Tác giả Trang 7 Danh mục các ký hiệu, các từ viế ắt t t Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access OFDMA BWA Broadband wireless access MISO Multi input single output MAC Med
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX
Khái niệm
WiMax (viết tắt là Worldwide Interoperability for Microwave Access) được thiế ết k dựa vào tiêu chuẩn IEEE 802.16, là chuẩn cho việc kết nối Internet băng thông rộng không dây ở khoảng cách lớn WiMax sử dụng k thu t truy n dẫn vô tuyến ỹ ậ ề trong mạng Internet thay vì dùng dây để kết n i nh DSL hay cáp modem WiMax ố ư đóng vai trò nh mộ ổư t t ng ài k t n i t i m t tr m ch mà nó được yêu c u thi t lập đ ế ố ớ ộ ạ ủ ầ ế một đường dữ liệu đến Internet
WIMAX ra đời nhằm cung cấp m t phương ti n truy nhập Internet không ộ ệ dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi Hệ thống WIMAX có th cung ể cấp đường truyền với tốc độ lên tới 70Mb/s và có bán kính phủ sóng của một trạm là 50Km Mô hình phủ sóng của WIMAX tương tự như mạng t bào Ho t ế ạ động của WIMAX rất mềm dẻo và tương tự như của WiFi khi truy nhập mạng tức là khi một thiết bị đầu cuối có nhu cầu truy nhập mạng thì nó s tựẽ động k t n i đến ế ố trạm WIMAX gần nhất WiMAX là một chuẩn không dây đang phát triển r tấ nhanh, hứa hẹn tạo ra khả năng k t n i b ng thông r ng t c độ cao cho c mạế ố ă ộ ố ả ng c ố định lẫn mạng không dây di động, phạm vi phủ sóng được mở rộng.
Đặc đ ể i m
o Cấu trúc mềm dẻo : WiMAX hỗ trợ các cấu trúc hệ thống bao g m i m – ồ đ ể đa đ ểi m, công nghệ lưới (mesh) và phủ sóng kh p m i n i i u khi n truy nhập ắ ọ ơ Đ ề ể phương tiện truyền dẫn ((MAC) hỗ ợ đ ể tr i m – a i m và d ch v rộđ đ ể ị ụ ng kh p b ng ắ ằ cách lập lịch một khe th i gian cho mỗờ i tr m di ạ động (MS) N u có duy nhất một ế
MS trong phạm vi phủ sóng, trạm gốc (BS) sẽ liên lạc v iớ MS trên cơ sở đ ể i m – đ ểi m M t BS trong m t c u hình i m – i m có th sử dụng anten chùm hẹộ ộ ấ đ ể đ ể ể p h n để ơ bao phủ các khoảng cách xa hơn o Chất lượng dịch vụ QoS : WiMAX có thể được tối ư động u đối với hỗn hợp lưu lượng sẽ được mang Có 4 loại dịch vụ được hỗ trợ: dịch vụ cấp phát t nguy n ự ệ
(UGS), dịch vụ h iỏ vòng thời gian thực (rtPS), dịch vụ hỏi vòng không th i gian th c ờ ự (nrtPS), n ỗ l ự c tốt nhất (BE) o Triển khai nhanh: So sánh với triển khai các giải pháp có dây, WiMAX yêu cầu ít hoặc không có bất cứ sự xây d ng thi t l p bên ngoài Ví d , ào h ự ế ậ ụ đ ố để tạo rãnh các đường cáp thì không yêu cầu Các nhà vận hành mà ã có đ được các đăng ký để sử dụng m t trong các d iộ ả tần c p phép, ho c d ki n s dụấ ặ ự ế ử ng m t trong các d i t n ộ ả ầ không cấp phép, không cần đệ trình cho chính phủ o Dịch vụ đa mức: Cách thức nơi mà QoS được phân phát nói chung dựa vào sự thỏa thuận m cứ dịch v (SLA) gi a nhà cung c p d ch vụụ ữ ấ ị và người s dụử ng cu i cùng ố Chi tiết h n, m tơ ộ nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các SLA khác nhau tới các thuê bao khác nhau, thậm chí tới những người dùng khác nhau sử dụng cùng MS Cung cấp truy nhập băng rộng cố định trong những khu vực đô thị và ngoại ô, nơi chất lượng cáp đồng thì kém hoặ đưc a vào khó khăn, khắc phục thiết bị số trong những vùng mật độ thấp nơi mà các nhân t ốcông nghệ và kinh tế thực hiện phát triển băng rộng rất thách