Công nghệ wimax và á giải pháp triển khai ứng dụng tại phú thọ

Đối với cỏc khu vực địa lý đặc thự như vựng cao, hải đảo…… 90 KẾT LUẬN……….……… 91 Trang 6 3G 3rd Genneration of Mobile networks Mạng di động thế hệ thứ 3 3-DES Tripple - Data Encryption

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI

-   

-HÀ THẾ HÙNG

CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TẠI PHÚ THỌ

Chuyên ngành: Công nghệ thông tin

Hà Nội - 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-   

-HÀ THẾ HÙNG

CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TẠI PHÚ THỌ

Chuyên ngành: Công nghệ thông tin

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THÚC HẢI

Trang

Mục lục

Danh mục từ viết tắt

Danh mục bảng biểu

Danh mục hình vẽ

Mở đầu 1

Chương I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY IỚI THIỆU VỀ G CÔNG NGHỆ WIMAX 3

1.1 Tổng quan về mạng không dây băng rộng 3

1.1.1 Các khái niệm về mạng không dây 3

1.1.2 Tầm quan trọng của hệ thống mạng không dây 6

1.1.3 So sánh giữa mạng không dây và mạng có dây 7

1.1.4 T i sao chúng ta l i lạ ạ ựa chọn m ng không dây ạ 7 1.1.5 Các ứng dụng của mạng không dây 8

1.2 Giới thiệu về công nghệ WiMAX 9

1.2.1 Công nghệ WiMAX 9

1.2.2 Các chuẩn IEEE 802.16 tiêu biểu 15

1.2.3 So sánh tóm tắt các chuẩn IEEE 802.16 cơ bản 19

1.2.4 WiMAX có cạnh tranh với HiperMAN của ETSI ? 19

1.3 Tần số làm việc và độ rộng kênh truyền trong Wimax 20

1.4 Cấu hình mạng 21

1.4.1 Cấu hình điểm điểm PP- 21

1.4.2 Cấu hình điểm - đa điểm PMP 21

1.4.3 Cấu hình mắt lưới MESH 21

Chương II: LỚP PHY VÀ MAC CỦA CHUẨN IEEE 802.16 23

2.1 Lớp vật lý PHY 23

2.2 Lớp MAC trong chuẩn IEEE 802.16a 27

2.2.2 Lớp con phần chung (common part sublayer) 29

2.2.3 Lớp con bảo mật 34

2.3 Lớp con hội tụ truyền 36

Chương III: MÔ HÌNH ỨNG DỤNG TỔNG THỂ CỦA WIMAX VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM TẠI LÀO CAI 37 3.1 Mô hình kết nối tổng quát 37

3.1.1 Trạm gốc – WiMAX Base Station 37

3.1.2 Trạm thuê bao 39

3.1.3 Trung tâm quản lý 39

3.2 Mô hình ứng dụng của Wimax 40

3.3 Các thiết bị cần thiết để triển khai mạng WiMAX ……… 42

3.3.1 Trạm gốc – WiMAX Base Station 42

3.3.2 Trạm thuê bao 43

3.3.3 Trung tâm quản lý 43

3.4 Dự án thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Lào Cai 44

3.4.1 Mô hình triển khai thử nghiệm WiMAX pha 1 tại TP Lào Cai… … 46

3.4.1.1 Mô tả hệ thống thiết bị đã được triển khai lắp đặt … 46

3.4.1.2 Chuẩn WiMAX và tần số sử dụng 47

3.4.1.3 Ứng dụng và dịch vụ được triển khai 47

3.4.1.4 Thiết bị triển khai - Hệ thống BreezeMAX……… 48

3.4 5 .1 Phương án đấu nối, lắp đặt hệ thống WiMAX 49

3.4 6.1 Phần mềm quản lý hệ thống (BreezeLite) … 52

3.4.1.7 Đánh giá kết quả triển khai 54

3.4.2 Mô hình triền khai thử nghiệm WiMAX tại Tả Van – Sa Pa … 55

3.4.2.1 Địa điểm triển khai: Xã Tả Van - Huyện Sapa – Lào Cai … 55

3.4.2.2 Mô tả hệ thống thiết bị đã được triển khai lắp đặt … 55

3.4.2.3 Cài đặt và quản trị hệ thống 61

3.4.2.4 Các kết quả thu được trên thực tế 71

WIMAX TẠI PHÚ THỌ ……….

4.1 Đề xuất mô hình triển khai WiMax tại Tỉnh Phú Thọ……… 72

4.1.1 Mô tả hệ thống thiết bị được triển khai……… 74

4.1.2 Ứng dụng và dịch vụ được triển khai……… 75

4.1.3 Phương án đấu nối, lắp đặt hệ thống WiMAX tại các điểm đề xuất đặt trạm gốc BS……… 75

4.2.Các giải pháp và hướng triển khai tại các huyện trong tỉnh Phú Thọ 76 4.2.1 Hướng triển khai tại Huyện Cẩm Khế……… 76

4.2.2 Hướng triển khai tại Huyện Đoan Hùng……… 77

4.2.3 Hướng triển khai tại Huyện Hạ Hòa……… 78

4.2.4 Hướng triển khai tại Huyện Tam Nông……… 79

4.2.5 Hướng triển khai tại Huyện Tân Sơn ……… 80

4.2.6 Hướng triển khai tại Huyện Thanh Ba……… 81

4.2.7 Hướng triển khai tại Huyện Thanh Sơn……… 82

4.2.8 Hướng triển khai tại Huyện Thanh Thủy……… 83

4.2.9 Hướng triển khai tại Huyện Yên Lập……… 84

4.3 Khuyến nghị về giải pháp tổng thể triển khai Wimax tại Việt Nam…… 85

4.3.1 Đối với các thành phố trực thuộc Trung ương……… 89

4.3.2 Đối với các tỉnh, thành phố khác trên khắp cả nước……… 90

4.3.3 Đối với các khu vực địa lý đặc thù như vùng cao, hải đảo…… 90

KẾT LUẬN……….……… 91

TÀI LIỆU THAM HẢOK ……….… 93

3G 3rd Genneration (of Mobile networks) Mạng di động thế hệ thứ 3

3-DES Tripple - Data Encryption Standard Ba- chuẩn mã hóa dữ liệu

ACK Acknowledgement Xác nhận

ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADC Analog to digital converter Bộ chuyển đổi từ tín hiệu ương t tự

sang sốASK Amplitude Shift Keying Khoá dịch chuyển biên độ

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyễn dẫn đồng bộ

Ad hoc Ad hoc network Mạng độc lập ngang cấp

AP Access Point Điểm truy nhập

BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít

BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân

BS Base Station Trạm gốc

BTS Base Transmit Station Trạm phát sóng gốc

BSS Basic Service Set Bộ dịch vụ cơ sở

BT Bandwidth-Time product Tích thời gian độ rộng băng tầnCCK Complementary Code Keying Khoá mã bổ xung

-CPE Customer Premise Equipment Thiết bị người dùng

CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm ứng sóng mangCSMA/CA CSMA with Collision Avoidance CSMA tránh xung đột

CTS Clear To Send Xoá để phát

DBPSK Differential BPSK Khoá dịch pha nhị phân vi saiDIFR Diffused InfraRed Hồng ngoại khuyếch tán

DS Distribution System Hệ thống phân phối

DSM Distribution System Medium Phương tiện hệ thống phân p hốiDSS Distribution System Service Dịch vụ hệ thống phân phối

DSSS Direct Sequence Spectrum

Spread Trải phổ chuỗi trực tiếp ESS Extended Service Set Bộ dịch vụ mở rộng

Institute FBWA Fixed Broadband Wireless

Access

Truy nhập băng rộng không dây

cố địnhFEC Forward Error Correction Sủa lỗi tiên tiến

FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần sốFDMA Frequency Division Multiple

Access Đa truy nhập phân chia theo tần sốFHSS Frequency Hopping Spectrum

Spread Trải phổ nhảy tầnFSK Frequency Shift Keying Khoá dịch chuyển tần số

GSM Global System for Mobile

communications

Hệ thống thông tin toàn cầu cho điệnthoại di động

Hiper LAN High Performance LAN LAN chất lượng cao

IBSS Independent Basic Service Set Bộ dịch vụ cơ sở độc lập

IEEE Institute of Electrical and

Electronic Engineers Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tửIFS InterFrame Space Khoảng cách giữa các khung

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ITU International Telecommunication

Union Tở chức viễn thông thế giới ISM Industry Science Medicine Băng tần công nghiệp, kỹ thuật và

y tếISO International Organization for

Standardization

Tổ chức quốc tế chuyên về các tiêu chuẩn

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LLC Logical Link Control (layer) Lớp điều khiển kiên kết vật lý LOS Line-Of-Sight Phương thức truyền vô tuyến cần

phải thoả mãn tầm nhìn thẳngMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

MIMO Multiple-Input, Multiple-Output Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra

MPDU MAC Protocol Data Unit Khối dữ liệu giao thức MAC

MSDU MAC Service Data Unit Khối dữ liệu dịch vụ MAC

NIC Network Interface Card Card giao tiếp mạng

NLOS Non-Line-Of-Sight Không tầm nhìn thẳng

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing Ghép phân chia tần số trực giaoOFDMA Orthogonal Frequency Division

