Wimax và ứng dụng

Phạm Minh Hà em xin cam đoan những nội dung trong luận văn này là hoàn toàn đúng sự thật và do chính bản thân tìm tòi nghiên cứu và tham khảo trong các tài liệu khoa học trong và ngoài n

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 4

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIMAX 15

1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 15

1.2 MÔ TẢ LỚP VẬT LÝ 16

1.2.1 Đặc điểm lớp vật lý 16

1.2.2 Chế độ truyền dẫn 17

1.2.3 Sơ đồ khối quá trình truyền nhận tin- 18

1.2.4 OFDM Symbol 21

1.2.5 Điều chế và mã hóa thích ứng 23

1.2.6 Cấu trúc khung 24

1.3 MÔ TẢ LỚP MAC 25

1.3.1 Mô hình tham chiếu 25

1.3.1.1 Lớp con hội tụ CS 26

1.3.1.2 Lớp con phần chung MAC CPS 27

1.3.1.3 Lớp con bảo mật 28

1.3.2 Đánh địa chỉ 29

1.3.3 Gói tin MAC PDU 30

1.3.3.1 Định dạng của MAC PDU 30

1.3.3.2 Truyền các MAC PDU 35

1.3.4 Kĩ thuật ARQ 41

1.3.5 Kỹ thuật yêu cầu và cấp phát băng thông 42

1.3.6 Các dịch vụ lập lịch đường lên 45

1.3.7 Quá trình vào mạng 46

CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ AN NINH TRONG MẠNG WIMAX VÀ SO

SÁNH LỖI BẢO MẬT GIỮA WIFI VÀ WIMAX 50

2.1 LỚP CON BẢO MẬT TRONG WIMAX 50

2.1.1 Các liên kết bảo mật (SA) 50

2.1.2 Chứng chỉ điện tử X509 54

2.1.3 Giao thức quản lý khoá và bảo mật PKM 54

2.1.3.1 Chứng thực SS 54

2.1.3.2 Trao đổi khoá TEK 58

2.1.3.3 Sử dụng khoá 61

2.1.3.4 Phương pháp mật mã 66

2.2 SO SÁNH LỖI BẢO MẬT GIỮA WIFI VÀ WIMAX 69

2.2.1 Tấn công không qua chứng thực ( Deauthentication attack) 71 2.2.1.1.Wifi 71

2.2.1.2 Wimax 72

2.2.2 Tấn công lặp lại (Replay attack) 74

2.2.2.1 Wifi 74

2.2.2.2 Wimax 74

2.2.3 Bắt trước AP 76

2.2.3.1 Wifi 76

2.2.3.2 Wimax 77

2.2.4 Tấn công nhạy sóng mang lớp vật lý 77

2.2.4.1 Wifi 77

2.2.4.2 Wimax 78

2.2.5 Giả địa chỉ MAC 80

2.2.5.1 Wifi 80

2.2.5.2 Wimax 80

CHƯƠNG 3: CÁC LỖI DỄ BỊ TẤN CÔNG MỚI TRONG WIMAX 82

3.1 CƠ SỞ CHO CÁC CUỘC TẤN CÔNG TRONG WIMAX 82

3.1.1 Tạo bản tin 82

3.1.2 Chọn thời điểm đúng lúc để xen ngang bản tin 83

3.1.3 Lớp MAC 86

3.2 CÁC DẠNG TẤN CÔNG MỚI TRONG WIMAX 87

3.2.1 Tấn công vào bản tin RNG -RSP 87

3.2.2 Tấn công vào bản tin chứng thực lỗi (Auth Invalid) 90

3.3 GIẢI PHÁP BẢO MẬT AN TOÀN HƠN 94

3.3.1 Chứng thực qua lại 94

3.3.2 Lỗi bảo vệ dữ liệu 94

3.3.3 Cải thiện bảo mật bằng việc tích hợp trong Wimax di động 94 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN KHAI WIMAX 96

4.1 SO SÁNH GIỮA WIMAX VÀ WIFI 96

4.2 ƯU ĐIỂM CỦA WIMAX 98

4.3 ỨNG DỤNG WIMAX 99

4.4 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI WIMAX Ở VIỆT NAM 100

4.4.1 Tình hình chung 100

4.4.2 Triển khai thí điểm Wimax tại Lào Cai 102

4.4.2.1.Lựa chọn tần số và thiết bị Wimax 103

4.4.2.2.Sơ đồ triển khai thực hiện tổng thể 105

4.4.2.3.Triển khai tại trạm gốc (BS) 106

4.4.2.4.Triển khai tại đầu cuối 107

4.4.2.5.Phương án triển khai ứng dụng VoIP 108

KẾT LUẬN 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

LỜI CAM ĐOAN

Với sự lựa chọn đề tài: “Wimax và ứng dụng ”, em mong muốn hoàn

thành luận văn một cách tốt đẹp nhất Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm

