Mạng truy nhập vô tuyến băng rộng ố định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60-52.70 NGUYỄN HỮU KHÁNH Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VŨ SƠN -i- HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131592161000000 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy NGUYỄN VŨ SƠN, Khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu tham khảo cho suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Trung tâm Đào tạo Sau đại học Thầy Cô Bộ môn Khoa Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giảng dạy kiến thức chun mơn làm sở để tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp kiến thức quý giá Thầy Cô truyền đạt bổ ích hành trang giúp cho cơng việc chuyên môn sau Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Chi Cục Quản lý chất lượng khu vực quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn tất khóa học này, đồng thời gửi lời cảm ơn chân thành đến tất đồng nghiệp công tác Chi Cục giúp đỡ nhiều thời gian qua Cuối xin cảm ơn tất bạn bè anh chị giúp đỡ, động viên hướng dẫn giải vấn đề nảy sinh thực luận văn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Người thực NGUYỄN HỮU KHÁNH -i- MỤC LỤC Lời cảm ơn …………………………………………………………………………………i Mục lục ……………………………………………………………………………………ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ………………………………………………… iv Danh mục bảng …………………………………………………………………….xviii Danh mục hình vẽ, đồ thị ……………………………………………………………xix MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………… xxi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG TRUY NHẬP KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH 1.1 Giới thiệu hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định ………………………… 1.2 Các băng tần số cho mạng truy nhập không dây băng rộng cố định ………………… 1.3 Các ứng dụng ……………………………………………………………… .9 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC TỔ CHỨC CỦA MẠNG TRUY NHẬP KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH THEO CHUẨN IEEE 802.16-2004 2.1 Giới thiệu phiên chuẩn IEEE 802.16…………………… 13 2.2 Lớp hội tụ ……………………………………………………… 15 2.2.1- Lớp hội tụ ATM 16 2.2.2- Lớp hội tụ gói 20 2.3 Lớp MAC - Phần chung ……………………………………………………… 27 2.3.1- Giới thiệu kiến trúc điểm - đa điểm (PMP) ….…………………………………….27 2.3.2- Định nghĩa dịch vụ MAC PMP……………………………………………30 2.3.3- Mức liệu / điều khiển ………………………………………………………… 35 2.3.3.1 Đánh địa kết nối điểm – đa điểm ………………………………… 35 2.3.3.2 Định dạng MAC PDU ………………………………………………………….36 2.3.3.3 Dịch vụ hoạch định hướng lên ……………………………………………… 46 2.3.3.4 Các chế yêu cầu ấn định băng thông ………………………………… 47 2.3.3.5 MAC hỗ trợ lớp PHY ……………………………………………………… 51 2.3.3.6 Chất lượng dịch vụ ………………………………………………………… 55 2.4 Lớp Bảo mật ………………………………………………………………………… 63 2.4.1- Cấu trúc ……………………………………………………………………………63 2.4.2- Thủ tục PKM …………………………………………………………………… 65 - ii - 2.4.2.1 Trao đổi AK cấp phép cho SS ………………………………………………65 2.4.2.2 Trao đổi TEK cấu hình PMP ………………………………………… 67 2.4.2.3 Lựa chọn khả bảo mật ……………………………………………… 69 2.4.2.4 Cơ chế trạng thái cấp phép …………………………………………………… 70 2.4.2.5 Cơ chế trạng thái TEK ……………………………………………………… 72 2.5 Lớp Vật lý …………………………………………………………………………… 74 2.5.1- Đặc tả lớp vật lý WMAN – SC ……………………………………………………74 2.5.1.1 Tổng quan ………………………………………………………………………74 2.5.1.2 Định dạng khung ……………………………………………………………….75 2.5.1.3 Các kỹ thuật song cơng mã hóa tham số dạng PHY ……………………… 76 2.5.1.4 Khung hướng xuống ……………………………………………………….78 2.5.1.5 Khung hướng lên ………………………………………………………… 80 2.5.2- Nội dung Lớp PHY WMAN – SCa ………………………………… 82 2.5.3- Nội dung Lớp PHY WMAN – OFDM ……………………………… 84 2.5.4- Nội dung Lớp PHY WMAN – OFDMA …………………………… 88 CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG VÀ TƯƠNG LAI SỰ PHÁT TRIỂN MẠNG TRUY NHẬP KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG CỐ ĐỊNH (BFWA) 3.1 Khái quát trình phát triển mạng BFWA ……… 91 3.2 Tình hình triển khai mạng BFWA Việt Nam …………………………………… 93 3.3 Tình hình triển khai mạng BFWA nước giới ………………………… 99 3.4 Các hệ thống BFWA nhà cung cấp thiết bị giới ……………… … 103 3.5 Hướng phát triển thị trường BFWA …………………………………………… 109 3.5.1- Nhận định thị trường giới …………………………………………….109 3.5.2- Sự hình thành trình phát triển IEEE Std 802.16 …………………… 111 