem xét khả sử dụng băng tần dƣới 1GHz, đặc biệt băng 700-800MHz Hiện nay, số nƣớc thực việc chuyển đổi từ truyền hình tƣơng tự sang truyền hình số, nên giải phúng đƣợc phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMAX Với Việt Nam, đặc điểm có nhiều đài truyền hình địa phƣơng nên kênh giải 470-806MHz dành cho truyền hình đƣợc sử dụng dày đặc cho hệ thống truyền hình tƣơng tự 1.3 Các chuẩn WiMAX Ban đầu chuẩn IEEE 16 có đặc tả lớp MAC Sau loạt nghiên cứu đƣa thêm vào nhiều khác biệt đặc tả lớp vật lý (PHY) nhƣ định trải phổ mới, cấp phép không cấp phép, trở nên có giá trị Dƣới trình bày tóm tắt ngắn gọn chuẩn 802.16 tiêu biểu, mở rộng khác dải tần họ chuẩn IEEE 802.16 1.3.1 IEEE 802.16 - 2001 Chuẩn IEEE 802.16 ban đầu cho biết truy nhập không dây băng rộng cố định FBWA miền tần số 10 đến 66GHz Hệ thống cung cấp đƣờng liên lạc vị trí thuê bao mạng lõi, truy nhập mạng tuân theo 802.16 Các chuẩn IEEE 802.16 đề cập đến giao diện không gian trạm thu phát thuê bao trạm thu phát gốc IEEE 802.16 tận dụng cấu trúc ghép kênh phân chia theo thời gian TDM Để truyền từ thuê bao đến trạm gốc, chuẩn sử dụng công nghệ đa truy nhập ấn định theo nhu cầu- đa truy nhập phân chia theo thời gian (DAMA-TDMA) Một thành viên quan trọng họ IEEE 802.16 hệ thống 802.16a Chuẩn nói mạng khu vực thành thị không dây WMAN băng tần 2-11GHz định nghĩa ba lớp vật lí cho dịch vụ Những đặc tả ban đầu chuẩn IEEE 802.16 định nghĩa lớp MAC PHY có khả cung cấp truy nhập băng rộng khơng dây cố định (Fixed Wireless Access) theo mơ hình điểm - điểm điểm - đa điểm Chuẩn đƣợc mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho tần số băng tần 10 – 66 GHz Với phƣơng pháp điều chế đơn sóng mang 802.16 hỗ trợ hai phƣơng pháp song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplexing) Trạm thuê bao (Subscriber Stations - SS) thƣơng lƣợng độ rộng dải tần đƣợc cấp phát burst to - burst bản, cung cấp lịch truy nhập mềm dẻo Các phƣơng pháp điều chế đƣợc định nghĩa bao gồm: PSK, 16-QAM 64-QAM Chúng thay đổi từ khung (frame) tới khung khác, hay từ SS tới SS khác tuỳ thuộc vào tình trạng kết nối Khả thay đổi phƣơng pháp điều chế phƣơng pháp sửa lỗi không lần ngƣợc FEC (forward error correction) theo điều kiện truyền dẫn thời cho phép mạng thích ứng nhanh chóng với điều kiện thời tiết, nhƣ fading mƣa 1.3.2 IEEE 802.16a-2003 Năm 2003, IEEE đƣa chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả truy cập băng rộng không dây đầu cuối điểm kết nối băng tần 2-11 GHz với khoảng cách kết nối tối đa đạt tới 50 km trƣờng hợp kết nối điểm điểm 7-10 km trƣờng hợp kết nối từ điểm- đa điểm Tốc độ truy nhập đạt tới 70 Mbps Cho phép kết nối mà không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng, tránh đƣợc tác động vật cản đƣờng truyền nhƣ cối, nhà cửa IEEE 802.16a bao gồm đặc tả lớp PHY cải tiến lớp MAC cho khả truyền dẫn đa đƣờng giảm tối đa nhiễu Các đặc tính đƣợc thêm vào cho phép sử dụng kỹ thuật quản lý lƣợng cao cấp hơn, dăy anten thích ứng Phƣơng pháp dồn kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) cung cấp thêm lựa chọn cho phƣơng pháp điều chế đơn sóng mang Để cung cấp kỹ thuật giảm thiểu can nhiễu mạng không dây nay, IEEE 802.16a định nghĩa thêm phƣơng pháp điều chế đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) phạm vi dải tần - 11 GHz Vấn đề bảo mật đƣợc cải tiến, với nhiều đặc trƣng lớp riêng biệt đƣợc đƣa thêm vào IEEE 802.16a đƣa thêm tuỳ chọn hỗ trợ cho mạng Mesh, nơi mà lƣu lƣợng đƣợc định tuyến từ SS tới SS Đây thay đổi từ chế độ PMP, mà lƣu lƣợng đƣợc phép truyền BS SS 1.3.3 IEEE 802.16c-2002 Chuẩn IEEE 802.16c đƣợc đƣa vào tháng 9/2002 Bản cập nhật sửa số lỗi mâu thuẫn tiêu chuẩn ban đầu thêm vào số profiles hệ thống chi tiết cho dẩi tần 10 – 66 GHz 1.3.4 IEEE 802.16-2004 IEEE 802.16-2004 thƣờng đƣợc gọi với tên 802.16-REVd Chuẩn đƣợc hình thành dựa tích hợp chuẩn 802.16-2001, 802.16a, 802.16c Chuẩn đƣợc phát triển thành tập đặc tả hệ thống có tên IEEE 802.16-REVd, nhƣng đủ toàn diện để phân loại nhƣ kế thừa hoàn chỉnh chuẩn IEEE 802.16 ban đầu.Sử dụng kỹ thuật ghép kênh OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) hỗ trợ truy nhập cố định nomadic môi trƣờng LOS (Line of Sight) NLOS (Non Line of Sight) WiMAX Forum đƣa băng tần 3.5 GHz 5.8 GHz cho 802.16-2004 WiMAX 1.3.5 IEEE 802.16e chuẩn mở rộng Đây phiên phát triển dựa việc nâng cấp 802.16-2004 nhằm hỗ trợ thêm cho dịch vụ di động Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), kỹ thuật điều chế đa sóng mang sử dụng kênh phụ WiMAX Forum đƣa băng tần sử dụng cho 802.16e 2.3GHz, 2.5GHz 3,5GHz Phiên 802.16a có triển vọng đƣợc sử dụng kết nối khơng dây cố định phiên 802.16 e,f,g đƣợc dự kiến cung cấp kết nối cho thiết bị di động - máy tính xách tay điện thoại di động Ngƣời ta cho công nghệ cạnh tranh với xDSL, cáp UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) chuẩn điện thoại di động hệ thứ ba 1.4 Mơ hình ứng dụng WiMAX: Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất mô hình ứng dụng: - Mơ hình ứng dụng cố định - Mơ hình ứng dụng di động 1.4.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX): Hình 1.2: Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định Mơ hình cố định sử dụng thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004 Tiêu chuẩn gọi “khơng dây cố định” thiết bị thông tin làm việc với anten đặt cố định nhà thuê bao Anten đặt nhà cột tháp tƣơng tự nhƣ chảo thông tin vệ tinh Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cho phép đặt anten nhà nhƣng tất nhiên tín hiệu thu khơng khỏe anten ngồi trời Băng tần cơng tác (theo quy định phân bổ quốc gia) băng 2,5GHz 3,5GHz Độ rộng băng tầng 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) Sơ đồ kết cấu mạng WiMAX đƣợc đƣa hình Trong mơ hình phận vơ 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 Mơ hình ứng dụng 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 hƣớng tới user cá nhân di động, làm việc băng tần thấp 6GHz Mạng lƣới 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 đồng cộng tác để thực đƣợc mạng viễn thông 10 digital truy nhập không dây có phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãn đƣợc nhu cầu đa dạng thuê bao Tiêu chuẩn IEEE 802.16e đƣợc thơng qua năm 2005 Hình 1.3: Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 1.5 So sánh WiMAX WI-FI Sự khác WiMAX Wi-fi chúng đƣợc thiết kế cho ứng dụng hồn tồn khác Wi-Fi cơng nghệ mạng vùng nội hạt LAN đƣợc thiết kế để tăng thêm tính di động cho mạng LAN hữu tuyến riêng WiMAX mặt khác đƣợc thiết kế để cung cấp dịch vụ truy nhập không dây băng rộng (BWA) cho mạng vùng thành thị MAN Vì Wi-Fi hỗ trợ truyền dẫn phạm vi vài trăm mét WiMAX hỗ trợ ngƣời dùng bán kính tới hàng chục kilômét Trong Wi-Fi tập trung vào ngƣời dùng đầu cuối WiMAX đƣợc hƣớng đến nhƣ tảng dịch vụ sóng mang Vì WiMAX Forum triển khai trạm gốc thiết bị ngƣời dùng mà sóng mang dùng để cung cấp dịch vụ Bên cạnh khác phạm vi truyền dẫn, số cải thiện công nghệ liên kết vô tuyến khác WiMAX Wi-Fi Chuẩn IEEE802.11 WLAN miêu tả bốn giao diện liên kết vô tuyến hoạt động băng tần vô tuyến không cấp phép 2.4 5GHz Các chuẩn WiMAX bao gồm dải rộng bổ sung tiềm để giải yêu cầu sóng mang khắp giới Các băng tần WiMAX sử dụng băng tần cấp phép không cấp phép dải từ 2-11GHz Trong băng tần không cấp phép, chuẩn WiMAX kết hợp đặc điểm lựa chọn tần số động nơi mà sóng vơ tuyến tự dộng tìm kiếm kênh chƣa sử dụng Trong vùng xa, nhiễu đƣợc giảm thiểu Trong với WiMAX kênh đƣờng lên đƣờng xuống sử dụng kĩ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDD ghép kênh phân chia theo tần số FDD Trong TDD với khe thời gian đƣợc ấn định cho đƣờng lên đƣờng xuống tách biệt 11 kênh truyền song cơng tồn phần Trong giảm tốc độ truyền 50% hệ thống sử dụng nửa băng tần vô tuyến so với FDD Đối với Wi-Fi tất hệ thống Wi-Fi hệ thống TDD sở tranh chấp nơi mà điểm truy nhập trạm sủ dụng chung kênh Bởi hoạt động mơi trƣờng dùng chung nên tất mạng Wi-Fi bán song công Wi-Fi sử dụng hai công nghệ truyền dẫn vô tuyến 802.11b: liên kết vô tuyến sử dụng công nghệ trải phổ trực tiếp đƣợc gọi khóa đƣợc mã hóa bổ sung (CCK) Sau luồng bit đƣợc xử lí với mã đặc biệt sau đƣợc điều chế sử dụng Khóa chuyển pha cầu phƣơng (QPSK) 802.11a 802.11g sử dụng OFDM Đầu phát mã hóa luồng bít 64 sóng mang sử dụng BPSK, QPSK hay hai kiểu 16-QAM, 64-QAM Một số thông tin đƣợc phát không cần thiết, đầu thu khơng phải nhận tất sóng mang để khơi phục thơng tin WiMAX sử dụng công nghệ OFDM OFDMA cho lớp vật lí để làm tăng quy mơ tốc độ cho mạng Cả WiMAX Wi-Fi sử dụng điều chế thích ứng nhiều mức hiệu chỉnh lỗi trƣớc để tối ƣu hóa tốc độ truyền hiệu suất lỗi Khi tín hiệu vơ tuyến giảm cơng suất hay có nhiễu tỉ lệ lỗi tăng Điều chế thích ứng nghĩa đầu phát tự động thay đổi để hiệu suất tăng lên hay chí giảm Cơ chế hiệu chỉnh lỗi trƣớc FEC nhằm khắc phục bớt lỗi cải thiện hiệu truyền dẫn Tuy nhiên lúc đầu Wi-Fi với chuẩn 802.11b chƣa có FEC nhƣng FEC mã xoắn đƣợc kết hợp 802.11a 802.11g WiMAX sử dụng hai hệ thống FEC mã xoắn Reed-Solomon Bên cạnh WiMAX đƣợc hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến đại nhƣ anten thơng minh làm giảm thiểu nhiễu nâng cao tốc độ truyền Kết hợp với tính đa dạng đầu phát, đa dạng đầu thu MIMO để cải thiện phạm vi bao phủ Tốc độ truyền liệu đƣợc hỗ trợ cho WiMAX cao, lên tới 100Mbps kênh 20MHz tốc độ đƣợc trì 70Mbps Đối với Wi-Fi tốc độ truyền đƣợc hỗ trợ tối đa đạt 54Mbps Lớp MAC WiMAX Wi-Fi hoàn toàn khác Đối với WiMAX gaio thức lớp MAC chia sẻ kênh vô tuyến hàng trăm ngƣời dùng đảm bảo QoS, WiMAX sử dụng kĩ thuật yêu cầu/ chấp nhận loại trừ tranh 12 chấp đƣờng lên hỗ trợ trễ quán cho thoại trễ biến đổi cho dịch vụ liệu Giao thức MAC WiMAX có đặc điểm sửa lỗi sử dụng yêu cầu truyền lại tự động ARQ Ngƣợc lại Wi-Fi giao thức lớp MAC sở tranh chấp Giao thức MAC Wi-FI đƣợc gọi đa truy nhập cảm ứng sóng mang tránh xung đột (CSMA/CA) Trong WLAN bán song công chia sẻ môi trƣờng, tất trạm phát thu kênh vô tuyến Vấn đề trạm lắng khi gửi khơng thể phát xung đột Vì kĩ thuật đƣợc hỗ trợ cho Wi-Fi gọi chức điều khiển phân tán (DCF) Nền tảng kĩ thuật định nghĩa hệ thống khoảng thời gian đợi đếm thời gian lùi để giảm nhƣng không hủy bỏ xung đột Một trạm Wi-Fi phát cho kênh rỗi Tất việc truyền dẫn đƣợc xác nhận, trạm gốc khơng đƣợc xác nhận , cho xung đột xẩy thử lại sau khoảng thời gian đợi ngẫu nhiên Tác động xung đột gia tăng lƣu lƣợng tăng lên hay tình trạng trạm di động khơng thể lắng nghe trạm khác ( vấn đề node ẩn) Trong mạng WiMAX, giao thức yêu cầu/ chấp nhận đƣợc hỗ trợ Truy nhập đƣờng lên đƣợc điều khiển trạm gốc Các ngƣời dùng muốn truyền đƣờng lên phải gửi yêu cầu kênh truy nhập sở tranh chấp Cho phép dành riêng để dùng kênh đƣờng lên sau đƣợc cấp phát trạm gốc sử dụng hệ thống chấp nhận Chỉ có trạm đƣợc cho phép gửi thời điểm, nhƣ khơng có xung đột đƣờng lên Do lợi ích mà giao thức yêu cầu/ chấp nhận mang lại nên WiMAX hỗ trợ nhiều mức QoS Kĩ thuật truy nhập WiMAX hỗ trợ loại dịch vụ Trong Wi-Fi chuẩn 802.16e có hỗ trợ QoS Có hai kiểu hoạt động đƣợc sử dụng để cải thiện dịch vụ thoại: Mở rộng đa môi trƣờng Wi-Fi (WME) Đa môi trƣờng đƣợc lập lịch Wi-Fi (WSM) WME sử dụng giao thức đƣợc gọi truy nhập điều khiển phân tán nâng cao (EDCA) phiên cải tiến DCF EDCA định nghĩa mức ƣu tiên truy nhập cho kênh vô tuyến chia sẻ Giống nhƣ DCF ban đầu, truy nhập EDCA giao thức sở tranh chấp mà sử dụng khoảng thời gian đợi đếm 13 thời gain lùi để tránh xung đột Tuy nhiên, với DCF tất trạm sử dụng giá trị có độ ƣu tiên cho việc phát kênh truyền Với EDCA độ ƣu tiên truy nhập khác đƣợc ấn định khoảng thời gain đợi đếm lùi khác Truyền dẫn với độ ƣu tiên truy nhập cao đƣợc gán khoảng đợi ngắn Chuẩn bao gồm kiểu packet-bursting cho phép điểm truy nhập hay trạm di động dự trữ kênh gửi đến gói theo EDCA không bao gồm kĩ thuật để phân phát dịch vụ trễ quán Nó đảm bảo truyền thoại đợi truyền liệu Dễ qn xác đƣợc cung cấp với tùy chọn WSM WSM hoạt động gần giống chức điều khiển điểm (PCF) Trong WSM, điểm truy nhạp theo định kì quảng bá tin điều khiển bắt buộc tất trạm phải xử lí kênh bận khơng cố gắng để truyền Trong chu kì đó, điểm truy nhập kiểm sốt vịng trạm đƣợc định nghĩa dịch vụ cảm biến với thời gian Để sử dụng WSM, thiết bị phải gửi profile lƣu lƣợng miêu tả yêu cầu băng thông, trễ jitter Nếu điểm truy nhập khơng có đủ tài ngun để đáp ứng profile lƣu lƣợng, gửi lại tín hiệu bận Nguyên nhân mà WSM đặc điểm tùy chọn tất điểm truy nhập gửi lại thơng báo dịch vụ chƣa sẵn sàng tới yêu cầu profile trạm gốc Về bảo mật, điểm khác WiMAX Wi-Fi riêng tƣ hay khả để bảo vệ truyền dẫn không bị lấy trộm Bảo mật thiếu sót quan trọng Wi-Fi, hệ thống mật mã hóa tốt có sẵn Trong Wi-Fi, mật mã hóa tùy chọn, có ba cơng nghệ khác đƣợc định nghĩa: Wired Equivalent Privacy (WEP): mật mã hóa 104 bit 40 bit sở RC4 với khóa tĩnh Wi-Fi Protected Access(WPA): Một chuẩn sử dụng khóa WEP 104 40 bit nhƣng thay đổi khóa gói để cản trở kẻ trộm khóa Giao thức chuyển khóa đƣợc gọi giao thức tồn vẹn khóa theo thời gian TKIP ( Temporal Key Tntegrity Protocol) IEEE 802.11i/WPA2: Chuẩn dựa cơng nghệ mật mã hóa