thức o Tính tương thích: WiMAX được xây dựng d a trên các chuẩn quốc tế, các chuẩn ự này không phụ thuộc vào nhà sản xu t và cung cấ ấp thiết bị Đ ều này giúp người i dùng cuối dễ dàng truyền t i và s dụả ử ng MS của h các vịọ ở trí khác nhau, ho c v i ặ ớ các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau Tính tương thích bảo v sự ệ đầu tư của m t ộ nhà mạng vì họ có thể chọn lựa thiết bị từ các s n xu t khác nhau, i u này giúp làm ả ấ đ ề giảm chi phí đầu tư thi t b ế ị o Di động: IEEE 802.16e bổ sung thêm các đặc đ ểi m chính hỗ trợ khả năng di động Những c iả tiến lớp vật lý OFDM (ghép kênh phân chia tần s tr c giao) và ố ự OFDMA (đa truy nhập phân chia tần số trực giao) để hỗ ợ tr các thi t b và các dịch ế ị vụ trong môi trường di động Những cải tiến này bao gồm OFDMA được mở rộng, sử dụng công ngh MIMO (nhi u ệ ề đầu ra nhi u ề đầu vào) và hỗ trợ đối với chế độ idle/sleep và hand – off , đ ềi u này cho phép khả năng di động v i tốớ c độ lên t i 160 ớ km/h Mạng WiMax di động cho phép người sử dụng có th truy c p Internet không ể ậ dây băng r ng t i bất cứ ơộ ạ n i nào o Lợi nhuận: WiMAX dựa trên chuẩn quốc tế mở S ch p nh n a s củự ấ ậ đ ố a chu n và ẩ sử dụng chi phí thấp, các chip được sản xuất hàng loạt, sẽ làm giảm chi phí và tăng tính cạnh tranh tạo ra sự tiết kiệm chi phí đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cu i cùng Môi trường không dây ố được sử dụng b i WiMAX cho ở phép các nhà cung cấp d ch v phá v nh ng chi phí g n v i tri n khai có dây, nh ị ụ ỡ ữ ắ ớ ể ư thời gian và công sức o Hoạt động NLOS: Băng tần mà Wimax sử dụng cho phép hoạt động không yêu cầu tầm nhìn thẳng giữa tr m g c và thi t b ạ ố ế ị đầu cu i i u này giúp các sản phẩm ố Đ ề WiMAX phân bố ả d i thông rộng trong một môi trường NLOS o Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ tr ợ động nhi u m c i u ch , bao g m ề ứ đ ề ế ồ BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM Khi yêu cầu với bộ khuếch đại công suất cao và hoạt động vớ đ ềi i u chế m cứ thấp (ví dụ BPSK hoặc QPSK) Các hệ thống WiMAX có thể phủ sóng một vùng địa lý rộng khi đường truy n gi a ề ữ BS và MS không b ị cản trở Mở rộng ph m vi b gi i h n hiện tạ ủạ ị ớ ạ i c a WLAN công cộng (hotspot) đến phạm vi rộng (hotzone) – cùng công nghệ thì có thể s ửd ng ụ ở nhà và di chuyển Ở những i u kiện tốt nhất có thể đạt được phạm vi phủ sóng 50 km vớ ốđ ề i t c độ dữ ệ li u bị hạ th p (m t vài Mbit/s), phạm vi phủấ ộ sóng đ ểi n hình là gần 5 km với CPE (NLOS) trong nhà và gần 15km với một CPE được nối với một anten bên ngoài (LOS) o Dung lượng cao: Có thể đạt được dung lượng 75 Mbit/s cho các trạm gốc với một kênh 20 MHz trong các đ ềi u kiện truyền sóng t t nhất ố o Tính mở rộng Chuẩn 802.16 -2004 hỗ ợ tr các d i thông kênh tần số vô tuyến (RF) ả mềm d oẻ và sử dụng l i các kênh t n s này nh là m t cách ạ ầ ố ư ộ để tăng dung lượng mạng Chuẩn cũng định rõ hỗ trợ đối với TPC (đ ều khiển công suất phát) và các i phép đo chất lượng kênh như các công cụ thêm vào để hỗ ợ tr sử dụng ph hi u qu ổ ệ ả