PMP Point-to-multipoint Điểm Đa điểm-

PSK Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

PTP Point-to-point Điểm điểm

-QAM Quadrature Amplitude

Modulation

Phương pháp điều chế biên độ cầu phương

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha cầu phươngRTS Request To Send Yêu cầu gửi

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu / tập âm

SS Subcriber Station Trạm thuê bao

TDD Time Division Duplexing Song công phân chia theo thời

gian TDM Time Division Multiplexing Sự truyền dồn kênh phân chia theo

thời gian

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫnWLAN Wireless Local Area Network Mạng vo tuyến cục bộ

WMAN Wireless Metropolitan Area

Network Mạng vô tuyến khu vực đô thị

Hình 1 3 Sự phát triển của Wimax

Hình 1.4 Truyền tải NLOS

Hình 1.5 So sánh chuẩn của ETSI với IEEE

Hình 1.6 Cấu hình PMP

Hình 1.7 Cấu hình mesh

Hình 2.1 Vị trí tương đối của các lớp MAC và PHY

Hình 2.2 Khung con đường xuống

Hình 2.3 Khung con đường lên

Hình 3.1 Mô hình cơ bản của một Wimax BS

Hình 3.2 Trung tâm quản lí

Hình 3.3 Mô hình ứng dụng cho mạng truy nhập

Hình 3.4 Mô hình ứng dụng cho mạng trục

Hình 3.5 Mô hình kết hợp giữa Wimax và WiFi

Hình 3.6 Mô hình hệ thống WiMAX Lào Cai

Hình 3.7 Hệ thống BreezeMAX 3300

Hình 3.8 Hệ thống WiMAX tại Base Station Bưu điện Lào Cai

Hình 3.9 Anten Ommi ANT tần số hoạt động 3.3 - 3.4 GHz

Hình 3.10 Kết nối tại trạm gốc WiMAX

Hình 3.11 Kết nối tại trạm đầu cuối WiMAX

Hình 3.12 Kết nối tại trạm đầu cuối WiMAX (Phía sau CPE)

Hình 3.13 Kết nối hệ thống VoIP

Hình 3.14 Cửa sổ hiển thị các thông tin chung của BTS

Hình 3.15 Cửa sổ Air Interface cho MBST

Hình 3.16 Cửa sổ Interface cho MBST

Hình 3.19 Các QoS được quy định trong phần mềm BreezeLite

Hình 3.20 Sơ đồ tổng thể kết nối WiMAX giữa BTS - End user tại Tả Văn Hình 3.21 Thiết bị BS Outdoor MicroMAX SOC 3.3

Hình 3.22 Thực tế anten trạm gốc

Hình 3.23 Đấu nối trạm gốc

Hình 3.24 CPE - Outdoor tại nhà dân và UBND xã Tả Văn

Hình 3.25 CPE - Indoor tại nhà dân

Hình 3.26 Phía bên ngoài trạm gốc BTS

Hình 3.27 Sơ đồ đấu nối chi tiết trong điểm Bưu điện văn hóa xã, phía trạm gốc Hình 3.28 Sơ đồ đấu nối hệ thống VoIP/WIMAX

Hình 3.29 Sơ đồ kết nối phía người dùng cuối (End – User)

Hình 3.30 Giao diện quản lý BS

Hình 4.1 Bản Đồ tỉnh Phú Thọ

Hình 4.2 Thiết bị BS Outdoor MicroMAX SOC 3.3

Hình 4.3 Bên ngoài trạm gốc tại các điểm

Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối chi tiết trong trạm gốc

Hình 4.5 Vùng phủ sóng cho huyện Cẩm Khê trên bản đồ

Hình 4.6 Vùng phủ sóng cho huyện Đoan Hùng trên bản đồ

Hình 4.7 Vùng phủ sóng cho huyện Hạ Hòa trên bản đồ

Hình 4.8 Vùng phủ sóng cho huyện Tam Nông trên bản đồ

Hình 4.9 Vùng phủ sóng các huyện Tân Sơn trên bản đồ

Hình 4.10 Vùng phủ sóng cho huyện Thanh Ba trên bản đồ

Hình 4.11 Vùng phủ sóng các huyện Thanh Sơn trên bản đồ

Hình 4.12 Vùng phủ sóng huyện Thanh Thủy trên bản đồ

Hình 4.13 Vùng phủ sóng huyện Yên Lập trên bản đồ

Một loạt các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng đã được nhiều tổ chức nghiên cứu, xây dựng và phát triển như chuẩn IEEE 802.11x, IEEE 802.15, IEEE 802.16, IEEE 802.20, HIPERLAN 1/2, HomeRF, chuẩn Bluetooth,vv Phạm vi ứng dụng của các chuẩn này bao trùm từ mạng cá nhân (PAN), mạng nội bộ (LAN), mạng diện rộng (MAN) và mạng diện rộng (WAN)

Hệ thống WiMAX được sản xuất dựa trên họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 đang được các hãng cung cấp thiết bị cũng như nhà cung cấp dịch vụ quan tâm đặc biệt Các

hệ thống WiMAX cố định dựa trên chuẩn 802.16 2004 đã được sản xuất, đưa vào thử nghiệm và đã được diễn đàn WiMAX cấp chứng nhận đã cho thấy rõ những ưu điểm của công nghệ này Hệ thống WiMAX di động dựa trên tiêu chuẩn 802.16e cũng đang được các nhà cung cấp thiết bị lên kế hoạch để đưa thiết bị vào thử nghiệm

-và hoạt động trong thời gian tới

Mạng Viễn thông Việt Nam trong những năm qua đã có sự phát triển mạnh mẽ, các hệ thống cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng đã và đang được triển khai tại hầu hết các tỉnh thành Tuy nhiên, phần lớn vẫn là các hệ thống xDSL cung cấp truy nhập hữu tuyến và hệ thống WiFi với phạm vi phục vụ còn rất hạn chế Trong khi

đó, nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng lại đang đòi hỏi rất cấp thiết tại nhiều vùng, nhiều khu vực mà các giải pháp hiện có rất khó triển khai hoặc triển khai chậm Để có thể triển khai nhanh chóng và hiệu quả hệ thống truy nhập băng rộng tại các khu vực này thì việc nghiên cứu triển khai các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng WiMAX

là hết sức cần thiết

Với mục đích tìm hiểu về công nghệ WiMAX để đánh giá, lựa chọn giải pháp, phù hợp với điều kiện tại Việt Nam nói chung và tỉnh Phú Thọ nói riêng, luận văn sẽ gồm 4 chương như sau:

Chương I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX

Chương II : LỚP PHY VÀ MAC CỦA CHUẨN IEEE 802.16

Chương III : MÔ HÌNH ỨNG DỤNG TỔNG THỂ CỦA WIMAX VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM TẠI LÀO CAI

Chương IV : ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG WIMAX TẠI PHÚ THỌ

Do hạn chế về nhiều mặt nên Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của Thầy, Cô và các bạn để Luận văn được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, GS.TS Nguyễn Thúc Hải đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn Em cũng xin trân thành cảm ơn các thầy cô, bạn bè cùng toàn thể người thân đã giúp đỡ và chỉ bảo cho

em trong thời gian thực hiện luận văn này

Chương I TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 Tổng quan về mạng không dây băng rộng

1.1.1 Các khái niệm về mạng không dây

Sự bùng nổ về nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và nhu cầu đa dạng hoá các loại hình dịch vụ cung cấp như: truy nhập Internet, thư điện tử, thương mại điện tử, truyền file, là sự thúc đẩy cho sự xuất hiện của hàng loạt các chuẩn không dây Hiện nay, căn cứ vào phạm vi sử dụng, tốc độ kết nối, chúng ta có những chuẩn không dây tương ứng với các mô hình mạng truyền thống

Mạng không dây

Mạng không dây (Wireless Network) là công nghệ cho phép một hoặc nhiều thiết bị giao tiếp được với nhau mà không cần những kết nối vật lý hay nói cách khác là kết nối mà không cần đến cable mạng Công nghệ mạng không dây sử dụng sóng radio trong khi các công nghệ truyền thống sử dụng các loại cable làm phương tiện truyền dữ liệu Phạm vi của công nghệ mạng không dây rất lớn, kể từ những mạng trên diện rộng như WLAN, mạng điện thoại cho tới những hệ thống, thiết bị cực kỳ đơn giản như tai nghe, micro di động không dây và một loạt các thiết bị không giây có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý thông tin khác Nó cũng bao gồm các thiết

bị hồng ngoại như các thiết bị điều khiển từ xa, một số thiết bị chuột và bàn phím không dây, tai nghe stereo không dây, các thiết bị loại này đều cần một không gian không bị chặn giữa hai thiết bị truyền và nhận tín hiệu để đóng đường kết nối