Minh Hà em xin cam đoan những nội dung trong luận văn này là hoàn toàn

đúng sự thật và do chính bản thân tìm tòi nghiên cứu và tham khảo trong các

tài liệu khoa học trong và ngoài nước

Học viên

Vũ Thị Lan Anh

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

1 AAA Authenticat authorization and

Account

Nhận thực, cấp phép vàLập tài khoản

2 AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng

4 AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao

5 AK Authorization Key Khóa nhận thực

6 AMC Adaptive Modulation and

Coding Điều chế và mã hóaứng thích

7 ARQ Automatic Retransmission

8 ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập

9 ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền không

đồng bộ

11 BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân

11 BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông

13 BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối

14 BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối

16 BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng

rộng

17 CA Collision Avoidance Tránh xung đột

18 CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa

20 CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết

21 CCK Complementary Coded

22 CDMA Code Division Multiple

Access Đa truy nhập phân chia theo mã

23 C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu

24 CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối

26 CPE Customer Premises

Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân

27 CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung

28 CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dư vòng tuần

hoàn

29 CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ

30 CSMA Carrier Sense Multiple

Access Đa truy nhập cảm nhậnsóng mang

31 CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối

32 CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn

33 DAMA Demand Assigned Multiple

Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu

34 DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường xuống

35 DCF Distributed Control Function Chức năng điều khiển phân

tán

36 DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa dữ liệu

37 DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động

38 DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol Giao thức cấu hình Host động

40 DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đường

xuống

41 DSA Dynamic Services Addition Bổ sung các dịch vụ động

42 DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi các dịch vụ

động

43 DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số

44 DSx Dynamic Service addition,

change or deletion Thêm, thay đổi hoặc dịch vụ động

45 EAP Extensible Authentication

Protocol Giao thức nhận thực mở rộng

46 EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa

47 ECB Electronic Code Bo ok Sách mã điện tử

48 EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ dữ liệu phiên bản nâng

-cao

50 FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc

nhanh

51 FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung

52 FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo

tần số

53 FDM Frequence Division

Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số

54 FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trước

55 FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh

56 FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề con phân đoạn

57 GPC Grant Per Connection Cấp phát trên mỗi trạm gốc

58 GPRS Generalized Packet Radio

59 GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trên mỗi trạm

thuê bao

60 GSM Global System For

Communicatons Hệ thống toàn cầu cho truyền thông tin di động

61 HARQ Hybrid Automatic

Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động kết hợp

62 HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề

63 HHO Hard Hand Over Chuyển giao cứng

64 HMAC Hashed Message

Authentication Code Mã nhận thực bản tin đã xáo trộn

65 IP Internet Protocol Giao thức liên mạng

66 ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các Symbol

67 ISM Industrial Scientific and

Medical Công nghiệp khoa học và hóa học

68 ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

Internet

69 IV Initialization Vector Véc tơ khởi tạo

70 KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa

70 LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ

71 LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng

72 LSB Least Significant Bit Bít ít ý nghĩa nhất

73 MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập

phương tiện

74 MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng thành thị

75 MIMO Multiple Input Multiple

76 MIP Mobile Internet Protocol Giao thức Internet di động

77 MISO Multiple Input Single Output Nhiều đầu vào một đầu ra

78 MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỉ số cực đại

80 MSB Most Significant Bit Bít ý nghĩa nhất

82 NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập

mạng

83 NLOS Non Line Of Sight Không tầm nhìn thẳng

84 PAN Personal Area Network Mạng cá nhân

85 PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ cá nhân dùng kĩ thuật

số

86 PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

87 PHS Payload Header Suppression Nén tiêu đề tải trọng

88 PKM Privacy Key Management Quản lí khóa bảo mật

89 PMP Point to Multipoint Điểm đa điểm

91 PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm-điểm

93 PSH Packing Subheader Tiêu đề con gói

-95 QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

97 RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon

99 SA Security Association Kết hợp bảo mật

100 SAID Security Association

101 SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ

102 SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ

103 SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán xáo trộn bảo mật

104 SNMP Simple Network management

Protocol Giao thức quản lí mạng đơn giản

105 SOHO Small Office Home Office Văn phòng gia đình, văn

phòng nhỏ

106 SS Subscriber Station Trạm thuê bao

107 TEK Traffic Encryption Key Khóa mật mã lưu lượng

108 TLV Type/Length/Value Loại/ Độ dài/ Giá trị

109 TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải

111 UCD Uplink Channel Descriptor Miêu tả kênh đường lên

112 UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp phát không kết

hợp

115 VoIP Voice Over IP Thoại qua IP

116 WAN Wide Area Network Network mạng diện rộng

117 WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật đương lượng hữu

tuyến

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng mô tả sửa lỗi với các lựa chọn khác nhau 19

Bảng 1.2: Bảng mô tả các thông số trong khâu biến đổi OFDM 21

Bảng 1.3: Bảng mô tả ý nghĩa các bit 33

Bảng 2.1: Bảng tóm tắt các khoá mã hoá được dùng với SA 53

Bảng 2.2: Bảng các thuật ngữ dùng trong trao đổi bản tin chứng thực 56

Bảng 2.3: Các thuật ngữ dùng trong trao đổi bản tin giao thức PKM 61

Bảng 2.4: Tóm tắt so sánh lỗi bảo mật của Wimax với Wifi 81

Bảng 3.1: Định dạng của bản tin RNG-RSP 87

Bảng 3.2: Nội dung bản tin RNG-RSP 88

Bảng 3.3: Định dạng bản tin PKM 90

Bảng 3.4: Mã bản tin PKM 91

Bảng 3.5: Các thuộc tính bản tin Key Reject 92

Bảng 3.6: Các thuộc tính bản tin Auth Ivalid 93

Bảng 3.7: Các giá trị mã lỗi của bản tin chứng thực 93

Bảng 4.1: Bảng so sánh Wimax với Wifi 96

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Quá trình truyền nhận tin- 18