mạnh đuợc gọi chuẩn mật mã nâng cao AES Mật mã WiMAX ban đầu chuẩn mật mã số 168 bit ( 3DES) Sau kết hợp với chuẩn mật mã nâng cao AES đảm bảo tính bảo mật cao 14 Về tính di động WiMAX Wi-Fi có khác biệt Trong chuẩn 802.16 WiMAX đƣợc thiết kế cho truy nhập băng rộng di động đảm bảo tốc độ cao chuyển giao không gián đoạn, đảm bảo tốc độ di chuyển phƣơng tiện giao thơng Với Wi-Fi tính di động bị hạn chế đảm bảo cho việc di chuyển tốc độ thấp Đặc điểm kĩ thuật Phạm vi Vùng phủ sóng QoS Tính mở hệ thống Điều chế/ mã hóa WiMAX Băng tần cấp phép khơng cấp phép Hỗ trợ TDD,FDD HFDD Lớp MAC theo kiểu yêu cầu/ chấp nhận Hỗ trợ anten đại Bán kính bao phủ lên tới 50km Hỗ trợ cho hàng ngàn ngƣời dùng Hỗ trợ truyền theo LOS NLOS theo kiến trúc điểm-đa điểm kiểu mắt lƣới Ngồi trời, xun qua tịa nhà WIFI Băng tần không cấp phép Chỉ hỗ trợ TDD Lớp MAC sở tranh chấp Hệ thống anten thông thƣờng Hỗ trợ nhiều mức QoS tùy thuộc vào loại dịch vụ Dung sai trễ đa đƣờng lên tới 10ms Băng thơng mềm dẻo thay đổi từ 1.5 đến 20MHz Không hỗ trợ QoS Dung sai trễ đa đƣờng bé 0.8ms BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Mã xoắn, Reed-Solomon QPSK, BPSK,16-QAM, 64-QAM Mã xoắn Bán kính tối đa 100m Hỗ trợ tối đa cho hàng chục ngƣời dùng Truyền tín hiệu điểm- điểm Trong nhà Băng thông cố định lớn 20MHz Bảng 1.1 So sánh Wi-Fi WiMAX 15 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu chung WiMAX di động (Mobile WiMAX) giải pháp khơng dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng băng rộng không dây cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt Giao diện WiMAX di động sử dụng công nghệ OFDM để cải thiện hiệu suất đa đƣờng (multi-path) môi trƣờng không theo tầm nhìn thẳng (NLOS) OFDMA thay đổi tỉ lệ (S-OFDMA) đƣợc giới thiệu phần bổ sung IEEE 806.16e để hỗ trợ băng thông kênh tỉ lệ (co dãn) từ 1.25 đến MHz Nhóm kỹ thuật di động (Mobile Technical Group) diễn đàn WiMAX Forum phát triển tham số hệ thống cho WiMAX di động qua xác định đặc tính bắt buộc tuỳ chọn chuẩn IEEE - chuẩn giao diện vô tuyến tƣơng thích với WiMAX di động Tham số WiMAX di động cho hệ thống di động đƣợc phép cấu hình sở tập đặc tính để đảm bảo chức cho thiết bị đầu cuối (terminal) trạm gốc (base station) Đó cấu hình đƣợc tối ƣu dung lƣợng đƣợc tối ƣu phủ sóng Phiên WiMAX di động phiên bao gồm băng thông kênh 5, 7, 8.75 10 MHz dành cho dải tần đƣợc cấp phép giới nhƣ: 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz 3.5 GHz Các hệ thống WiMAX di động cung cấp khả mở rộng công nghệ truy nhập vô tuyến kiến trúc mạng, cung cấp khả linh động cao lựa chọn phát triển mạng cung cấp dịch vụ Một số đặc điểm mà WiMAX di động hỗ trợ là:  Tốc độ liệu cao: Các kỹ thuật anten MIMO với nguyên lý chia nhỏ kênh (sub-channelization) linh hoạt, mã hoá điều chế nâng cao, tất làm cho cơng nghệ WiMAX di động có khả hỗ trợ tốc độ liệu đƣờng xuống (DL) tối đa lên tới 63Mbps cho sector tốc độ liệu đƣờng lên (UL) tối đa lên tới 28Mbps cho sector kênh 10MHz  Chất lƣợng dịch vụ (QoS): Tiền đề kiến trúc MAC (Media Access Control) IEEE 802.16 QoS Nó định nghĩa luồng dịch vụ (Service Flows) mà ánh xạ đến điểm mã DiffServ nhãn luồng MPLS phép kết nối đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) theo giao thức IP sở QoS 16 Ngoài ra, nguyên lý báo hiệu sở kênh chia nhỏ kênh (sub-channelization) MAP cung cấp chế linh động cho việc lập lịch tối ƣu tài nguyên không gian, tần số thời gian giao diện vô tuyến theo khung (frame by frame)  Tính mềm dẻo: Tài nguyên phổ cho băng rộng khơng dây đƣợc cấp phát khác Vì cơng nghệ WiMAX di động đƣợc thiết kế để linh hoạt (mềm dẻo) để hoạt động kênh khác từ 1.25 đến 20 MHz thoả mãn yêu cầu toàn cầu  Khả bảo mật: Các đặc tính khả bảo mật WiMAX di động tốt lớp với xác thực theo EAP, mã hoá đƣợc xác thực theo AESCCM, nguyên bảo vệ tin điều khiển theo CMAC HMAC Các xác thực cho tập ngƣời dựng tồn bao gồm: thẻ SIM/USIM, thẻ thông minh (Smart Card), chứng số (Digital Certificate), nguyên lý Username/Password theo phƣơng pháp EAP tƣơng ứng cho kiểu nhận thực  Khả di động: WiMAX di động hỗ trợ nguyên lý chuyển giao tối ƣu với trễ nhỏ 50 msec để đảm bảo ứng dụng thời gian thực nhƣ VoIP với dịch vụ không bị suy giảm Các nguyên lý quản lý khoá linh động mà bảo mật đƣợc trì trình chuyển giao 2.2 Kĩ thuật truyền thông số 2.2.1 Mô tả lớp vật lý 2.2.1.1 Các khái niêm OFDM Công nghệ WiMAX di động chọn phƣơng pháp truy cập đa điểm dựa việc phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA) để nâng cao hiệu suất truyền điểm mơi trƣờng khơng phát sóng trực tiếp Tuy nhiên để hiểu rõ OFDMA việc tìm hiểu nét OFDM cần thiết Khái niệm Kỹ thuật điều chế OFDM, bản, trƣờng hợp đặc biệt phƣơng pháp điều chế FDM, chia luồng liệu thành nhiều đƣờng truyền băng hẹp vùng tần số sử dụng, sóng mang (hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực giao với Do vậy, phổ tín hiệu sóng mang phụ đƣợc phép chồng lấn lên mà phía đầu thu khơi phục lại đƣợc tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ 17 tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kĩ thuật điều chế thơng thƣờng Hình 2.1: So sánh FDMA OFDM Số lƣợng sóng mang phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ độ rộng kênh mức độ nhiễu Con số tƣơng ứng với kích thƣớc FFT Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16d (2004) xác định 256 sóng mang tƣơng ứng FFT 256 điểm, hình thành chuẩn Fixed WiMAX, với độ rộng kênh cố định.Chuẩn giao tiếp 802.16e (2005) cho phép kích cỡ FFT từ 512 đến 2048 phù hợp với độ rộng kênh 5MHz đến 20MHz, hình thành chuẩn Mobile WiMAX (Scalable OFDMA), để trì tƣơng đối khoảng thời gian khơng đổi kí hiệu khoảng dãn cách sóng mang với độ rộng kênh Nguyên lý kỹ thuật OFDM Ở dạng tổng qt ta trình bày tín hiệu OFDM băng tần gốc dạng tập N sóng mang đƣợc điều chế đƣợc truyền song song nhƣ sau: S(t) = ∑ - ∑ - - - (2.1) i=-N/2, -N/2+1,…,-1, 0, 1,…,N/2-1 với { (2.2) Thỏa mãn điều kiện trực giao sau: ∫ (t) ={ (2.3) Và =i/T; i=1, 2,…, N-1 (2.4) Trong T đƣợc gọi thời gian ký hiệu OFDM; Xi,k ký hiệu điều chế thông thƣờng đƣợc truyền sóng mang khoảng thời gian ký hiệu 18 OFDM thứ k; N số sóng mang (đƣợc chọn lũy thừa 2) fi tần số sóng mang Hình 2.1 cho thấy ví dụ sử dụng bốn sóng mang cho ký hiệu OFDM Hình 2.2 Ví dụ sử dụng bốn sóng mang cho ký hiệu OFDM Từ hình 2.2 ta thấy miền thời gian, để đảm bảo điều kiện trực giao, sóng mang có số chu kỳ ký hiệu OFDM (T) số nguyên Trong miền tần số sóng mang ký hiệu OFDM có mật độ phổ công suất dạng sinx/x với - - Giá trị cực đại búp mật độ phổ cơng suất sóng mang xảy tần số f=i/T Tại mật độ phổ công suất sóng mang khác khơng Nhờ tính trực giao (2.3), phía thu ta giải điều chế để tìm lại ký hiệu theo quan hệ nhƣ sau: ∫ (2.5) (t) ký hiệu OFDM thời điểm truyền ký hiệu thứ k, Nếu ta ký hiệu ta viết lại cơng thức (2.1) nhƣ sau: S(t) = ∑ (2.6) - Các tín hiệu OFDM đƣợc tạo xử lý số khó tạo tạo sóng khóa pha máy thu miền tƣơng tự Để xử lý số ta lấy mẫu tín hiệu OFDM băng gốc (2.1) (2.6) tần số lấy mẫu N lớn 1/T Khi ta biểu diễn ký hiệu OFDM thứ k, =∑ =∑ - - nhƣ sau: h t=(k+ =IDFT 2.7 19 ,m=0, 1, …, N-1 Trong IDFT (inverse discrete fourrier transform) biến Fourrierr rời rạc ngƣợc Biến đổi Fourrier nhanh đảo (IFFT: inverse fast fourrier transform) thực chức giống nhƣ IDFT nhƣng hiệu suất mặt tính tốn nên thƣờng đƣợc sử dụng sơ đồ thực tiễn Thời gian ký hiệu OFDM sau IFFT đƣợc ký hiệu là: OFDM công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao-một kỹ thuật hấp dẫn sử dụng cho hệ thống truyền thông số liệu tốc độ cao Nó đƣợc phát triển từ kĩ thuật quan trọng ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) truyền thơng đa sóng mang OFDM kỹ thuật ghép kênh mà chia băng tần thành tần số sóng mang nhỏ nhƣ đƣợc hình sau: Hình 2.3: Phân chia luồng số liệu OFDM Trong hệ thống OFDM, luồng số liệu đầu vào đƣợc chia thành luồng song song với tốc độ số liệu nhỏ nhƣ tăng khoảng thời gian ký hiệu luồng nhỏ đƣợc điều chế truyền sóng mang trực giao Hơn nữa, sử dụng tiền tố lặp-CP (cyclic frefix) hồn tồn loại trừ xun nhiễu ký hiệu (ISI) miễn thời lƣợng CP lâu trễ kênh lan truyền CP lập lại đoạn cuối khối số liệu đƣợc gán tới đầu đoạn tải số liệu nhƣ đƣợc hình: Hình2.4: Mặt cắt Cyclic Prefix 20 Sử dụng CP để chống lại xuyên nhiễu ký hiệu tạo cho kênh “xuất hiện” vòng tròn Một nhƣợc điểm CP làm giảm hiệu băng thông sử dụng thêm phần tiêu đề CP làm giảm hiệu sử dụng băng thơng Do phổ OFDM có hình nhọn giống nhƣ “brick-wall”, phần lớn băng thông kênh đƣợc sử dụng cho truyền số liệu nên giúp giảm ảnh hƣởng việc sử dụng tiền tố vịng trịn Hình 2.5: Mật độ phổ lượng tín hiệu điều chế OFDM OFDM triển khai nhiều dải tần số khác với đa kênh cách sử dụng mã hố thơng tin sóng mang nhỏ trƣớc đƣa vào truyền dẫn Hình 2.6: Miền tần số OFDM Điều chế OFDM thực hố cách hiệu với chuyển đổi Fourier ngƣợc nhanh Điều cho phép truyền số lƣợng lớn sóng mang nhỏ mà khơng phức tạp việc thực Trong hệ thống OFDM, tài nguyên miền thời gian ký hiệu OFDM miền tần số sóng mang nhỏ Nguồn tài nguyên “tần số” “thời gian” đƣợc tổ chức thành kênh dùng cho việc phân bổ tới ngƣời sử dụng riêng rẽ Mỗi hình chữ nhật kênh độc lập cấp cho ngƣời sử dụng khác nhau: Hình 2.7: Mơ hình kênh hóa OFDM 21 2.2.1.2 Cấu trúc ký hiệu OFDMA kênh hóa OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) phƣơng thức đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao, cung cấp hoạt động ghép kênh luồng số liệu cho đa ngƣời sử dụng vào kênh đƣờng xuống đa truy nhập đƣờng đa đƣờng lên phƣơng tiện kênh đƣờng lên OFDMA công nghệ đa sóng mang phát triển kỹ thuật OFDM Trong OFDMA, số sóng mang con, khơng thiết phải nằm kề đƣợc gộp lại thành kênh (sub-channel) user truy cập vào tài nguyên đƣợc cấp cho hay nhiều kênh để truyền nhận tùy theo yêu cầu lƣu lƣợng cụ thể OFDMA có số ƣu điểm nhƣ tăng khả linh hoạt, thơng lƣợng tính ổn định đƣợc cải thiện Việc ấn định kênh cho thuê bao cụ thể, việc truyền nhận từ số thuê bao xảy đồng thời mà khơng cần can thiệp nào, giảm tác động nhƣ nhiễu đa truy xuất (Multi Access Interfearence-MAI) OFDMA cho phép nhiều ngƣời dùng truy nhập sóng mang lúc Ở đơn vị thời gian, tất ngƣời dựng truy nhập Việc ấn định sóng mang cho ngƣời dùng thay đổi đơn vị thời gian Cấu trúc ký hiệu OFDMA bao gồm kiểu sóng mang nhƣ đƣợc hình sau: - Sóng mang số liệu cho truyền dẫn số liệu - Sóng mang dẫn đƣờng cho mục đích ƣớc lƣợng đồng hố - Sóng mang Null khơng để truyền dẫn truyền, đƣợc sử dụng cho phần băng thơng an tồn tải mang DC Hình 2.8: Cấu trúc sóng mang OFDMA Sóng mang (số liệu pilot), đƣợc nhóm thành nhóm sóng mang đƣợc gọi kênh WiMAX OFDMA lớp vật lý hỗ trợ kênh hoá DL 22 UL Khối nguồn tài nguyên thời gian-tần số tối ƣu cho kênh hoá khe, 48 tone số liệu (sóng mang con) Có kiểu hốn vị sóng mang cho kênh hoá: phân tán kề Sự hoán vị phân tán dẫn đến sóng mang giả ngẫu nhiên để hình thành kênh Sự hốn vị mang đến tính đa dạng tần số trung bình xun nhiễu cell Sự hốn vị phân tán bao gồm DL FUSC (Sóng mang sử dụng hồn tồn), DL PUSC (Sóng mang sử dụng phần), UL PUSC hoán vị tuỳ chọn thêm Với DL PUSC, cặp ký hiệu OFDM, sóng mang sử dụng khả dụng đƣợc nhóm thành cluster chứa 14 sóng mang liền kề ký hiệu, với phân bổ pilot số liệu nhóm ký hiệu chẵn lẽ nhƣ hình sau: Hình 2.9: Sự phân bổ pilot liệu ký hiệu chẵn lẻ Một nguyên lý xếp lại đƣợc sử dụng để hình thành nhóm cluster Một kênh nhóm chứa cluster đƣợc đƣợc tạo 48 sóng mang số liệu sóng mang pilot Các sóng mang số liệu nhóm đƣợc tiếp tục hoán vị để tạo thành kênh phạm vi nhóm Vì vậy, vị trí dẫn đƣờng cluster đƣợc biểu thị hình trên.Các song mang liệu cluster đƣợc phân bổ cho nhiều kênh Tƣơng tự với cấu trúc nhóm cho DL, cấu trúc tile đƣợc xác định cho UL PUSC có định dạng nhƣ hình 1.12 Hình 2.10: Cấu trúc tile UL PUSC Khơng gian sóng mang hiệu dụng đƣợc chia thành tile, đƣợc chọn từ phổ sơ đồ hoán vị/ xếp lại, đƣợc nhóm để hình thành khe Khe bao gồm 48 sóng mang số liệu 24 sóng mang pilot ký hiệu OFDM 23 Hốn vị liền kề nhóm khối sóng mang liền kề để hình thành kênh Hốn vị liền kề bao gồm DL AMC UL AMC, có cấu trúc Một “thùng” (bin) bao gồm sóng mang ký hiệu, với đƣợc gán cho số liệu đƣợc gán cho pilot Một khe (slot) AMC đƣợc xác định nhƣ tập hợp thùng với kiểu (N*M=6), N số thùng liền kề M số ký hiệu liền kề Do đó, kiểu hốn vị (6 bin, ký hiệu, bin, ký hiệu, bin ký hiệu) Hoán vị AMC cho phép nhiều ngƣời sử dụng cách chọn kênh với phản hồi tần số tốt Nói chung, kiểu hốn vị sóng mang đa dạng thực tốt ứng dụng di động hốn vị sóng mang liền kề lại phù hợp tốt cho môi trƣờng di động thấp, lƣu động cố định Những tuỳ chọn cho phép ngƣời thiết kế hệ thống lựa chọn kiểu hoán vị phù hợp với hệ thống 2.2.1.3 S-OFDMA theo tỷ lệ Đây đặc điểm bổ xung cho IEEE 802.16e để hỗ trợ chuyển giao dễ dàng Trong OFDM-TDMA OFDMA, số lƣợng sóng mang thƣờng đƣợc giữ với phổ có sẵn Số sóng mang khơng thay đổi dẫn đến khơng gian sóng mang thay đổi hệ thống khác Điều làm cho việc chuyển giao hệ thống gặp khó khăn Ngồi ra, hệ thống cần thiết kế riêng chi phí cao OFDMA theo tỉ lệ (S-OFDMA) giải vấn đề cách giữ cho khơng gian sóng mang khơng thay đổi Nói cách khác, số sóng mang tăng giảm với thay đổi băng tần cho trƣớc Ví dụ, băng tần 5MHz đƣợc chia thành 512 sóng mang con, băng tần 10MHz đƣợc chia thành 1024 sóng mang Bởi khơng gian sóng mang giữ nguyên S-OFDMA nên máy di động chuyển giao hệ thống cách sn sẻ Ngồi ra, với khơng gian sóng mang không thay đổi, thiết kế phù hợp cho nhiều hệ thống tái sử dụng Chi phí cho thiết kế sản phẩm thấp Cụ thể S-OFDMA hỗ trợ khoảng rộng băng thông để giải cách mềm dẻo việc phân chia phổ thay đổi đáp ứng yêu cầu khác hữu ích Scalability thực đƣợc điều chỉnh kích thƣớc FFT cố định khoảng cách tần số cho sóng mang 10.94 kHz Do băng thơng sóng mang độ dài 24 ký tự cố định, tác động tới lớp cao nhỏ thay đổi băng tần Các tham số S-OFDMA đƣợc mô tả bảng Băng tần hệ thống profile ban đầu đƣợc phát triển nhóm làm việc kỹ thuật với phiên bản-1 10 MHz (đƣợc tô sáng bảng) Bảng 2.