Băng thông

Hai phương pháp xem xét băng thông có tầm quan trọng trong nghiên cứu không dây là băng thông analog và băng thông digital Băng thông analog thường được xem xét như dải tần số của hệ thống điện tử dùng kỹ thuật analog Băng thông analog có thể được sử dụng để mô tả dải tần số truyền bởi một đài phát radio hay một bộ khuếch đại điện tử Đơn vị đo lường cho băng thông analog là Hertz, giống như đơn vị của tần số Ví dụ băng thông 3KHz cho điện thoại, 20KHz cho tín hiệu nghe thấy, 5KHz cho các đài radio AM và 200 MHz cho các đài FM Hệ thống băng

thông (system bandwidth) càng rộng thì tốc độ (băng thông digital) càng cao Băng thông digital đo lường lượng thông tin có thể truyền đi từ nơi này đến nơi khác trong một lượng thời gian cho trước Đơn vị cơ bản để đo lường băng thông digital

là bit/giây (bit per second-bps)

Hệ thống băng rộng và hẹp

Các hệ thống không dây có thể được phân loại dựa theo cấu trúc của chúng thuộc dạng băng thông hẹp hay băng thông rộng Các hệ thống băng thông hẹp hỗ trợ đường truyền tốc độ thấp, trong khi đó hệ thống băng thông rộng hỗ trợ đường truyền tốc độ cao Một hệ thống được xác định là thuộc băng thông hẹp hay băng thông rộng phụ thuộc vào độ rộng dải tần của kênh truyền vật lý mà nó hoạt động

Độ rộng dải tần của kênh hệ thống được đánh giá dựa theo độ rộng dải tần cố kết

Độ rộng dải tần cố kết được định nghĩa là: “dải tần số trong đó tất cả các tần số chịu ảnh hưởng như nhau bởi việc giảm âm do hiện tượng nhiễu đường truyền Các hệ ”thống hoạt động với các kênh dẫn nhỏ hơn nhiều so với độ rộng dải tần cố kết được gọi là hệ thống băng thông hẹp Các hệ thống băng thông rộng hoạt động với các kênh rộng hơn nhiều so với độ rộng dải tần cố kết Trong các hệ thống băng thông hẹp, tất cả các thành phần của tín hiệu bị ảnh hưởng như nhau bởi quá trình truyền nhiều đường dẫn Theo đó, mặc dù với những biên độ khác nhau nhưng tín hiệu băng thông hẹp nhận được cũng cần phải giống với tín hiệu băng thông hẹp truyền

đi Trong các hệ thống băng thông rộng, các tần số khác nhau của tín hiệu có thể chịu tác động khác nhau bởi hiện tượng giảm âm Do đó, các hệ thống băng thông hẹp chịu ảnh hưởng của việc giảm âm có chọn lọc, trong khi đó hệ thống băng thông rộng không chịu ảnh hưởng của việc giảm âm có chọn lọc Băng thông rộng

có độ rộng dải tần hơn 1 MHz và hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu từ 1,5Mbps

Vài nét về những mạng không dây đang tồn tại

Hình 1.1: T ng quan các chu n không dây ổ ẩ

phạm vi gia đình, hoặc trong không gian xung quanh của 1 cá nhân, tốc độ truyền dẫn trong nhà có thể đạt 480 MB/giây trong phạm vi 10m Trong mô hình mạng WPAN, có sự xuất hiện của các công nghệ Bluetooth dựa trên chuẩn IEEE 802.15(Institute for Electrical and Electronics Engineers) Hiện nay 802.15 này đang được phát triển thành 802.15.3 được biết đến với tên công nghệ Ultrawideband - siêu băng thông

- Mạng LAN – Local Area Network: mạng WirelessLAN sử dụng chuẩn

IEEE 802.11 bao gồm các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n… WLAN là một phần của giải pháp văn phòng di động, cho phép người sử dụng kết nối mạng LAN từ các khu vực công cộng như văn phòng, khách sạn hay các sân bay Tại Việt Nam WLAN đã được triển khai ứng dụng ở nhiều nơi Công nghệ này cho phép người sử dụng có thể sử dụng, truy xuất thông tin, truy cấp Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phương thức truy nhập gián tiếp truyền thống

- Mạng MAN: Mạng WMAN sử dụng chuẩn IEEE 802.16, được hoàn thành

vào tháng 10/2001 và được công bố vào ngày 8/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật

giao diện không gian WirelessMAN cho các mạng vùng đô thị Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập không dây băng rộng WiMAX cho phép mạng không dây mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và có thể truyền dữ liệu, giọng nói và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đường truyền cáp hoặc ADSL Đây sẽ là công cụ hoàn hảo cho các ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân cư rải rác, nơi mà chi phí triển khai ADSL và đường cáp quá cao hoặc gặp khó khăn trong quá trình thi công.

- Mạng WAN: Trong tương lai, các kết nối Wireless WAN sẽ sử dụng chuẩn

802.20 để thực hiện các kết nối diện rộng

Do bản chất của mạng không dây là sử dụng sóng vô tuyến Và như vậy, người ta có thể truy cập Internet hoặc điều khiển thiết bị mà chẳng cần đường điện thoại hay dây dẫn Do đó về lý thuyết, với máy tính xách tay dùng công nghệ không dây, chúng ta có thể truy cập Internet từ trong rừng hay ngoài biển (miễn nằm trong vùng phủ sóng trạm thu phát)

1.1.2 Tầm quan trọng của hệ thống mạng không dây

Mạng máy tính được sử dụng ngày càng nhiều hơn và càng trở lên có ý nghĩa

hết sức quan trọng trong các hoạt động hàng ngày của đời sống (ví dụ như trong các doanh nghiệp), hệ thống mạng cục bộ thường được dùng để chia sẻ các tài nguyên trong đơn vị (ví dụ như chia sẻ tập tin hay các thiết bị như máy in, máy scan…) Các mạng LAN thường được kết nối với nhau thông qua hệ thống mạng diên rộng

ví dụ như Internet, để trao đổi thông tin và phối hợp hoạt động với nhau, đồng thời

nó cung cấp thông tin , dịch vụ cho khách hàng truy nhập thông qua Internet

Như vậy hệ thống mạng đã trở nên một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng và ngày càng phát huy vai trò và hiệu quả của mình trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, từ các chức năng trao đổi thông tin cá nhân như email, chat, , tra cứu thông tin trên hệ thống Internet đến các giao dịch điện tử trong kinh doanh, thương mại, chứng khoán, những hệ thống xử lý phân tán (distributed system), tính toán phân tán (distributed computing ) ví dụ như Gird computing với những nơi điều kiện địa lý và địa hình ko thể triển khai mạng truyền thống là mạng có dây thì việc

triển khai mạng không dây là rất quan trọng nó khắc phục được những nhược điểm của việc triển khai mạng có dây

1.1.3 So sánh giữa mạng không dây và mạng có dây

1/Công nghệ không dây (Wireless Technology): các thiết bị trong hệ thống mạng giao tiếp với nhau qua sóng Radio

2/Công nghệ có dây (Wired Technology): các thiết bị trong hệ thống mạng giao tiếp với nhau thông qua cáp truyền dữ liệu

í Ưu và khuyết điểm:

Với những thông tin trên thì Wireless MAN thực sự là mạng cơ động, linh hoạt, vùng phủ sang rộng khả năng mở rộng hoặc tích hợp khá cao nhưng so với LAN, Wireless MAN vẫn còn một số khuyết điểm Dưới đây là sự so sánh các ưu

và khuyết điểm của Wireless MAN với LAN

Ưu điểm:

- Dễ cấu hình và cài đặt

- Tiết kiệm chi phí khi mở rộng mạng

- Khả năng cơ động cao

- Tầm phủ sóng rộng có thể lên tới 8000km2

- Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa 70Mbit/s

- Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS (Line of Sight) và đường truyền che khuất NLOS (Non line of sight)

- Dải tần làm việc rộng (2 11GHz và từ 1 66GHz) hiện đã và đang được - tiêu chuẩn hoá

0-Khuyết điểm:

- Công nghệ còn mới

- Thiết bị chưa được đa dạng và phong phú

- Dễ bị nhiễu

- Tốn kém chi phí khi cài đặt thành phần cơ sở

1.1.4 T i sao chúng ta l i l a ch ạ ạ ự ọ n mạ ng không dây

- Khả năng di động và sự tự do

- Cho phép kết nối từ bất kỳ đâu trong phạm vi phủ sóng

- Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối.