Hình 1.2: Cấu trúc symbol trong miền thời gian 22

Hình 1.3: Cấu trúc symbol trong miền tần số 22

Hình 1.4: Điều chế và mã hóa thích ứng 23

Hình 1.5: Cấu trúc khung WMAN OFDM PHY với trường hợp TDD- 24

Hình 1.6: Cấu trúc khung WMAN OFDM PHY với trường hợp FDD- 24

Hình 1.7: Lớp MAC trong mô hình tham chiếu của 802.16 26

Hình 1.8: Kiến trúc P2P 27

Hình 1.9: Kiến trúc PMP 27

Hình 1.10: Kiến trúc Mesh 28

Hình 1.11: Các SDU, PDU qua từng lớp 31

Hình 1.12: Cấu trúc của MAC PDU 31

Hình 1.13: Cấu trúc tiêu đề MAC PDU dạng thông thường 32

Hình 1.14: Cấu trúc tiêu đề MAC PDU dạng yêu cầu băng thông 34

Hình 1.15: Nhiều MAC PDU được ghép vào trong cùng một PHY burst 36

Hình 1.16: Mỗi MAC PDU được phân đoạn thành nhiều segment 37

Hình 1.17: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ cố định 39

Hình 1.18: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ thay đổi 39

Hình 1.19: Quy trình vào mạng 49

Hình 2.2: Cỗ máy trạng thái TEK 59

Hình 2.3: Quản lý khoá AK tại BS và SS 63

Hình 2.4: Quản lý khoá TEK 65

Hình 2.5: Mã hoá tải với DES 67

Hình 2.6: Mã hoá tải với AES 68

Hình 3.1: Nơi hacker có thể xen bản tin của mình trong một khung TDD 85

Hình 4.1: Ứng dụng cho mạng Backhaul 99

Hình 4.2: Sơ đồ kết nối tổng thể 105

Hình 4.3: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 107

Hình 4.4: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 108

Hình 4.5: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP 109

LỜI NÓI ĐẦU

Đứng trước sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng đang trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy nhập Internet, các trò chơi tương tác, hội nghị truyền hình, thì truyền thông băng rộng di động cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn Trong đó, truy nhập băng rộng không dây là một lĩnh vực mang lại sự quan tâm đáng kể của các tổ chức nghiên cứu cũng như các nhà cung cấp thiết bị, các nhà khai thác mạng Ngày nay thế giới đang hướng tới tương tác toàn cầu trong truyền thông băng rộng không dây, điều này không chỉ mang lại sự hội tụ về truyền thông toàn cầu mà con mang lại nhiều lợi nhuận về mặt kinh tế, giúp cho việc phát triển khoa học, công nghệ, chính trị, văn hóa,.vv giữa các nước trên toàn thế giới

Đứng trước thực tế đó, WIMAX ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế ADSL và Wi Fi Hệ -thống Wimax có khả năng cung cấp đường truyền vô tuyến với tốc độ lên đến 70Mbps và với bán kính phủ sóng lên đến 50km

Với nhiều ưu điểm vượt trội như tốc độ truyền dẫn cao, phạm vi phủ sóng rộng, chất lượng dịch vụ được thiết lập cho từng kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast cũng như di động, sử dụng cả phổ tần cấp phép và không được cấp phép… theo đánh giá của các chuyên gia thì Wimax sẽ nhanh chóng vượt qua những công nghệ như hiện có như Wi-fi hay 3G

Đây là công nghệ khá mới mẻ và đầy tiềm năng, tôi đã thực hiện đề tài

“WIMAX V NG D À Ứ Ụ NG” B c c c ố ụ ủa đề t gài ồm 4 phần:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ Wimax

Chương 2: Các vấn đề an ninh mạng trong Wimax và so sánh các lỗi bảo mật giữa Wimax và Wifi.

Chương 3: Phân tích các lỗi dễ bị tấn công mới trong Wimax

Chương 4: Ứng dụng và triển khai Wimax

WIMAX là một công nghệ mới, vì vậy đòi hỏi sự nghiên cứu và tìm tòi nếu các bạn muốn tìm hiểu Những nội dung và kiến thức trong tài liệu này là

sự tổng hợp những nghiên cứu mà tôi đã tìm hiểu và đúc rút sau thời gian làmluận văn Vì thời gian không cho phép và kiến thức còn nhiều hạn chế nên chắc rằng không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo

đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành đồ án của mình Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của PGS.TS Phạm Minh Hà, đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIMAX

1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access – Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) là một công nghệ truy nhập không dây băng thông rộng mới, dựa trên chuẩn IEEE 802.16 WiMax gần giống với Wi-

Fi nhưng được cải thiện khá nhiều để có thể tăng tốc độ truyền dẫn dữ liệu tới

70 Mbs với phạm vi hoạt động 2 10 km trong khu vực thành thị và 50 km tại những vùng hẻo lánh

-Công ngh ệ Wimax dựa trên các chuẩn, cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối như một phương thức thay thế cho cáp và DSL Wimax cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadic (người sử dụng có thể

di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối), mang xách được (người sử dụng

có thể di chuyển với tốc độ đi bộ) và di động mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (Line- -of Sight) trực tiếp tới một trạm gốc Trong bán kính của một cell điển hình từ 3km đến 10km, các hệ thống đã được Diễn đàn Wimax (Wimax Forum) chứng nhận sẽ có công suất lên tới 40Mbit/s mỗi kênh cho các ứng dụng truy cập cố định và mang xách được Wimax cho ph ép đủ băng thông để đồng thời hỗ trợ hàng trăm doanh nghiệp với kết nối tốc độ T1 và hàng ngàn hộ dân với kết nối tốc độ DSL ăm 2007 công nghệ Wimax được Nkết hợp vào trong các máy tính xách tay và các PDA cho phép các khu vực nông thôn và thành phố trở thành “các khu vực đô thị” để truy cập vô tuyến băng rộng ngoài trời cho các thiết bị di động Công nghệ Wimax đem lại giải pháp cho nhiều 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

Công nghệ Wimax, dựa trên chuẩn giao diện vô tuyến IEEE 802.16-2004

đã nhanh chóng khẳng định vai trò chính trong mạng vô tuyến băng rộng cố định ở các vùng đô thị lớn Tháng 12 năm 2005 IEEE công bố chuẩn 802.16e, bản chỉnh sửa của chuẩn 802.16 Chuẩn 802.16e đã bổ sung thêm một số tính năng cần thiết để hỗ trợ thêm tính di động trong Wimax

Hai chế độ song công được áp dụng cho WiMax là song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) và song công phân chia theo tần số (Frequency Division Duplexing) FDD cần có 2 kênh, một đường lên, một đường xuống Với TDD chỉ cần 1 kênh tần số, lưu lượng đường lên và đường xuống được phân chia theo các khe thời gian

Công nghệ Wimax là giải pháp băng rộng vô tuyến cải thiện vùng phủ sóng cho mạng băng rộng cố định và băng rộng di động thông qua công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng và cấu hình mạng cố định Diễn đàn Wimax có nhiệm vụ định nghĩa các đặc tả dành cho lớp vật lý (PHY), tầng MAC đảm bảo một nền tảng thống nhất cho tất cả những triển khai Wimax

1.2 MÔ TẢ LỚP VẬT LÝ

Lớp vật lý (PHY) được 802.16 định nghĩa có ba biến thể: sóng mang đơn, OFDM 256 và OFDMA 2048 Lớp vật lý OFDM 256 được diễn đàn Wimax lựa chọn cho các mô tả đầu tiên dựa trên 802.16-2004 (trước đây là 802.16 REVd)

1.2.1 Đặc điểm lớp vật lý

Lớp vật lý Wimax hoạt động ở ba dải băng tần truyền dẫn chính sau:

- Dải băng tần cấp phép 10 66GHz: Ứng dụng trong môi trường truyền dẫn tầm nhìn thẳng (LOS) Trong dải băng tần này sử dụng bước sóng ngắn, băng thông 25MHz hoặc 28MHz, cung cấp ứng dụng tốc độ 120Mb/s, phù

Dải băng tần dưới 11GHz: Ứng dụng trong môi trường truyền dẫn tầm nhìn thẳng (LOS) và không cần thiết trong tầm nhìn thẳng (NLOS) Trong dải băng tần này sử dụng bước sóng dài hơn, hỗ trợ một số đặc tính như kỹ thuật quản lý nguồn, làm giảm nhiễu giao thoa (interference) và sử dụng đa anten.