Chuẩn đã được thiết kế để đạt tỷ lệ lên tới hàng trăm thậm chí hàng nghìn người sử dụng trong một kênh RF Các nhà vận hành có thể cấp phát l i ph qua hình qu t ạ ổ ạ như số thuê bao gia tăng Hỗ trợ nhiều kênh cho phép các nhà chế tạo thi t b cung ế ị cấp một phương tiện để chú tr ng vào phạm vi sử dụọ ng ph và những quy định cấp ổ phát được nói rõ bởi các nhà vận hành trong các thị trường quốc tế thay đổi khác nhau o Bảo mật: Bằng cách mật hóa các liên kết vô tuyến giữa BS và MS, sử dụng chuẩn mật hóa tiên tiến AES ở chế độ CCM , đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu trao đổi qua giao diện vô tuyến Cung cấp cho các nhà vận hành v i s bảớ ự o v mạnh ệ chống lại những hành vi đánh c pắ dịch v ụ
Các chuẩn của Wimax
Chuẩn IEEE 802.16-2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thu t giao di n không gian WirelessMAN™ ậ ệ cho các mạng vùng đô thị Đặc iđ ểm chính của IEEE 802.16 – 2001:
Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định họat động ở d iả tần 10 – 66 GHz, cần thỏa mãn tầm nhìn thẳng
- Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-SC
- Tốc độ bit: 32 – 134 Mbps với kênh 28 MHz
- Đ ều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM i
- Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz
- Kết nối có định hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật
Vì những khó khăn trong triển khai chu n IEEE 802.16 hướng vào việc sử ẩ dụng tần sốtừ 10 – 66 GHz, một dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a ã đ được hoàn thành vào tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/2003 Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho nh ngữ tần s trong b ng t n 2–11 GHz, bao ố ă ầ gồm cả những phổ cấp phép và không c p phép và không c nấ ầ thoả mãn đ ềi u ki n ệ tầm nhìn thẳng Đặc đ ểm chính của IEEE 802.16a nhưi sau:
- Bổ sung 802.16, các hiệu chỉnh MAC và các đặc đ ểm PHY thêm vào cho dải i
- Tốc độ bit : tới 75Mbps với kênh 20 MHz
- Đ ều chếi OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16QAM, 64 QAM
- Dải thông kênh có thể thay đổi giữa 1,25MHz và 20MHz
- Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa
- Các chức n ng MAC thêm vào: h tr PHY OFDM và OFDMA, h trợ ă ỗ ợ ỗ công nghệ Mesh, ARQ
Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16 – 2004 hay IEEE 802.16d được chấp thông qua, k tế hợp c a các chu n IEEE 802.16 – 2001, IEEE 802.16a, ủ ẩ ứng d ng ụ LOS ở dả ầi t n s 10- 66 GHz và NLOS ở dảố i 2- 11 GHz Kh năả ng vô tuy n b ế ổ sung như là “beam forming” và kênh con OFDM
1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16e Đầu năm 2005, chu n không dây b ng thông r ng 802.16e v i tên g i Mobile ẩ ă ộ ớ ọ WiMax đã được phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới những thiết bị đ ang di chuyển Chu n này giúp cho các thiết bị từẩ các nhà s n xu t này có thểả ấ làm việc, tương thích tốt với các thiết bị từ các nhà sản xuất khác 802.16e họat động các ở băng tần nhỏ hơn 6 GHz, t c độ lên t i 15 Mbps v iố ớ ớ kênh 5 MHz, bán kính cell từ 2 –
WiMAX 802.16e có hỗ ợ tr handoff và roaming 802.16e dùng kỹ thuật đa truy nhập SOFDMA; sử dụng k thu t MIMO và AAS để cảỹ ậ i thi n vùng phủ và năng ệ suất; mã Turbo và LDPC để tăng tính an toàn và c i thi n hi u n ng của NLOS Các ả ệ ệ ă nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e cũng có thể sử dụng m ng để cung cấp ạ dịch vụ cốđịnh S phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA ự được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng.