- Lắp đặt và triển khai dễ dàng hơn so với việc kéo cáp

- Không cần mua cáp

- Tiết kiệm thời gian và chi phí lắp đặt cáp

- Dễ dàng mở rộng

1.1.5 Các ứng dụng của mạng không dây

Mạng WMAN sử dụng chuẩn IEEE 802.16, được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào ngày 8/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN cho các mạng vùng đô thị Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập không dây băng rộng WiMAX cho phép mạng không dây mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và có thể truyền dữ liệu, giọng nói

và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đường truyền cáp hoặc ADSL Đây

sẽ là công cụ hoàn hảo cho các ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân

cư rải rác, nơi mà chi phí triển khai ADSL và đường cáp quá cao hoặc gặp khó khăn

trong quá trình thi công

Công nghệ WiMAX là giải pháp cho nhiều loại ứng dụng băng rộng tốc độ cao cùng thời điểm với khoảng cách xa và cho phép các nhà khai thác dịch vụ hội tụ tất cả trên mạng IP để cung cấp các dịch vụ “3 cung”: dữ liệu, thoại và video

Những ứng dụng cho hộ dân gồm có Internet tốc độ cao, thoại qua IP, video luồng/chơi game trực tuyến cùng với các ứng dụng cộng thêm cho doanh nghiệp như hội nghị video và giám sát video, mạng riêng ảo bảo mật (yêu cầu an ninh cao) WiMAX sẽ đáp ứng được các chương trình phổ cập Internet ở các vùng sâu, vùng

xa, nơi có mật độ dân cư thưa Công nghệ WiMAX cho phép bao trùm các ứng dụng với yêu cầu băng thông rộng hơn

* WiMAX với sự hỗ trợ QoS, khả năng vươn dài và công suất dữ liệu cao được dành cho các ứng dụng truy cập băng rộng cố định ở những vùng xa xôi, hẻo lánh, nhất là khi khoảng cách là quá lớn đối với DSL và cáp cũng như cho các khu vực thành thị ở các nước đang phát triển

* WiMAX cũng cho phép các ứng dụng truy cập xách tay, với sự hợp nhất trong các máy tính xách tay và PDA, cho phép các khu vực nội thị và thành phổ trở thành những “khu vực diện rộng” nghĩa là có thể truy cập vô tuyến băng rộng ngoài trời

* Ở các mạng thương mại: Thị trường chính của các thiết bị WiMAX hiện

nay là các mạng thương mại bởi một số thuận lợi như:

- Tính di động: WiMAX cho phép tự do di chuyển và kết nối cố định

- Cài đặt mạng đơn giản và nhanh chóng do không cần kéo cáp

- Cài đặt mềm dẻo: Các mạng WiMAX có thể cài đặt ở những nơi mà mạng cáp không thể thiết lập được, ở những nơi có hoạt động tạm thời hoặc những nơi sẽ xây dựng lại

- Giảm giá thành:Wierless MAN sẽ giảm bớt giá thành của chủ đầu tư do không cần mua cáp nên sẽ tiết kiệm được chi phí trong môi trường thay đổi thường

xuyên, không phải kéo cáp giảm đáng kể chi phí trong điều kiện địa hình đồi núi phức tạp…

- Sự tiện lợi: Việc mở rộng và cấu hình lại mạng không phức tạp, và người

sử dụng có thể thêm vào trong mạng một cách đơn giản bằng cách lắp card Wireless MAN vào máy tính của mình

- Ứng dụng trên địa hình phức tạp: Việc triển khai mạng trong điều kiện dân không sống tập trung, địa hình nông thôn và miền núi của Việt Nam sẽ rất tốt, thuận lợi và giảm chi phí

- Thiết bị tương thích trong các chuẩn riêng

1.2.1 Công nghệ WiMAX

“WiMAX” là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave

Access - Khả năng khai thác liên mạng toàn cầu với truy nhập vi ba.Wi Fi hiện đang

-là công nghệ kết nối không dây “nóng” xét từ nhiều góc độ Tuy nhiên theo nhìn nhận của nhiều chuyên gia, Wi Fi chẳng qua cũng chỉ là công nghệ mở đường- “ ” cho hàng loạt chuẩn kết nối không dây mới ưu việt hơn như WiMAX, 802.16e, 802.11n và Ultrawideband

Tổ chức phi lợi nhuận WiMAX bao gồm các công ty sản xuất thiết bị và linh kiện truyền thông hàng đầu thế giới đang nỗ lực thúc đẩy và xác nhận tính tương thích và khả năng hoạt động tương tác của thiết bị truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 và tăng tốc độ triển khai truy cập không dây băng thông rộng trên toàn cầu Do đó các chuẩn 802.16 thường được biết đến với cái tên WiMAX.

Chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố vào năm

2002 thực sự đã đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy cập không dây Nếu như Wireless LAN đuợc phát triển để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet cho mạng LAN không dây, nâng cao tính linh hoạt của truy nhập Internet cho những vùng tập trung đông dân cư trong những phạm vi hẹp thì với WiMAX ngoài khả năng cung cấp dịch vụ ở vùng đô thị nó còn giải quyết được những vấn đề khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ Internet cho những vùng thưa dân, ở những khoảng cách xa mà công nghệ XDSL sử dụng dây đồng không thể đạt tới áp dụng WiMAX

về cơ bản sẽ mang lại khả năng kết nối không dây cho toàn bộ một thị trấn, thành phố… Giải pháp này giúp thu ngắn khoảng cách giữa những vùng quê xa xôi hẻo lánh với những vùng thành thị hiện đại

WiMAX cũng là một sự phát triển kế tiếp từ dịch vụ cung cấp băng thông giữa LAN nâng cấp lên mạng WAN WiMAX sử dụng chuẩn kết nối 802.16 có nhiều đặc điểm nổi trội hơn về tốc độ, phạm vi phủ sóng so với chuẩn kết nối không dây hiện nay là 802.11 Không giống như chuẩn 802.11 chỉ có thể phủ sóng trong một khu vực nhỏ, WiMAX có thể phủ sóng một vùng rộng tới 50 km với tốc độ lên đến 70Mbps WiMAX cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định theo hai phương pháp điểm - điểm (Point to Point) hoặc điểm - đa điểm (Point to multipoint)

Chuẩn IEEE 802.16, một mạng vùng đô thị không dây cung cấp sự truy nhập mạng cho các tòa nhà thông qua anten ngoài trời có thể truyền thông với các trạm phát sóng cơ sở (BS) Do hệ thống không dây có khả năng hướng vào những vùng địa lý rộng, hoang vắng mà không cần phát triển cơ sở hạ tầng tốn kém như trong việc triển khai các kết nối cáp nên công nghệ tỏ ra ít tốn kém hơn trong việc triển

khai và như vậy dẫn đến sự truy cập băng rộng tăng lên ở khắp mọi nơi Một ăng ten WiMAX có hiệu quả đầu tư cao hơn khi cung cấp băng thông rộng tới các hộ gia đình trong bán kính lên tới 50 km, loại bỏ hoàn toàn các chi phí liên quan tới việc triển khai các hệ thống dây kết nối Với công nghệ được mở rộng, nó là chuẩn đượcphát triển để hỗ trợ những người dùng luôn cần sự di chuyển.

Chuẩn IEEE 802.16 đã được thiết kế để mở ra một tập các giao diện không gian (air interfaces) dựa trên một giao thức MAC thông thường nhưng với các đặc

tả lớp vật lý phụ thuộc vào việc sử dụng và những điều chỉnh phổ có liên quan Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 10 66 GHz Với phương pháp điều chế đơn sóng mang 802.16 hỗ trợ cả hai – phương pháp song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplexing)

Năm 2003, IEEE đưa ra chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả năng truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối bằng băng tần 2 11 GHz với -khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50 km trong trường hợp kết nối điểm điểm

và 7-10 km trong trường hợp kết nối từ điểm đa điểm Tốc độ truy nhập có thể đạt tới 70 Mbps Trong khi với dải tần 10 66Ghz chuẩn 802.16 2001 phải yêu cầu tầm - - nhìn thẳng, thì với dải tần 2 11Ghz chuẩn 802.16a cho phép kết nối mà không cần -thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng, tránh được tác động của các vật cản trên đường truyền như cây cối, nhà cửa Chuẩn này sẽ giúp ngành viễn thông có các giải pháp như cung cấp băng thông theo yêu cầu, với thời gian thi công ngắn hay băng thông rộng cho hộ gia đình mà công nghệ thuê bao số hay mạng cáp không tiếp cận được

Tháng 07/2004 IEEE đưa ra chuẩn 802.16 2004 thường được gọi với tên 802.16-REVD Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp các chuẩn 802.16-

-2001, 802.16a, 802.16c

Chúng ta có thể hình dung cơ chế hoạt động của mạng WiMAX như mạng điện thoại di động Nghĩa là có một tổng đài phát sóng và một mạng lưới các trạm phát WiMAX để phủ sóng đến từng nhà Phạm vi phủ sóng của trạm WiMAX đạt 50km Hình 1.2 mô tả một ví dụ về mạng WiMAX

Hình 1 3: Sự phát triển của Wimax

Wimax kết nối Internet với băng thông lớn từ khoảng cách hàng km.Wimax

có khả năng truyền các tín hiệu mạng ở phạm vi vượt quá 30 dặm trên diện phục vụ tuyến tính, khoảng cách này lớn hơn rất nhiều so với mức độ bao phủ vài nghìn phút vuông (1 phút =0,3 m) của công nghệ Wifi, Wimax có thể làm cho truy nhâp Internet tốc độ cao trở nên phổ biến hơn nhiều thông qua việc cung cấp dịch vụ kết nối vô tuyến đến các khu vực còn chưa có cơ sở hạ tầng dây dẫn, đặc biệt là các vùng nông thôn