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA 2.2.2 So sánh OFDM OFDMA Theo kỹ thuật ghép kênh OFDM đƣợc sử dụng cho định dạng 802.16 – 2004 phù hợp với ứng dụng cố định, chuẩn 802.16e lại sử dụng OFDMA lại đặc biệt thích hợp với mục đích ứng dụng di dộng chất OFDM phức tạp so với SOFDMA Hình 2.11: Tương quan so sánh OFDM SOFDMA OFDMA tạo cho định dạng 802.16e linh hoạt nhiều việc quản lý dịch vụ ngƣời dùng khác với nhiều kiểu anten yếu tố hình dạng khác Nó đem lại giảm bớt can nhiễu cho thiết bị khách hàng có anten tồn hƣớng khả truyền NLOS đƣợc cai thiện – yếu tố cần thiết hỗ trợ thuê bao di động Việc tạo kênh phụ thuộc xác định kênh để gán cho thuê bao khác tùy thuộc vào trạng thái kênh yêu cầu liệu chúng Điều tạo điều kiện cho nhà khai thác linh hoạt việc quản lý băng thơng cơng suất phát, từ dẫn đến việc sử dụng tài nguyên hiệu 25 Hình 2.12: So sánh OFDM OFDMA Trong OFDM, tất sóng mang đƣợc phát cách song song với biên độ OFDMA chia khơng gian sóng mang thành N nhóm G nhóm có N sóng mang N kênh con, kênh mang sóng mang cho E E nhóm Việc tạo kênh giúp cải thiện hiệu công suất phát từ thiết bị ngƣời dùng bị hạn chế Chẳng hạn OFDMA có 2048 sóng mang biến đổi thành N = 32 N = 48 tuyến xuống N = 53, N =32 tuyến lên với E G G E sóng mang cịn lại đƣợc dùng cho băng bảo vệ báo hiệu Trong OFDM, thiết bị ngƣời dùng phát cách sử dụng toàn kênh lúc nhƣ hình vẽ bên dƣới Trong đó, OFDMA hỗ trợ đa truy nhập cho phép ngƣời dùng phát qua kênh đƣợc gán cho chúng Nhƣ ví dụ trên, 2048 sóng mang 32 kênh con, kênh đƣợc gán cho thiết bị tồn công suất phát đƣợc tập trung 1/32 phổ khả dụng đem lại độ lợi 15dB so với OFDM Hơn nữa, hình thức đa truy nhập đặc biệt có lợi sử dụng kênh rộng Hình 2.13: Tuyến lên OFDM OFDMA Trong OFDM, thiết bị ngƣời dùng đƣợc gán khe thời gian để phát, nhƣng thiết bị ngƣời dùng phát khe thời gian Trong 26 OFDMA, việc tạo kênh cho phép số thiết bị đƣợc phát thời gian qua kênh đƣợc gán cho chúng 2.3 Các đặc tính kỹ thuật WiMAX di động 2.3.1 Cấu trúc khung TDD PHY 802.16e hỗ trợ TDD, FDD Tuy nhiên, phiên ban đầu profile chứng WiMAX di động có với chế độ TDD Với phiên đƣợc nghiên cứu, profile FDD đƣợc xem xét diễn đàn WiMAX để tạo hội kinh doanh cho nơi có yêu cầu phổ nội hạt cấm TDD phù hợp với triển khai FDD TDD ứng dụng Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Devision Multiple Acces) để phân tách tín hiệu tín hiệu TDD có tiện ích lớn trƣờng hợp không đối xứng tốc độ uplink và downlink liệu thay đổi Khi số liệu uplink tăng lên có dải thơng rộng phân phối cho nhƣ trƣớc đƣợc co lại để truyền Một tiện ích khác khiến TDD đƣợc sử dụng WiMAX di động hệ đầu đƣờng tín hiệu radio uplink downlink giống hệ thống di chuyển chậm điều có nghĩa cơng nghệ nhƣ beamforming làm việc tốt với hệ thống TDD Sự xếp có hệ thống TDD cấp phát cách linh hoạt số lƣợng khe thời gian cho hai chiều truyền nhận liệu, điều đặc biệt quan trọng đƣờng truyền Internet với tỉ lệ UL/DL không bị bắt buộc phải 50/50 Xét cách tổng qt TDD mang lại linh hoạt nhƣ giúp nâng cao lực hệ thống lên nhiều Tuy nhiên, việc sử dụng TDD phiên đầu WiMAX di động gặp phải nhƣợc điểm bị hạn chết dài tần nhỏ Để hiệu TDD chia dòng liệu thành nhiều khung với khung lại chia thành khe thời gian để truyền nhận Đối với vấn đề xuyên nhiễu, TDD không yêu cầu đồng hệ thống diện rộng, trái lại TDD ƣu tiên chế độ song cơng lý sau: TDD cho phép điều chỉnh tỷ số đƣờng xuống/đƣờng lên để hỗ trợ lƣu lƣợng đƣờng xuống/đƣờng lên cách hiệu quả, với FDD, đƣờng xuống đƣờng lên ln ln bị cố định nói chung với băng thông DL UL TDD đảm bảo trao đổi kênh để: hỗ trợ khả điều chỉnh đƣờng truyền, MIMO công nghệ anten cải vịng kín cao cấp khác 27 Khơng giống nhƣ FDD với việc yêu cầu cặp kênh, TDD yêu cầu kênh đơn cho đƣờng xuống đƣờng lên, điều dẫn đến mềm dẻo phân chia phổ thay đổi Thiết kế thu phát để triển khai TDD phức tạp tốn Hình vẽ dƣới minh hoạ cấu trúc khung OFDM với phƣơng thức song công chia theo thời gian (TDD) Mỗi khung đƣợc chia thành khung DL UL riêng rẽ chuyển dịch phát/thu thu/phát (TTG RTG tƣơng ứng) để chống lại xung đột truyền dẫn DL UL Trong khung, thông tin điều khiển sau đƣợc sử dụng để đảm bảo hoạt động hệ thống tối ƣu: Phần đầu khung (preamble): Đƣợc sử dụng cho đồng bộ, ký hiệu OFDM khung Tiêu đề điều khiển khung (FCH): FCH đƣợc đặt sau phần mở đầu (preamble) Nó cung cấp thơng tin cấu hình khung nhƣ độ dài tin MAP, sơ đồ mã hoá kênh hiệu dụng DL-MAP UL-MAP: Cung cấp phân bổ kênh thông tin điều khiểnkhác cho khung DL UL cách tƣơng ứng Khoảng UL: Kênh UL đƣợc sử dụng cho trạm gốc di động (MS) để thực thời gian vịng kín, tần số điều chỉnh công xuất nhƣ yêu cầu băng tần UL CQICH: Kênh UL CQICH đƣợc phân bổ cho MS để trả lời lại thông tin trạng thái kênh UL ACK: Đƣợc sử dụng cho MS để trả lời lại thơng báo DL HARQ Hình 2.14: Cấu trúc khung WiMAX OFDMA 28 2.3.2 Các đặc điểm lớp PHY cải tiến khác WiMAX di động đƣa kỹ thuật: điều chế thích nghi mã hóa (AMC), yêu cầu lập lại tự động lại kiểu kết hợp (HARQ), phản hồi kênh nhanh (CQICH), để tăng cƣờng khả phủ sóng khả WiMAX ứng dụng di động Trong WiMAX di động đƣờng xuống, bắt buộc phải có hỗ trợ điều chế QPSK, 16 QAM 64 QAM, cịn đƣờng lên 64 QAM tùy chọn Hình 2.15: Mơ hình điều chế 802.16e Cả mã hóa vịng mã hóa Turbo vịng với tốc độ mã thay đổi mã lặp đƣợc hỗ trợ Ngoài ra, mã Turbo mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC) đƣợc hỗ trợ tùy chọn Bảng sau tổng kết nguyên lý mã hóa điều chế đƣợc hỗ trợ profile WiMAX di dộng (với mã UL tuỳ chọn đƣợc với chữ in nghiêng) Bảng 2.2: Các kỹ thuật mã hóa điều chế hỗ trợ Sự tổ hợp kỹ thuật điều chế tốc độ mã đem lại tinh phân giải tốc độ liệu nhƣ minh họa bảng 1.3 (với độ rộng kênh 10 MHz với kênh PUSC) Độ dài khung 5ms Mỗi khung có 48 biểu trƣng OFDM gồm 44 biểu trƣng sẵn sàng để truyền liệu Các giá trị đánh dấu màu để tốc độ cho kỹ thuật 64QAM tùy chọn đƣờng lên 29 Bảng 2.3: Tốc độ liệu PHY với kênh PUSC WiMAX di động Bộ lâp lịch trạm gốc xác định tốc độ liệu phù hợp cấp phát cụm (burts) dựa kích thƣớc đệm điều kiện truyền song phía thu Một kênh thị chất lƣợng kênh (CQI-channel quality indicator) đƣợc sử dụng để cung cấp thông tin trạng thái kênh từ thiết bị đầu cuối ngƣời sử dùng đến lập lịch trạm gốc Thơng tin trạng thái kênh đƣợc phản hồi CQICH bao gồm: CINR vật lý, CINR hiệu quả, lựa chọn chế độ MIMO lựa chọn kênh Với kỹ thuật TDD, thích ứng đƣờng truyền tận dụng ƣu điểm việc đảo kênh để cung cấp việc đo xác (nhƣ âm thanh) WiMAX di động hỗ trợ HARQ HARQ cho phép sử dụng giao thức “dừng đợi” N kênh cung cấp khả đáp ứng nhanh để đóng gói lỗi cải tiến khả phủ sóng đƣờng biên cell Sự dƣ thừa tăng đƣợc hỗ trợ để cải tiến độ tin cậy việc truyền lại Một kênh ACK đƣợc cung cấp đƣờng uplink cho tín hiệu HARQ ACK/NACK HARQ kết hợp với CQICH AMC cung cấp tƣơng thích liên kết manh mơi trƣờng tốc độ phƣơng tiện 120Km/giờ 2.3.3 Mô tả lớp MAC (Media Access Control) Chuẩn 802.16 đƣợc phát triển từ yêu cầu việc cung cấp đa dạng dịch vụ băng rộng bao gồm thoại, liệu, video Lớp MAC hƣớng kết nối bao gồm ba phân lớp Lớp hội tụ dịch vụ riêng (SSCS) cung cấp biến đổi hay ánh xạ liệu mạng ngoài, nhận liệu mạng qua điểm truy nhập dịch vụ CS SAP, MAC SDU (đơn vị liệu dịch vụ) đƣợc nhận lớp phần chung MAC CPS thông qua MAC SAP 30 Bao gồm việc phân loại SDU mạng kết hợp chúng với nhận dạng luồng dịch vụ MAC thích hợp (SFID) nhận dạng kết nối (CID) Nó bao gồm chức nhƣ nén tiêu đề tải trọng (PHS) Nhiều chi tiết kĩ thuật CS đƣợc cung cấp cho giao diện với nhiều loại giao thức Định dạng bên tải trọng CS với CS, MAC CPS không yêu cầu hiểu dƣợc định dạng hay phân tích thơng tin từ tải trọng CS MAC CPS cung cấp chức MAC việc truy nhập hệ thống, cấp phát độ rộng dải tần, thiết lập trì kết nối Nó nhận liệu từ nhiều CS thông qua MAC SAP, phân loại thành kết nối MAC cụ thể QoS đƣợc áp dụng cho việc truyền lập lịch liệu thông qua lớp PHY sử dụng loại dịch vụ Có hai loại kết nối kết nối quản lý kết nối truyền tải liệu Các kết nối quản lí có ba loại: bản, sơ cấp thứ cấp Một kết nối đƣợc tạo cho MS gia nhập vào mạng Kết nối sơ cấp đƣợc tạo cho MS thời điểm vào mạng nhƣng đuợc dùng cho tin quản lí dung sai trễ Loại kết nối quản lí thứ ba, loại thứ cấp đƣợc dùng cho tin quản lí IP tóm lƣợc (nhƣ DHCP, SNMP, TFP) Các kết nối truyền tải liệu đƣợc cung cấp đƣợc thiết lập theo yêu cầu Chúng đƣợc dùng cho luồng lƣu lƣợng ngƣời dùng Đơn điểm đa điểm đƣợc dùng cho truyền dẫn Tuy nhiên không sâu vào cấu trúc phân lớp mà xét đặc tính MAC nói chung theo cách phân chia nhƣ sau: 2.3.3.1 Dịch vụ lập lịch MAC Dịch vụ lập lịch MAC WiMAX di động đƣợc thiết kế để phân phát hiệu dịch vụ số liệu băng rộng bao gồm thoại, dự liệu, video với kênh vô tuyến băng rộng thay đổi theo thời gian Dịch vụ lập lịch MAC có thuộc tính sau: Bộ lập lịch số liệu nhanh: Bộ lập lịch MAC phải phân bổ hiệu nguồn tài nguyên khả dụng đáp ứng lại với lƣu lƣợng số liệu bursty điều kiện kênh thay đổi theo thời gian Bộ lập lịch ngồi trạm gốc cho phép phản hồi nhanh với yêu cầu lƣu lƣợng điều kiện kênh Gói số liệu đƣợc đƣa vào luồng dịch vụ với tham số QoS lớp MAC để ngƣời lập lịch định trật tự truyền gói qua giao diện vơ tuyến Kênh CQICH cung cấp phản hồi thông tin kênh nhanh phép lập lịch lựa chọn mã 31 hố thích hợp điều chế cho trạm gốc Điều chế/ mã hố thích ứ ng kết hợp với HARQ cung cấp truyền dẫn mạnh qua kênh thay đổi theo thời gian Lập lịch cho DL UL: Dịch vụ lập lịch đƣợc cung cấp cho lƣu lƣợng DL UL Để lập lịch MAC phân bổ nguồn tài nguyên hiệu cung cấp QoS mong muốn UL, UL phải phản hồi xác thơng tin kịp thời khía cạch điều kiện lƣu lƣợng yêu cầu QoS Các chế yêu cầu băng tần đa đƣờng lên nhƣ yêu cầu băng tần thông qua khoảng kênh, yêu cầu “piggyback” “polling” đƣợc thiết kế để hỗ trợ yêu cầu băng tần UL Luồng dịch vụ UL xác định chế phản hồi cho kết nối đƣờng lên để đảm bảo lập lịch UL tiên đoán đƣợc Hơn nữa, với kênh UL trực giao, khơng có xun nhiễu từ cell ngồi Lập lịch UL phân bổ nguồn tài nguyên hiệu tham số QoS tốt Sự phân bổ nguồn tài nguyên động: MAC hỗ trợ phân bổ nguồn tài nguyên DL UL khung Sự phân bổ nguồn tài nguyên đƣợc phân phát tin MAP bắt đầu khung Do đó, phân bổ nguồn tài nguyên đƣợc thay đổi từ khung–khung theo điều kiện kênh lƣu lƣợng Hơn nữa, số lƣợng nguồn tài nguyên lần phân bổ thay đổi từ khe đến toàn khung Sự phân bổ nguồn tài nguyên hạt tốt nhanh cho phép QoS tốt cho lƣu lƣợng số liệu QoS oriented: Bộ lập lịch MAC xử lý truyền tải số liệu kết nối-kết nối Mỗi kết nối đƣợc kết hợp với dịch vụ số liệu đơn với tập hợp tham số QoS Với khả nguồn tài nguyên đƣợc phân bổ động DL UL, lập lịch hỗ trợ QoS cho lƣu lƣợng DL UL Cụ thể với lập lịch kênh lên-nguồn tài nguyên đƣờng lên đƣợc phân bổ hiệu quả, QoS tốt Lập lịch lựa chọn tần: Bộ lập lịch hoạt động kiểu khác kênh Kênh đảo tần số nhƣ hốn vị PUSC, nơi mà sóng mang kênh đƣợc phân bố giả ngẫu nhiên băng tần, kênh có chất lƣợng tƣơng tự Lập lịch đa dạng tần số hỗ trợ QoS với tính hạt tốt nguồn tài nguyên thời gian tần số mềm dẻo Với hoán vị liền kề nhƣ hốn vị AMC, kênh trải qua cƣờng độ khác Lập lịch lựa chọn tần số phân bổ thuê bao di động tới kênh mạnh 32 Lập lịch lựa chọn tần số tăng cƣờng khả hệ thống với tăng lên vừa phải tiêu đề CQI UL 2.3.3.2 Hỗ trợ QoS Với tốc độ đƣờng truyền vô tuyến cao, khả truyền tải bất đối xứng đƣờng lên/đƣờng xuống chế cấp phát tài ngun linh hoạt, WiMAX di động hồn tồn đap ứng đƣợc yêu cầu QoS cho nhiều loại hình dịch vụ ứng dụng liệu Trong lớp MAC WiMAX di động, QoS đƣợc cung cấp qua luồng dịch vụ nhƣ đƣợc mơ tả hình bên dƣới Đây luồng gói có hƣớng mà đƣợc cung cấp với tập tham số QoS cụ thể Trƣớc cung cấp loại dịch vụ số liệu cụ thể, trạm gốc đầu cuối ngƣời sử dụng thiết lập kết nối logic hƣớng MAC Sau đó, MAC kết hợp gói qua giao diện MAC vào luồng dịch vụ để đƣợc phân phát qua kết nối Tham số QoS đƣợc kết hợp với luồng dịch vụ xác định thứ tự truyền dẫn qua môi trƣờng vô tuyến Do đó, QoS định hƣớng kết nối cung cấp điều khiển xác qua giao diện vơ tuyến Do giao diện vô tuyến thƣờng nút cổ chai, QoS định hƣớng kết nối cho phép hiệu qua điều khiển QoS end-to-end Hình 2.16: QoS hỗ trợ WiMAX di động Tham số luồng dịch vụ đƣợc quản lý động thơng qua tin MAC để thoả mãn yêu cầu dịch vụ động Luồng dịch vụ đƣợc dựa chế QoS áp dụng