Truyền sóng
Trong khi nhiều công nghệ hiệ đn ang tồn tại trên mạng không dây băng rộng chỉ có thể cung cấp phủ sóng LOS , công nghệ WiMAX được tố ưi u để cung cấp phủ sóng NLOS Công nghệ tiên tiến của WiMAX cung cấp tốt nhất cho cả hai Cả LOS và NLOS bị ả nh hưởng b i các đặc tính ở đường truyền môi trường của chúng
Trong liên lạc LOS, m t tín hi u được truy n theo đường th ng, trựộ ệ ề ẳ c ti p và ế không bị cản tr từ máy phát đến máy thu Một kết n i LOS truyở ố ền tín hiệu trong miền Fresnel thứ nhất k h i không bị ngăn c nả của b t kì v t c n nào, n u i u này ấ ậ ả ế đ ề không thỏa mãn thì có sự thu nhỏ đ áng k cường độ tín hiệu Độ hở Fresnel ể được yêu cầu phụ thuộc vào tần số hoạt động và kho ng cách gi a v trí máy phát và máy thu ả ữ ịTrong liên lạc NLOS, tín hi u ệ đến máy thu qua ph n x , tán x , nhi u x ả ạ ạ ễ ạCác tín hiệu đến máy thu bao gồm các thành phần từ đường trực tiếp, các đường được phản x nhi u lầạ ề n, tán x và các đường truy n b nhi u xạ Các tín hiệu này có ạ ề ị ễ khoảng trễ, suy hao, phân cực, và độ ổn định so với tín hiệu truyền trực tiếp đường truyền trực tiếp là khác nhau Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiễu ISI và méo tín hiệu
Hình 1 Mô tả hoạt động của Wimax 1.4.1 Công nghệ OFDM
OFDM là kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM phân toàn bộ băng t n thành nhi u kênh b ng hẹp, mỗi kênh có một sóng mang Các sóng mang ầ ề ă này trực giao với các sóng mang khác có nghĩa là có một số nguyên lần lặp trên một chu kỳ kí tự Vì vậy, phổ ủ c a mỗi sóng mang bằng “không” tại tần số trung tâm của tần số sóng mang khác trong hệ thống Kết quả là không có nhiễu giữa các sóng mang phụ
Hình 2 Ghép kênh OFDM Nguyên lý OFDM
Nguyên lý cơ ả b n của OFDM là chia nhỏ một lu ng d li u t c độ cao trước khi ồ ữ ệ ố phát thành nhiều luồng d liệ ốc độữ u t thấp hơn và phát mỗi luồng dữ ệ đ li u ó trên một sóng mang con khác nhau Các sóng mang này là trực giao với nhau, đ ềi u này được thực hiện bằng cách chọn độ giãn tần số ộ m t cách h p lý B i vì kho ng th i gian ký t ợ ở ả ờ ự symbol tăng lên do các sóng mang con song song có tốc độ th p h n, vì v y lượng ấ ơ ậ nhiễu gây ra do độ trải trễ đ a đường được giảm xuống Nhiễu xuyên ký t ISI ự được hạn chế hầu nh hoàn toàn do vi c ư ệ đưa vào m t kho ng th i b o v trong m i symbol ộ ả ờ ả ệ ỗ OFDM Trong khoảng thời bảo vệ, symbol OFDM được mở rộng theo chu k ỳ (cyclicall extended) để tránh xuyên nhiễu giữa các sóng mang ICI
Hình 3 Các ký tự trong OFDM
Tác động của hiện tượng đa đường trên hệ thống k t nối vô tuyến là ảnh hưởng ế giữa các symbol -ISI (Inter Symbol Interference) Các tiếng vọng từ một symbol nh t ấ định (gọi là v ng symbol N) s nh hưởng đến symbol ti p theo (gọi là symbol N+1) ọ ẽ ả ế Công nghệ OFDM đã khắc phục được vấn đề ISI bằng cách sử dụng Kho ng b o v ả ả ệ (Guard Interval –GI period) tạ đ ại o n bắt đầu của symbol Khoảng thời gian bảo vệ chính là phần symbol bị ả nh h ng bưở ởi ISI còn khoảng dữ liệu tiếp theo khoảng bảo vệ chính là khoảng tải tin
Hình 4 So sánh FDM và OFDM