Với 1 trạm BTS của Wimax có thể phủ sóng từ 10 đến 50 km, lại chỉ cần ít trạm phát sóng nhưng chất lượng dịch vụ vẫn được đảm bảo Do đó, việc lắp đặt rất

dễ triển khai, thuận lợi cho các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ

Với 1 trạm BTS Wimax có thể qui định được 10 người ở chế độ ưu tiêntrong khi vẫn đảm bảo được băng tần Bên cạnh đó, nhà cung cấp dịch vụ có thể cấp tiếp 50 người khác dùng dich vụ với mức độ ưu tiên ít hơn Do đó, việc phân loại giá thành cũng như nhu cầu sử dụng dịch vụ phù hợp với từng đối tượng dịch vụ cũng đa dạng hơn

Mức độ phổ cập dịch vụ phụ thuộc vào thiết bị đầu cuối cá nhân Thiết bị đầu cuối để xử dụng Wimax gồm có PDA, điện thoại di động, máy tính có chức năng thu vô tuyến

Hình 1.4: Truyền tải NLOS

Có thể dùng Card cắm vào máy tính để truy nhập, nếu nhà ở xa trạm phát (trên 5 km) phải dùng 1 ăng ten parabol nhỏ để thu tín hiệu

Nói tóm lại thì Wimax sẽ phủ sóng Internet không dây trên một phạm vi rộng

cả thành phố hoặc nhiều thành phố giống như phủ sóng điện thoại di động Trong khi đó, mạng không dây Wifi phổ biến hiện nay chỉ có thể kết nối ở những khu vực nhỏ như nhà ở, văn phòng, sân bay, quán cà phê Internet Với Wimax, một doanh …nhân có thể tranh thủ dùng máy tính xách tay kết nối vào Internet để làm việc trong lúc ngồi trên taxi đi ra sân bay chẳng hạn Wimax sẽ giúp cung cấp dịch vụ Internet đến các khu vực hẻo lánh hay những nơI khó triển khai việc cung cấp Internet bằng mạng có dây Vì vậy, công nghệ này được đánh giá cao nhờ hiệu quả kinh tế trong việc triển khai việc cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở bất cứ khu vực nào

Nhược điểm :

Tuy hiệp hội Wimax Forum đã thắt chặt các chuẩn để giảm giá nhưng chi phí vận hành vẫn còn rất cao và những vấn đề kĩ thuật khác đang đe doạ tới thành công của công nghệ này Ví dụ như thiết lập một mạng Wimax mang tính quốc gia ở Mỹ lên tới trên 3 tỷ USD các nhà điều hành mạng thế hệ 3 đã phải chịu một khoản đầu “

tư quá lớn để triển khai 3G Viễn cảnh phải bỏ thêm cả tỷ USD để bắt đầu với Wimax là điều không ai muốn chấp nhận , OECD giải thích “

Ngoài ra, các hãng điện thoại di động cũng có vẻ đánh giá cao những công nghệ thay thế khác như HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) Quan trọng hơn, dải tần mà Wimax sử dụng không tương thích tại mọi quốc gia và các nhà cung cấp dịch vụ còn phải nhanh chóng giải quyết vấn đề bảo mật Và dải tần cung cấp cho dịch vụ Wimax cố định cũng đang bị hạn chế

Tóm lại thì một khó khăn của Wimax là thiết bị đầu cuối hiện tại vẫn còn cao so với thu nhập bình quân của người dân Tuy nhiên, với việc ngày càng nhiều nhà sản xuất lớn trên thế giới tập chung phát triển sản phẩm Wimax theo cùng một chuẩn, nhưng khó khăn về kĩ thuật sẽ được giải quyết, đồng thời giá thiết bị đầu cuối cũng giảm dần với nhiều chủng loại phong phú sẽ thúc đẩy thị trường tiềm năng về Wimax trong nước

1.2.2 Các chuẩn IEEE 802.16 tiêu biểu

Ban đầu chuẩn IEEE 16 chỉ có một sự đặc tả lớp MAC Sau một loạt những nghiên cứu đã đưa thêm vào nhiều sự khác biệt về những đặc tả lớp vật lý (PHY) như những sự chỉ định trải phổ mới, cả cấp phép và không cấp phép, đã trở nên có giá trị Dưới đây trình bày bản tóm tắt ngắn gọn về những sự mở rộng khác nhau và các dải tần của họ chuẩn IEEE 802.16

* IEEE 802.16 - 2001

Những đặc tả ban đầu của chuẩn IEEE 802.16 đã định nghĩa lớp MAC và PHY có khả năng cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định (Fixed Fixed Wireless Access) theo mô hình điểm điểm và điểm đa điểm Chuẩn IEEE 802.16 - -

đã được thiết kế để mở ra một tập các giao diện không gian (air interfaces) dựa trên một giao thức MAC thông thường nhưng với các đặc tả lớp vật lý phụ thuộc vào việc sử dụng và những điều chỉnh phổ có liên quan Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ

giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 10 66 GHz Với phương – pháp điều chế đơn sóng mang 802.16 hỗ trợ cả hai phương pháp song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplexing)

Trong khi chuẩn IEEE 802.11 dùng phương pháp truy nhập nhạy cảm sóng mang có cơ chế tránh xung đột (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance - CSMA/CA) để cho phép khi nào một node trên mạng được phép truyền dữ liệu, thì lớp MAC của IEEE 802.16 2001 sử dụng một mô hình hoàn toàn -khác để điều khiển sự truyền dẫn trên mạng Trong thời gian truyền dẫn, phương pháp điều chế được ấn định bởi BS và chia sẻ với tất cả các node trong mạng trong thông tin broadcast cho cả đường lên và đường xuống Bằng việc lập lịch cho việc truyền dẫn, vấn đề các node ảo đã được loại trừ Thuê bao chỉ cần nghe tín hiệu từ

BS và sau đó là từ các node trong phạm vi phủ sóng của BS đó Ngoài ra, thuật toán lập lịch có thể thay đổi khi xảy ra quá tải hoặc khi số thuê bao tăng lên quá nhiều

Trạm thuê bao (Subscriber Stations SS) có thể thương lượng về độ rộng dải - tần được cấp phát trong một burstto burst cơ bản, cung cấp một lịch truy nhập - mềm dẻo Các phương pháp điều chế được định nghĩa bao gồm: PSK, 16-QAM và 64-QAM Chúng có thể thay đổi từ khung (frame) này tới khung khác, hay từ SS này tới SS khác tuỳ thuộc vào tình trạng của kết nối Khả năng thay đổi phương pháp điều chế và phương pháp sửa lỗi không lần ngược FEC (forward error correction) theo các điều kiện truyền dẫn hiện thời cho phép mạng thích ứng nhanh chóng với điều kiện thời tiết, như fading do mưa Các tham số truyền dẫn ban đầu được thoả thuận thông qua một quá trình tương tác gọi là Initial Ranging Trong quá trình này thì năng lượng, phương pháp điều chế và timing feedback được cung cấp bởi BS được kiểm soát và quản lý theo điều kiện hiện thời của kết nối

Phương pháp song công của kênh đường lên và đường xuống được sử dụng hoàn toàn theo một trong hai phương pháp TDD (time division duplexing) hoặc FDD (frequency division duplexing)

Quan trọng hơn nữa, chuẩn IEEE 802.16 2001 kết hợp chặt chẽ các đặc tính

-có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ khác nhau xuống lớp vật lý Khả năng hỗ

trợ chất lượng dịch vụ được xây dựng dựa theo khái niệm về lưu lượng dịch vụ (service flows), nó được xác định một cách vừa đủ bởi một ID lưu lượng dịch vụ Những lưu lượng dịch vụ này được mô tả bởi các tham số QoS của chúng như thời gian trễ tối đa và lượng jitter cho phép Lưu lượng dịch vụ là đơn hướng và nó có thể được tạo ra bởi BS hoặc SS

Đóng vai trò cốt lõi trong việc bảo mật của chuẩn IEEE 802.16 là lớp con riêng biệt (privacy sublayer) Mục đích chính của lớp con riêng biệt là cung cấp sự bảo mật trên các kết nối không dây của mạng Nó được thực hiện thông qua việc mật mã hoá dữ liệu gửi giữa BS và SS Để ngăn cản việc trộm dịch vụ, SS có thể được nhận thực qua chứng chỉ số X.509 Chứng chỉ này bao gồm khoá công khai của SS và địa chỉ MAC

* IEEE 802.16a-2003

Năm 2003, IEEE đưa ra chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả năng truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối bằng băng tần 2 11 GHz với -khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50 km trong trường hợp kết nối điểm điểm

và 7-10 km trong trường hợp kết nối từ điểm đa điểm Tốc độ truy nhập có thể đạt tới 70 Mbps Trong khi, với dải tần 10 66Ghz chuẩn 802.16 phải yêu cầu tầm nhìn -thẳng thì với dải tần 2 11Ghz chuẩn 802.16a cho phép kết nối mà không cần thoả -mãn điều kiện tầm nhìn thẳng, tránh được tác động của các vật cản trên đường truyền như cây cối, nhà cửa Chuẩn này sẽ giúp ngành viễn thông có các giải pháp như cung cấp băng thông theo yêu cầu, với thời gian thi công ngắn hay băng thông rộng cho hộ gia đình mà công nghệ thuê bao số hay mạng cáp không tiếp cận được