cho DL UL để cung cấp QoS cải thiện hƣớng WiMAX di động hỗ trợ khoảng rộng dịch vụ số liệu ứng dụng với yêu cầu QoS thay đổi Chúng đƣợc tổng kết bảng sau: 33 Bảng 2.4: Các dịch vụ QoS 2.3.3.3 Quản lý nguồn WiMAX di động hỗ trợ chế độ cho hoạt động hiệu nguồn: chế độ sleep chế độ idle Chế độ “sleep” trạng thái MS điều khiển giai đoạn tiền thoả thuận vắng mặt phục vụ giao diện vô tuyến trạm gốc Giai đoạn đƣợc đặc trƣng hố tính khơng khả dụng MS, nhƣ đƣợc quan sát từ phục vụ trạm gốc, lƣu lƣợng DL UL Chế độ sleep cho phép tối ƣu công suất MS tối ƣu sử dụng nguồn giao diện vô tuyến trạm gốc Chế độ sleep cung cấp mềm dẻo cho MS để quét trạm gốc khác để thu thập thông tin để hỗ trợ handoff qua chế độ sleep Chế độ Idle cung cấp chế cho MS để trở thành khả dụng tuần hoàn cho tin lƣu lƣợng quảng bá mà không đăng ký trạm gốc cụ thể nhƣ MS nằm môi trƣờng liên kết vô tuyến đƣợc chiếm nhiều trạm gốc Chế độ idle mang lại lợi ích cho MS việc khơng cần u cầu cho handoff hoạt động bình thƣờng khác lợi ích cho mạng trạm gốc loại bỏ giao diện vô tuyến lƣu lƣợng handoff mạng từ không hoạt động MS cung cấp phƣơng pháp đơn giản kịp thời cho cảnh báo MS pending lƣu lƣợng DL 2.3.3.4 Quản lý di động Có phƣơng pháp handoff đƣợc hỗ trợ chuẩn 802.16e: handoff cứng (hard) (HHO-Hard Handoff), chuyển mạch trạm gốc nhanh (FBSS- Fast Base Station Switching) handover chuyển giao phân tập vĩ mô (MDHO - Macro Diversity Handover) Trong phƣơng pháp handoff trên, HHO bắt buộc FBSS MDHO chế độ tuỳ chọn Diễn đàn WiMAX phát triển yêu cầu kỹ 34 thuật cho việc tối ƣu handoff cứng khung chuẩn 802.16e Những cải tiến đƣợc phát triển với mục tiêu giữ cho độ trễ lớp handoff bé 50 ms Chuyển giao nhanh WiMAX thực BS nằm gọi Diversity Set – tập hợp BS hoạt động tần số, có SINR đủ lớn để MS kết nối đƣợc đặc biệt chúng phải đồng Trong Diversity Set có BS đƣợc gọi anchor (BS chủ lực, hay gọi điểm kết nối, khớp) Sự khác MDHO FBSS chổ: FBSS, MS trao đổi thông tin liệu thông qua BS anchor thơi, cịn MDHO MS truyền lƣu lƣợng liệu qua tất BS nằm Diversity Set Khi FBSS đƣợc hỗ trợ, MS BS trì danh sách BS mà liên quan đến FBSS với MS Tập hợp đƣợc gọi tập hợp tích cực Trong FBSS, MS tiếp tục giám sát trạm gốc tập hợp tích cực Giữa MS tập hợp tích cực, BS “anchor” đƣợc xác định Khi hoạt động FBSS, MS truyền thông với BS “anchor” cho tin đƣờng lên đƣờng xuống bao gồm quản lý kết nối lƣu lƣợng Chuyển dịch từ BS “Anchor” tới BS khác (ví dụ chuyển mạch BS) đƣợc thực mà không cần đề tin báo hiệu HO bắt buộc Thủ tục cập nhập “Anchor” đƣợc thực độ dài tín hiệu truyền thông BS phục vụ thông qua kênh CQI Chuyển giao FBSS bắt đầu với định MS để nhận truyền số liệu từ BS “anchor” mà thay đổi tập hợp tích cực MS thơng báo NS đƣợc lựa chọn thủ tục cập nhập tập hợp tích cực MS quét BS lân cận lựa chọn từ BS BS phù hợp thủ tục cập nhập tập hợp tích cực đƣợc thực BS MS MS tiếp tục giám sát độ dài tín hiệu BS mà tập hợp tích cực lựa chọn BS từ tập hợp để trở thành BS “anchor” MS thông báo BS “anchor” đƣợc lựa chọn CQICH MS bắt đầu tin yêu cầu HO Một yêu cầu quan trọng FBSS số liệu đƣợc truyền đồng thời tới tất thành viên tập hợp tích cực BS mà cho phép phục vụ MS Với MS BS mà hỗ trợ MDHO, MS BS trì tập tích cực BS mà liên quan đến MDHO MS Giữa BS tập hợp tích cực, BS “anchor” đƣợc xác định Khi hoạt động chế độ MDHO, MS truyền thông với tất BS tập hợp tích cực tin unicast đƣờng lên đƣờng xuống lƣu lƣợng MDHO bắt đầu MS định truyền nhận tin unicast lƣu lƣợng từ 35 nhiều BS khoảng thời gian Cho MDHO đƣờng xuống, nhiều BS cung cấp truyền dẫn đồng cho số liệu đƣờng xuống MS mà kết hợp đa dạng đƣợc thực MS Cho MDHO đƣờng lên, truyền dẫn từ MS đƣợc nhận đa BS đa dạng lựa chọn thông tin nhận đƣợc đƣợc thực 2.3.3.5 Bảo mật WiMAX di động hỗ trợ tốt đặc điểm an ninh cách sử dụng cơng nghệ tốt có Hỗ trợ nhật thực thiết bị/ ngƣời sử dụng, giao thức quản lý chìa khố mềm dẻo, mã hoá lƣu lƣợng mạnh, bảo vệ tin mặt phẳng quản lý điều khiển, tối ƣu giao thức an ninh cho chuyển vùng nhanh Các khía cạnh sử dụng cho đặc điểm an ninh là:  Giao thức quản lý chìa khố: giao thức quản lý chìa khố phiên (PKM v2) thành phần an ninh WiMAX di động đƣợc xác định 802.16e Giao thức quản lý an ninh MAC sử dụng tin PMK-REQ/RSP, nhật thực PMK EAP, điều khiển mã hố lƣu lƣợng, trao đổi chìa khố handover tất tin an ninh multicast/broadcast đƣợc dựa giao thức  Nhật thực thiết bị/ ngƣời sử dụng: WiMAX di động hỗ trợ nhật thực thiết bị ngƣời sử dụng sử dụng giao thức IETF EAP việc cung cấp hỗ trợ “credentials” đƣợc dựa SIM, dựa USIM chứng nhận số dựa tên ngƣời sử dụng/mật Tƣơng ứng với phƣơng pháp nhật thực EAP- SIM, EAP-AKA, EAP-TLS, EAP-MSCHAPv2 đƣợc hỗ trợ thông qua giao thức EAP  Mã hoá lƣu lƣợng: AES-CCM mã hoá đƣợc sử dụng để bảo vệ tất số liệu ngƣời sử dụng qua giao diện WiMAX MAC di động “Chìa khoá” đƣợc sử dụng cho mã hoá đƣợc tạo từ việc nhật thực EAP  Bảo vệ tin điều khiển: số liệu điều khiển đƣợc bảo vệ việc sử dụng AES sử dụng CMAC sơ đồ HMAC dựa MD5  Hỗ trợ chuyển vùng nhanh: Một sơ đồ bắt tay bƣớc đƣợc hỗ trợ WiMAX di động để tối ƣu chế nhật thực lại cho hỗ trợ chuyển vùng nhanh Cơ chế hữu ích việc chống lại việc công chừng “con ngƣời” “hacker” 36 2.3.3.6 Truy nhập kênh truyền Khi MS mở máy tiến hành bƣớc sau để kết nối với trạm BS nhƣ đƣợc mơ tả hình dƣới  Thực trình tìm kiếm đồng hóa với BS mà thu đƣợc sóng radio Để thực đƣợc điều này, MS tiến hành scan tần số DL (đã biết trƣớc), lắng nghe DL preamble phát từ BS đồng hóa dựa vào thơng điệp điều khiển  Tiếp theo MS nhận biết thông số uplink cách lắng nghe UL-MAP  MS thực trình ranging Cái giống nhƣ power control mạng thông tin di động tế bào  MS thỏa thuận việc thuê nhận băng thông với BS nhƣ thông tin profile  MS thực q trình nhận thực, trao đổi khóa tiến hành đăng ký truy nhập vào mạng Kết nối IP đƣợc thiết lập Luồng dịch vụ bắt đầu đƣợc trao đổi Hình 2.17: Các bước kết nối với trạm BS 2.4 Đặc điểm cải tiến WiMAX di động so với WiMAX 2.4.1 Công nghệ anten thông minh 2.4.1.1 MIMO Kỹ thuật MIMO (MIMO technique) lĩnh vực truyền thông kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát nhiều anten thu để truyền liệu MIMO technique tận dụng phân cực (khơng gian, thời gian, mã hóa ) nhằm nâng cao chất lƣợng tín hiệu, tốc độ liệu Kỹ thuật MIMO ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi: MIMO-Wifi, 37 MIMO-UMTS nhờ tính tối ƣu việc sử dụng hiệu băng thông, tốc dộ liệu cao, robust với kênh truyền fading Hình 2.18: Kỹ thuật MIMO Kỹ thuật MIMO tƣơng đối đa dạng phức tạp Trong WiMAX, ngƣời ta sử dụng mã hóa thời gian khơng gian nhằm làm giảm quỹ dự trữ yêu cầu tránh nhiễu Đối với phân tập phát, nhiều phƣơng pháp đƣợc kết hợp nhằm cải thiện khả hệ thống 2.4.1.2 Công nghệ Anten thông minh Công nghệ anten thông minh điển hình liên quan đến véc tơ phức hoạt động ma trận tín hiệu nhiều anten OFDMA cho phép hoạt động anten thông minh đƣợc thực sóng mang véc tơ phẳng Sự cân phức không đƣợc yêu cầu để bù cho fading theo tần số Do đó, OFDMA phù hợp tốt với hỗ trợ công nghệ anten thông minh Thực tế, MIMO-OFDM/OFDMA đƣợc xem nhƣ móng cho hệ thống truyền thông băng rộng hệ WiMAX di động hỗ trợ khoảng rộng công nghệ anten thông minh để tăng cƣờng khả thực hệ thống Công nghệ anten thông minh hỗ trợ bao gồm:  Beamforming: với beamforming, hệ thống sử dụng nhiều anten để truyền tín hiệu với mục đích cải thiện vùng phủ khả hệ thống  Mã hố thời gian-khơng gian: truyền da dạng nhƣ mà hoá alamuoti, đƣợc hỗ trợ để cung cấp đa dạng không gian giảm độ lệch fade  Ghép kênh không gian: ghép kênh không gian đƣợc hỗ trợ để tận dụng ƣu điểm tốc độ cao tăng thông lƣợng Với ghép kênh không gian, nhiều luồng đƣợc truyền qua nhiều anten Nếu thu có nhiều an ten, tách nhiều luồng khác để thu đƣợc thông lƣợng cao sơn so với hệ thống có an ten 38 Với 2*2 MIMO, SM tăng tốc độ số liệu đỉnh lên lần cách truyền luồng số liệu Trong UL, ngƣời sử dụng có anten truyền dẫn, ngƣời sử dụng truyền kết hợp khe luồng đƣợc ghép kênh theo thời gian từ an ten ngƣời sử dụng Điều đƣợc gọi UL kết hợp với SM Các đặc điểm đƣợc hỗ trợ profile WiMAX di động đƣợc liệt kê bảng sau: Bảng 2.5: Các tùy chọn Anten cao cấp WiMAX di động hỗ trợ chuyển mạch thích ứng tuỳ chọn để tối ƣu lợi ích cơng nghệ anten thơng minh điều kiện kênh khác Ví dụ, SM cải thiện thông lƣợng đỉnh Tuy nhiên, điều kiện kênh kém, tốc độ lỗi gói cao vùng bao phủ PER mục tiêu giới hạn Mặt khác, STC cung cấp vùng phủ lớn không quan tâm đến điều kiện kênh nhƣng lại không cải thiện đƣợc tốc độ số liệu đỉnh WiMAX di động hỗ trợ chuyển mạch thích ứng đa chế độ MIMO để tối đa hoá hiệu băng tần mà không giảm vùng bao phủ Hình 11, kiến trúc cho việc hỗ trợ đặc điểm anten thông minh Bảng sau cung cấp tổng kết tốc độ số liệu đỉnh mặt lý thuyết cho tỷ số DL/UL với giả sử băng tần kênh 10 MHz, độ dài khung 5ms với 44 ký tự số liệu OFDM (trên 48 ký hiệu OFDM) kênh hoá PUSC Với 2*2 MIMO, ngƣời sử dụng DL tốc độ số liệu đỉnh sector đƣợc gấp đôi Tốc độ số liệu đỉnh DL tối đa 63.36 Mbps tất ký hiệu số liệu đƣợc gấp đôi tốc độ số liệu đỉnh ngƣời sử dụng không đổi Tốc độ số liệu đỉnh ngƣời sử dụng UL tốc độ số liệu đỉnh sector 14.11Mbps 28.22 Mbps tƣơng ứng tất ký tự số liệu UL Bằng cách áp dụng tỷ số DL/UL khác nhau, băng tần đƣợc điều chỉnh DL UL để đảm bảo cho mẫu lƣu lƣợng khác Chú ý trƣờng hợp mà toàn DL toàn UL đƣợc sử dụng Profile WiMAX hỗ trợ tỷ số DL/UL thay đổi từ 3:1 tời 1:1 để thoả mãn profile mẫu lƣu lƣợng khác 39 Bảng 2.6: Các tốc độ liệu cho cấu hình SIMO/MIMO Hình 2.19: Chuyển mạch thích ứng cho anten thơng minh 2.4.2 Hệ thống ăng ten thích nghi AAS (Adaptive Antena System) phần tùy chọn Các trạm gốc có trang bị AAS tạo chùm mà đƣợc lái, tập trung lƣợng truyền để đạt đƣợc phạm vi lớn Khi nhận, chúng tập trung hƣớng cụ thể máy thu Điều giúp cho loại bỏ nhiễu khơng mong muống từ vị trí khác Hình 2.20: Beam Shaping AAS 40 2.4.3 Kỹ thuật anten MIMO MIMO (Multi Input Multi Output) sử dụng nhiều ăng ten thu và/hoặc phát cho ghép kênh theo không gian Mỗi ăng ten truyền liệu khác mà sau đƣợc giải mã máy thu Đối với OFDMA, sóng mang kênh băng hẹp tƣơng tự, fading lựa chọn tần số xuất nhƣ fading phẳng tới mối sóng mang Hiệu ứng sau đƣợc mơ hình hóa nhƣ khuếch đại khơng đổi phức hợp đơn giản hóa thực máy thu MIMO cho OFDMA Hình 2.21: MIMO 2.4.4 Sử dụng lại tần số phân đoạn WiMAX di động hỗ trợ việc sử dụng tần số, nghĩa tất cell/sector hoạt động kênh tần số để tối đa hiệu băng tần Tuy nhiên, xuyên nhiễu kênh lớn (CCI) việc triển khai tần số đƣợc sử dụng lại, ngƣời sử dụng biên cell chịu suy giảm chất lƣợng kết nối Với WiMAX di động, ngƣời sử dụng hoạt động kênh con, mà chiếm phần nhỏ toàn thể băng tần kênh, vấn đề xuyên nhiễu biên cell đƣợc giải dễ dàng việc sử dụng kênh với cấu hình phù hợp Trong WiMAX di động, sử dụng kênh mềm dẻo cách phân mảnh kênh vùng hoán vị Một đoạn phân vùng kênh OFDMA khả dụng (một đoạn bao gồm tất kênh con) Một đoạn đƣợc sử dụng cho việc triển khai MAC đơn Vùng hoán vị số ký hiệu OFDMA liền kề DL UL mà sử dụng hoán vị Khung DL UL chứa nhiều vùng hốn vị nhƣ đƣợc hình sau: 41 AMC PUSC TUSC TUSC AMC FUSC tùy chọn ( DL-Hoán vị Z) FUSC ( DL-Hoán vị Y) FUSC ( vùng chứa FCH DLPUSC PUSC Mào đầu ( DL-Hoán vị X) Phải xuất khung Vùng chuyển mạch PUSC tùy chọn Khung đƣờng lên Khung đƣờng xuống Không bắt buộc IE DLMAP Hình 2.22: Cấu trúc khung đa miền Mẫu sử dụng lại kênh đƣợc cấu hình để ngƣời sử dụng gần trạm gốc hoạt động vùng với tất kênh khả dụng Trong ngƣời sử dụng biên, cell sector hoạt động vùng với phần tất kênh Trong hình F1, F2, F3 đại diện tập hợp kênh kênh tần số Với cấu hình này, sử dụng lại tần số đƣợc trì cho ngƣời sử dụng trung tâm để tối ƣu hoá độ hiệu phổ sử dụng lại tần số phần đƣợc thực cho ngƣời sử dụng biên để đảm bảo chất lƣợng kết nối ngƣời sử dụng biên thông lƣợng Kế hoạch sử dụng lại kênh đƣợc tối ƣu tự động qua sector cell dựa tải mạng điều kiện can nhiễu khung Do đó, tất cell sector hoạt động kênh tần số mà khơng cần kế hoạch tần số Hình 2.23: Sử dụng lại tần số 2.4.5 Dịch vụ Multicast Broadcast (MBS) MBS đƣợc hỗ trợ WiMAX di động kết hợp đặc điểm tốt DVB-H, Media FLO 3GPP E-UTRA thoả mãn yêu cầu sau:  Tốc độ số liệu cao vùng phủ sử dụng mạng tần số đơn (SFN – Single Frequency Network) 42  Sự phân bổ mềm dẻo nguồn tài nguyên vô tuyến  Tiêu thụ công suất MS thấp  Hỗ trợ casting-data, luồng video audio  Thời gian chuyển mạch kênh thấp Profile WiMAX phiên xác định tập hợp MBS Dịch vụ MBS đƣợc hỗ trợ xây dựng vùng MBS riêng khung DL với dịch vụ unicast (MBS) khung tổng thể đƣợc dành cho MBS (chỉ có DL) cho dịch vụ broadcast standalone Hình 2.9 việc xây dựng vùng có việc trộn dịch vụ broadcast unicast đƣợc hỗ trợ Vùng MBS hỗ trợ chế độ nhiều BS MBS sử dụng mạng tần số đơn (SFN) độ dài mềm dẻo vùng MBS cho phép gán scalable nguồn tài ngun vơ tuyến tới lƣu lƣợng MBS Nó đƣợc để ý nhiều vùng MBS mềm dẻo Có vùng MBS vùng MBS MS truy nhập DL MAP tới việc xác nhận ban đầu vùng MBS phân bổ MBS MAP vùng Sau MS đọc lần lƣợc MBS MAP mà không tham chiếu DL MAP trừ đồng tới MBS MAP bị MBS MAP IE cấu hình PHY vùng MBS xác định phân bổ vùng MBS qua tham số offset ký