Wimax và ứng dụng nghiên ứu ông nghệ wimax và ứng dụng ho khu vự hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vương Văn Dũng WiMAX ỨNG DỤNG: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ WiMAX VÀ ỨNG DỤNG CHO KHU VỰC HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật truyền thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Phạm Minh Hà Hà Nội – Năm 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131967241000000 MỤC LỤC Danh mục thuật ngữ Danh mục hình vẽ, bảng LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG……………………………1 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN THÔNG……………………………… 1.2 MẠNG 4G VÀ CÁC TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN…………………………….5 1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ MẠNG 4G…………………………………………….5 1.2.2 ITU VÀ IMT-ADVANCED……………………………………………….6 1.2.2.1 TỔ CHỨC TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ ITU……………………………6 1.2.2.2 IMT-ADVANCED…………………………………………………… 1.3 CÁC ỨNG VIÊN CHO MẠNG THẾ HỆ THỨ TƯ………………………… 1.3.1 WIFI VÀ IEEE 802.11ac………………………………………………… 1.3.1.1 WIFI VÀ CÁC CHUẨN ĐÃ THƯƠNG MẠI HÓA………………… 1.3.1.2 IEEE 802.11ac …………………………………………………………8 1.3.2 WiMAX…………………………………………………………………….9 1.3.3 LTE LTE-A…………………………………………………………… 1.3.3.1 LTE…………………………………………………………………… 10 1.3.3.2 LTE-A………………………………………………………………… 10 1.3.4 NHẬN XÉT CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI…………… 11 PHẦN II WIMAX VÀ ỨNG DỤNG……………………………………………………13 2.1 LỊCH SỬ VÀ CÁC TIÊU CHUẨN WiMAX……………………………….13 2.2 KIẾN TRÚC WiMAX ……………………………………………………….18 2.2.1 MƠ HÌNH THAM CHIẾU QUẢN LÝ ………………………………… 20 2.2.2 GIAO DIỆN SS/MS BS ……………………………………………… 22 2.3 CÁC LỚP CON TRONG CHUẨN IEEE 802.16 ……………………………24 2.3.1 LỚP CON HỘI TỤ ĐẶC TRƯNG………………………………… 24 2.3.2 LỚP CON PHẦN CHUNG …………………………………….…….26 2.3.3 LỚP CON BẢO MẬT ………………………………………….…….27 2.3.4 LỚP VẬT LÝ ………………………………………………….…… 29 2.3.5 CÁC ĐẶC TẢ BỔ SUNG …………………………………………… 30 2.3.5.1 IEEE 802.16.1 …………………………………………… …….………30 2.3.5.2 IEEE 802.16.1b …………………………………………………… … 31 2.4 ĐẶC ĐIỂM TIÊN TIẾN TRONG CÔNG NGHỆ WiMAX ……………….32 2.4.1 KỸ THUẬT TRUY NHẬP KHÔNG DÂY TIÊN TIẾN……………… 32 2.4.1.1 KỸ THUẬT OFDM ……………………………………………… 32 2.4.1.2 OFDMA ỨNG DỤNG TRONG WIMAX ……………………… …41 2.4.1.2.1 TÍN HIỆU VÀ THAM SỐ OFDMA………………………………… 42 2.4.1.2.2 CẤU TRÚC KHUNG …………………………………………………45 2.4.2 KỸ THUẬT THU PHÁT HIỆU SUẤT CAO ỨNG DỤNG TRONG WiMAX ………………………………………………………………….48 2.4.2.1 KỸ THUẬT ĐA THU PHÁT MIMO……………………………… 49 2.4.2.2 SỬ DỤNG ANTEN THÍCH NGHI AAS…………………………….52 2.4.3 ĐÁP ỨNG CÁC YÊU CẦU BẢO MẬT……………………………… 53 2.4.3.1 CHỨNG CHỈ X.509 ……………………………….…………………53 2.4.3.2 MÃ HÓA DỮ LIỆU AES…………………………………………… 55 2.4.4 HỖ TRỢ HỘI TỤ VỚI CÁC CHUẨN KHÁC……….………………… 60 2.4.5 CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐA MỨC VÀ TRIỂN KHAI LINH HOẠT……60 2.4.5.1 DỊCH VỤ ĐA MỨC …………………………………………………60 2.4.5.2 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG QoS ………………….…………………60 2.4.5.3 TRIỂN KHAI LINH HOẠT …………………………….……………63 2.4.5.3.1 CẤU HÌNH PMP …………………………………………………….65 2.4.5.3.2 CẤU HÌNH MESH ………………………………………………… 66 2.4.5.4 HỖ TRỢ TỪ CÁC NHÀ SẢN XUẤT LỚN ……………………… 67 2.4.6 TRIỂN KHAI VỚI CÁC KỸ THUẬT TIÊN TIẾN KHÁC…………… 72 2.4.6.1 SDR ………………………………………………………………… 72 2.4.6.2 HAPs ……………………………………………………………… 74 2.5 ỨNG DỤNG CỦA WIMAX…………………………………………… 76 PHẦN III PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP CHO KHU VỰC HÀ NỘI …78 3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC …………………………………………………….78 3.1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÀ DÂN CƯ………………………………………78 3.1.2 BĂNG TẦN CẤP PHÉP………………………………………………….78 3.1.3 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TẠI ĐỊA BÀN………………… 81 3.1.4 CÁC UE ĐANG HOẠT ĐỘNG……………………………………… 83 3.1.5 NHU CẦU VÀ XU HƯỚNG SỬ DỤNG…………………………….