IEEE 802.16a bao gồm cả đặc tả lớp PHY và cải tiến lớp MAC cho khả năng truyền dẫn đa đường và giảm tối đa nhiễu Các đặc tính được thêm vào cho phép sử dụng kỹ thuật quản lý năng lượng cao cấp hơn, và dãy anten thích ứng Phương pháp dồn kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) cung cấp thêm một sự lựa chọn cho phương pháp điều chế đơn sóng mang Để cung cấp một kỹ thuật giảm thiểu can nhiễu trong các mạng không dây hiện nay, IEEE 802.16a cũng định nghĩa thêm phương pháp điều chế đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division

Multiple Access – OFDMA – Modulation) trong phạm vi dải tần 2 – 11 GHz

Vấn đề bảo mạt cũng được cải tiến, với rất nhiều đặc trưng lớp con riêng biệt được đưa thêm vào Các đặc tính riêng biệt được sử dụng để nhận thực tác nhân gửi (sender) của một thông điệp MAC nào đó

IEEE 802.16a cũng đưa thêm các tuỳ chọn hỗ trợ cho mạng Mesh, ở những nơi mà lưu lượng có thể được định tuyến từ SS tới SS Đây là sự thay đổi từ chế độ PMP, khi mà lưu lượng chỉ được phép truyền giữa BS và SS Sự bổ sung những đặc

tả lớp MAC thích hợp cho phép việc lập lịch truyền dẫn giữa các SS của mạng Mesh mà không cần phải có sự kiểm soát của BS

* IEEE 802.16c-2002

Chuẩn IEEE 802.16c được đưa ra vào tháng 9/2002 Bản cập nhật đã sửa một số lỗi và sự mâu thuẫn trong bản tiêu chuẩn ban đầu và thêm vào một số profiles hệ thống chi tiết cho dẩi tần 10 – 66 GHz

* IEEE 802.16-2004

Chuẩn IEEE 802.16 2004 được chính thức phê chuẩn ngày 24/07/2004 và được công bố rộng rãi vào tháng 9/2004 IEEE 802.16 2004 thường được gọi với – tên 802.16-REVd Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp các chuẩn 802.16-2001, 802.16a, 802.16c Chuẩn mới này đã được phát triển thành một tập các đặc tả hệ thống có tên là IEEE 802.16 REVd, nhưng đủ toàn diện để phân loại -như là một sự kế thừa hoàn chỉnh chuẩn IEEE 802.16 ban đầu Tài liệu này dài hơn

-900 trang và bao gồm một tập các chuẩn Đây là phiên bản của chuẩn sẽ được áp dụng cho giấy chứng nhận chuẩn WiMAX (WiMAX certification)

* IEEE 802.16e và các chuẩn mở rộng

Chuẩn mở rộng IEEE 802.16e có thể hỗ trợ cho các trạm thuê bao tính năng

di động Hiện nay chuẩn IEEE 802.16e đã có một số phiên bản thử nghiệm Đồng thời các chuẩn IEEE 802.16 f và g cũng đang được nghiên cứu phát triển

1.2.3 So sánh tóm tắt các chuẩn IEEE 802.16 cơ bản

Chuẩn 802.16-2001 802.16-2004 802.16e -2005 Dải tần số 10-66GHz <11GHz < 6GHz

Môi trường

truyền

Line of Sight (đường truyền thẳng )

Non Line of Sight ( không đòi hỏi tầm nhìn thẳng )

Non Line of Sight (không đòi hỏi tầm nhìn thẳng)

16QAM,64QAM

OFDM 256 FFT OFDMA 2048 FFT

SOFDMA (Scalable OFDMA) Mức di

2 tới 10 km; tối đa 50

km tùy thuộc vào điều kiện truyền

1-3 km Indoor và 2-5

km Outdoor

Bảng 1 So sánh các chuẩn IEEE 802.161- Phiên bản đầu tiên 802.16a có triển vọng được sử dụng trong các kết nối không dây cố định thì các phiên bản kế tiếp 802.16 e,f,g được dự kiến cung cấp kết nối cho các thiết bị di động máy tính xách tay và điện thoại di động Người ta - cho rằng công nghệ này sẽ cạnh tranh với XDSL, cáp và UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) hoặc các chuẩn điện thoại di động thế hệ thứ ba

1.2.4 WiMAX có cạnh tranh với HiperMAN của ETSI ?

Mục tiêu của Diễn đàn WiMAX là thúc đẩy và chứng nhận khả năng tương thích của các thiết bị truy cập vô tuyến băng rộng tuân thủ chuẩn 802.16 của IEEE

và các chuẩn HiperMAN của ETSI Các chuẩn 802.16 2004 (256 OFDM PHY) của IEEE và HiperMAN của ETSI sẽ chia sẻ chung các đặc tính kỹ thuật PHY và MAC

-Diễn đàn WiMAX hoạt động ở cả hai tổ chức tiêu chuẩn này để đảm bảo một chuẩn toàn cầu chung cho MAN vô tuyến sẽ được chấp nhận Chính vì vậy ứng với mỗi chuẩn của IEEE ta đều thấy có một chuẩn của ETSI tương đương.

Hình 1.5: So sánh chuẩn của ETSI với IEEE

-ký và không đăng ký, có thế truyền NLOS và LOS

- Băng tần phải đăng ký 10-66 GHz

Băng tần này cung cấp một phương tiện truyền dẫn mà ở đó tần số cao, bước sóng ngắn, yêu cầu giữa trạm thu và phát phải nằm trong tầm nhìn thẳng LOS do hiệu ứng đa đường ảnh hưởng đáng kể tới việc truyền dẫn Ở trong băng tần này độ rộng kênh truyền thông thường là 25MHz hoặc 28MHz

Với tốc độ truyền dẫn lý thuyết là 120Mbps, môi trường này khá thích hợp cho truyền thông PMP từ các ứng dụng văn phòng nhỏ tới các ứng dụng văn phòng lớn

- Băng tần 2-11 GHz

Băng tần này gồm cả các dải băng tần phải đăng ký và không đăng ký (chủ yếu là 5 6Ghz) Nó là phương tiện truyền dẫn mà ở đó tần số thấp hơn, bước sóng -dài hơn Ở trong băng tần này LOS là thực sự không cần thiết, các hiệu ứng truyền sóng không trong tầm nhìn thẳng NLOS có thể khắc phục được

Người ta sử dụng băng tần này với mục đích cung cấp các ứng dụng NLOS,

có nghĩa là một loạt các kỹ thuật(lớp MAC và PHY mô tả) sẽ bổ sung để đạt được kết quả này

- Băng tần sử dụng trong Wimax cố định : 3.5 GHz, 5.8 GHz

- Băng tần sử dụng trong Wimax di động : 2.5 GHz, 2.3 GHz

1.4 Cấu hình mạng

1.4.1 Cấu hình điểm điểm PP -

Mạng PP chứa một hoặc nhiều liên kết điểm điểm sử dụng anten có hướng – tính cao tại cả hai đầu cuối của mỗi liên kết

1.4.2.Cấu hình điểm-đa điểm PMP

PMP là một mạng truy nhập với một hoặc nhiều BS có công suất lớn và nhiều SS nhỏ hơn Người dùng có thể ngay lập tức truy nhập mạng chỉ sau khi lắp đặt thiết bị người dùng SS có thể sử dụng các anten định hướng đến các BS, ở các

BS có thể có nhiều anten có hướng tác dụng theo mọi hướng hay một cung Với cấu hình này trạm gốc BS là điểm trung tâm cho các trạm thuê bao SS Ở hướng DL có thể là quảng bá, đa điểm hay đơn điểm Kết nối của một SS đến BS được đặc trưng qua nhận dạng kết nối CID

Hình 1.6: Cấu hình PMP

1.4.3 Cấu hình mắt lưới MESH

Với cấu hình này SS có thể liên lạc trực tiếp với nhau Trạm gốc Mesh BSkết nối với một mạng ở bên ngoài mạng MESH Một số điểm phân biệt như sau:

- Neighbor: Kết nối trực tiếp đến một node mạng

- Neighborhood : Tất cả các neighbor của một node tạo ra neighorhood

- Extended neighborhood: Tất cả các neighbor của một neighborhood MESH khác PMP là trong kiểu PMP các SS chỉ liên hệ với BS và tất cả lưu lượng đi qua

BS Với kiểu MESH tất cả các node có thể liên lạc với mỗi node khác một cách trưc tiếp hoặc bằng định tuyến nhiều bước thông qua các SS khác Một hệ thống với truy nhập đến một kết nối backhaul được gọi là Mesh BS, trong khi các hệ thống còn lại được gọi là Mesh SS Dù cho MESH có một hệ thống được gọi là Mesh BS, hệ thống này cũng phải phối hợp quảng bá với các nút khác Backhaul là các anten điểm điểm được dùng để kết nối các BS được định vị qua khoảng cách xa -