Hình trên minh họa sự khác nhau giữa k thu t i u ch a sóng mang và k ỹ ậ đ ề ế đ ỹ thuật đa sóng mang trực giao Bằng cách sử dụng k thu t a sóng mang tr c giao, ta ỹ ậ đ ự có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang trực giao, chúng ta cần triệ đểt giảm xuyên nhiễu giữa các sóng mang, ngh a là các ĩ sóng này cần ph i trực giao với nhau ả
Các ưu đ ểi m cơ bản của kỹ thuật OFDM
- Công nghệ này thích hợp cho hệ thống tốc độ cao
- Thích hợp với các ứng dụng không dây cố định
- Rất hiệu quả trong các môi trường truyền dẫn đa đường
- Sử dụng d i t n r t hi u qu do cho phép ch ng ph gi a các sóng mang con ả ầ ấ ệ ả ồ ổ ữ
Hạn chế được ảnh hưởng của fading và hiệu ứng a đường bằng cách chia kênh đ fading chọn lọc tần số thành các kênh con fading phẳng tương ng v i các tần ứ ớ số sóng mang OFDM khác nhau
- Phương pháp này có ưu đ ểm quan trọng là loại bỏ được hầu hết giao thoa giữa i các sóng mang và giao thoa giữa các tín hiệu
- Giải quyết vấn đề fading bằng quá trình thực hiện đ ều chếi và giải đ ều chếi trong OFDM nhờ ử ụ s d ng phép biến đổi FFT
- OFDM có ưu đ ểm nổ ậi i b t là kh c ph c hi n tượng không có đường d n th ng ắ ụ ệ ẫ ẳ bằng tín hiệu đa đường dẫn.OFDM đang chứng tỏ những ưu đ ểm của mình i trong các hệ thống viễn thông trên thực tế đặc biệt là trong các hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao như thông tin di động và cả trong truyền hình số
Công nghệ OFDMA cho phép một vài sóng mang con được gán tới những người dùng khác nhau Ví dụ các sóng mang con 1, 3 và 7 có thể được gán cho người dùng 1, và các sóng mang con 2, 5 và 9 cho người dùng 2 Những nhóm sóng mang con này được xem như các kênh con OFDMA mở rộng được cho phép các kích thước FFT nhỏ hơn để cải thi n ch t lượng ệ ấ đối v iớ các kênh dải thông thấp hơn
Hình 5 Các kênh con trong OFDMA Để giảm b t fading l a ch n t n sốớ ự ọ ầ , các sóng mang c a m t trong các kênh ủ ộ con được trải rộng theo phổ kênh Hình 5 miêu tả nguyên lý của sự phân chia thành các kênh con Khoảng sóng mang có thể dùng được phân thành một số nhóm liên tiếp Mỗi nhóm chứa một số các sóng mang liên tiếp NE, sau đó loại trừ các kênh con pilot được gán ban đầu Một kênh con có m tộ thành phầ ừn t mỗi nhóm được định vị qua một quá trình giả ngẫu nhiên dựa vào sự hoán vị, vì v yậ NG là số thành phần kênh con Với N = 2048, đường xuống NG = 48 và NE 2, đường lên NG = 53 và
1.4.3 Đ ềi u chế thích nghi Đ ềi u ch thích nghi cho phép h th ng WiMAX iế ệ ố đều chỉnh sơ đồ đ ều chế i tín hiệu phụ thuộc vào đ ềi u ki n SNR của liên kết vô tuyến Khi liên kết vô tuyến ệ chất lượng cao, sơ đồ đ ềi u chế cao nhất được sử dụng, đưa ra h th ng dung lượng ệ ố lớn hơn
Hình 6 Bán kính cell quan hệ ớ đ ề v i i u chế thích nghi
Trong quá trình suy giảm tín hiệu, hệ thống WiMAX có thể dịch đến m t s ộ ơ đồ iđ ều chế thấp hơn để duy trì chất lượng kết nối và ổ định liên kết Đặc n đ ểi m này cho phép hệ thống khắc phục fading lựa chọn thời gian