tự OFDMA MBS MAP đƣợc phân bổ kênh số ký tự OFDM số vùng MBS Đa BS MBS không yêu cầu MS đƣợc đăng ký tới trạm gốc MBS truy cập MS chế độ Idle phép công suất tiêu thụ thấp Độ mềm dẻo WiMAX di động để hỗ trợ MBS tích hợp dịch vụ unicast cho phép khoảng rộng ứng dụng Hình 2.24: Hỗ trợ MBS nhúng với vùng WiMAX-MBS di động 43 CHƢƠNG III: TRIỂN KHAI WIMAX 3.1 WiMAX 802.16-2004 hay 802.16e Các triển khai di động cố định có nhu cầu khác mục tiêu phân đoạn thị trƣờng khác bản, với vị trí mơ hình sử dụng, nhu cầu thơng lƣợng, dạng thiết bị ngƣời dùng SLA khác Có hai bổ sung WiMAX đƣợc định nghĩa để đáp ứng nhu cầu khác hai phân đoạn thị trƣờng yêu cầu khác ứng dụng khác Trong triển khai cố định với chức bản, 802.16-2004 902.16e đề nghị hiệu tƣơng đƣơng Thông lƣợng cực đai sector cho hai phiên WiMAX 15Mbps cho kênh 5MHz , 35Mbps cho kênh 10MHz Phạm vi trạm gốc vùng dân cƣ đơng đúc khoảng vài km tùy thuộc vào thuộc tính nhƣ loại CPE, băng tần, tính di động vv Trong mạng mà dung lƣợng bị chi phối, số lƣợng trạm gốc đƣợc lắp đặt tùy thuộc vào nhu cầu thông lƣợng phạm vi Tuy nhiên, hiệu hai phiên WiMAX thay đổi cho ứng dụng cụ thể 802.16-2004 tối ƣu cho truy nhập cố định 802.16 cho truy nhập di động đƣợc sử dụng cho truy nhập cố định Các mạng cố định thu lợi nhuận từ nhiều thuận lợi đƣợc đƣa sản phẩm đƣợc chứng nhận WiMAX Forum theo 802.16-2004 Điều chế phức tạp: OFDM công nghệ điều chế đơn giản phù hợp để triển khai mà không yêu cầu hỗ trợ tính di động Các băng tần khơng cấp phép: Các dịch vụ di động yêu cầu phổ cấp phép để cung cấp bao phủ vùng rộng lớn Tuy nhiên triển khai cố định thƣờng sử dụng thành công băng tần không cấp phép vùng mà mức nhiễu chấp nhận đƣợc Vì lí mà hầu hết Profile nhằm vào băng tần không cấp phép phù hợp dựa sở 802.16-2004 Thông lƣợng cao hơn: Các băng phổ cao đƣợc lựa chọn cho Profile 802.16-2004 dẫn đến kết thông lƣợng cap Điều thuận lợi dễ thấy, đặc biệt nhằm vào ngƣời dùng kinh doanh với mức lƣu lƣợng cao với CPE có anten đặt ngồi trời Thời điểm đƣa vào thị trƣờng phù hợp hơn: Tính sẵn sàng thƣơng mại sớm sản phẩm 802-16-2004 cho phép nhà khai thác đáp ứng nhu cầu dồn 44 nén cho kết nối băng rộng vùng dƣới mức phục vụ, để bắt đầu đạt tới chia sẻ thị trƣờng nhà cạnh tranh hàng đầu Một mặt khác, số nhà khai thác định đợi Profile 802.16e nhiều lí do:  Hỗ trợ tính di động: Các sản phẩm 802.16e tối ƣu cho tính di động đƣợc hỗ trợ chuyển giao lên đến 120km/h Hỗ trợ cho kiểu công suất sleep saving tăng thời gian sống thiết bị ngƣời dùng di động  Bao phủ nhà tốt hơn: Bao phủ nhà tốt đạt đƣợng thông qua kênh hóa lợi ích tùy chọn AAS ứng dụng cố định di động, ngƣời dùng thƣờng nhà hay khơng tầm nhìn thẳng Tuy nhiên, anten ngồi trời bù lại hạn chế bao phủ nhà triển khai cố định điều rõ ràng khơng phải tùy chọn cho ngƣời dùng di động với laptop hay PDA  Độ mềm dẻo tốt việc quản lí tài nguyên phổ: kênh hóa mang lại khả sử dụng thông minh mạng để cấp phát tài nguyên cho thiết bị ngƣời dùng có nhu cầu Thực tế điều dẫn đến kết tăng hiệu sử dụng phổ, điều khiển thông lƣợng cao độ bao phủ nhà tốt vài trƣờng hợp làm cho chi phí triển khai thấp ĐIều đặc biệt hiệu với nhà khai thác với phổ hạn chế Phạm vi rộng lớn dạng nhân tố cho thiết bị ngƣời dùng: CPE nhà nhà, card PCMCIA máy tính xách tay đƣợc mong đợi để thống trị thị trƣờng 802.16-2004 card PCMCIA máy tính xách tay, card mini, modem nhà, PDA điện thoại sẵn sàng thiết bị ngƣời dùng 802.16e Sự đa dạng cho phép nhà khai thác mở rộng dịch vụ họ đến phân đoạn thị trƣờng tăng thêm tự cho thuê bao họ Mặc dù sản phẩm 802.16e đƣợc giới thiệu muộn nhƣng hi vọng giá CPE chúng nhanh chóng giảm thấp CPE theo 802.16-2004 sản phẩm 802.16e đƣợc nhằm vào thị trƣờng rộng lớn Với chi phí CPE điển hình thay đổi quan trong kế hoạch kinh doanh nhà khai thác, tính sẵn có Chip CPE nhân tố hƣớng dẫn cho việc định phiên WiMAX đƣợc thông qua 45 Lựa chọn 802.17-2004 sản phẩm 802.16e tùy thuộc phần lớn vào loại dịch vụ đƣợc cung cấp kiểu kinh doanh nhà khai thác Trong vài trƣờng hợp, lựa chọn hiển nhiên Một nhà khai thác di động xây dựng mạng bao phủ để bổ sung cho mạng 3G tiến thẳng đến 802.16e Một nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây cung cấp truy nhập không dây cho liên lạc vùng nông thôn chọn sản phẩm WiMAX 802.16-2004 dựa OFDM phức tạp Thêm vào nhà khai thác cần tính đến nhiều nhân tố khác mà ảnh hƣởng đến lựa chọn sản phẩm 802.16-2004 802.16e  Mục tiêu thị trường: nhà khai thác nhằm vào ngƣời dùng kinh doanh ngƣời dùng vùng dân cƣ môi trƣờng hầu nhƣ tầm nhìn thẳng, CPE với anten ngồi trời có thơng lƣợng tốt hiệu LOS phù hợp Điều làm cho nhà khai thác hƣớng tới triển khai 802.16-2004 Nếu thay nhà khai thác nhằm vào thị trƣờng di động, CPE 802.16e chi phí thấp đƣợc yêu cầu cho kế hoạch kinh doanh phát triển  Phổ: Trong WiMAX Forum tiếp tục thêm vào Profile phù hợp với nhu cầu thị trƣờng, điều phù hợp với Profile 802.16-2004 802.16e số băng tần Trong hầu hết trƣờng hợp nhà khai thác có vài lựa chọn qua băng phổ sẵn có lựa chọn WiMAX tùy thuộc vào tính sẵn có sản phẩm Nó Prpfile 802.16e đƣợc thêm vào băng tần điển hình dành cho ứng dụng cố định mang xách, 802.16e có có khả xẩy nhiễu đa đƣờng  Điều chỉnh: Một số nhà điều chỉnh ủy quyền loại dịch vụ cụ thể mà đƣợc đề nghị băng phổ Chẳng hạn, số nhà điều chỉnh Châu Âu giới hạn phổ 3.5GHz cho dịch vụ cố định mang xách, điều ngăn cản thơng qua 802.16e hỗ trợ dịch vụ di động, chí giấy phép phổ điển hình khơng ủy quyền sử dụng cơng nghệ cụ thể  Tính hợp thời: Tính có sẵn sớm sản phẩm 802.16-2004 băng tần 3.5GHz nhân tố quan trọng cho nhà cung cấp dịch vụ muốn triển khai mạng WiMAXnhanh chóng 46 3.2 Thời thách thức WiMAX Cơ sở quan trọng công nghệ WiMAX tƣơng thích thiết bị WiMAX, đƣợc Diễn đàn WiMAX chứng nhận, tạo tin cậy làm tăng số lƣợng lớn cho nhà cung cấp dịch vụ mua thiết bị không từ công ty tất tƣơng thích với Diễn đàn WiMAX lần tụ họp công ty hàng đầu ngành truyền thơng máy tính để tạo nên tảng chung cho việc triển khai dịch vụ vơ tuyến băng rộng IP tồn cầu Các sở quan trọng khác chi phí, độ bao phủ, công suất chuẩn cho truy cập vơ tuyến cố định di động Chi phí thấp CPE vơ tuyến cố định sử dụng loại chipset modem đƣợc sử dụng máy tính cá nhân (PC) PDA, khoảng cách gần modem tự lắp đặt nhà CPE tƣơng tự nhƣ cáp, DSL trạm gốc sử dụng loại chipset chung đƣợc thiết kế cho điểm truy cập WiMAX chi phí thấp cuối số lƣợng tăng thỏa mãn cho việc đầu tƣ vào việc tích hợp mức độ cao chipset tần số vô tuyến (RF), làm chi phí giảm Độ bao phủ rộng Công nghệ sau WiMAX đƣợc tối ƣu để mang đến độ bao phủ NLOS tốt Các ƣu điểm NLOS độ bao phủ diện rộng, khả dự báo độ bao phủ tốt chi phí thấp có nghĩa số trạm gốc backhaul hơn, định cỡ RF đơn giản, thời điểm lắp đặt tháp ngắn lắp đặt CPE nhanh Nhờ có kỹ thuật cải tiến độ bao phủ NLOS nhƣ phân tập, mã hóa thời gian không gian yêu cầu truyền lại tự động (Automatic Retransmission Request - ARQ), khoảng cách bao phủ đƣợc tăng lên Công suất cao Ƣu điểm quan trọng WiMAX sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) qua chế điều chế đơn sóng mang với khả cung cấp hiệu suất băng thơng cao thơng lƣợng liệu cao với luồng xuống 1Mbit/s chí tốc độ liệu cao nhiều dù NLOS với điều kiện đa đƣờng Điều chế thích ứng (Adaptive Modulation) làm tăng độ tin cậy đƣờng kết nối hoạt động phân loại sóng mang khả giữ điều chế 64QAM khoảng cách rộng hơn, tăng công suất qua khoảng cách dài 47 Chuẩn cho truy cập vô tuyến cố định di động WiMAX trở thành giải pháp chi phí hợp lý cho nhà khai thác triển khai ứng dụng vô tuyến cố định di động cho máy xách tay PDA Diễn đàn WiMAX chứng nhận sản phẩm tuân thủ tƣơng thích dựa chuẩn 802.16 IEEE HiperMAN ETSI Các chuẩn 802.16 có trạng thái tùy chọn Điều dẫn đến nguy khơng thể so sánh cơng ty khác làm rõ đặc tính tùy chọn bắt buộc theo cách khác WiMAX Forum cố gắng để giải điều cách tạo trạng thái hệ thống Mạng WiMAX sử dụng dải phổ rộng từ 2GHz đến 11GHz Dải rộng tạo việc phát hành cho nhà sản xuất mạng, nhà sản xuất thiết bị cầm tay kĩ sƣ thực thi hệ thống ngƣời chịu trách nhiệm mạng tối ƣu Một lí cho phát triển chậm mạng 2.5G/3G nhƣ EDGE UTMS tính sẵn có bị hạn chế với thiết bị cầm tay Các nhà sản xuất thiết bị cầm tay chậm mang kiểu thiết bị vào thị trƣờng, trở ngại phát triển mặt thuê bao Trong chuẩn sẵn sàng mạng sẵn sàng, nhƣ thiết bị cầm tay khơng sẵn có việc phát triển thuê bao chậm Cơ sở hạ tầng thiết bị cầm tay tăng chi phí có khuynh hƣớng trở nên cao lúc đầu số lƣợng thấp Các nhà khai thác WiMAX phải dùng tổng giá trị đáng kể để để có đƣợc phổ Tất chi phí ảnh hƣởng đến nhà kinh doanh WiMAX WiMAX đƣợc triển khai, nhà khai thác băng rộng đƣờng dây tồn triển khai giải pháp đƣa tốc độ liệu vƣợt 100Mbps đến nhà nhà kinh doanh Tốc độ liệu cho phép ứng dụng nhƣ IPTV Các nhà khai thác trở ngại trừ WiMAX đƣa dịch vụ giá bắt buộc 48 Hình 3.1 So sánh công nghệ truy nhập Thêm vào đó, WiMAX đứng trƣớc cạnh tranh từ mạng tế bào Các mạng tế bào di động đƣợc nâng cấp để đƣa tốc độ liệu cao hơn, cho phép mức dịch vụ quảng bá Multicast Các mạng tế bào di động hoàn thiện qua vài thập kỉ qua WiMAX phải đƣợc triển khai cách nhanh chóng phải đƣa tính di động muốn cạnh trnah với mạng tế bào Không nhƣ mạng 3G, giải pháp WiMAX định nghĩa phổ Mạng WiMAX di động hỗ trợ dải phổ dƣới 6GHz, Ở Mĩ , dải 2.3GHz, 2.6GHz, 2.7GHz đƣợc triển khai mạng không dây băng rộng trƣớc WiMAX Các dải dùng mạng WiMAX Dải 3.5GHz sẵn có nhiều quốc gia nhƣ Ấn độ, Brazil, Pháp, Đức Dải dùng để triển cac mạng WiMAX nhiều nứớc Thêm vào đó, dải 700MHz lựa chọn khác cho mạng băng rộng Do WiMAX hoạt động băng tần không cấp phép, phổ không cấp phép dải 2.4GHz dải 5GHz đƣợc sử dụng ISP không dây để đƣa kết nối băng rộng Tuy nhiên, nhiễu hậu dải cơng nghệ khác nhƣ WLAN Bluetooth hoạt động dải 49 WiMAX trở thành chuẩn thức cho truy cập khơng dây băng rộng (BWA), khơng phải mạng cho mạng không dây hệ Có hai chuẩn có ƣu , dự án cộng tác hệ ba (3GPP)và dự án cộng tác hệ ba phiên (3GPP2) cải tiến mạng chúng thành mạng không dây hệ Rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ xem xét phƣơng án hoạch định tƣơng lai đồng thời vạch chiến lƣợc cạnh tranh dài hạn Khi mạng băng rộng di động phát triển lên giống mạng hệ câu hỏi đặt nhiều ngƣời phù hợp với mạng nhà cung cấp nhƣ nào? Hiện số lƣợng đối thủ cạnh tranh không ngừng gia tăng nhà khai thác dịch vụ mạng hữu tuyến cố định phải đối mặt với cạnh tranh khốc liệt dịch vụ thoại thông thƣờng Công nghệ WiMAX di động giúp nhà khai thác dịch vụ có khả dành tăng doanh thu Với việc đƣa dịch vụ truyền thoại băng rộng di động, khai thác lợi ích từ sở hạ tầng backhauling sẵn có, nhà khai thác cung cấp dịch vụ truyền thoại, băng rộng dịch vụ khác sử dụng sở hạ tầng vô tuyến Đối với nhà khai thác dịch vụ với thử thách mạng băng rộng di động cách để tránh sử dụng sở hạ tầng hoạt động mà cung cấp dịch vụ với giá cạnh tranh đòi hỏi đầu tƣ ban đầu thấp Với dịch vụ WiMAX di động, họ đƣa dịch vụ khu vực thành thị đông dân cƣ vùng nông thôn xa xơi mà phủ sóng khơng tới đƣợc WiMAX di động đƣợc sử dụng để backhaul tới dịch vụ điểm nóng truy cập Wi-fi Các nhà khai thác mạng di động tập trung đầu tƣ vào công nghệ hệ thứ 3, công nghệ GSM CDMA kết dẫn đến hoạt động đồng mạng khác - (một mạng để thực gọi thoại mạng dành cho băng rộng) Khi bổ sung thêm băng rộng vào mạng truyền thoại điểm- điểm dẫn đến tƣợng tải mạng Công nghệ WiMAX di động cho phép nhà khai thác dịch vụ giảm tình trạng nghẽn mạng khu vực cần thiết , bổ sung thêm dung lƣợng khai thác lợi ích từ kiến trúc IP hồn tồn Với hệ thống trạm gốc có sẵn, kiến thức RF, thiết bị bản, vv nhà khai thác dịch vụ di động nhanh chóng dễ dàng triển khai mạng WiMAX di động Do vậy, báo cáo nghiên cứu ứng dụng WiMAX di động kinh nghiệm ngƣời sử dụng dịch vụ băng rộng di động sở khẳng định WiMAX di động 50 giải pháp hệ cho toàn nhà cung cấp dịch vụ viễn thông giúp tăng đáng kể doanh thu cho họ 3.3 Tình hình triển khai giới 3.3.1 Thị phần phát triển WiMAX giới Công nghệ đƣợc thử nghiệm rải rác số khu vực giới Tuy "sinh sau đẻ muộn", WiMAX lại hứa hẹn tiềm lớn, đặc biệt ngƣời ta chứng kiến khó khăn mặt kỹ thuật mà thành phố nhƣ Philadelphia (Mỹ) phải đối mặt trình phủ sóng Wi-Fi diện rộng Bảo mật, khơng phù hợp với mạng kết nối Internet phạm vi hẹp sẵn có việc sử dụng băng tần 2.4GHz vài số nhiều vấn đề phát sinh triển khai Wi-Fi Tập đoàn Intel liên tục vận động ủng hộ chuẩn WiMAX 802.16 Mới họ đầu tƣ tới 600 triệu USD cho Clearwire, hãng cung cấp dịch vụ không dây tốc độ cao cho ngƣời tiêu dùng Mỹ Vào tháng 7/2007 Clearwire lập kế hoạch cho dự án IPO 400 triệu USD với đầu tƣ 600 triệu USD từ Intel Chiến lƣợc Intel việc tạo sức hút thị trƣờng với chip thông qua việc đầu tƣ vào nhà cung cấp dịch vụ mà cần thiết nhiều chip thiết bị CPE Chip Intel Rosedale2, hỗ trợ công nghệ di động (Mobile WiMAX) cố định (Fixed WiMAX), đƣợc nhiều tập đoàn sản xuất thiết bị hàng đầu giới lựa chọn dự định tích hợp vào laptop năm 2007 NextNet đặc biệt để ý đến Motorola cho dự án Rõ ràng, Motorola thân nhà cung cấp mặt WiMAX rộng lớn Motorola thu hút tảng đƣợc lắp đặt NextNet Tuy nhiên, Motorola