- Dải băng tần không cấp phép dưới 11GHz (5 6GHz): hạn chế nhiễu giao thoa và giảm sự bức xạ nguồn (radiated power) Lớp vật lý và lớp MAC

-hỗ trợ kỹ thuật lựa chọn tần số động (DFS: Dynamic Frequency Selection) phát hiện và tránh nhiễu giao thoa

Các băng tần được Diễn đàn Wimax tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các nước phân bổ cho Wimax là: 3600-3800MHz, 3400-3600MHz (băng 3,5GHz), 3300 3400MHz (băng 3,3GHz), 2500- -2690MHz (băng 2,5GHz), 2300 2400MHz (băng 2,3GHz), 5725 5850MHz (băng - -5,8GHz), 700-800MHz (dưới 1GHz)

1.2.2 Chế độ truyền dẫn

Đặc điểm lớp vật lý Wimax hỗ trợ cả hai kiểu truyền dẫn TDD, FDD và cho phép phương thức bán song công HD-FDD (half duplex - FDD)

Chế độ truyền dẫn TDD, đường lên và đường xuống sử dụng cùng tần số

và chia sẻ thời gian bằng việc gán các khe thời gian cho phương thức phát và nhận, TDD chỉ hỗ trợ phương thức truyền dẫn bán song công

FDD yêu cầu hai phổ tần riêng rẽ cho truyền dẫn đường lên và đường xuống FDD có thể hỗ trợ phương thức truyền dẫn song công và bán song công

Trong băng tần cấp phép hỗ trợ cả hai chế độ truyền dẫn TDD và FDD, HD-FDD Trong băng tần không cấp phép chỉ hỗ trợ chế độ truyền dẫn TDD

1.2.3 Sơ đồ khối quá trình truyền nhận tin -

Hình 1.1: Quá trình truy n- ề nhậ n tin

Thông tin của lớp vật lý sẽ được nhồi vào các symbol Quá trình truyền

dữ liệu bao gồm các quá trình mã hóa kênh, điều chế OFDM thành các symbol và điều chế cao tần Cụ thể:

 Mã hóa kênh

Mã hoá kênh gồm quá trình ngẫu nhiên hóa, quá trình mã hóa sửa lỗi FEC và quá trình xen kẽ

Quá trình ngẫu nhiên hóa

Quá trình ngẫu nhiên hoá thực hiện giả ngẫu nhiên chuỗi bit tín hiệu đầu vào Chuỗi bit đầu vào sẽ được biến đổi sao cho xác suất xuất hiện các bit 0

và 1 tương đương nhau, tránh hiện tượng quá nhiều bit 0 hoặc bit 1 cùng xuất hiện liên tiếp, tránh hiện tượng mất xung đồng bộ Nhưng quá trình này có chu kì lặp lại nên trong một khoảng thời gian nhất định thì coi nó là ngẫu nhiên

Ưu điểm của quá trình ngẫu nhiên hoá:

- Đảm bảo được sự đồng bộ với bên thu, đồng hồ bên thu sẽ dễ dàng được khôi phụ , qua đó vấn đề giải điềuc ch ế cũng dễ hơn

- Đảm bảo an ninh cho tín hiệu, đối với các thiết bị mà không có được bộ giải điều chế ngẫu nhiên thì các tín hiệu này giống như các tín hiệu nhiễu, tạp (xác suất bit 1 và 0 là ngang nhau), nó sẽ không thu nhận được.

Quá trình mã hóa sửa lỗi

Quá trình mã hóa thực hiện sửa lỗi trong trường hợp các bit bị hỏng, bị sai trên đường truyền Trong những điều kiện môi trường truyền tin không tốt,

dữ liệu bị hỏng, bên thu có thể dựa vào quá trình giải mã để hồi phục lại nguyên vẹn thông tin Wimax kết hợp cả hai loại mã sửa lỗi mã khối và mã : chập Dữ liệu được mã hóa bằng mã khối (mã Reed-Solomon), sau đó sẽ được

mã hóa bằng mã chập

B ng 1.1: B ng mô t s a l i v i các l ả ả ả ử ỗ ớ ự a ch n khác nhau ọ

Mã hóa RS(n,k,t): với k bit đầu vào, n bit đầu ra và có thể sửa được t lỗi

Mã hóa CC n/k: có k bit đầu vào thì có n bit đầu ra

Ví dụ khi dùng điều chế QPSK với 24 byte đầu vào chưa được mã hóa , Khi qua bộ mã hóa Reed Solomoon RS (32,24,4) ta sẽ có 32 byte đầu ra Tiếp -tục cho qua bộ mã hóa CC2/3 ta sẽ có 48 byte đầu ra Như vậy, với byte 24đầu vào ẽs có 48 byte đầu ra Kết quả ta có hệ số mã hóa chung là ½

Quá trình xen kẽ

Quá trình này nhằm hỗ trợ việc khôi phục thông tin phía , tránh thu lỗi bit xảy ra một cụm liên tục nhau Các cụm bit sẽ được truyền xen kẽ với nhau

 Điều chế OFDM

Quá trình này có một số điểm cần chú ý

Thêm các thông tin dẫn đường

Thông tin dẫn đường được chèn thêm vào để bên nhận có thể dự đoán được kênh truyền và được vận chuyển bởi các sóng mang dẫn đường Quá trình này được thực hiện trước khi ánh xạ vào các ký hiệu BPSK

Điều chế số

Các bit sẽ được ánh xạ vào các kí hiệu BPSK, QPSK, 16QAM hoặc 64QAM tùy trường hợp Do yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, khỏe nhất đối với các thông tin dẫn đường mà các thông tin này bắt buộc điều chế vào các

kí hiệu BPSK

IFFT

Quá trình điều chế đa sóng mang trực giao bằng cách biến đổi Furie rời rạc ngược Các kí hiệu BPSK, QPSK, QAM được điều chế vào các sóng mang khác nhau