Các công nghệ sử ỗ đa l i ã được h p nh t trong WiMAX đểợ ấ giảm các yêu cầu tỉ số tín hiệu trên tạp âm hệ thống Các thuật toán FEC, mã hóa xoắn và chèn được dùng để phát hiện và sửa các lỗi cải thiện thông lượng Các công nghệ sử ỗa l i tiên ti n ế giúp khôi phục các khung bị lỗi mà có th bị mấể t do fading l a ch n t n s và các ự ọ ầ ố lỗi cụm Tự động yêu cầu lặp lại (ARQ) được dùng để sửa l iỗ mà không thể được sửa bởi FEC, gửi lại thông tin bị lỗ Đ ềi i u này có ý ngh a c i thi n ch t lượng t cĩ ả ệ ấ ố độ lỗi bit (BER) đối với mỗi mức ngưỡng nhưnhau
Các thuật toán đ ềi u khiển công suất được dùng để cải thi n ch t lượng toàn ệ ấ bộ hệ thống, nó được thực hiện bởi trạm gốc gửi thông tin đ ềi u khiển công suất đến mỗi CPE để đ ều chỉnh mức công suất truyền sao cho mức nhận được i ở trạm gốc ở một mức đã xác định trước Trong môi trường fading thay đổi động, mức chỉ tiêu đã định trước này có nghĩa là CPE chỉ truyền đủ công suất thỏa mãn yêu cầu này Đ ềi u khiển công suất giảm sự tiêu thụ công suất tổng thể của CPE và nhi u v i nh ng ễ ớ ữ trạm gốc cùng vị trí Với LOS, công suất truyền của CPE g n tương ng v i kho ng ầ ứ ớ ả cách của nó đến trạm gốc, với NLOS, tùy thuộc nhiều vào độ hở và vật cản
1.4.6 Các công nghệ vô tuyến tiên tiến
Các lược đồ phân tập được sử dụng để tận d ng các tín hi u a ụ ệ đ đường và phản xạ xảy ra trong các môi trường NLOS Bằng cách s dụử ng nhi u ng ten (truyền ề ă và/hoặc nhận), fading, nhiễu và tổn hao đường truyền có thể được làm giảm Phân tập truyền sử dụng mã th i gian không gian STC ờ Đối với phân tập nh n, các công nghệ ậ như kết h p t lệ tố đợ ỷ i a (MRC) mang l i ạ ưu đ ểi m của hai đường thu riêng biệt Về
MISO (một đầu ra nhiều đầu vào) xem Hình 7
So sánh Wimax với một số công nghệ truy cập vô tuyến băng rộ ng khác và gi i ả pháp của nhà sả n xu t…………………………………………………………………23 ấ
- Mạng ô thị (MAN - Metropolitant Area Network): Mạng WMAN sử đ dụng chuẩn 802.16, định nghĩa đặc tả kỹ thu t giao di n không gian Wireless MAN ậ ệ cho các mạng vùng đô thị Việc đưa ra chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy nhập vô tuyến băng rộng WIMAX cho phép mạng vô tuyến mở rộng phạm vi ho t ạ động tới g n 50 km và có th truy n dữ ệầ ể ề li u, gi ng nói và hình ảnh video với tốc ọ độ nhanh hơn so v i ớ đường truyền cáp ho c ADSL ây sẽặ Đ là công c hoàn h oụ ả cho các nhà cung cấp dịch vụ ISP muốn mở rộng ho t ạ 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 diện rộng (WAN - Wide Area N e twork): Trong tương lai, các kết nối Wireless WAN sẽ sử dụng chuẩn 802.20 để thực hiện các kết nối diện rộng, hiện nay các chuẩn này đang được chuẩn hóa
1.6.2 So sánh WiMAX cố định và LMDS, MMDS
Phiên bản WiMAX 802.16-2004 nhằm cung cấp các truy nhập cố định hoặc lưu động Các công nghệ vô tuyến cố định có kh năả ng c nh tranh v i WiMAX c ạ ớ ố định hi n ệ đang được xem xét bao gồm: H th ng phân b a i m n i vùng (LMDS- ệ ố ố đ đ ể ộ Local Multi-point Distribution System) và Hệ thống phân bố đ đ ể a i m a kênh đ (MMDS-Multichannel multipoint distribution service)
Hệ thống phân bố đa đ ểm nội vùng (LMDS) i
Công nghệ LMDS cung cấp gi i pháp mạả ng i m- a i m và làm việc trong đ ể đ đ ể các dải tần số vi ba trên 10 GHz Hai băng tần số chính được cấp phát là 26/28 GHz và 40 GHz Việc sử dụng các băng t n này có th mang t i dung lượng r t l n (T c ầ ể ớ ấ ớ ố độ lên tới 3 Gbps t i t n số 40 GHz) Phạm vi phủ sóng của hệ thống bị giới hạn trong ạ ầ phạm vi 5 km do tại tần số này, suy hao mưa cao Ngoài ra hệ thống còn yêu cầu tầm nhìn thẳng (LOS)
