Noi dung do an

WiMAX là một công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối như một phương thức thay thế cho cáp và đường dây thuê bao số DSL. WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadi

Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước. Mục lục MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC CÁC BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1. Giới thiệu chương 1 1.2. Khái niệm .1 1.3. Các chuẩn của WiMAX .5 1.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 .5 1.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a 5 1.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 .6 1.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e 6 1.4. Phổ WiMAX 8 1.4.1. Băng tần đăng ký .8 1.4.2. Băng tần không đăng ký 5GHz 9 1.5. Truyền sóng .9 1.6. Ưu điểm và nhược điểm của WiMAX .12 1.7. Tình hình triển khai WiMAX 14 1.7.1. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới 14 1.7.2. Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam .14 1.8. Kết luận chương .15 Chương 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX 2.1. Giới thiệu chương 16 2.2. Kỹ thuật OFDM .17 Mục lục 2.2.1. Khái niệm .17 2.2.2. Sơ đồ khối OFDM .18 2.2.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM .19 2.2.4. Nguyên tắc giải điều chế OFDM .21 2.2.5. Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM .21 2.3. Kỹ thuật OFDMA 23 2.3.1. Khái niệm .23 2.3.2. Đặc điểm 23 2.3.3. OFDMA nhảy tần 24 2.3.4. Hệ thống OFDMA .26 2.4. Điều chế thích nghi 27 2.5. Công nghệ sửa lỗi 28 2.6. Điều khiển công suất .28 2.7. Các công nghệ anten tiên tiến 28 2.7.1. Phân tập thu và phát .29 2.7.2. Các hệ thống anten thích nghi 30 2.8. Kết luận chương .31 Chương 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX 3.1. Giới thiệu chương 32 3.2. Mô hình tham chiếu .32 3.3. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) .34 3.3.1. Kết nối và địa chỉ .35 3.3.2. Lớp con hội tụ MAC 36 3.3.3. Lớp con phần chung MAC 37 3.3.4. Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông .41 3.3.5. Cơ chế lập lịch dịch vụ và chất lượng dịch vụ (QoS) 43 3.3.6. Lớp con bảo mật 44 3.4. Lớp vật lý .44 Mục lục 3.5. Kết luận chương .46 Chương 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.16 4.1. Giới thiệu chương 47 4.2. Kiến trúc bảo mật .47 4.2.1. Kết hợp bảo mật .49 4.2.2. Giao thức quản lí khóa PKM .49 4.3. Quy trình bảo mật 50 4.3.1. Xác thực .51 4.3.2. Trao đổi khóa dữ liệu .53 4.3.3. Mã hóa dữ liệu .54 4.4. Hạn chế của kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 .55 4.5. Kết luận chương .56 Chương 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX 5.1. Giới thiệu chương 57 5.2. Môi trường mô phỏng 57 5.3. Mô phỏng .59 5.3.1. Giả thuyết .59 5.3.2. Kịch bản mô phỏng 60 5.4. Phân tích kết quả mô phỏng .61 5.4.1. Hoạt động 61 5.4.2. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS .63 5.5. Nhận xét .65 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 Mục lục PHỤ LỤC Phụ lục A: Giá trị trường Type trong thông báo quản trị lớp MAC Phụ lục B: Giao thức định tuyến DSDV Phụ lục C: Cài đặt NS-2 trên nền Windows 9x/2000/XP sử dụng Cygwin Mục lục các hình vẽ MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1. Minh họa họat động WiMAX [10] 11 Hình 1.2. Truyền sóng trong trường hợp NLOS [10] .11 Hình 2.1. So sánh giữa FDM và OFDM .17 Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống OFDM 18 Hình 2.3. Khái niệm về chuỗi bảo vệ 19 Hình 2.4. ISI và cyclic prefix 20 Hình 2.5. Tách chuỗi bảo vệ .21 Hình 2.6. ODFM và OFDMA .23 Hình 2.7. Ví dụ của biểu đồ tần số, thời gian với OFDMA 24 Hình 2.8. Biểu đồ tần số thời gian với 3 người dùng nhảy tần a, b, c đều có 1 bước nhảy với 4 khe thời gian .25 Hình 2.9. 6 mẫu nhảy tần trực giao với 6 tần số nhảy khác nhau 25 Hình 2.10. Tổng quan hệ thống sử dụng OFDMA .26 Hình 2.11. Mẫu tín hiệu dẫn đường trong OFDMA .27 Hình 2.12. Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 27 Hình 2.13. MISO .29 Hình 2.14. MIMO .30 Hình 2.15. Beam Shaping .30 Hình 2.16. AAS đường xuống .31 Hình 3.1. Mô hình tham chiếu. [5] .32 Hình 3.2. Chức năng các lớp trong mô hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16 .33 Hình 3.3. Luồng dữ liệu qua các lớp 33 Hình 3.4. Định dạng MAC PDU .37 Hình 3.5. Định dạng của tiêu đề MAC PDU chung .38 Hình 3.6. Định dạng tiêu đề yêu cầu dải thông 40 Hình 4.1. Mô hình kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 [7] .48 Mục lục các hình vẽ Hình 4.2. Quy trình bảo mật .50 Hình 4.3. Quá trình xác thực SS với BS 51 Hình 4.4. Quá trình trao đổi khóa dữ liệu 53 Hình 4.5. Định dạng payload trước và sau khi mã hóa 55 Hình 5.1. Module WiMAX trong kiến trúc NS-2 [13] .58 Hình 5.2. Kiến trúc mạng mô phỏng 60 Hình 5.3. Các SS gửi yêu cầu ranging .61 Hình 5.4. BS gửi đáp ứng ranging .62 Hình 5.5. SS_2 gửi yêu cầu băng thông .62 Hình 5.6. SS_2 gửi dữ liệu (rtPS) cho BS .63 Hình 5.7. Đồ thị băng thông được sử dụng trên các kênh truyền 63 Hình 5.8. Thông tin trong file ~.tr được import vào excel .64 Mục lục các các bảng MỤC LỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Tóm tắt các đặc trưng cơ bản các chuẩn WiMAX [6] .8 Bảng 3.1. Các trường tiêu đề MAC chung .39 Bảng 3.2. Các trường tiêu đề MAC yêu cầu dải thông .40 Bảng 3.3. Đặc tả vật lý chuẩn IEEE 802.16 .45 Các từ viết tắt CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS Advanced Antenna Systems - Các hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard - Chuẩn mã hóa nâng cao AK Authentication Key - Khóa chứng thực ARQ Automatic Repeat reQuest - Tự động lặp lại yêu cầu ATM Asynchronous Transfer Mode AWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gaussian trắng cộng BE Best Effort BER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying - điều chế pha nhị phân BS Base Station - Trạm gốc CDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mã CID Connection Identifier - Định danh kết nối CP Cyclic Prefix - Tiền tố vòng CPE Customer Premise Equipment CRC Cyclic Redundancy Check - Kiểm tra lỗi dư vòng DFS Dynamic Frequency Selection – Lựa chọn tần số động FDD Frequency Division Duplex - Ghép kênh phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier nhanh GSM Global System for Mobile communications - Hệ thống thông tin di động toàn cầu ICI InterChannel Interference - Nhiễu xuyên kênh IDFT Inverse Discrete Fourier Transform - Biến đổi Fourirer rời rạc ngược IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers - Học Viện của các Kỹ Sư Điện và Điện Tử IFFT Inverse Fast Fourier Transform - Biến đổi Fourier ngược nhanh ISI Inter-Symbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự KEK Key Encryption Key LOS Line Of Sight - Tầm nhìn thẳng MAC Media Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan Area Network – Mạng đô thị MIMO Multiple Input Multiple Output - Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra MISO Multiple Input Single Output - Nhiều đầu vào, một đầu ra MS Mobile Station - Trạm di động NLOS Non–Line-Of-Sight - Không tầm nhìn thẳng nrtPS non–real-time Polling Service OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập ghép Các từ viết tắt kênh chia tần số trực giao PDU Packet Data Unit - Đơn vị gói dữ liệu PKM Privacy and Key Management - Quản lý sự riêng tư và khóa QAM Quadrature Amplitude Modulation - Điều chế biên độ trực giao QoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụ QPSK Quadature Phase Shift Keying - điều chế pha trực giao RF Radio Frequency - Tần số vô tuyến rtPS real-time Polling Service SA Security Association – Tập hợp bảo mật SDU Service Data Unit - Đơn vị dữ liệu dịch vụ SLA Service-Level Agreement - Thỏa thuận mức dịch vụ SNR Signal-to-Noise Ratio – Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu SS Subscriber Station - Trạm thuê bao TDM Time Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiplexing Access – Đa truy cập phân chia theo thời gian TEK Traffic Encryption Key - Khóa mã hóa lưu lượng UDP User Datagram Protocol UGS Unsolicited Grant Services UMTS Universal Mobile Telephone System WiFi Wireless Fidelity WiMAX Worldwide interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network – Mạng cục bộ không dây [...]