WMAN-OFDM định nghĩa kích thước của FFT là 256 Với 192 sóng mang dữ liệu, 8 sóng mang dẫn đường và 55 sóng mang bảo vệ (sóng mang trung tâm không được dùng)

B ng 1.2: B ng mô t các thông s trong khâu bi ả ả ả ố ến đổ i OFDM

 Dải Điều chế cao tần

Các sóng mang trong quá trình điều chế OFDM tạo thành một OFDM Symbol cơ bản T ín hiệu trước khi được truy n i cho qua b iều ch cao tần ề đ ộ đ ế

để đư a lê nten n ă

Quá trình nhận được thực hiện theo thứ tự ngược lại, qua các khâu giải

điều chế, giải mã

1.2.4 OFDM Symbol

Một OFDM Symbol được tạo thành từ các sóng mang con, tương ứng với kích thước của biến đổi FFT OFDM Symbol gồm tất cả các thông tin được vận chuy n bởi c sóng mang con sau khâu bi ể ác ến đổi FFT Trong một symbol có ba loại sóng mang: sóng mang dữ liệudùng để truyền dữ liệu, sóng mang dẫn đường cho mục đích dự báo sự thay đổi và sóng mang rỗng sẽ không mang thông tin, được dùng để làm khoảng bảo vệ

Cấu trúc theo miền thời gian của symbol có dạng sau:

Hình 1.2: C u trúc symbol trong mi n th i gian ấ ề ờ

Symbol có độ dài Ts, trong đó Tb là khoảng thời gian thực của symbol còn Tg=Ts-Tb là giá trị thêm vào để chống hiện tượng đa đường Phần này gọi là CP (Cyclic Prefix), nó có thể có các giá trị khác nhau tùy vào hệ thống

CP thường là sao chép một phần cuối của symbol Khi khởi tạo, một SS sẽ tìm kiếm tất cả các giá trị có thể của CP cho tới khi tìm ra được giá trị CP đã được sử dụng bởi BS SS cũng sẽ sử dụng giá trị này cho đường lên Mỗi khi một giá trị CP được chọn bởi BS, nó không nên thay đổi vì thay đổi CP đồng nghĩa với việc các SS phải thực hiện đồng bộ lại, tìm kiếm lại CP

Cấu trúc của symbol trên miền tần số có dạng:

Hình 1.3: C u trúc symbol trong mi n t n s ấ ề ầ ố

1.2.5 Điều chế và mã hóa thích ứng

Wimax hỗ trợ ơc ch ế điều chế và mã hóa thích ứng Tùy vào điều kiện của từng thuê bao hệ thống Wimax sẽ thực hiện phương thức điều chế và mã , hóa khác nhau Chẳng hạn với những thuê bao nằm trong phạm vi, môi trường truyền dẫn tốt thì có thể dùng điều chế 64QAM, mã hóa với tỉ lệ ¾ Như vậy sẽ có thể đạt tốc độ cao nhất Còn đối với những thuê bao ở xa hoặc môi trường truyền xấu nhất có thể dùng điều chế QPSK, mã hóa tỉ lệ ½ Như , vậy với việc hỗ trợ điều chế và mã hóa thích ứng hệ thống W, imax sẽ cố gắng truyền tối ưu nhất trong điều kiện truyền dẫn cho phép

Hình vẽ dưới đây mô tả phương thức điều chế và mã hóa thích ứng

Hình 1.4: u ch và mã hóa thích Điề ế ứ ng

Trong thực tế triển khai dịch vụ, cơ chế điều chế và mã hóa thích ứng còn được ứng dụng để đưa ra các thỏa thuận giữa nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng Tức là không cứ thuê bao nằm trong khoảng cách, môi trường tốt

là được sử dụng tốc độ cao Ví dụ thuê bao nằm trong vùng 64QAM không có nhu cầu sử dụng tốc độ cao nhà cung cấp dịch vụ có thể cấu hình điều chế , QPSK cho thuê bao đó

1.2.6 Cấu trúc khung

Hình 1.5: C u trúc khung WMAN-OFDM PHY v ấ ới trườ ng h p TDD ợ

Đối với TDD, một khung gồm hai phần, một cho đường lên và một cho đường xuống cách nhau bởi khoảng thời gian chuyển đổi Tr Đối với đường xuốn bao gồm thứ tự các phần: phần preamble và điều khiển, phần dữ liệu g, của từng thuê bao, các thuê bao được sắp xếp từ cao tới thấp theo độ mạnh điều chế và mã hóa (QPSK →16QAM → 64QAM) Đối với đường lên bao , gồm thứ tự các phần: phần khởi tạo vàphần dành để yêu cầu băng thông uối , ccùng là dữ liệu của các thuê bao Dữ liệu của thuê bao bắt đầu với preamble

để đồng bộ

Đối với FDD, sẽ bao gồm hai loại khung khung đường lên và khung đường : xuống Mỗi cái đều tương tự TDD, chỉ khác là khung đường lên và đường xuống được truyền ở các kênh riêng.

Đơn vị cơ bản trong điều chế OFDM là các symbol Mỗi symbol mang bao nhiêu thông tin tùy thuộc vào phương pháp điều chế, mã hóa cũng như số sóng mang được sử dụng

1.3 MÔ T L Ả ỚP MAC

1.3.1 Mô hình tham chiếu

Lớp MAC mô tả trong 802.16 bao gồm ba lớp con (Sublayer): lớp con hội tụ (CS), lớp con MAC (CPS) và lớp con bảo mật (Sercurity Sublayer) Lớp CS cung cấp bất cứ việc chuyển đổi hoặc ánh xạ từ các mạng mở rộng khác như ATM, Ethernet, thông qua một điểm truy nhập dịch vụ SAP Lớp

CS làm nhiệm vụ chuyển đổi các gói tin từ các định dạng của mạng khác thành các gói tin định dạng theo 802.16 và chuyển xuống cho lớp CPS Tại đây sẽ diễn ra sự phân lớp dịch vụ của các mạng ngoài để ánh xạ vào một dịch vụ thích hợp trong 802.16