3.5.3- Hướng phát triển nhà cung cấp thiết bị ………………………………….112 3.5.4- WiMAX - Sự đổi mạnh mẽ công nghệ ………………………………… 116 KẾT LUẬN …………………………………………………………………………… 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………………….122 - iii - DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS Adaptive antenna system Hệ thống anten thích ứng AP Access point Điểm truy nhập ARQ Automatic repeat request Yêu cầu tự động lặp lại ATM Asynchronous transfer mode Chế độ truyền tải không đồng BE Best effort Cố gắng tối đa BER Bit error ratio Tỉ lệ lỗi bit BFWA Broadband access BR Bandwidth request Yêu cầu băng thông BS Base station Trạm gốc BTC Block turbo code Mã Turbo khối BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband wireless access Truy nhập không dây băng rộng CBC Cipher block chaining Chuỗi liên kết khối mật mã CBR Constant bit rate Tốc độ bit không đổi CCITT Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại điện báo CID International Telegraph and Telephone Consultative Committee Collision detection European Conference of Postal and Telecommunications Administrations Connection identifier CP Cyclic prefix Tiền tố tuần hoàn CPE CPS CS CSMA Customer premises equipment Common part sublayer Convergence sublayer Carrier sense multiple access Thiết bị phía khách hàng Lớp phần chung Lớp hội tụ Đa truy nhập dị sóng mang CTC Convolutional Turbo code Mã Turbo xoắn CD CEPT fixed wireless Truy nhập không dây băng rộng cố định - iv - Phát xung đột Hội nghị tổ chức bưu viễn thơng Châu Âu Bộ nhận dạng kết nối DAMA Demand access DCD Downlink channel descriptor DCE DES DIUC Data communication equipment Thiết bị truyền thông liệu Data encryption standard Tiêu chuẩn mật mã liệu Downlink Interval Usage Code Mã sử dụng khoảng thời gian hướng xuống Dynamic host configuration Giao thức cấu hình máy chủ protocol động DHCP assigned multiple Đa truy nhập cấp phát theo yêu cầu Bộ mô tả kênh hướng xuống DIUC Downlink interval usage code Mã sử dụng khoảng thời gian hướng xuống DL Downlink Hướng xuống DSS Distribution system service Dịch vụ hệ thống phân phối DSSS Direct sequence spectrum EDE Encrypt – Decrypt - Encrypt EIRP Effective power ERC European Radiocommunications Committee European Telecommunications Standard Institute European Union Ủy ban thông tin vô tuyến Châu Âu Federal Communications Commission Frame control header Frequency division duplex Frequency division multiple access Ủy ban truyền thông liên bang Mỹ Mào đầu điều khiển khung Song công chia tần số Đa truy nhập chia tần số FEC Forward error correction Sữa lỗi hướng FFT Fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FHSS Frequency-hopping spectrum FSH Fragmentation subheader Mào đầu mảnh FTTH Fibre to the home Cáp quang đến thuê bao ETSI EU FCC FCH FDD FDMA isotropic spread Trải phổ trực tiếp Mật mã - Giải mã - Mật mã radiated Công suất xạ đẳng hướng hiệu dụng Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Liên minh Châu Âu spread Trải phổ nhảy tần -v- GFSK Gaussian keying GM Grant management Quản lý cấp phát HEC Header error check Kiểm tra lỗi mào đầu HFC Hybrid Fibre - Coax Lai ghép cáp quang – cáp đồng trục H-FDD Half-duplex FDD FDD bán song công HT Header type Dạng mào đầu I Inphase Cùng pha IE Information element Phần tử thông tin IEEE Institute of Electrical Electronics Engineers IETF Internet Force IFFT Inversion transform ISI Inter Symbol Interference ISM Industrial, medical IP Giao thức internet Liên minh viễn thông quốc tế IWF Internet protocol International Telecommunications Union Interworking function KEK Key encryption key Khóa mật mã khóa LAN Local area network Mạng nội LMDS Local multipoint distribution Dịch vụ phân phối đa điểm service theo vùng LOS Line of sight Hướng truyền thẳng lsb Least significant bit Bit có ý nghĩa LSB Least significant byte Byte có ý nghĩa MAC Medium access control layer Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAN Metro Area Network Mạng đô thị MDMS Marconi ITU frequency shift Điều chế dịch tần Gaussian Engineering Fast and Viện kỹ thuật điện điện tử Task Lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet Fourier Biến đổi Fourier ngược nhanh scientific, Digital Nhiễu nội ký tự and Băng tần dành cho Công nghiệp, khoa học y học Chức liên kết