Hình 1.7: Cấu hình mesh

Một mạng MESH có thể sử dụng hai loại lập lịch quảng bá Với kiểu lập lịch phân tán, các hệ thống trong phạm vi hai bước của mỗi node khác nhau chia sẻ các danh mục và hợp tác để đảm bảo tránh xung đột và chấp nhận tài nguyên

MESH lập lịch tập trung dựa vào Mesh BS để tập hợp các yêu cầu tài nguyên từ các Mesh SS trong một dải bất kì và phân phối các yêu cầu này với khả năng cụ thể Khả năng này được chia sẻ với các Mesh SS khác mà dữ liệu của người dùng được chuyển tiếp thông qua các Mesh SS đó trao đổi với Mesh BS

Trong kiểu MESH, phân loại QoS được thực hiện trên nền tảng từng gói hơn

là được kết hợp với các liên kết như trong kiểu PMP Do đó chỉ có một liên kết giữa giữa hai node Mesh liên lạc với nhau

Chương II LỚP PHY VÀ MAC CỦA CHUẨN IEEE 802.16

Chuẩn IEEE 802.16a được xây dựng dưới dạng thức ngăn xếp với nhiều giao diện được định nghĩa Lớp MAC bao gồm ba lớp con: Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ (Service Specific Convergence Sublayer), lớp con MAC phần chung (MAC Common Part Sublayer) và lớp con bảo mật (Privacy Sublayer) Giữa PHY và MAC là một lớp con hội tụ truyền TC (Transmission Convergence Sublayer) Vị trí tương đối của các lớp con MAC và lớp PHY được trình bày trong hình 2.1

Lớp cao hơn

Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ

(Service Specific Convergence Sublayer)

MAC

Lớp con MAC phần chung

(MAC Common Part Sublayer)

Hình 2.1: Vị trí tương đối của các lớp MAC và PHY

2.1 Lớp vật lý PHY

Trong những công bố đầu tiên của chuẩn IEEE 802.16 chỉ ra rằng nó hoạt động trong tầm nhìn thẳng LOS ở băng tần cao trong dải tần số từ 10GHz đến 66GHz Nhưng đã được sửa đổi và chỉ ra ở trong chuẩn IEEE 802.16a, thiết kế cho các hệ thống hoạt động ở dải tần từ 2GHz đến 11GHz Ý nghĩa quan trọng của sự khác nhau giữa hai băng tần trên đó là khả năng hỗ trợ trong tầm nhìn không thẳng NLOS và ở tần số thấp khi mà các thiết bị không thể thực hiện được ở tần số cao

Do đó chuẩn IEEE 802.16a đã sửa đổi và là một chuẩn mở tạo cơ hội cho sự thay đổi lớn ở lớp vật lý Nó được chỉ rõ qua sự khuyến cáo hai phương pháp điều chế ở lớp vật lý đó là:

 256 point FFT OFDM

 2048 point FFT OFDMA

Sau một số lần kiểm tra, cuối cùng tổ chức WiMAX đã chấp nhận sự hỗ trợ của phương pháp điều chế 256 point FFT OFDM, cùng với sự phát triển của các công nghệ khác dựa vào sự quyết định của thị trường Thay vì lựa chọn CDMA tổ chức IEEE đã lưa chọn dạng tín hiệu OFDM vì nó có khả năng hỗ trợ sự thực thi trong tầm nhìn không thẳng, trong khi vẫn duy trì được mức hiệu suất cao nhất của quang phổ khi sử dụng dải phổ có sẵn Trong công nghệ CDMA (thường được áp dụng trong điện thoại di động thế hệ 2G 3G) băng thông RF cần phải lớn hơn – nhiều so với lưu lượng dữ liệu, để có thể đáp ứng được cho bộ xử lý chống lại nhiễu Tuy nhiên thực tế thì băng thông không dây không thể đạt tới 11GHz và cũng từ thực nghiệm cho thấy tốc độ dữ liệu có thể đạt tới 70Mbps khi mà băng thông RF khoảng chừng 200MHz được cung cấp cho bộ xử lý và được thực hiện không cần trong tầm nhìn thẳng

IEEE 802.16a có kiến trúc điểm đa điểm, nên về cơ bản BS truyền một tín - hiệu TDM với những trạm thuê bao riêng lẻ được định vị những khe thời gian theo chu kỳ Sự truy nhập theo hướng đường lên cho bởi TDMA Và với thiết kế burst được chọn cho phép cả TDD (Time Division Duplexing tại đó đường lên và đường - xuống dùng chung một kênh nhưng không truyền cùng một lúc) và FDD (Frequency Division Duplexing - tại đó đường lên và đường xuống dùng trong những kênh riêng biệt) được xử lý một cách tương tự Việc lựa chọn TDD hay FDD hỗ trợ những burst thích hợp trong đó việc điều chế và mã hóa có thể được gán động trên từng burst một với mỗi trạm thuê bao CPE (Customer Premise Equipment)

FEC (forward error correction) có khả năng thay đổi kích thước block và khả năng sửa lỗi FEC này được liên kết với một mã nhân chập khối bên trong để truyền

dữ liệu tới hạn một cách thông suốt, như các truy nhập điều khiển khung và truy nhập khởi đầu

Hệ thống sử sụng một khung 0.5, 1 hoặc 2 ms Khung này được chia ra thành những khe vật lý cho mục đích cấp phát và nhận biết dải thông thuộc các chuyển tiếp PHY Một khe vật lý được định nghĩa cho 4 ký hiệu QAM (quadrature amplitude modulation)

Trong phương án TDD của PHY, khung con của đường lên kế tiếp theo khung con của đường xuống trong cùng một tần số sóng mang Trong phương án FDD, các khung con của đường lên và đường xuống cuối cùng cũng trùng khớp nhưng chúng được mang trên những tần số riêng biệt.

Xét khung con của đường xuống: Nó bắt đầu với một đoạn điều khiển khung

có chứa DL MAP cho khung đường xuống hiện hành cũng như UL - - MAP cho thời gian định rõ trong tương lai Nó có chứa một “TDM- portion” ngay tiếp theo đoạn điều khiển khung Dữ liệu đường xuống được truyền tới mỗi CPE khi sử dụng một burst rofile thỏa thuận Sau đoạn TDM là đoạn TDMA có chứa một đoạn mở -pđầu (preamble) phụ tại điểm xuất phát của mỗi burst profile mới Như vậy nó cho -phép sự hỗ trợ tốt hơn với các CPE bán song công do các CPE này có thể mất sự đồng bộ hóa với đường xuống và TDMA – preamble cho phép chúng lấy lại sự đồng bộ hóa đó

TDM DIUC a

UL-MAP DL-MAP

TDMA DIUC g TDMA

DIUC f TDMA

DIUC e TDMA

DIUC d

TDM DIUC c TDM

TDM portion

C¸c ®iªm khëi ®Çu“burst”

TDM : Time Division Multiplex DIUC : Downlink Interval Usage Code Preamble : §o¹n ®Çu khung

Hình 2.2: Khung con đường xuống

Xét khung con đường lên : Trong đó UL MAP cấp dải thông cho các CPE –

cụ thể Các CPE truyền trong vùng cấp phát được ấn định có sử dụng burst- profile chỉ rõ bởi UIUC (Uplink Interval Usage Code) trong mục vào UL MAP cấp dải – thông cho chúng Nó có thể cũng chứa những định vị trên cơ sở cạnh tranh cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu và quảng bá hay truyền đa hướng các yêu cầu dải thông

Nó có cấu trúc khung như hình vẽ :

Truy nhập burst dải thôngYêu cầu

Xung đột

Khoảng trống chuyển tiếp SS

Khoảng trống chuyển tiếp Tx/Rx (TDD)

Các khả năng duy trì khởi

đầu (UIUC - 2)

Khoảng dữ

liệu SS1 (UIUC-j)

Khoảng dữ

liệu SSN (UIU-j)

Các khả năng xung đột yêu cầu (UIUC - 1)

Truy nhập burst

Xung đột

Yêu cầu dải thông

Hỡnh 2.3: Khung con đường lờn

Một số nột đặc trưng khỏc của lớp vật lý ở chuẩn IEEE 802.16a mà do phương phỏp điều chế đú mang lại đú là cụng suất phỏt lớn trong một vựng rộng, độ rộng cỏc kờnh cú tớnh mềm dẻo, một mặt thớch ứng về tốc độ, tự hiệu chỉnh lỗi, phụ thuộc vào cỏc hệ thống anten cao cấp để cải thiện vựng phủ súng và dung lượng hệ thống, phương phỏp lựa chọn tần số DFS sẽ làm cho nhiễu giảm tới mức nhỏ nhất cú thể, phương phỏp mó húa theo cỏc khoảng thời gian tăng cường sự thực hiện trong mụi trường pha đinh và vượt qua được tớnh đa dạng về khụng gian

Núi túm lại với cỏc nột đặc trưng của lớp vật lý nú sẽ cú một số lợi ớch như sau: + Với phương phỏp điều chế 256 point FFT OFDM, nú sẽ tạo ra những sự hỗ trợ cho việc xõy dựng cỏc địa chỉ mạng đa đường trong mụi trường LOS ở vựng Outdoor và NLOS

+ Với khả năng thớch ứng điều chế và phương phỏp mó húa cú khả năng tự hiệu chỉnh lỗi trong một cụm RF, đó đảm bảo độ mạnh cho cỏc kờnh RF trong khi vẫn đảm bảo số bớt / giõy cho mỗi một khối cỏc thuờ bao là lớn nhất

+ Với việc hỗ trợ truy nhập TDD và FDD, thỡ vớệc thay đổi địa chỉ trờn toàn diện rộng được quy định ở một nơi nào đú hoặc tất cả những nơi cho phộp

+ Với độ mềm dẻo về kớch thước của kờnh, nú cung cấp tớnh mềm dẻo cần thiết cho sự hoạt động ở một số băng tần khỏc nhau với sự thay đổi kờnh theo nhu cầu trờn toàn thế giới

+ Với sự hỗ trợ của hệ thống anten smart, sẽ làm tăng khả năng triệt nhiễu như vậy hệ thống sẽ lớn lên và giá thành sẽ giảm xuống.