Lớp CPS cung cấp các chức năng chính của lớp MAC nh : ư chức năng truy nhập, phân bố băng thông, thiết lập, quản lí kết nối Lớp CPS sẽ nhận dữ liệu từ các CS khác nhau để phân lớp vào một kết nối MAC riêng Chất lượng dịch vụ cũng sẽ được áp dụng trong việc truyền và sắp xếp dữ liệu

Lớp con bảo mật cung cấp các cơ chế chứng thực, trao đổi khóa và mã hóa

Hình 1.7 L p MAC trong mô hình tham chi u c a 802.16 : ớ ế ủ

1.3.1.1 Lớp con hội tụ CS

Khái niệm CID

Một kết nối được hiểu là một ánh xạ từ MAC BS tới MAC SS với mục - đích vận chuyển lưu lượng của một loại dịch vụ Mỗi kết nối được xác định bởi một CID (Connection Identifier), có độ dài 16bit

-Lớp con hội tụ CS nằm ở trên đỉnh của lớp MAC thực hiện một số các , chức năng như: nhận các PDU từ lớp cao hơn, phân lớp dịch vụ các PDU đó, tùy theo các dịch vụ mà CS thực hiện xử lí các PDU, phân phối các PDU này xuống lớp con MAC thông qua một điểm SAP thích hợp

Tuy nhiên, nhiệm vụ chính của lớp CS là phân loại các đơn vị dịch vụ dữ liệu SDU, ánh xạ vào một kết nối MAC phù hợp, tức là vào một CID, đảm bảo cho việc xử lí QoS Nh vậy, ư lớp CS có thể sử dụng các thuật toán tinh vi

để ánh xạ hoặc cũng có thể thêm, thay đổi tiêu đề mỗi gói tin của lớp trên để

xử lí Hiện tại chỉ có hai định nghĩa được được cung cấp trong 802.16: ATM

CS và Packet CS ATM CS được định nghĩa cho các dịch vụ ATM còn Packet

CS được định nghĩa cho các dịch vụ gói như IPv4, IPv6, Ethernet,

1.3.1.2 Lớp con phần chung MAC CPS

Sự trao đổi giữa các BS và SS trong một vùng thường có dạng kiến trúc P2P, PMP và Mesh Kiến trúc P2P xảy ra khi chỉ có một BS và một SS, các kết nối thực hiện giữa từng cặp BS, SS

Hình 1.8: Ki n trúc P2P ế

Kiến trúc PMP cung cấp một kết nối giữa một BS với nhiều SS khác nhau So với P2P PMP có khả năng phục vụ cao hơn, hiệu suất tốt nhưng , phạm vi bao phủ thường hẹp hơn nhiều Kiến trúc PMP thường được tổ chức thành các vùng (sector) và hỗ trợ tốt truyền thông multicast (một bản tin từ một người có thể gửi truyền tới một nhóm người xác định)

Hình 1 : Ki n trúc Mesh 10 ế

Đối với PMP, sẽ có một BS làm trung tâm, làm nhiệm vụ phục vụ và quản lí đồng thời nhiều SS khác nhau trong một vùng Tại đường xuống, thường toàn bộ dữ liệu sẽ được phát quảng bá (có thể truyền theo kiểu TDD)

SS phân tích và kiểm tra xem dữ liệu nào trong số đó được gửi tới mình để thu nhận, SS sẽ kiểm tra trường CID trong MAC PDU và chỉ chấp nhận xử lí những PDU có CID thích hợp Tại đường lên, việc truyền của SS tùy vào lớp dịch vụ nó đăng kí

Mặc dù 802.16 hỗ trợ cả ba kiểu kiến trúc trên nhưng kiến trúc PMP được quan tâm nhất Kiến trúc PMP có một BS làm trung tâm cung cấp kết nối cho nhiều SS Trên đường xuống (downlink), dữ liệu đưa tới SS được hợp kênh theo kiểu TDM Các SS chia sẻ đường lên theo dạng TDMA

quản lí có ba dạng: kết nối cơ bản (Basic Connection) được sử dụng để trao đổi các bản tin quản lí ngắn, khẩn cấp, các bản tin điều khiển đường truyền

Kết nối sơ cấp (primary connection) dùng để trao đổi các bản tin quản lí dài

hơn, có thể trễ lâu hơn Còn kết nối thứ cấp (Secondary Connection) không yêu cầu chặt chẽ về độ trễ, được dùng để trao đổi các bản tin IP có tính chất quản lí như DHCP, TFTP, SNMP,… Kết nối vận chuyển mang các đơn vị dữ liệu của dịch vụ

Kết nối được định nghĩa bởi một số CID 16 bit Tại thời điểm SS khởi tạo kết nối, ba kết nối quản lí (management connection) sẽ được thiết lập trong đó hai liên kết đầu bắt buộc phải có là kết nối cơ bản và kết nối sơ cấp, kết nối thứ cấp là tùy lựa chọn Các kết nối này thể hiện các mức độ chất lượng khác nhau cho các bản tin trao đổi giữa SS và BS

802.16 MAC có tính hướng kết nối Tất cả các dịch vụ, kể cả các dịch vụ phi kết nối cũng sẽ được ánh xạ vào một kết nối mới

802.16 cung cấp cơ chế yêu cầu băng thông kết hợp với chất lượng dịch

vụ và các thông số về lưu lượng, vận chuyển, phân phối dữ liệu một cách hợp

lý đến lớp CS và thực hiện tất cả những hoạt động liên quan tới các thỏa thuận

dịch vụ Các kết nối sẽ được tham chiếu bởi CID Kết nối có thể ở dạng băng thông liên tục hoặc băng thông theo yêu cầu

Ngoài các kết nối quản lí trên, SS còn được phân bố các loại kết nối khác Các kết nối vận chuyển (transport connection) dùng để vận chuyển loại

dữ liệu tùy vào các thỏa thuận giữa SS và BS, một kết nối dành cho truy nhập dựa trên sự va chạm (Contention based Access), một kết nối dành cho phát -bản tin broadcast, báo hiệu, các kết nối cho multicast