… 83 3.1.5.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 3G HIỆN TẠI……………………….… 83 3.1.5.2 NHU CẦU VÀ XU HƯỚNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG….….… 84 3.2 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP SỬ DỤNG WiMAX…………………….…….…86 PHẦN IV ỨNG DỤNG WiMAX CHO KHU VỰC HÀ NỘI………………………… 89 4.1 TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG U CẦU ………………………….…… ….89 4.2 MƠ HÌNH KÊNH TRUYỀN ……………………………….………… … 93 4.3 QUỸ ĐƯỜNG TRUYỀN …………………………………….…………… 97 4.4 PHẠM VI BAO PHỦ ………………………………………….… ……….99 4.5 ĐỊNH CỠ MẠNG …………………………………………….…… …….100 4.6 QUY HOẠCH VÙNG PHỦ………………………….…………… ….… 101 KẾT LUẬN …………………………………………………… ……….…… 102 Filename: Directory: Template: MUCLUC C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Temp lates\Normal.dotm Title: Subject: Author: vuong truongyen Keywords: Comments: Creation Date: 12/25/2013 9:54:00 AM Change Number: 60 Last Saved On: 3/30/2014 12:10:00 PM Last Saved By: vuong truongyen Total Editing Time: 2,320 Minutes Last Printed On: 3/30/2014 12:10:00 PM As of Last Complete Printing Number of Pages: Number of Words: 493 (approx.) Number of Characters: 2,816 (approx.) Filename: Directory: C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject\Giaytochuan bi\hoso Template: C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Temp lates\Normal.dotm Title: BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Subject: Author: Hungnh Keywords: Comments: Creation Date: 6/27/2013 9:31:00 PM Change Number: Last Saved On: 3/31/2014 10:57:00 AM Last Saved By: vuong truongyen Total Editing Time: Minutes Last Printed On: 3/31/2014 10:57:00 AM As of Last Complete Printing Number of Pages: Number of Words: 77 (approx.) Number of Characters: 439 (approx.) LỜI MỞ ĐẦU Trong giới ngày nay, hoạt động trao đổi thông tin nhu cầu thiết yếu diễn ngày lĩnh vực kinh tế xã hội Hoạt động trao đổi thông tin ngày cần nhiều tài nguyên từ hạ tầng viễn thông Những công nghệ truyền thơng trước khơng cịn đủ đáp ứng cho hoạt động xử lý tiêu thụ lượng thông tin cần trao đổi Các dịch vụ cần nhiều tài nguyên người sử dụng cần hạ tầng tốt đáp ứng nhu cầu Trong bối cảnh đó, cơng nghệ truyền thơng phát triển mạnh mẽ xuất nhiều tảng với đặc điểm khác hướng vào mục đích phục vụ tốt cho nhu cầu trao đổi thông tin Hiện giới diễn hoạt động chuyển đổi tảng truyền thông, với công nghệ có nhiều đặc điểm, ưu khác Tiến trình chuyển đổi theo hướng tận dụng tảng cũ phổ biến, bên cạnh áp dụng cơng nghệ hồn tồn mở nhiều thách thức hội Do việc nghiên cứu thử nghiệm công nghệ tiên tiến cần thiết trước áp dụng phổ biến lý em chọn đề tài “ WiMAX Ứng Dụng: Nghiên cứu công nghệ WiMAX ứng dụng cho khu vực Hà Nội” Filename: Directory: Template: loimodau C:\Users\vuong_000\SkyDrive\defagproject C:\Users\vuong_000\AppData\Roaming\Microsoft\Temp lates\Normal.dotm Title: Subject: Author: vuong truongyen Keywords: Comments: Creation Date: 3/30/2014 1:21:00 PM Change Number: Last Saved On: 3/30/2014 2:01:00 PM Last Saved By: vuong truongyen Total Editing Time: 40 Minutes Last Printed On: 