nhận đƣợc nhiều thiện ý việc có tảng đƣợc lắp đặt quy mơ từ nhà cung cấp khác Chúng ta xem vị trí thị trƣờng nhà cung cấp viễn thông thị trƣờng WiMAX Sam sung dẫn đầu việc đóng gói sản phẩm WiMAX di động, Alcatel Siemens tạo nỗ lực mạnh mẽ để đƣa sản phẩm WiMAX họ thị trƣờng OEMing từ Airspan Qualcom cần phải duyệt lại WiMAX trƣớc rời khỏi xƣởng Việc kiểm định thực tế xu hƣớng hoạt động WiMAX thứ tự nhà cung cấp giới WiMAX Cũng nhƣ Intel, sản phẩm WiMAX đƣợc chờ đợi đến từ: 51 Proxim, hãng chế tạo kinh doanh WLAN, có sản phẩm WiMAX phịng thí nghiệm Truyền thơng Ensemble Một số tập đồn truyền thơng dịch vụ Internet lớn giới nhƣ News Corportion hay Yahoo để mắt đến WiMAX coi công nghệ bổ sung cho mạng di động băng rộng cố định Tỷ phú Rupert Murdoch tuần trƣớc tiết lộ khả ông đầu tƣ vào Clearwire Tại Nhật, liên minh SoftBank - Motorola rục rịch chuẩn bị triển khai WiMAX di động dải tần 2,5 GHz tháng 9/2006 Trong đó, đợt thử nghiệm công nghệ với quy mô lớn diễn Nga Hai hãng thiết bị công nghệ Avalcom Aperto nƣớc kết hợp với nhiều nhà cung cấp dịch vụ để thực hóa dự án nhiều khu vực nhƣ Moscow, Siberia Cuối tháng 6/2006, tập đoàn Samsung tuyên bố cho mắt dịng điện thoại di động tích hợp cơng nghệ khơng dây diện rộng Cịn Nokia từ năm ngối phối hợp với Intel để thực ý tƣởng tƣơng tự Riêng Hàn Quốc, không muốn chứng kiến dấu hiệu "Intel Inside" tung hoành thị trƣờng băng rộng khơng dây, Samsung tích cực ủng hộ phát triển công nghệ tƣơng tự mang tên WiBro nhằm gạt bỏ WiMAX nƣớc Các hãng viễn thông bắt đầu kinh doanh dịch vụ WiBro khu vực trung tâm, trƣờng đại học tuyến giao thơng cơng cộng Seoul Khách hàng mua thẻ trị giá từ 170 USD đến 300 USD để cài vào máy tính xách tay cịn thẻ hỗ trợ thiết bị di động khác nhƣ PDA điện thoại thơng minh có mặt thị trƣờng vài tháng Flarion, hãng có thử nghiệm chạy thử Nam Hàn Quốc cấu băng rộng không dây sử dụng công nghệ anten thông minh hỗ trợ 802.16a Hàn Quốc đƣợc xem nhƣ lãnh thổ nơi mà băng rộng không dây đƣợc thông qua nhanh Tuy nhiên, ngƣời lãnh đạo hãng quan tâm đến chuẩn 802.20 hay Mobile-Fi Fujitsu Microelectronics phát triển thiết bị 802.16a mà tích hợp lớp vật lí MAC, thiết bị bao gồm xử lí ARM9 hồn thành năm tới Chip có chi phí khoảng 300USD Fujitsu làm việc với nhiều nhà cung cấp thiết bị trƣớc đầu cuối đề nghị họ tƣơng thích với thiết bị hãng 52 Taiwan-based Gen-WAN Technology giới thiệu thiết bị mạng không dây băng rộng sử dụng 802.16a, đề nghị trạm gốc, thiết bị đầu cuối cố định di động, lặp hệ thống quản lí mạng Nó tung thị trƣờng sản phẩm đƣợc gọi BWIA, ban đầu cho an toàn cơng cộng mục đích qn sự, WiMAX đề nghị tín hiệu đáng tin cậy mạng tế bào tình hình khẩn cấp Wi-LAN, ngƣời sáng lập chủ chốt WiMAX, đƣa thị trƣờng giải pháp hệ thống tiền chuẩn hóa dựa chip hỗ trợ hồn hồn việc chuẩn hóa thời gian tới Cơng nghệ OFDM băng rộng đƣợc cấp sáng chế bao gồm chuẩn 802.16a có sở hạ tầng hợp đồng triển khai với Fujitsu Microelectronics Broadcom Texas Instruments đƣa quảng cáo WiMAX đƣợc mong chờ đƣa vào thị trƣờng bên cạnh Intel Fujitsu Đây lĩnh vực mà hãng chế tạo chip định rõ tập hợp khả cốt lõi điều khiển chức cốt lõi họ giữ vai trò xu hƣớng phát triển 802.16 Các đối tác công nghệ Intel từ thị trƣờng BWA, hãng sử dụng sản phẩm Intel tới trạm gốc độc quyền trƣớc họ, Alvarion Aperto Networks Alvarion có hợp đồng quan trọng để hỗ trợ China Unicom với thiết bị WiMAX cho thành phố đƣợc giới thiệu AirTap Communications ngƣời đăng kí vào thị trƣờng mạng WiMAX Mĩ, phục vụ SME nhà kinh doanh lớn phạm vi vùng thành thị 3.3.2 Tình hình giới thiệu thiết bị giới Mặc cho yêu cầu khó hiểu nhiều nhà sản xuất khai thác, vào tháng 5/2005 khơng có thiết bị đƣợc chứng nhận WiMAX thị trƣờng Kiểm tra chứng nhận đƣợc bắt đầu vào tháng 7/2005 với thiết bị WiMAX đƣợc chờ đợi vào quý thứ tƣ năm 2005 Một chuẩn sau WiMAX, IEEE 802.16-2004 đƣợc chuẩn hóa số nhà sản xuất nhƣ Alvarion, Airspan, Redline, Towerstream Radioland bán thiết bị “ pre-WiMAX” hay “ WiMAX ready” dựa chuẩn, khơng có thiết bị đƣợc chứng nhận tuân theo WiMAX Cuối thiết bị đƣợc chấp nhận thông qua phần mềm hay phần cứng nâng cấp Với số nhà sản xuất thiết bị, việc nhanh chóng đƣa thiết bị thị trƣờng vĩ đại họ thành lập nhóm thuộc sở hữu riêng họ để làm việc kiểm tra 53 tính tƣơng tác ban đầu giải vấn đề trƣớc việc kiểm tra thức đƣợc bắt đầu vào tháng 7/2005 Việc giới thiệu thiết bị đƣợc chứng nhận WiMAX đến theo nhiều giai đoạn Thiết bị đƣợc chứng nhận WiMAX cho hệ thống không dây cố định sử dụng chuẩn IEEE 802.16-2004 Các nhà sản xuất thiết bị có khả bắt đầu cách đề nghị kết hợp thiết bị tốt nhiều nhà khai thác thiết bị vùng dân cƣ ngồi trời mà đƣợc tạo khung bên phía nhà hay hộ Với phát triển 802.16e, dịch vụ WiMAX cuối đƣợc sẵn sàng cho thiết bị mang xách/ có cổng nhƣ máy tính xách tay, điện thoại thông minh PDA nhƣ hệ thống hàng hải, ô tô thiết bị phi truyền thống khác mà tạo việc sử dụng kết nối Internet di động Có phát triển hƣớng tới nâng cấp thiết bị đƣợc chứng nhận WiMAX vào tháng 4/2005 Intel Fujitsu thơng báo họ hồn thành chip mà trung tâm khách hàng nhà kinh doanh thiết bị WiMAX Cả hai công ty sản xuất “systems on chip” mà thiết lập nhiều chức nỗ lực để giảm chi phí thiết bị ngƣời dùng đầu cuối Các chíp đƣợc dựa chuẩn 802.16-2004 Chip Intel Rosedale đƣợc tạo cho thiết bị truyền thông cá nhân CPE (nhƣ thiết bị cho gia đình nhà kinh doanh để kết nối đến mạng WiMAX) Tên thức Intel PRO/Wireless 5116 đƣợc gắn với hệ thiết bị CPE 802.16d đƣợc gắn vào bên ngồi tịa nhà Vào tháng 4/2005, hệ thống WiMAX dựa chip (SoC) Fujitsu đƣợc giới thiệu, lên nhƣ ngƣời đứng đầu công nghệ bán dẫn không dây băng rộng Với bổ sung vào lớp MAC PHY IEEE 802.16-2004, Fujitsu WiMAX SoC, MB87M3550 đƣa giải pháp mang lại lợi nhuận cho ứng dụng trạm gốc trạm thuê bao SoC đƣợc tích hợp cao bổ sung điều khiển vơ tuyến MAC, PHY tất mạch tƣơng tự cần thiết cho băng tần đƣợc cấp phép không đƣợc cấp phép thích hợp Fujitsu WiMAX SoC, MB87M3400 xử lí dải tần sở tín hiệu hỗn hợp hai lớp MAC PHY đƣợc tích hợp hồn tồn mang lại lợi nhuận cho ứng dụng truy nhập không dây băng rộng SoC đƣợc thiết kế để hỗ trợ dải tần từ 2GHz đến 11GHz hai băng tần cấp phép khơng cấp phép Bộ xử lí hỗ trợ tất băng tần có sẵn từ 1.75MHz đến 20MHz WiMAX SoC Fujitsu hoàn 54 toàn tuân theo chuẩn IEEE 802.16-2004 WiMAX đƣợc cấu hình để đƣợc sử dụng hai ứng dụng trạm thuê bao trạm gốc SoC hỗ trợ lƣợc đồ điều chế thích ứng hiệu suất cao bao gồm 64QAM, 16QAM, QPSK BPSK Khi áp dụng điều chế 64QAM vào kênh 20MHz sử dụng tất 192 sóng mang con, tốc độ liệu SoC lên tới 75Mbps Kênh hóa đƣờng lên đƣợc hỗ trợ nhƣ đƣợc định nghĩa chuẩn Việc nâng cao hiệu đƣợc thực với hai động RISC đƣợc gắn vào SoC Hai xử lí khơng hấp dẫn việc sử dụng chức đƣợc yêu cầu đặc tính kĩ thuật WiMAX nhƣng cho phép khoảng trống thêm vào để sử dụng phần mềm ứng dụng ngƣời dùng MiTAC Technology, đứng đầu giới máy tính cá nhân, mạng sản phẩm truyền thông, giới thiệu trạm gốc nhà dựa Fujitsu MB87M3400 Trạm thuê bao nhà hoàn toàn tuân theo chuẩn IEEE 802.16-2004 ETSI HiperMAN, hỗ trợ định tuyến mạng, truy nhập không dây băng rộng sở WiMAX VoIP Nó kết nối với trạm gốc WiMAX sử dụng liên kết vô tuyến 3.5GHz để phát thoại tốc độ cao, liệu đa phƣơng tiện, Trạm thuê báo kết hợp với anten dài với tùy chọn anten bên ngoài, cung cấp độ linh hoạt cao Aperto Networks, nhà cung cấp hệ thống WiMAX hàng đầu phục vụ 200 nhà khai thác 65 quốc gia, thông báo sản phẩm không dây băng rộng WiMAX nhà, tự lắp đặt cho khách hàng mắt vào quý 2006 Thiết bị WiMAX công ty đƣợc đƣa thị trƣờng dòng sản phẩm PM500, phần lại họ PacketMAX Các sản phẩm series, đặc trƣng chúng cải tiến đại chip, vô tuyến công nghệ anten phƣơng tiện truy nhập không dây băng rộng nhiều loại dịch vụ nhƣ video, thoại, liệu gồm VoIP Thiết bị silicon WIMAX hệ tập đoàn Intel, tên mã Rosedale2, đƣợc lựa chọn 10 nhà cung cấp thiết bị WiMAX hàng đầu giới nhằm đƣa giải pháp hệ cho mạng WiMAX Rosedale thiết bị hệ thống chip có chi phí thấp hỗ trợ chuẩn IEEE 802.16-2004 IEEE 802.16e-2005, cho phép tạo modem WiMAX sử dụng cho mạng di động lẫn cố định 55 Rosedale2 tận dụng lợi mạng WIMAX di động đƣợc triển khai rộng rãi giới nhà cung cấp sở hạ tầng nhƣ Alcatel Nằm chƣơng trình cộng tác mở rộng nhằm đẩy nhanh tốc độ triển khai mạng WiMAX di động, Rosedale2 phần Chƣơng trình Kiểm tra Tƣơng thích (Interoperability Testing) tồn cầu Alcatel Các thiết bị sử dụng Rosedale2 đƣợc kỳ vọng tƣơng thích khơng giới hạn với giải pháp Universal WiMAX (802.16e-2005) Alcatel vốn hỗ trợ mơ hình sử dụng di động, bán di động cố định Ngoài ra, tất khách hàng giải pháp cố định mà Intel đƣa trƣớc đây, modem không dây Intel PRO/ Wireless 5116 (tên mã Rosedale), gồm Airspan Networks, Alvarion, Aperto Networks, Axcelera Broadband Wireless, Proxim Wireless, Redline Communications, Siemens Home and Office Communication Devices SRTelecom có kế hoạch đƣa giải pháp WiMAX sử dụng Rosedale2 Do tƣơng thích hồn tồn chân cắm với modem không dây Intel PRO/Wireless 5116, Rosedale2 mang lại khả nâng cấp dễ dàng cho khách hàng Intel cam kết hợp tác với khách hàng nhằm đƣa giải pháp truy cập Internet không dây tốc độ cao dễ dàng hiệu chi phí thơng qua việc sử dụng mạng WiMAX Với khả hỗ trợ hai chế độ mạng Rosedale2, Intel hy vọng giúp đẩy nhanh tốc độ triển khai mạng WiMAX Rosedale2 có khả hỗ trợ mạng di động đƣợc thiết kế nhằm cho phép nhà sản xuất thiết bị phát triển sản phẩm modem từ ứng dụng cố định sang ứng dụng di động với thao tác nâng cấp phần mềm đơn giản Với thiết bị sử dụng Rosedale2, nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn việc triển khai mạng WiMAX di động hay triển khai mạng WiMAX cố định cho thời điểm sau dễ dàng hiệu nâng cấp lên mạng di động Rosedale2 bổ sung cho họ sản phẩm đƣợc chờ đợi Intel giải pháp WiMAX di động gồm thiết bị PC card hỗ trợ WiMAX di động thiết bị radio Wi-Fi/WiMAX đa băng tần với chip nhất, tên mã Ofer, đƣợc công bố từ đầu năm Rosedale đƣợc cung cấp thử nghiệm cho khách hàng 3.3.3 Chính sách quản lí WiMAX quốc gia 56 3.3.3.1 Phổ tần việc cấp phát phổ WiMAX 802.16-2004 dựa kĩ thuật OFDM đƣợc thiết kế cho hoạt động băng tần 2-11GHz hỗ trợ lƣợc đồ điều chế thích ứng mã hóa Đây giải pháp khơng dây cho truy nhập Internet băng rộng cố định, cung cấp tƣơng tác, giải pháp phân loại sóng mang cho thiết bị đầu cuối Nó đƣợc dùng băng tần đƣợc cấp phép không cấp phép WiMAX tập hợp Profile theo IEEE 802.16 đƣợc phát triển WiMAX Forum thành viên Trong 802.16 hỗ trợ phạm vi rộng lớn tần số ( lên đến 66GHz) kích cỡ kênh 1.25MHz đến 20MHz ứng dụng LOS NLOS, PTP PMP Profile WiMAX thu hẹp phạm vi 802.16 để tập trung vào cấu hình cụ thể Lựa chọn số Profile hạn chế yếu tố cần thiết để đảm bảo tính hợp tác nhà cung cấp để tạo tính kinh tế quy mơ để giảm giá tăng thêm công nghệ hấp dẫn Lựa chọn Profile đƣợc đƣa nhu cầu thị trƣờng, tính sẵn có phổ, ràng buộc điều tiết, dịch vụ đƣợc đề nghị nhà cung cấp quan tâm Chẳng hạn, tính sẵn có phổ cho dịch vụ truy nhập khơng dây băng rộng nhiều quốc gia thúc đẩy việc tạo Profile ban đầu băng 3.5GHz Tính sẵn có phổ khơng cấp phép nhu cầu cho dịch vụ cố định định việc tạo Profile băng tần 5.8GHz Nhu cầu dịch vụ di động tính sẵn có phổ làm cho băng 2.5GHz 2.3GHz đƣợc lựa chọn làm mục tiêu cho Profile 808.16e 3.3.3.2 Việc cấp phát phổ Nhiều hệ số ảnh hƣởng đến thành công mạng không dây Các hệ số quan trọng bao gồm tính sẵn có phổ, hiệu thiết bị, chi phí thiết bị, chi phí sở hạ tầng thâm nhập ứng dụng khách hàng Hơn nữa, điều kiện hay hạn chế việc làm để phổ đƣợc sử dụng đóng vai trị quan trọng thành công công nghệ không dây Phần giải thích quy tắc quản lí việc sử dụng phổ cho thiết bị sau WiMAX hạn chế sử dụng phổ mà giới hạn dịch vụ số thị trƣờng Có nhiều tin cậy với băng phổ đƣợc thống gần nhƣ toàn cầu 2.4GHz cho thành công Wi-Fi Băng phổ phù hợp cho phép nhà sản xuất thiết bị khách hàng mang lại lợi nhuận từ kinh tế mở, nguồn cung cấp tăng 57 cách hiệu chi phí thiết bị giảm Điều đƣợc thực cách mở rộng thiết bị đƣợc thiết kế rộng rãi để sử dụng nhà không cấp phép mức công suất thấp Từ ban đầu, công nghệ đƣợc xem xét cho chu trình kiểm tra WiMAX Forum sử dụng nhiều tần số để cung cấp thay đổi rộng lớn chế độ điều tiết WiMAX Forum chọn băng phổ ban đầu cho thiết bị đƣợc chứng nhận WiMAX bao gồm dải 2.5 3.5GHz phổ không cấp phép 5.8GHz Rất nhiều thành công WiMAX xoay quanh khả nhà khai thác để tìm kiếm phổ có sẵn phù hợp Tuy nhiên, khơng có băng tần đƣợc cơng nhận tồn cầu, kinh tế mở giảm Các nhà thiết kế cho chuẩn 802.16 cố gắng để giảm bớt số vấn đề cách giảm số lƣợng cực tiểu phổ đƣợc yêu cầu cho kênh, làm cho dễ dàng để tìm băng phổ nằm phổ cấp phát có Trong 802.16, kích cỡ kênh nằm dải từ 1.75MHz đến 20MHz Ngƣợc lại, Wi-Fi yêu cầu kích cỡ kênh 20-22MHz hoạt động dải 2.4GHz 5GHz Hội nghị vơ tuyến tồn cầu WRC vào năm 2000 định rõ dải từ 2.5GHz đến 2.69GHz cho IMT-2000 nhƣng vài quốc gia OECD có phổ băng tần đƣợc sử dụng cho công nghệ băng rộng không dây nhƣ WiMAX Trong trƣờng hợp băng 3.5GHz, nhà khai thác thƣờng chọn công nghệ để thực tần số cho trƣớc Nhiều tần số ban đầu đƣợc để dành cho