Đối với Mesh:Khi giao tiếp với Mesh BS, các nút sẽ sử dụng một tham

số NodeID 16 bit NodeID được đính vào sau tiêu đề của MAC PDU Để đánh địa chỉ trong một neighbourhood, một số LinkID 8 bit được sử dụng Mỗi nút đăng kí một ID cho một kết nối với neighbour của nó Một phần CID

sẽ được sử dụng làm LinkID

1.3.3 Gói tin MAC PDU

1.3.3.1 Định dạng của MAC PDU

Đơn vị dữ liệu MAC PDU dùng để trao đổi thông tin giữa các lớp MAC

của BS và SS MAC PDU có hai dạng: dạng thông thường và dạng yêu cầu băng thông MAC PDU thường bắt đầu bởi một tiêu đề có chiều dài cố định

Tiếp theo tải (payload), tải có độ dài thay đổi, vì vậy MAC PDU cũng có chiều dài thay đổi uối cùng là mã CRC MAC PDU yêu cầu băng thông chỉ Cchứa phần tiêu đề

Các PDU đồng thời cũng được dùng để trao đổi giữa các thực thể trong cùng một lớp hoặc giữa hai lớp cạnh nhau trong một mô hình phân lớp

Hình 1 : Các SDU, PDU qua t ng l p 11 ừ ớ

Đơn vị dữ liệu SDU được gửi từ lớp trên xuống, giả sử từ lớp N+1 xuống lớp N, tại lớp N, SDU được xử lí, thêm các thông tin điều khiển để trở thành PDU của lớp N và SDU của lớp N- 1

Hình dưới đây mô tả dạng của MAC PDU

CRC cũng là một tùy chọn trong 802.16 Với 802.16a (Wimax), CRC là tuỳ chọn bắt buộc

Vì MAC PDU có hai dạng nên phần tiêu đề cũng có hai định dạng và được phân biệt bởi trường HT Tiêu đề có chiều dài cố định 48 bit Khi trường HT=0, MAC PDU ở dạng thông thường, ngược lại khi HT=1, MAC PDU ở dạng yêu cầu băng thông

Dạng thông thường được dùng để truyền các bản tin quản lí hoặc dữ liệu truyền từ lớp CS xuống Cấu trúc của nó được mô tả ở hình dưới đây:

Hình 1.13: Cấu trúc tiêu đề MAC PDU dạng thông thường

Các MAC SDU được chuyển từ lớp CS xuống có thể được phân mảnh hoặc hợp nhất lại trước khi được đưa vào các kết nối Phân mảnh là quá trình một gói tin MAC SDU được tách ra làm nhiều MAC PDU để truyền và hợp nhất lại tức là kết hợp nhiều MAC SDU thành một MAC PDU để truyền Cả hai tiến trình này đều có thể xảy ra đồng thời và được khởi tạo bởi BS cũng

như SS Điều này sẽ tạo nên sự linh hoạt, mềm dẻo và hiệu quả trong việc phân bố băng thông Trường Type mô tả sự tồn tại của chức năng đó.

Trường Type được được mô tả cụ thể dưới

B ng 1.3: B ng mô t ả ả ả ý nghĩa các b it Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

Bit 5

Tiêu đề con Mesh nắm giữ thông tin về Node ID trong mô hình dạng mesh Bit này cho biết trong tải của MAC PDUcó tiêu đề con Mesh (Mesh subheader) hay không

1= có tiêu đề con Mesh0= không có tiêu đề con Mesh Bit 4

Bit này dùng cho tải ARQ Feedback

1= Có tải ARQ Feedback0= Không có tải ARQ FeedbackBit 3

Bit này dùng để chỉ định xem có xảy ra sự đóng gói hay phân mảnh MAC PDU không

1=Có 0=Không Bit 2

Bit này thể hiện xem trong tải của MAC PDU có tiêu đề con phân mảnh không Tiêu đề con phân mảnh dùng để quản lí việc phân mảnh

1= có tiêu đề con phân mảnh0= không có tiêu đề con phân mảnh

Bit 1

Bit này thể hiện xem trong tải của MAC PDU có tiêu đề con hợp nhất hay không Tiêu đề con hợp nhất dùng để quản lí việc đóng gói

1= có tiêu đề con hợp nhất0= không có tiêu đề con hợp nhấtBit 0

Tiêu đề mang một số thông tin quản lí

1= có tiêu đề 0= không có tiêu đề

Dạng yêu cầu băng thông được sử dụng để yêu cầu băng thông thêm

vào Ở dạng này, bản tin sẽ không chứa tải Cấu trúc của dạng này được mô tả

ở hình dưới đây

Hình 1 : C u trúc 14 ấ tiêu đề MAC PDU d ng yêu c ạ ầu băng thông

Cấu trúc dạng yêu cầu băng thông khác với cấu trúc tiêu đề dạng thông thường ở một số trường sau:

Trường HT luôn được thiết lập bằng 1

Trường EC luôn được thiết lập bằng 0 dạng MAC PDU này sẽ không : được mã hóa

Trường Type có 3 bit, có hai giá trị được sử dụng 001 tương ứng với yêu : cầu tăng băng thông và 000 tương ứng với yêu cầu gộp chung lại

Trường BR (Bandwith Request) trường cho biết số byte được yêu cầu : (không tính tiêu đề của lớp vật lí)

1.3.3.2 Truyền các MAC PDU

Các MAC PDU được truyền trong các burst Các burst PHY có thể chứa nhiều khối FEC Các MAC PDU có thể kéo dài qua các đường biên khối Quá trình truyền gồm các bước sau:

a./ Ghép nối MAC PDU

Có nhiều MAC PDU được ghép nối trong cùng một burst PHY Các MAC PDU có thể được ghép trong một luồng truyền dẫn đơn ở đường lên hoặc đường xuống Do mỗi MAC PDU được nhận dạng bởi một CID, thực thể MAC nhận có thể tạo ra MAC SDU (sau khi lắp ráp MAC SDU từ một hay nhiều MAC PDU đã nhận) đến trường hợp chính xác của MAC SAP Các bản tin quản lí MAC, dữ liệu người dùng, và các MAC PDU yêu cầu băng tần

có thể được ghép vào cùng một luồng truyền dẫn

Hình 1 : Nhi 15 ều MAC PDU đượ c ghép vào trong cùng m t PHY burst ộ

b Phân đoạn MAC PDU

Mỗi MAC SDU có thể được phân đoạn thành nhiều phân đoạn, mỗi phân đoạn được đóng gói thành một MAC PDU Quá trình này được đảm bảo để cho phép sử dụng băng tần có sẵn hiệu quả liên quan đến các yêu cầu QoS của mỗi luồng dịch vụ của một kết nối Khả năng phân đoạn và lắp ráp là bắt buộc