hoạt động Multipoint Hệ thống đa điểm số Marconi - vi - System MIB Management information base MMDS Multichannel distribution service MMPDU MAC management data unit MPDU MAC protocol data unit Đơn vị liệu giao thức lớp MAC msb Most significant bit Bit có ý nghĩa lớn MSB Most significant byte Byte có ý nghĩa lớn MSDU MAC service data unit Đơn vị liệu dịch vụ lớp MAC NLOS Non line of sight Hướng truyền không thẳng NNI Network to Network interface Giao diện mạng với mạng (or Network node interface) nrtPS Non-real-time polling service OFDM Orthogonal frequency division Ghép kênh chia tần số trực multiplexing giao Orthogonal frequency division Đa truy nhập chia tần số trực multiple access giao Piggyback request Yêu cầu mang OFDMA PBR Cơ sở thông tin quản lý multipoint Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh protocol Đơn vị liệu giao thức quản lý MAC Dịch vụ thăm dị khơng thời gian thực PDH Plesiochronous hierarchy PDU Protocol data unit Đơn vị liệu giao thức PHS Payload header suppression Nén mào đầu khung tải PHSI Payload index PHY Physical layer PHY-SAP Physical layer service access Điểm truy cập dịch vụ lớp vật point lý PKM Privacy key management PLCP Physical protocol layer convergence Giao thức hội tụ lớp vật lý PLME Physical entity layer management Thực thể quản lý lớp vật lý header digital Phân cấp số cận đồng suppression Chỉ số nén mào đầu khung tải Lớp vật lý - vii - Quản lý khóa riêng PMD Physical medium dependent PMD-SAP Physical medium dependent Điểm truy cập dịch vụ phụ service access point thuộc môi trường vật lý PS Physical slot Khe vật lý PSH Packing subheader Mào đầu gói PSTN Public switched network telephone Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PVC Permanent virtual circuit Mạch ảo cố định Q Quadrature Trực pha QAM quadrature modulation QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ QPSK quadrature phase shift keying Điều chế dịch pha bốn vị trí REQ Request Yêu cầu RF Radio frequency Tần số vô tuyến RNG Ranging Phân loại RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon RSP Response Đáp ứng RTG rtPS Rx Receive/Transmit Transition Gap Real-time polling service Receiver Khoảng trống chuyển đổi thu/phát Dịch vụ thăm dò thời gian thực Máy thu SA Security association Tập hợp bảo mật SAID Security association identifier Bộ nhận dạng tập hợp bảo mật SAP Service access point Điểm truy cập dịch vụ SDU SF Service data unit Service flow Đơn vị liệu dịch vụ Luồng dịch vụ SFID SNMP Service flow identifier Simple Network Management Protocol Signal-to-noise ratio Subscriber Station Space time coding Switched virtual circuit Transmission convergence Bộ nhận dạng luồng dịch vụ Giao thức quản lý mạng đơn giản Tỉ lệ tín hiệu/tạp âm Trạm thuê bao Mã thời gian không gian Mạch ảo chuyển mạch Lớp hội tụ truyền dẫn SNR SS STC SVC TC Phụ thuộc môi trường vật lý amplitude Điều chế biên độ phần tư - viii - TDD TDM sublayer Time division duplex Time division multiplex Song công chia thời gian Ghép kênh chia thời gian TDMA Time division multiple access Đa truy nhập chia thời gian TEK Traffic encryption key Khóa mật mã lưu lượng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền file đơn giản TLV Type – length - value Dạng - độ dài – giá trị TTG Transmit/Receive Gap Tx Transmitter Máy phát UCD Uplink channel Descriptor Bộ mô tả kênh hướng lên UGS Unsolicited grant service Dịch vụ cấp phát tự nguyện UIUC Uplink Interval Usage Code Mã sử dụng khoảng thời gian hướng lên UL Uplink Hướng lên UNI User-to-network interface Giao diện đối tượng sử dụng với mạng U-NII unlicensed national information Hạ tầng thông tin quốc gia infrastructure không giấy phép VBR Variable bit rate Tốc độ bit thay đổi VC Virtual channel Kênh ảo VCI Virtual channel identifier Bộ nhận dạng kênh ảo VLAN Virtual local area network Mạng nội ảo VP Virtual path Tuyến ảo VPI Virtual path identifier Bộ nhận dạng tuyến ảo WCA Wireless Association WLAN Wireless local area network Mạng nội hạt không dây WLL Wireless local loop Mạch vịng vơ tuyến nội hạt WMAN Wireless metropolitan network xDSL x–type Digital Subscriber Line Transition Khoảng trống phát/thu chuyển đổi Communication Hiệp hội truyền thông không dây - ix - area Mạng đô thị không dây Đường dây thuê bao số loại x