công nghệ băng rộng không dây mà dựa vài thành công Tuy nhiên, ngày việc phát triển 802.16 dẫn đến việc đổi nhằm vào phát triển chúng Trong nhiều quốc gia giới có hệ thống đƣợc cấp phép riêng cho truy nhập khơng dây cố định băng tần 3.5GHz, quốc gia khác nhƣ Mĩ Mexico cấp phát phổ thấp 2.5GHz cho dịch vụ băng rộng cố định di động Ví dụ, Mehico cấp phát băng 2.5-2.69GHz cho dịch vụ MMDS MDS(Truyền hình truy nhập Internet khơng dây bị hạn chế) Công nghệ băng rộng không dây Hàn Quốc tập trung băng tần 2.3GHz mà đƣợc hồn thiện chu trình kiểm tra băng tần 2.5GHz Thành công công nghệ không dây cố định mặt thƣơng mại băng tần 3.4-3.7GHz 5.8GHz bị hạn chế hoạt động liên tục radar cơng suất cao tồn cầu băng tần Bổ sung thành công 58 công nghệ làm nhẹ, mức công suất thấp hạn chế hoạt động khác chứng tỏ thuận lợi cho khả phát triển thƣơng mại hệ thống phân bổ radar Vào tháng 7/2005, Ủy ban Châu Âu thông qua băng 5.150-5.350GHz 5.470-5.725GHz đƣợc sử dụng không cấp phép dƣới điều kiện thiết bị phải sử dụng công nghệ làm nhẹ nhƣ điều khiển công suất phát TPC lựa chọn tần số động DFS để ngăn chặn thiết bị khỏi nhiễu với ngƣời dùng khác sử dụng hệ thống radar làm nhẹ Cuối cùng, số nhà khai thác giới thiệu thiết bị tiền WiMAX dải 5GHz không cấp phép cụ thể 5.8GHz Điều giải pháp không đắt đỏ cho vùng nơng thơn với mật độ dân cƣ thấp cạnh tranh sử dụng phổ Tuy nhiên, sử dụng băng không cấp phép cho dịch vụ tốn khơng phải khơng có rủi ro Điển hình, dịch vụ băng tần khơng cấp phép phải chịu đựng nhiễu từ cách dùng không cấp phép khác, điều làm chậm hay nói cách khác phá vỡ đƣờng truyền Các dịch vụ đƣợc đề nghị cho nhà kinh doanh ngƣời tiêu dùng chậm cách đáng kể hay chí hỏng việc, với diện hệ thống đƣợc phát triển nhà tham gia sử dụng tần số nhƣ Ví dụ, nhà cung cấp khơng dây nơng thôn chọn để đƣa dịch vụ dải 5.8GHz, ngƣời cạnh tranh đƣợc cho phép để thiết lập thiết bị giống hệt sử dụng băng tần có khả gây nhiễu Trong số thị trƣờng, nhà cung cấp đàu tiên vùng làm cho việc sử dụng phổ không cấp phép phải thừa nhận nhà tham gia cạnh tranh chán nản với toàn cảnh nhiễu đến dịch vụ thuộc sở hữu họ từ việc dùng chung phổ với ngƣời đƣa Trong nhà khai thác cạnh tranh tự sử dụng phổ khơng cấp phép, đƣợc sử dụng cách nhà khai thác tạo rào cản để gia nhập tạo chán nản để đầu tƣ vào sở hạ tầng cạnh tranh Điều quan trọng với nhà điều tiết, họ phải đƣơng đầu với mục đích mâu thuẫn với việc cung cấp kết nối ban đầu thúc đẩy cạnh tranh Cho phép sử dụng phổ không cấp phép cho nhà khai thac mạng nơng thơn phục vụ mục đích mở rộng kết nối đến vùng mà trƣớc chƣa đƣợc phục vụ Điều chất hạ thấp rào cản việc gia nhập với ngƣời tham gia thị trƣờng khơng chi phí để sử dụng phổ 59 Bất lợi lần phổ bị chiếm nhà cung cấp, gia nhập nhà khai thác thêm vào trở nên đắt đỏ Họ chọn hoạt động phổ giống với tiềm giảm cách lớn chất lƣợng dịch vụ cho nhà khai thác họ phải dành đƣợc phổ đƣợc cấp phép Trong vùng thành thị, cạnh tranh cho kết nối băng rộng thƣờng đến từ nhà khai thác vô tuyến hữu tuyến (DSL cáp) Tuy nhiên, nhà khai thác nông thôn thƣờng chọn nhà cung cấp không dây Một xem xét khác cho việc sử dụng phổ không cấp phép nhà điều tiết quản lí thƣờng hạn chế lƣợng công suất truyền đƣợc cho phép băng tần Hạn chế thực quan trọng băng 5.8GHz, nơi mà cơng suất cao bù lại suy hao truyền lan đƣợc kết hợp với phổ tần số cao Cuối cùng, số có phản đối tần số thấp tốt phù hợp cho vùng nông thôn băng tần 5.8GHz hệ số truyền lan chúng Điều tạo bất ổn cơng suất thích ứng, tần số truyền hình khơng đƣợc sử dụng cho việc sử dụng băng rộng không dây Một số ngƣời đƣợc cấp phép quảng bá yêu cầu phủ xem xét đề xuất cách cẩn thận để khơng tình cờ gây nhiễu đến quảng bá truyền hình lân cận 3.3.3.3 Phổ khơng cấp phép Ở Australia có số nhà cung cấp yêu cầu sử dụng công nghệ dựa chuẩn 802.16 Ban đầu tập trung vào băng phổ cấp phép 5.8GHz Ở Australia khơng có phổ không cấp phép Đối với dịch vụ truy nhập không dây WAS, nhà điều tiết đƣa số băng tần phổ có sẵn dƣới thỏa thuận giấy phép khác Với phổ 2.4GHz 5.8GHz, băng đƣợc tạo cho WAS theo điều khoản giấy phép loại Điều cung cấp môi trƣờng điều tiết “public park” Những ngƣời dùng tiếp nhận không đảm bảo bảo vệ khỏi nhiễu từ dịch vụ khác phải không gây nhiễu cho dịch vụ khác Các thiết bị giảm khả gây nhiễu thiết kế chúng công suất bị hạn chế Giấy phép loại không đƣợc sử dụng cho cá nhân riêng lẻ khơng phải trả chi phí cho giấy phép Ở nƣớc Áo băng 2.4GHz có sẵn công nghệ trung lập Tuy nhiên, vào thời điểm chƣa đƣợc biết đến WiMAX thực giao diện không gian hay không 5.8GHz sẵn 60 Ở Canada, băng 2.4GHz 5.8GHz đƣợc sử dụng cho WiMAX Cơng nghiệp Canada khơng có phổ đƣợc định cho cơng nghệ cụ thể, nhƣ WiMAX, nhƣng WiMAX đƣợc sử dụng băng tần nào, nhƣng phù hợp với hạn chế công nghệ Ở Pháp, theo lí thuyết sử dụng cơng nghệ WiMAX băng tần 2.4GHz ( băng 6.8GHz không đƣợc công khai Pháp) Tuy nhiên, có nhiều khó khăn thực tế hạn chế công suất đƣợc đƣa PIRE chuẩn ETSI Ở Nhật, MIC không cấp phát phổ cho WiMAX nhƣng có ủy ban nghiên cứu nghiên cứu MAN không dây Ở Hàn Quốc không bắt buộc chuẩn hóa cơng nghệ cho điều kiện khơng dây khơng có quy tắc riêng quản lí việc sử dụng WiMAX băng tần khơng cấp phép Ở Thụy Điển, băng tần 2.4GHz đƣợc mở cho loại công nghệ khác hệ thống WiMAX đƣợc cho phép với điều kiện tham gia vào ETSI EN 300 328 V1.5.1 Băng tần 5.470-5.7625GHz nói chung có sẵn cho hệ thống dựa WiMAX với điều kiện chúng hoàn thành yêu cầu Bƣu điện Thụy Điển đại lí Telecom định đƣa băng 5.725-5.875GHZ cho việc sử dụng BWA, phù hợp với điều kiện không cấp phép Ở Mĩ hoạt động băng tần không cấp phép với điều kiện thiết bị đáp ứng yêu cầu vận hành kĩ thuật theo nguyên tắc Part 15 áp dụng cho băng tần cụ thể mà hoạt động Ở Mehico, nhà khai thác không đƣợc phép sử dụng công nghệ WiMAX băng phổ không cấp phép Hiện nay, băng 2.4 5.8GHz không cấp phép Mehico 3.3.3.4 Phổ cấp phép Ở Australia, có phổ dự phịng cho WAS “apparatus-licensed” WAS “spectrum licensed” Khơng có phổ riêng đƣợc dự phịng cho cơng nghệ WiMAX Tuy nhiên, giấy phép phổ đƣợc định chuyên gia môi trƣờng truyền thông Australia trung lập cơng nghệ dịch vụ WiMAX thích hợp với băng 2.3GHz 3.4GHz Phổ băng 2.3GHz 3.5GHz đƣợc giữ số nhà khai thác 61 Ở Áo, cơng nghệ 3.5GHz trung lập WiMAX đƣợc sử dụng giấy phép Ở Canada, băng 2.3, 2.5 3.5GHz đƣợc sử dụng cho WiMAX Cộng nghiệp Canada khơng có phổ đƣợc định cho công nghệ cụ thể, nhƣ WiMAX, nhƣng WiMAX đƣợc sử dụng băng phù hợp với hạn chế cơng nghệ Do đó, băng khác sẵn có cho WiMAX tƣơng lai công nghệ chuẩn phát triển Ở Pháp, Các băng tần cho WiMAX bao gồm 3.4-3.8GHz Phần phổ đƣợc đƣa phần khác trình phát hành Ở Nhật, băng 4.9 5.0GHz có sẵn cho hệ thống truy nhập không dây bao gồm MAX Ở Mehico khơng có băng tần cấp phép cho WiMAX dải 2.3 hay 3.5GHz Ở Vƣơng quốc Anh, chi tiết băng phổ mà Ofcom đƣa thị trƣờng đƣợc liệt kê Kế hoach bổ sung cấu tổ chức phổ Trong dải 3.4-4.0GHz có hai giấy phép đƣợc truy cập cho phổ, Pipex UK Broadband sử dụng thiết bị WiMAX Chú ý Ofcom đƣa phổ sẵn có mà khơng có ép buộc cơng nghệ truy nhập đến băng tuân theo chuẩn giao diện không gian cụ thể (nhƣ WiMAX), băng WiMAX đƣợc sử dụng chuẩn giao diện không gian khác Ở Mĩ, giấy phép đƣợc định băng 2.3GHz 2.5GHz đƣợc sử dụng WiMAX tƣơng thích cơng nghệ khác mà sử dụng công nghệ tiền WiMAX (pre-WiMAX) đƣợc lắp đặt Băng 3.4-3.6GHz khơng sẵn có cho WiMAX Mĩ Tuy nhiên, băng 3.650-3.700GHz đƣợc ấn định cho dịch vụ di động cố định Vì thế, FCC lập kế hoạch để bán 90MHZ 1.72.1GHz, đƣợc sứ dụng cách đáng tin cậy ngƣời dành đƣợc giấy phép để cung cấp dịch vụ thông qua WiMAX nhƣ chuẩn công nghiệp đƣợc sửa đổi phép hoạt động dƣới 2GHz 3.3.3.5 Các giấy phép thừa nhận Ở Australia, ngƣời nắm giữ chủ yếu phổ băng 2.3GHz Austar (23022400MHZ), nhà cung cấp Pay TV, nhƣng không sử dụng phổ Telstra Unwired Australia giữ lƣợng đáng kể phổ Australia băng tần 62 Unwired giữ hay truy nhập vào phổ bao phủ phía đơng phía nam bờ biển Australia, vùng chiếm 95% dân cƣ Australia Personal Broadband Australia giữ giấy phép phổ băng 1900-1920MHz, sử dụng cơng nghệ iBurst khơng phải IEEE 802.16 Ở Canada, giấy phép đƣợc định cho hệ thống truy nhập không dây băng 2.3, 2.5 3.5GHz Phổ băng 2.3 3.5GHz đƣợc bán năm 2004 2005 Tổng số có 32 cơng ty đƣợc định 841 giấy phép Phổ băng 2.5GHz xuyên suốt hầu hết Canada đƣợc định vào 2000 Những ngƣời nắm giữ giấy phép bao gồm Inuksuk, SaskTel MAnitoba School Board Những ngƣời nắm giữ giấy phép khác băng tần bao gồm: Look TV, Image Wireless Skycable đƣợc cấp quyền để cung cấp dịch vụ phân phối đa điểm phƣơng tiện truy cập Internet hạn chế Các giấy phép đƣợc yêu cầu thêm tính mềm dẻo sách đƣợc xem xét Ở Pháp, có giấy phép đƣợc định cho Altitude Telecom Phổ đƣợc cấp phát tảng đến trƣớc đƣợc phục vụ trƣớc Ở Nhật, số lƣợng giấy phép không hạn chế cho băng 4.9/5.0GHz băng phải chia sẻ nhà khai thác sử dụng chức cảm nhận sóng mang Ở Hàn Quốc, dịch vụ viễn thơng dựa điều kiện thuận lợi yêu cầu giấy phép nhà nƣớc KT, STK Hanaro Telecom đƣợc thông qua giấy phép cho dịch vụ WiBro 2.3GHz vào tháng 3, 2005 Ở Hungary có nhà khai thác sử dụng hệ thống FWA bao gồm WiMAX sở giấy phép toàn quốc băng 3410-3494MHz 3510-3594MHz Ở Hy Lạp, Một số tần số 5GHz đƣợc bán cho OTE công ty khác Tuy nhiên, giấy phép không cần thiết dành riêng cho cơng nghệ WiMAX Điểm qua tình hình số quốc gia giới việc triển khai quản lí WiMAX, ngồi cịn nhiều quốc gia khác bạn tham khảo thêm tài liệu liên quan 3.3.3.6 Phổ tính di động Khi ngƣời nói WiMAX nhƣ cơng nghệ đánh thủng, họ thƣờng quy vào ảnh hƣởng WiMAX phù hợp cho mạng truyền thông di động cố định truyền thống WiMAX chứng tỏ tốt việc đánh thủng thoại truyền 63 thống cung cấp dịch vụ thoại di động cố định cho thuê bao liệu qua VoIP Một số nhà khai thác đƣờng dây cố định khơng có mạng di động riêng họ quan tâm đến công nghệ nhƣ cách để gia nhập thị trƣờng thoại di động mà ăn mòn khách hàng họ Các nhà khai thác di động, mặt khác phải cẩn thận với cơng nghệ mà khơng cung cấp tính tƣơng tác với mạng có đe dọa đến việc ăn mịn giá trị đầu tƣ lớn họ mạng 3G Thực tế, nhiều thành công WiMAX- biến thể di động đặc biệt- phụ thuộc vào việc bổ sung dịch vụ thoại qua WiMAX Trong chuẩn 802.16 hứa hẹn truy nhập liệu di động tốc độ cao, nhiều hạn chế nhiều nƣớc OECD cách sử dụng công nghệ băng phổ cho trƣớc Băng 5GHz đƣợc mở cho sử dụng không cấp phép số quốc gia nhƣng dải tần số cao phù hợp với truy nhập băng rộng cố định dịch vụ di động Do băng 5.725-5.825GHz phù hợp cho ISP không dây sở để đƣa truy nhập cố định điểm-đa điểm Dải tần số thứ hai đƣợc bao phủ chứng nhận WiMAX ban đầu băng tần 3.5GHz Các nhà điều tiết vô tuyến quốc tế định băng tần 3.4-3.6GHz cho dịch vụ tảng radar công suất cao hoạt động khắp giới băng tần Trong nhiều nƣớc OECD băng tần 3.5GHz đƣợc cấp phát cho sử dụng không dây cố định, điều tối ƣu cho sử dụng WiMAX đƣợc cấp phép Tuy nhiên, băng 3.5GHz bị giới hạn cho triển khai cố định nhiều nƣớc OECD khơng thể khai thác để đƣa dịch vụ để thay hoàn toàn thoại di động mà khơng có thay đổi điều tiết Ví dụ Thụy Điển, dải từ 3.4-3.6GHz đƣợc mở cho truy nhập không dây cố định không rõ ràng cơng nghệ nhƣng tính di động đƣợc cho phép tế bào.Các chuyển giao không ngắt quãng trạm gốc BS không đƣợc cho phép Vƣơng Quốc Anh có hạn chế tƣơng tự, băng 3.5GHz 5.8GHz bị giới hạn cho hoạt động cố định, nhà điều tiết, Ofcom làm việc để khắc phục hạn chế này.Các công nghệ hoạt động băng tần nơi mà hạn chế tính di động nơi đƣợc phục vụ cạnh tranh với dịch vụ DSL cáp di động Cuối băng tần 2.5GHz ( 2.3Ghz Hàn Quốc) đƣa hội cho thoại qua WiMAX nƣớc mà không dành sẵn băng tần, hay phần rộng lớn 64 cho dịch vụ khác Công nghệ băng rộng không dây Hàn Quốc đƣa tốc độ đủ nhanh để hỗ trợ VoIP đến ngƣời dùng thiết bị di động băng tần 2.3GHz Các nƣớc nhƣ Mĩ Mexico có phổ đƣợc cấp phép để hoạt động băng 2.5GHz mà đầy tiềm để sử dụng cho thoại Ở Mĩ, băng tần 2.5GHz đƣợc cấp phép để sử dụng công nghệ MMDS ngày sẵn dùng cho dịch vụ di động Các giấy phép băng tần đạt đƣợc công ty để xây dựng mạng WiMAX tƣơng lai Có ba dải phổ ban đầu đƣợc kiểm tra cho thiết bị WiMAX trạng thái điều tiết nhiều quốc gia mà thân chúng không giúp đỡ cho việc cung cấp thoại qua WiMAX di động (Vo-WiMAX) Các công nghệ WiMAX khơng đƣợc sử dụng cho nhiều nƣớc OECD băng tần 2.5GHz trừ WiMAX cuối đƣợc chấp nhận dƣới điều khiển IMT-2000 Tuy nhiên nhiều thành viên củ WiMAX Forum nhƣ Intel thúc đẩy nhà điều tiết để tăng thêm phổ sẵn có, cụ thể dải quanh 2GHz Sự quan tâm đặc biệt phổ dƣới 1GHz có giá trị cho băng rộng không dây với di chuyển từ truyền hình mặt đất tƣơng tự sang truyền hình số 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 3.4.1 Tình hình chung Hiện Việt Nam có bốn doanh nghiệp đƣợc Bộ Bƣu Viễn thơng cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX Tổng công ty bƣu viễn thơng VN (thử nghiệm WiMAX cố định Fixed di động Mobile), Tổng công ty truyền thông đa phƣơng tiện VTC (tập trung vào dịch vụ hình, ví dụ IPTV), Tổng cơng ty viễn thơng qn đội Viettel (WiMAX di động) Công ty cổ phần viễn thông FPT Telecom FPT đăng ký Fixed Mobile