Hệ thống LMDS hi n nay d a trên các giải pháp riêng Từệ ự 2001, các tiêu chuẩn IEEE 802.16 và ETSI BRAN HYPERACCESS cũng hướng dẫn các mạng LMDS nhắm đến kh năả ng b t tay c aắ ủ của các thi t b trên toàn c u nh m gi m chi ế ị ầ ằ ả phí
Tất cả các hệ thống LMDS hiện nay đều dựa trên các giao thức dùng riêng PHY & MAC Tốc độ truy n s li u ề ố ệ đạt được trên một kênh vô tuyế ởn băng thông xấp xỉ 30 MHz là 45 Mbps Tuy nhiên khi các kỹ thuật PHY & MAC được chuẩn hóa bởi cả ETSI BRAN và IEEE thì giá thành thiết bị LMDS đã gi m xu ng r t nhiều ả ố ấ LMDS là hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu của d ch v vô tuy n b ng r ng ị ụ ế ă ộ Các thử nghiệm thực tế cho thấy mạng được triển khai trên cơ sở LMDS không bị hạn chế chỉ ứng dụng ở các hệ thống truyền hình tương tác hay quảng bá, mà ta còn có thể thực hiện triển khai TCP/IP trên cơ sở LMDS i u này ã Đ ề đ được th c hi n ự ệ bằng cách xây dựng các bộ tăng cường giao th c TCP trên nền MPEG Các mô ứ phỏng và thử nghiệm đã chỉ ra rằng việc thực hiện IP trên LMDS có thể triển khai ngay trên các hệ thống vô tuyến tiêu chuẩn Tuy nhiên, nhà khai thác cũng không nên đánh giá thấp sự cần thi t s i u ch nh trong v n đề thu vô tuy n, trong mạng, ế ự đ ề ỉ ấ ế và các tham số TCP/IP sao cho việc sử dụng ph là hi u qu nh t v i giá tr QoS có ổ ệ ả ấ ớ ị thể chấp nhận được
Hệ thống phân bố đa đ ểm đa kênh (MMDS) i
MMDS có kiến trúc tương tự như kiến trúc LMDS MMDS sử dụng t n s t ầ ố ừ 2,1 GHz và 2,5-2,7 GHz Tín hiệu được phát đi từ trạm phát sóng thường được đặt trên các ngọn đồi, hay toà nhà cao tầng, t i các anten ớ đặc bi t mà các anten này ệ như là trạm chuyển tiế đểp phát tới các khách hàng trong phạm vi nhìn thẳng (LOS)
Giống như cáp đồng, một kênh 6 MHz đ đ ềã i u ch có th truyền với tốc ế ể độ khoảng 30 Mbit/s và do đó hộ trợ từ 500 đến 1500 thuê bao MMDS cung cấp dịch vụ với trong vòng bán kính 60 km Đây là ư đ ểu i m nếu so với công nghệ LMDS, bởi vì bán kính phục vụ tố đi a c aủ LMDS chỉ là 5 km MMDS là giải pháp lý tưởng cho các vùng nông thôn nơi mà kỹ thuật vi n thông chưa phát triển ễ
Những hệ thống này được phát triển lần đầu tiên tại US, Hồng Kông, Canada, và Úc Ở Châu Phi, MMDS được sử dụng t i các nước GaBon và Senegal Châu ạ Ở Âu, các hệ thống thử nghiệm và đang hoạt động tại các nước Ireland, Iceland, và Pháp Hầu hết các mạng MMDS đang hoạt động sử dụng b ng t n 2,5-2,7 GHz, ă ầ truyền dẫn khoảng 30 kênh sử dụng định d ng NTSC (độ rộng 6 MHz) và khoảng ạ
20 kênh sử dụng định d ng PAL ho c SECAM (độ rộng 8 MHz) ạ ặ
So sánh các đặc tính chính của hai công nghệ LMDS và MMDS với WiMAX c ố định 802.16-2004 qua các thông số chính cụ thể như Bảng 1.1
Bảng 1 - So sánh giữa chuẩn 802.16-2004 và LMDS, MMDS
2,1 GHz 2,5 - 2,7 GHz Đ ềi u ki n truyềnệ LOS và NLOS LOS LOS
Tốc độ tối đa tới 134 Mbps
Băng thông kênh 1,25 - 28 MHz 1,25MHz
Hiệu suất 5bps/Hz 3,2 bps/Hz