3/30/2014 2:01:00 PM As of Last Complete Printing Number of Pages: Number of Words: 178 (approx.) Number of Characters: 1,015 (approx.) WiMAX Ứng Dụng PHẦN I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRUYỀN THÔNG Lịch sử truyền thơng có từ xa xưa lịch sử lồi người Truyền thơng định nghĩa việc trao đổi thông tin từ nơi đến nơi khác với khoảng cách địa lý hay khoảng cách không gian Khi lượng thực thể thay đổi với thơng tin sinh truyền thông tin bắt đầu Xa xưa người truyền thơng tin vật liệu sẵn có, diện xung quanh người đưa tin hay dùng chim bồ câu, khoảng cách xa họ sử dụng cách thức báo hiệu đốt lửa núi thiết lập trạm trung gian tồn tuyến truyền tin Những phương pháp có ý nghĩa truyền tải thơng điệp đạt mục đích tối thiểu truyền tin Cùng với thời gian, phát triển khoa học kỹ thuật, phát minh khám phá khoa học lý thuyết thực nghiệm mang tính kiện nâng mức độ việc truyền tin lên mức cao hơn, truyền thơng từ từ tách khỏi hệ thống ban đầu từ nguồn tạo tin môi trường truyền dẫn nơi nhận tin Truyền tin khơng cịn liên tục phục hồi tồn phần hệ thống tự nhiên trước mà phục vụ ngày cụ thể cho mục đích sử dụng ngày tách biệt Cũng từ hệ thống tin tức tách khỏi chu trình khép kín xuất theo phát triển khoa học kỹ thuật Ở điểm truyền thơng ngày có ý nghĩa với người ngày cho người - phục vụ mục đích người Truyền thơng q trình phát triển ngày tỏ quan trọng trình phát triển xã hội nhân loại, đâu tính cộng đồng, tính trật tự, thứ bậc xuất truyền thơng theo mà quan trọng theo trở thành thiếu hoạt động cộng đồng Q trình phát triển nhân loại đồng nghĩa với q trình phát triển tính tồn cầu hóa Nhu cầu trao đổi thơng tin ngày cấp thiết dạng truyền thông quan trọng làm xóa nhịa ranh giới địa lý khoảng cách khơng gian q trình hội tụ trường thông tin đồng hẳn lên định hướng thành phần lại vấn đề truyền thơng viễn thơng WiMAX Ứng Dụng Những mốc lớn lịch sử truyền thông lĩnh vực phát triển quan trọng liên quan phải kể đến là: - Năm 1820, George Ohm đưa phương trình tốn học để giải thích tín hiệu điện chạy qua dây dẫn - Năm 1830 Michall Faraday tìm định luật cảm ứng điện từ - Năm 1844 đường dây điện tín thiết lập Baltimore Washington DC - Năm 1849, tin in - Năm 1850, đại số Boole George Boole tạo móng cho logic học - James Clerk Maxwell đưa học thuyết trường điện từ phương trình tốn học Căn vào học thuyết Henrich Hertz truyền nhận thành cơng sóng vơ tuyến - Tổng đài điện thoại thiết lập vào năm 1876 (ngay sau Alexander Graham Bell phát minh điện thoại) Năm năm sau Bell bắt đầu dịch vụ gọi đường dài New York Chocago Cùng khoảng thời gian đó, Guglieno Marconi Italia lắp đặt trạm phát sóng vơ tuyến để phát tín hiệu điện tín - Năm 1900 nhà vật lý Einstein đưa nhiều tài liệu quan trọng vật lý chất rắn, thống kê học, điện từ trường học lượng tử Vào khoảng thời gian này, phịng thí nghiệm Bell Mỹ phát minh sáng chế ống phóng điện cực cho kính thiên văn xoay Tiếp theo đó, Le De Forest trở thành nguươì khởi xướng lĩnh vực vi mạch điện tử thông qua phát minh ông ống chân không ba cực Lúc này, hệ thống tổng đài tương tự tự động có khả hoạt động khơng cần bảng chuyển mạch - Năm 1910, Erwin Schrodinger thiết lập tảng cho học lượng tử thông qua phương trình sóng để giải thích cấu tạo ngun tử đặc điểm chúng Vào khảng thời gian này, phát cơng cộng bắt đầu phát sóng - Năm 1920, Harold S Black phịng thí nghiệm Bell phát minh máy khuếch đại phản hồi âm mà ngày dùng lĩnh vực viễn thông công ngệ máy điện đàm