Giống như Wi Fi, WiMax có thể cung cấp kết -nối băng thông rộng cho các khách hàng sử dụng máy tính xách tay trong phạm vi điểm nóng truy nhập hoặc trong cả một tòa nhà có thể di chuyển
PHẠM VĂN HẠNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ==== ==== LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ WIMAX CÁC VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG PHẠM VĂN HẠNH 2006 – 2008 HÀ NỘI 2008 HÀ NỘI - 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204993381000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ==== ==== LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ WIMAX CÁC VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: PHẠM VĂN HẠNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM MINH HÀ HÀ NỘI - 2008 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình luận văn trước Tác giả luận văn 12 MỞ ĐẦU Mạng không dây bước tiến lớn ngành máy tính Dấu mốc quan trọng cho mạng không dây diễn tiến trình đến chuẩn chung khởi động Trước nhà cung cấp thiết bị khơng dây dùng cho mạng LAN phát triển sản phẩm độc quyền, thiết bị hãng liên lạc với thiết bị hãng khác Nhờ thành công mạng hữu tuyến Ethernet, số công ty bắt đầu nhận việc xác định chuẩn khơng dây chung quan trọng Vì người tiêu dùng dễ dàng chấp nhận cơng nghệ họ khơng cịn bị bó hẹp sản phẩm dịch vụ hãng cụ thể Chuẩn không dây thức ban hành năm 1997 Sau có hai phiên chuẩn, 802.11b (hoạt động băng tần 2,4GHz) 802.11a (hoạt động băng tần 5,8GHz), phê duyệt Vào tháng 8/1999, liên minh tương thích Ethernet khơng dây WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) thành lập sau đổi tên thành liên minh Wi-Fi Mục tiêu hoạt động tổ chức WECA xác nhận sản phẩm nhà cung cấp phải tương thích thực với Như công nghệ kết nối cục không dây chuẩn hóa, có tên thống Wi-Fi Những người ưa thích Wi-Fi tin cơng nghệ gạt lề hết kỹ thuật kết nối không dây khác Tuy nhiên, vài năm gần dây, hệ mạng dựa công nghệ WiMax, hay gọi theo tên kỹ thuật 802.16, đời trở lên phổ dụng Wimax phiên phủ song diện rộng Wi-Fi Với thông lượng tối đa lên tới 70Mbit/s tầm xa lên tới 50km, so với 100m Wi-Fi Ngoài Wi-Fi cho phép truy nhập nơi cố định có thiết bị hotspot (giống hộp điện thoại cơng cộng) WiMax bao trùm thành 13 phố nhiều tỉnh thành giống mạng điện thoại di động Một tương lai hứa hẹn đón chờ WiMax Đứng truớc xu phát triển đó, học viên lựa chọn đề tài nghiên cứu mạng không dây băng thông rộng WiMax, nhằm chuẩn bị kiến thức cần thiết, làm chủ cơng nghệ để sẵn sang đáp ứng yêu cầu Mục đích đề tài: - Nghiên cứu mạng không dây băng thông rộng WiMax để tìm hiểu cơng nghệ mạng chuẩn bị triển khai đưa vào khai thác Việt Nam Đối tuợng phạm vi đề tài: - Nghiên cứu mạng không dây băng thông rộng WiMax - Nghiên cứu tiêu chuẩn 802.16 – tiêu chuẩn mà mạng WiMAX sử dụng - Nghiên cứu tình hình triển khai ứng dụng cơng nghệ WiMax giới Việt Nam Một ví dụ cụ thể triển khai thử nghiện dự án VNPT tỉnh Lào Cai Đánh giá, nhận xét mặt công nghệ, kỹ thuật hiệu kinh doanh công nghệ WiMax Bố cục luận văn - Ngoài phần mở đầu kết luận, luân văn bao gồm chương Chương 1: Giới thiệu mạng không dây băng thông rộng WiMax - Chương giới thiệu mạng WiMax, kiến trúc, mơ hình hoạt động, băng tần sử dụng…cũng dịch vụ WiMax Chương trình bày phát triển tiêu chuẩn 802.16, đồng thời so sánh mạng WiMax với mạng Wi-Fi 14 Chương 2: Chuẩn IEEE 802.16 - Trình bày chi tiết chuẩn 802.16 sử dụng cho mạng WiMax cố định Cụ thể lớp vật lý, phân lớp MAC, vấn đề bảo mật, QoS chuẩn 802.16 Chương 3: Triển khai ứng dụng công nghệ WiMax - Trìng bày tình hình triển khai ứng dụng mạng WiMax giới Việt Nam Dự án thử nghiệm triển khai ứng dụng công nghệ WiMAX tỉnh Lào Cai Tập đồn Bưu Viễn thông Việt Nam (VNPT) Đánh giá nhận xét mặt công nghệ, kỹ thuật hiệu kinh doanh cơng nghệ WiMax KẾT LUẬN: Trình bày kêt luận số vấn đề quan tâm nghiên cứu tiếp MỤC LỤC MỤC LỤC Các thuật ngữ viết tắt Danh mục hình 10 Danh mục bảng 11 MỞ ĐẦU 12 Chương 1: Giới thiệu mạng không dây băng thông rộng WiMAX 15 1.1 Giới thiệu mạng cục không dây 15 1.2 Giới thiệu mạng không dây băng thông rộng WiMAX 17 1.3 Kiến trúc mạng không dây băng thông rộng WiMAX 18 1.3.1 Mục tiêu công nghệ WiMAX 19 1.3.2 Cơ chế hoạt động WiMAX 22 1.3.3 Mơ hình ứng dụng WiMAX 25 1.3.3.