Độ tin cậy của lưu lượng phân đoạn trên một kết nối được định nghĩa khi kết nối được tạo ra bởi MAC SAP Việc phân đoạn có thể được khởi tạo bởi

BS cho các kết nối đường xuống và bởi SS cho các kết nối đường lên

Các kết nối không ARQ: với các kết nối không ARQ, các phân đoạn được phát chỉ một lần và theo tuần tự Số tuần tự được gán cho mỗi phân đoạn cho phép đầu thu tái tạo lại tải trọng ban đầu và phát hiện mất bất kì gói nào ngay lập tức Một kết nối có thể chỉ có một trạng thái phân đoạn ở một thời gian bất kì cho trước

FEC

MAC PDU 1 MAC PDU 2 MAC PDU k

Mào đầu OFDM

symbol 1 OFDM symbol 2 OFDM symbol n

PHY

Burst

Các kết nối ARQ: với các kết nối ARQ, phân đoạn được định dạng cho

mỗi luồng truyền dẫn bằng cách ghép một tập hợp các khối ARQ với các số tuần tự liền nhau Giá trị BSN trong tiêu đề con phân đoạn là BSN cho khối ARQ đầu tiên xuất hiện trong phân đoạn FSH là tiêu đề con phân đoạn có độ dài 8 bit

Hình 1 : M 16 ỗi MAC PDU được phân đoạ n thành nhi u segment ề c./ Đóng gói các MAC PDU

Đóng gói được thực hiện trên mỗi kết nối, MAC có thể gói nhiều MAC SDU vào một MAC PDU đơn Đóng gói tạo ra việc sử dụng chỉ số thuộc tính kết nối là kết nối mang các gói có độ dài thay đổi hay độ dài cố định Phía phát hoàn toàn chủ động trong việc đóng gói hay không một nhóm các MAC SDU trong một MAC PDU đơn Khả năng không đóng gói là bắt buộc

Cấu trúc của các PDU thay đổi với các kết nối ARQ và không ARQ với các cú pháp phân đoạn và đóng gói cụ thể

 Với các kết nối không sử dụng ARQ

Để đóng gói các khối có độ dài cố định, điều khoản Request/ Transmission được thiết lập để cho phép đóng gói và cấm phân đoan, và kích

cỡ SDU sẽ được bao gồm trong bản tin DSA REQ khi thiết lập kết nối

-MAC S DU

seg 1 MAC S seg 2 DU MAC SDU seg n

MAC SDU

Tải trọng MAC PDU CRC FSH

H

T

Trường độ dài tiêu đề MAC biểu thị số các MAC SDU được gói trong một MAC PDU đơn Nếu kích cỡ MAC SDU là n byte, phía thu có thể mở gói bởi biết rằng trường độ dài trong tiêu đề MAC sẽ là (n×k+j) với k là số MAC SDU được đóng gói trong MAC PDU và j là kích cỡ tiêu đề MAC Một MAC PDU chứa một chuỗi các MAC SDU được gói Không có thêm tiêu đề do đóng gói trong trường hợp MAC SDU độ dài cố định và một MAC SDU đơn thì đơn giản là một chuỗi được gói có độ dài là 1.

Khi đóng gói các kết nối MAC SDU độ dài thay đổi, MAC gắn một tiêu

đề con gói (PSH) cho mỗi MAC SDU Một MAC PDU bao gồm một chuỗi các MAC SDU độ dài thay đổi được đóng gói Nếu có hơn một MAC SDU được đóng gói, trường Type trong tiêu đề MAC chỉ thị sự có mặt của các PSH Khi một PSH có mặt, thông tin phân đoạn cho các MAC SDU cụ thể hay các phân đoạn MAC SDU được chứa trong PSH tương ứng Nếu không

có PSH, thông tin phân đoạn cho các phân đoạn MAC SDU cụ thể được chứa trong tiêu đề con phân đoạn (FSH) tương ứng

 Với các kết nối cho phép ARQ

Sử dụng PSH cho mỗi kết nối tương tự như trên, ngoại trừ các kết nối ARQ sẽ thiết lập bit Extended Type trong tiêu đề MAC chung Nếu đóng gói được thực hiện cho một kết nối, MAC có thể gói nhiều MAC SDU vào trong một MAC PDU đơn Gói các MAC SDU có độ dài thay đổi cho các kết nối cho phép ARQ tương tự các kết nối không ARQ khi phân đoạn được cho phép BSSN của PSH sẽ được dùng bởi giao thức ARQ để nhận dạng và phát lại các phân đoạn đã mất Khi trường Type chỉ thị rằng PSH được dùng, thông tin phân đoạn cho mỗi MAC SDU cụ thể hay phân đoạn MAC SDU được chứa trong PSH kết hợp Khi PSH không được dùng, thông tin phân đoạn cho mỗi tải trọng của MAC PDU (MAC SDU hay phân đoạn MAC SDU) được chứa

Một MAC SDU có thể được chia thành nhiều phân đoạn và sau đó được gói trong cùng một MAC PDU cho lần truyền đầu tiên Các MAC PDU có thể

có các phân đoạn từ cùng một SDU hay các SDU khác nhau, bao gồm sự trộn lẫn giữa lần truyền đầu tiên và lần truyền lại Các trường BSN (11 bit) và FC (2 bit) nhận dạng mỗi SDU phân đoạn hay SDU không được phân đoạn

Khi đóng gói các MAC SDU kích cỡ cố định thì không cần thiết các tiêu

đề con gói Các MAC SDU loại này ví dụ như các tế bào ATM trên cùng một kết nối

Hình 1.17: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ ố đị c nh

Các MAC SDU kích cỡ thay đổi ví dụ như các gói IP trên cùng một kết nối Khi đóng gói chúng cần phải có tiêu đề con gói PSH có độ dài 16 bít

Hình 1.18: Đóng gói các MAC SDU kích cỡ thay đổ i

MAC

SDU 1 MAC SDU 2 MAC SDU k

HT

MAC SDU hay phân đoạn

#1

MAC SDU hay phân đoạn

#2

MAC SDU hay

#n

CRC