Tất cả các đặc trưng trên đều là những yêu cầu thiết yếu cơ sở cho kỹ thuật FBWA outdoor hoạt động Tính mềm dẻo của kích cỡ kênh cũng là một điều bắt buộc nếu nó muốn được thực thi trên phạm vi toàn thế giới Khi mà trong dải phổ cho phép sự hoạt động trong hệ thống phải trả giá cước cho từng MHz, thì đó là vấn

đề cấp thiết cho việc triển khai hệ thống sử dụng tất cả các phần của dải phổ và cung cấp tính mềm dẻo trong mạng tổ ong cellular Ví dụ khi phải trả cước cho một dải tần 14 MHz thì chúng ta không muốn hệ thống sử dụng các kênh 6 MHz vì như vậy sẽ mất đi 2 MHz trong dải phổ mà chúng ta không sử dụng đến và chúng ta muốn hệ thống đó có thể được triển khai với các kênh 7 MHz, 3.5 MHz hoặc 1.75 MHz đế có khả năng sử dụng dải tần cao nhất

Trong các hệ thống, sau đoạn TDM là một đoạn TDMA có chứa một đoạn

mở đầu (preamble) phụ tại điểm xuất phát của mỗi burst profile mới Đặc tính này cho phép hỗ trợ tốt hơn các CPE bán song công Trong một hệ thống FDD được hoạch định hiệu quả với nhiều CPE bán song công, một số có thể truyền sớm hơn trong khung hơn là chúng nhận Vì bản chất bán song công, các CPE này mất sự đồng bộ hóa với đường xuống TDMA preamble cho phép chúng lấy lại sự đồng bộ -hóa đó

-Một khung con đường lên điển hình cho PHY 2 11 GHz được mô tả không giống như đường xuống, UL-MAP cấp giải thông cho các CPE cụ thể Các CPE truyền trong vùng cấp phát được ấn định có sử dụng burst profile chỉ rõ bởi UIUC -(Uplink Interval Usage Code) trong mục vào (entry) UL MAP cấp dải thông cho -chúng Khung con đường lên có thể cũng chứa những định vị trên cơ sở cạnh tranh cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu và “broadcast” hay “multicast” các yêu cầu dải thông Những cơ hội truy cập cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu được xác định độ lớn để cho phép thêm thời gian bảo vệ các CPE mà chúng đã không được giải quyết thời gian truyền cần thiết để bù lại độ trễ toàn phần (round - trip delay) cho BS

-2.2 Lớp MAC trong chuẩn IEEE 802.16a

Giao thức MAC IEEE 802.16a được thiết kế cho những ứng dụng truy nhập

không dây băng rộng điểm đa điểm Nó hướng vào nhu cầu những tốc độ truyền “ - ”theo bit rất cao, cả đường lên (tới BS) và đường xuống (từ BS) Những giải thuật truy cập và định vị dải thông phải thích ứng hàng trăm thiết bị đầu cuối cho mỗi kênh, với những thiết bị đầu cuối dùng chung cho nhiều người dùng cuối Những dịch vụ được yêu cầu bởi những người dùng cuối này vẫn thay đổi như vốn có và bao gồm tiếng và dữ liệu TDM (time division multiplex) kế thừa, kết nối IP -(Internet Protocol) và VoIP (voice over IP) gói hóa Để hỗ trợ sự đa dạng các dịch

vụ, MAC 802.16a phải điều tiết cả hai lưu lượng liên tục (continuous) và không liên tục (bursty) Đồng thời, những dịch vụ này đang chờ để được gán chất lượng dịch

vụ (QoS) thích hợp với những kiểu lưu lượng như vậy MAC 802.16a cung cấp một phạm vi rộng các kiểu dịch vụ tương tự như những dịch vụ ATM truyền thống cũng như những dịch vụ mới hơn như GFR (guaranteed frame rate)

Giao thức MAC 802.16 cũng phải hỗ trợ một sự đa dạng các nhu cầu gửi trả

về, bao gồm giao thức ATM và giao thức dựa theo gói (packet-based) Thông qua những đặc tính như chặn đầu mục tải tối đa (payload header), đóng gói và phân mảnh, những lớp con quy tụ và MAC làm việc cùng nhau để mang lại một lưu lượng nhiều hiệu quả hơn cơ chế vận chuyển vốn có Cơ chế “request grant- ” (cấp phát theo yêu cầu) được thiết kế để có thể biến đổi, có hiệu suất cao và tự sửa chữa lỗi

Cùng với những nhiệm vụ cơ bản như cấp phát dải thông và vận chuyển dữ liệu, MAC bao gồm một lớp con bảo mật cung cấp sự chứng thực truy cập mạng và thiết lập kết nối để ngăn ngừa hành vi “trộm dịch vụ và cung cấp sự trao đổi và mã ” hóa khóa cho dữ liệu riêng biệt

MAC bao gồm những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ giao diện với những lớp cao hơn, phía trên lớp con phần chung (common part) MAC nòng cốt thực hiện những chức năng MAC chủ yếu Bên dưới lớp con phần chung là lớp con bảo mật (privacy sublayer)

2.2.1 Những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ

Chuẩn IEEE 802.16a định nghĩa hai lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ tổng thể để ánh xạ các dịch vụ đến và từ những kết nối MAC 802.16a Lớp con quy

tụ ATM được định nghĩa cho những dịch vụ ATM và lớp con quy tụ gói được định

nghĩa để ánh xạ các dịch vụ gói như IPv4, IPv6, Ethernet và VLAN (virtual local area network) Nhiệm vụ chủ yếu của lớp con là phân loại các SDU (service data unit) theo kết nối MAC thích hợp, bảo toàn hay cho phép QoS và cho phép định vị dải thông Ngoài những chức năng cơ bản này, các lớp con quy tụ có thể cũng thực hiện nhiều chức năng phức tạp hơn như chặn và xây dựng lại đầu mục tải tối đa (payload header) để nâng cao hiệu suất kết nối không gian (airlink).

2.2.2 Lớp con phần chung (common part sublayer)

Nhìn chung về kiến trúc tổng thể MAC 802.16a được thiết kế để hỗ trợ kiến trúc “điểm đa điểm với một BS trung tâm điều khiển nhiều khu vực độc lập đồ- ” ng thời Trên đường xuống, dữ liệu đến các CPE được dồn kênh theo kiểu TDM Đường lên được dùng chung giữa các CPE theo kiểu TDMA

MAC 802.16 theo kiểu hướng kết nối (connection oriented) Tất cả những dịch vụ bao gồm những dịch vụ không kết nối (connectionless) cố hữu, được ánh xạ tới một kết nối Điều đó cung cấp một cơ chế cho yêu cầu dải thông, việc kết hợp QoS và các tham số về lưu lượng, vận chuyển và định tuyến dữ liệu đến lớp con quy tụ thích hợp và tất cả các hoạt động khác có liên quan đến điều khoản hợp đồng của dịch vụ Các kết nối được tham chiếu đến các CID 16-bit (16 bit connection -identifier) và có thể yêu cầu liên tiếp dải thông được cấp phát hay dải thông theo yêu cầu

-Mỗi CPE có một địa chỉ MAC 48 bit chuẩn, nhưng những phục vụ này chủ yếu như một bộ nhận diện thiết bị, từ khi những địa chỉ gốc được sử dụng trong thời gian hoạt động là các CID Lúc vào mạng, CPE được gán ba kết nối quản lý (management connection) cho mỗi hướng Ba kết nối này phản ánh ba yêu cầu QoS khác nhau được sử dụng bởi ba mức quản lý khác nhau Kết nối đầu tiên là kết nối

-cơ sở (basic connection) được dùng để truyền các thông điệp ngắn, “time-critical MAC” và RLC (radio link control) Kết nối quản lý sơ cấp (primary management connection) được sử dụng để truyền các thông điệp dài hơn, chịu trễ nhiều hơn như những gì được sử dụng để chứng thực và cài đặt kết nối Kết nối quản lý thứ cấp được sử dụng để truyền các thông điệp quản lý dựa trên cơ sở các chuẩn như DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) và