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) 25 1.3.3.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 26 1.3.4 Các chuẩn WiMAX 26 1.3.4.1 Tiêu chuẩn 802.16 – 2004 26 1.3.4.2 Tiêu chuẩn 802.16e 27 1.3.5 Băng tần dành cho WiMAX 27 1.3.5.1 Băng tần không cấp phép 28 1.3.5.2 Băng tần cấp phép 29 1.3.6 Phương thức điều chế 32 1.3.6.1 Phương thức OFDM 32 1.3.6.2 Phương thức OFDMA 34 1.3.7 Quản lý chất lượng dịch vụ 36 1.3.8 Bảo mật 36 1.4 Các dịch vụ ứng dụng mạng WiMAX 36 1.4.1 Mạng riêng 37 1.4.1.1 Các nhà cung cấp dịch vụ không dây Backhaut 38 1.4.1.2 Các mạng Ngân hàng 39 1.4.1.3 Mạng Giáo dục 40 1.4.1.4 An tồn cơng cộng 41 1.4.1.5 Liên lạc khơi 43 1.4.1.6 Ghép nối trường đại học, cao đẳng 44 1.4.1.7 Xây dựng liên lạc tạm thời 44 1.4.1.8 Các cơng viên giải trí 46 1.4.2 Mạng công cộng 46 1.4.2.1 Mạng truy nhập nhà cung cấp dịch vụ không dây 47 1.4.2.2 Kết nối nông thôn 48 1.5 So sánh công nghệ WiMAX Wi-Fi 49 1.6 Kết luận 50 Chương Tổng quan tiêu chuẩn IEEE 802.16 51 2.1 Mở đầu 51 2.2 Sự phát triển tiêu chuẩn 802.16 52 2.2.1 Tiêu chuẩn 802.16 – 2001 52 2.2.2 Tiêu chuẩn 802.16c – 2002 53 2.2.3 Tiêu chuẩn 802.16a – 2003 53 2.2.4 Tiêu chuẩn 802.16 – 2004 54 2.2.5 Tiêu chuẩn 802.16e phạm vi mở rộng 54 2.3 Các phân lớp giao thức phạm vi tiêu chuẩn IEEE 802.16 55 2.4 Lớp vật lý (PHY) 57 2.4.1 Các hệ thống dải tần số 10 – 66 GHz 57 2.4.2 Các hệ thống dải tần số – 11 GHz 58 2.4.3 Qúa trình kiểm sốt lỗi 59 2.4.3.1 Phương pháp hiệu chỉnh lỗi tiếp tới 59 2.4.3.2 Phương pháp yêu cầu tái truyền tải tự động 60 2.4.4 Quá trình định khung (Framing) 60 2.4.4.1 Khung phụ đường xuống 60 2.4.4.2 Khung phụ đường lên 65 2.4.5 Phân lớp phụ hội tụ truyền tải (TC) 67 2.5 Phân lớp kiểm sốt truy nhập mơi trường truyền thơng (MAC) 67 2.5.1 Số định hướng kết nối 68 2.5.2 Dữ liệu MAC PDU 69 2.5.2.1 Mô tả PDU 69 2.5.2.2 Cấu trúc MAC PDU 71 2.5.3 Các phân lớp phụ 73 2.5.3.1 Phân lớp phụ hội tụ (CS) 73 2.5.3.2 Phân lớp phụ có phần chung với phân lớp MAC (MAC CPS) 74 2.5.3.3 Phân lớp phụ thuộc tính riêng 75 2.5.4.Kiểm sốt liên kết sóng vơ tuyến 75 2.5.5 Khởi tạo truy nhập mạng 76 2.5.5.1 Quét (Scanning) đồng hoá đường xuống 77 2.5.5.2 Các tham số truyền tải thu nhận 77 2.5.5.3 Điều chỉnh nguồn điện xếp truyền tải 77 2.5.5.4 Thoả thuận công suất xử lý 78 2.5.5.5 Trạm thuê bao quyền thực thi trao đổi 78 2.5.5.6 Đăng ký 79 2.5.5.7 Thiết lập khả kết nối giao thức Internet (IP) 79 2.5.5.8 Thiết lập ngày 79 2.5.5.9 Truyền tham số toán tử 79 2.5.5.10 Thiết lập kết nối 80 2.5.6 Những cấp phát (Grants) yêu cầu độ rộng dải tần 80 2.5.6.1 Cấp phát kết nối (GPC) 81 2.5.6.2 Cấp phát SS (GPSS) 81 2.5.7 Các yêu cầu độ rộng dải tần 82 2.5.7.1 Các giai đoạn yêu cầu 82 2.5.7.2 Phần đầu yêu cầu độ rộng dải tần 83 2.5.7.3 Yêu cầu công (Piggyback Request) 83 2.5.8 Kiểm sốt vịng (Polling) 83 2.5.9 Các dịch vụ lớp lịch trình đường lên 84 2.5.9.1 Dịch vụ cấp phát cách tự nguyện 84 2.5.9.2 Dịch vụ kiểm sốt vịng thời gian thực 85 2.5.9.3 Dịch vụ kiểm soát vịng thời gian khơng thực 85 2.5.9.4 Dịch vụ có nỗ lực cao (Best Effort Service) 86 2.5.10 Chất lượng dịch vụ 86 2.5.11 Bảo mật 88 2.5.11.1 Mã hố liệu gói tin 89 2.5.11.2 Giao thức quản lý khóa 90 2.5.11.3 Những liên hợp bảo mật 91 2.6 Kết luận 91 Chương Triển khai ứng dụng công nghệ WiMAX 92 3.1 Các yếu tố cần quan tâm triển khai công nghệ WiMAX 92 3.1.1 Phân vùng dân cư 92 3.1.2 Các dịch vụ cung cấp 94