WiMAX nhƣng chi phí triển khai tốn kém, đối tƣợng ban đầu công ty khách hàng có thu nhập cao WiMAX với mạnh phủ sóng Internet rộng, khơng vào địa hình phẳng hay hiểm trở, nên phù hợp cho việc phổ cập Internet băng thông rộng miền đất nƣớc, kể vùng sâu, vùng xa Việt Nam WiMAX đƣợc coi công nghệ lý tƣởng cho tồn khu vực Đơng Nam Á , giúp nƣớc khu vực thực mục tiêu cấp thiết nhƣ: Chính phủ điện tử, Phát triển giáo dục y tế, Phát triển nông nghiệp Gồm loại hình: WiMAX cố định (Fixed WiMAX) WiMAX di động (Mobile WiMAX), công nghệ trở thành phổ biến toàn thiết bị: máy 65 tính, điện thoại di động, PDA vào năm 2007 WiMAX cố định có tốc độ tƣơng đƣơng với ADSL (256/512/1024/2048 ) không cần phải dây dẫn đến nhà thuê bao Ngƣời dùng đầu cuối cần mua thiết bị Indoor WiMAX (kích thƣớc modem ADSL), cắm dây mạng dùng đƣợc Internet tốc độ cao Ngồi ra, WiMAX cố định thay đƣờng truyền leased-line DN Bốn nhà cung cấp Việt Nam (VNPT, FPT, VTC Viettel) đƣợc cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX cố định, tần số 3,3GHz đến 3,4GHz Dự kiến, năm 2007, Bộ BCVT cấp phép cung cấp dịch vụ WiMAX di động WiMAX di động triển vọng lớn WiMAX Với công nghệ này, ngƣời dùng đầu cuối đƣợc sử dụng Internet tốc độ cao lên đến 1Mbps, nơi vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km Thiết bị đầu cuối dịch vụ WiMAX di động card PCMCIA, USB, đƣợc tích hợp sẵn vào chip máy tính (kiểu nhƣ cơng nghệ Centrino Intel) Tuy nhiên, WiMAX cơng nghệ hồn toàn Việt Nam, hệ thống phải đƣợc đầu tƣ xây dựng tồn Cịn mạng thơng tin di động lại có sẵn sở hạ tầng để triển khai dịch vụ kết nối Internet không dây Hiện chƣa có số liệu so sánh kinh phí thiết lập WiMAX với việc nâng cấp mạng di động để triển khai Internet tốc độ cao Một "điểm yếu" khác WiMAX giá thiết bị đầu cuối cho ngƣời sử dụng cịn cao, phần số lƣợng nhà sản xuất khơng nhiều Bên cạnh đó, khả linh hoạt (flexibility) WiMAX khiến cho việc chuẩn hố thiết bị khó đồng 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai Những ứng dụng cơng nghệ không dây băng rộng hệ đƣợc cung cấp thí điểm tháng (từ tháng đến tháng 12), sử dụng trạm phát khoảng 20 trạm kết nối dân dụng Bản ghi nhớ thực dự án đƣợc VDC, Intel USAID ký sáng Hà Nội Intel, Công ty Điện toán truyền số liệu (VDC) Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) hợp tác với dự án kéo dài tháng công nghệ băng rộng không dây cố định đƣợc sử dụng Fixed WiMAX 802.16 - 2004 Rev.d với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz 66 Có 18 địa điểm Lào Cai đƣợc lựa chọn tham gia thử nghiệm gồm trƣờng học, số sở y tế, điểm bƣu điện văn hoá xã, ủy ban xã, doanh nghiệp vừa nhỏ gia đình nơng dân chƣa tiếp xúc với công nghệ đại Các dịch vụ đƣợc đƣa vào thử nghiệm thoại Internet tốc độ cao Dự án có tổng chi phí khoảng 500.000 - 600.000 USD, USAID hỗ trợ 250.000 USD Ơng Vũ Hoàng Liên, Giám đốc VDC, cho biết: "Việc triển khai đồng với chƣơng trình Internet bƣu điện, Bƣu Viễn thơng xây dựng vào năm 1998, nhằm phát triển nhiều hội tiếp cận công nghệ nhƣ trung tâm văn hóa cho ngƣời dân địa phƣơng nhóm dân tộc thiểu số" Theo nhà cung cấp dịch vụ, chƣơng trình khác giai đoạn lập kế hoạch sử dụng vệ tinh để kết nối, mở rộng WiMAX đến vùng xa khó đến đƣờng Sự hợp tác phần chƣơng trình băng thơng rộng châu Á (Asian Broadband Campaign - ABC) Intel Hãng cung cấp kiến thức sâu rộng băng thông rộng không dây, công nghệ silicon dịch vụ công nghệ cho phủ, nhà quản lý thơng tin liên lạc, quan thuộc lĩnh vực giáo dục, y tế nông nghiệp nhƣ nhà cung cấp viễn thông nhằm giúp chuẩn bị thực thử nghiệm cơng nghệ WiMAX So với cơng nghệ có dây mạng khơng dây có chi phí thấp xây dựng nhanh hơn, nhà cung cấp dịch vụ linh động việc mang đến cho cộng đồng thiếu dịch vụ kinh tế tri thức đại toàn cầu với mức chi phí vừa phải Phương án thực 3.4.2.1 Lựa chọn tần số thiết bị WiMAX Lựa chọn tần số VNPT đƣợc MPT cho phép thử nghiệm khoảng: o Đoạn băng tần thứ nhất: 3335.5-3342.5MHz o Đoạn băng tần thứ hai: 3365.5-3392.5MHz o Phƣơng thức song công: FDD TDD Căn theo tài liệu thiết bị đƣợc lựa chọn thử nghiệm (Alvarion-BreezeMAX 3000) vào giải tần số VNPT đƣợc cấp, dự án thử nghiệm WiMAX lựa chọn thiết bị hoạt động giải tần số nhƣ sau: 67  Band F: Tx=3331-3335MHz; Rx=3381-3400Mhz  Độ rộng kênh truyền: 3.5MHz  Phƣơng thức song công: FDD Lựa chọn thiết bị WiMAX Lựa chọn thử nghiệm thiết bị hãng Alvarion có thƣơng hiệu BreezeMAX (theo khuyến nghị Intel kinh nghiệm VDC) BreezeMAX, mặt thƣơng mại đời từ 2004, đƣợc triển khai 130 nhà khai thác 30 quốc gia BreezeMAX giải pháp WiMAX thƣơng mại đƣợc chứng minh cao cấp lần đƣa CPE đƣợc trang bị chip WiMAX giao diện băng rộng Intel PRO/Wireless 5116 Đƣợc xây dựng từ tảng dựa chuẩn IEEE 802.16-2004, BreezeMAX hỗ trợ dịch vụ cố định, mang xách di động với đƣờng truyền tốt cho công nghệ di động WiMAX bật dựa chuẩn IEEE 802.16e BreezeMAX đƣợc thiết kế cho nhiều tần số băng tần cấp phép không cấp phép từ 2GHz đến 6GHz hoạt động hai chế độ song công FDD TDD Hệ thống với độ nhạy tuyệt vời công nghệ vô tuyến OFDM đứng đầu thị trƣờng, đủ mạnh để hoạt động điều kiện kênh truyền bất lợi đƣờng truyền không tầm nhìn thẳng Với cơng suất cao đƣợc hỗ trợ phân tập công nghệ anten thông minh, BreezeMAX cho phép sử dụng CPE tự lắp đặt nhà môi trƣờng thành thị đông đúc vùng ven thành thị Các CPE BreezeMAX đƣợc trang bị bở chip PRO/Wireless 5116 Intel phát dịch vụ truy nhập băng rộng đến phạm vi rộng khách hàng bao gồm vùng dân cƣ, tòa nhà văn phòng nhỏ, doanh nghiệp lớn vv 3.4.2.2 Sơ đồ triển khai thực tổng thể Hệ thống trạm gốc WiMAX đƣợc lắp đặt cột anten Bƣu điện tỉnh Lào Cai Tại đây, điểm truy nhập WiMAX đƣợc cấp đƣờng ADSL với tốc độ 8Mbps từ POP VDC Lào Cai Hệ thống cịn có NMS Server chạy phần mềm BreezeLITE để quản lí giám sát CPE Một Voice Gatway để chuyển lƣu lƣợng VoIP đến mạng PSTN ngƣợc lại Tín hiệu IP sau qua điểm truy nhập WiMAX đƣợc chuyển đổi thành tín hiệu sóng truyền đến CPE Các CPE sau nhận đƣợc tín hiệu sóng 68 WiMAX chuyển đổi thành tín hiệu IP cung cấp truy nhập Internet cho PC ứng dụng dựa Internet nhƣ VoIP Router+ Modem Switch FXO Điểm truy nhập Wimax PSTN FXO Voice Gatway NMS Server Wimax CPE Wimax CPE (Breeze LITE) Switch Switch IP SIP Phone IP SIP Phone PC PC Hình3.2 : Sơ đồ kết nối tổng thể 3.4.2.3 Triển khai trạm gốc (BS) Độ cao anten đặt độ cao 80m cột anten bƣu điện tỉnh Độ dài khoảng 200m Các công việc thực hiện: Lắp đặt anten BTS độ cao 80m cột anten Lắp đặt dây tín hiệu vào phịng máy Đảm bảo hệ thống nguồn UPS Cài đặt đƣờng trung kế Internet cho trạm BTS, phối hợp thực bên Cài đặt hệ thống Mail server Cài đặt hệ thống VoIP Cài đặt hệ thống NMS 69 Router+ Modem 117m ADSL Internet upload: 1Mbps 34Mbps Switch DSLAM/BRAS Anten nhiều hướng Wimax 80m Download: 8Mbps FXO PSTN FXO Voice Gatway NMS Server Điểm truy nhập Wimax 90m (Breeze LITE) Hình 3.3: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 3.4.2.4 Triển khai đầu cuối Tại điểm đầu cuối, thiết bị cho ngƣời dùng gồm hai phần: Khối trời: Anten lắp trời, hƣớng tháp anten Bƣu điện Tỉnh Anten nằm tầm nhìn thẳng LOS khơng tầm nhìn thẳng NLOS Ngồi ra, nguồn ni cho thiết bị ngồi trời đƣợc đƣa qua đƣờng cáp tín hiệu CAT5 nên thuận tiện cho việc lắp đặt Khối nhà: Đƣợc đặt nhà ngƣời dùng đầu cuối Thiết bị có chức nhƣ Router Thiết bị ngồi trời thiết bị nhà đƣợc kết nối với dây cáp truyền tín hiệu điện (theo chuẩn CAT5) Thiết bị nhà đƣợc nối với Switch sau đƣợc nối tới máy tính thiết bị điện thoại VoIP 70 Anten Wimax (ODU) Sóng Wimax Wimax CPE (IDU) Switch IP SIP Phone PC PC PC Hình 3.4: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 3.4.2.5 Phương án triển khai ứng dụng VoIP Ứng dụng VoIP đƣợc thử nghiệm triển khai cách độc lập với thiết bị mạng truyền dẫn WiMAX Việc ứng dụng VoIP đƣợc triển khai cách độc lập có ý nghĩa quan trọng với lí do: Khi WiMAX đƣợc triển khai thành dịch vụ WiMAX CPE nhà sản xuất thiết bị khác sản xuất, phụ thuộc thiết bị khó cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng WiMAX nhƣ VoIP Về mơ hình ứng dụng đầu cuối đƣợc trang bị một vài điện thoại IP điện thoại cầm tay IP Các máy điện thoại đƣợc đánh số nội gọi lẫn Khi máy điện thoại IP thực gọi đến thuê bao PSTN bấm số mở rộng sau bấm số cần gọi Khi thuê bao từ PSTN, di động muốn gọi đến điện thoại IP trƣớc hết cần quay số đến hai đƣờng đƣợc kết nối với Voice Gatway, sau bấm số điện thoại IP cần gọi Tại Lào Cai Tại Lào Cai Voice Gatway Wimax CPE FXO Điểm truy nhập WiFi FXO Sóng Wimax Điểm truy nhập Wimax Phía trạm gốc Internet Điện thoại cầm tay Wimax CPE Điện thoại Tại Phía người dùng đầu cuối Chuyển mạch mềm SIP Hình 3.5: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP 71 Cơ chế làm việc mạng VoIP dự án thử nghiệm nhƣ sau: Tại VDC đặt SIP Server (phần mềm thiết bị phần cứng USAID trang bị), SIP Server có nhiệm vụ trao đổi tín hiệu gọi quản lí thuê bao điện thoại IP Phần mềm đƣợc cung cấp với giấy phép sử dụng năm Khi điện thoại IP muốn gọi lẫn muốn gọi mạng PSTN truy nhập đến SIP Server để biết đƣợc địa IP đích đến, sau hai thiết bị gọi đƣợc gọi làm việc trực tiếp lẫn thơng qua giao thức RTP theo mơ hình ngang hàng Số lƣợng thuê bao VoIP không 40 thuê bao Số lƣợng đƣờng thoại kết nối tới mạng PSTN đƣờng Các đƣờng PSTN làm trung kế đƣợc cấu hình cho phép sử dụng cho gọi nội tỉnh Lao Cai hai chiều Bên cạnh thiết bị điện thoại IP SIP, dự án tiến hành thử nghiệm máy điện thoại cầm tay WiFi VoIP Đây thiết bị cầm tay, kết nối tới điểm truy nhập WiFi để thiết lập gọi VoIP Vì ứng dụng VoIP ứng dụng nhạy cảm thời gian nên việc áp dụng công nghệ WiMAX WiFi để chạy ứng dụng hội tốt để thử nghiệm tích hợp công nghệ thoại qua kết nối không dây 72 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu cơng nghệ WiMAX từ đƣa Nhìn tổng quan chi tiết kĩ thuật, đặc điểm lớp vật lí PHY lớp MAC cơng nghệ Bên cạnh khả ứng dụng WiMAX vùng khác khó khăn trƣớc cạnh tranh cơng nghệ khác Truy nhập băng rộng nói chung WiMAX nói riêng ngày trở nên cần thiết mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ Vì việc cải thiện phát triển công nghệ điều thiết yếu Đặc biệt WiMAX vấn đề bảo mật mở nhiều thách thức đòi hỏi nhà nghiên cứu bổ sung nâng cấp để mang lại an tồn cho mạng sử dụng WiMAX cơng nghệ mới, việc khai thác ƣu điểm nhƣ hạn chế khuyết điểm để ứng dụng phù hợp cho mơi trƣờng cụ thể mục tiêu nhiệm vụ hàng đầu Về bản, nội dung đƣợc giới thiệu đồ án cụ thể nhƣ sau: Chƣơng I giới thiệu chung cơng nghệ truy nhập băng rộng nói chung, q trình phát triển, cơng nghệ chủ chốt nhƣ tổ chức hãng hàng đầu giới nghiên cứu khai thác mạng, cung cấp thiết bị Ở chƣơng trình bày nét chuẩn nhƣ IEEE 802.16 - 2001, IEEE 802.16a - 2003, IEEE 802.16c - 2002 Cuối so sánh WiMAX với WIFI Chƣơng II vào giới thiệu WiMAX di động, trình đời khái niệm WiMAXdi động, sau tập trung chi tiết vào đặc điểm lớp vật lí, lớp MAC với chi tiết kĩ thuật cụ thể nhƣ sử dụng công nghệ OFDM cho cố định SOFDMA cho di động, đặc điểm giao thức lớp bảo mật, lớp vô quan trọng mang lại tính an tồn cho mạng, hạn chế lớp bảo mật đƣa giải pháp cho Ở mảng di động cố định địi hỏi cơng nghệ vơ tuyến khác đặc biệt với lĩnh vực di động yêu cầu khắt khe nhằm trì kết nối liên tục di chuyển Chƣơng III Phần đầu tóm lƣợc đặc điểm WiMAX, thời thách thức Đặc biệt so sánh WiMAX Wi-Fi công nghệ truy nhập băng rộng không dây phát triển có nhiều tiềm năng, rút ƣu khuyết 73 điểm công nghệ để nhằm tối ƣu môi trƣờng phù hợp Mặt khác, WiMAX tồn hai chuẩn cho hai mảng khác nhau, mảng di động mảng cố định đƣa so sánh hai chuẩn nhằm rút hƣớng phát triển cho WiMAX Vì khả kiến thức thân nhiều hạn chế nên sau thời gian tìm hiểu, nội dung mà em đƣa khóa luận chƣa thật đầy đủ cịn nhiều thiếu sót Em chƣa đƣa đƣợc cách đầy đủ đặc điểm kĩ thuật WiMAX, chƣa đƣa đƣợc hiệu WiMAX, cụ thể định hƣớng phát triển tƣơng lai, Vì sau tham khảo khóa luận mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy cô giáo nhƣ bạn sinh viên để giúp em hồn thiện mặt kiến thức nhƣ đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy cô giáo tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận thời gian sớm với nội dung kiến thức đầy đủ Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn Nguyễn Văn Cƣờng góp ý, giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Vũ Hoàng An 74 Tài liệu tham khảo Tài liệu: Abdallah(2009), Broad Brand Access Network, New York, Publishing Company Springer Nguyễn Văn Đức(2006), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, Hà Nội, Khoa học kĩ thuật, Intel(2004), A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies, Technical White Paper T.S Phạm Công Hùng(2007), Giáo trình thơng tin di động ,Hà Nội, Khoa học kĩ thuật Syed Ahson(2008), WiMAX Standards and Sercurity, Ohio, CRC Press John Wiley and Sons(2007),WiMAX Technology for Boardband Wireless Access,New Jersey, NXB Wiley, Website: https://www.tutorialspoint.com https://www.wikipedia.org https://www.computerweekly.com http://www.WiMAXforum.org https://www.rohde-schwarz.com https://voer.edu.vn http://www.taichinhdientu.vn http://www.cuctanso.vn dantri.com.vn 10 https://www.aptechvietnam.com.vn Và số nguồn khác