... TDM/TDMA/OFDMA TDD và FDD Độ rộng kênh truyền 20, 25, 28 1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 15, 8.75 15, 8.75 WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA WirelessMAN-OFDMA (MHz) Giao diện không gian WirelessMANSC -7- Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Xử lý Không WiMAX 256-OFDM như là S-OFDMA như là WiMAX WiMAX cố định di động Bảng 1.1 Tóm... chính hơn các giải pháp đăng ký, bao gồm chi phí ban đầu thấp hơn, rút ra nhanh hơn, và một băng chung có thể được sử dụng ở phần lớn thế giới Các lợi ích này đang thu hút sự quan tâm và có khả năng cho sự chấp nhận băng rộng nhanh chóng Tuy nhiên một giải pháp không đăng ký thì khả năng nhiễu cao hơn, và nhiều sự cạnh tranh đối với các nhà kinh doanh bất động sản cho việc triển khai Một giải pháp... để cung cấp dịch vụ cố định 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, ngoài các mô hình OFDM và OFDMA Sự phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng Cụ thể hơn, 802.16e đưa ra hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO và AAS, cũng như các handoff cứng và mềm Nó cũng cải tiến các -6- Chương 1: Giới thiệu chung về... sóng mang, các sóng mang này được chọn trực giao với nhau để đảm bảo có thể tách riêng từng luồng dữ liệu tại đầu thu Kế đến các sóng mang này được tổng hợp lại và đưa lên tần số phát Hình 2.1 So sánh giữa FDM và OFDM Số lượng các sóng mang con phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ rộng kênh và mức độ nhiễu Con số này tương ứng với kích thước FFT Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16-2004 xác định 256 sóng mang... (ICI) do truyền trên các kênh vô tuyến di động đa đường Dòng dữ liệu song song lại được chuyển thành nối tiếp nhờ bộ chuyển đổi song song-nối tiếp (P/S) Cuối cùng, bộ A/D phía phát định dạng tín hiệu thời gian liên tục và chuyển đổi lên miền tần số cao để truyền đi xa Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu tác động đến như nhiễu Gausian trắng cộng (Additive White Gaussian Noise-AWGN)... tương đối không đổi của ký hiệu và khoảng dãn cách giữa các sóng mang con độc lập với độ rộng kênh Như vậy, với công nghệ OFDM, nhờ sự kết hợp của các sóng mang con trực giao truyền song song với các ký hiệu có khoảng thời gian dài đảm bảo rằng lưu lượng băng thông rộng không bị hạn chế do môi trường không theo tầm nhìn thẳng NLOS và nhiễu do hiện tượng đa đường dẫn - 22 - Chương 2: Các kỹ thuật được sử... số, thời gian với OFDMA Thí dụ cụ thể này thực tế là sự hỗn hợp của OFDMA và TDMA bởi vì mỗi người sử dụng chỉ phát ở một trong 4 khe thời gian, chứa 1 hoặc vài symbol OFDM 7 người sử dụng từ a đến g đều được đặt cố định (fix set) cho các sóng mang theo bốn khe thời gian 2.3.3 OFDMA nhảy tần Trong ví dụ trước của OFDMA, mỗi người sử dụng đều có một sự sắp đặt cố định (fix set) cho sóng mang Có thể... 10/2001 và được công bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng vùng đô thị Đặc điểm chính của IEEE 802.16 – 2001:  Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định họat động ở dải 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  Điều chế QPSK, 16 QAM và 64... chẽ và giới hạn chiều cao anten mà thường không cho phép anten được bố trí cho LOS Với những triển khai tế bào kề nhau phạm vi rộng, nơi tần số được sử dụng lại là tới hạn, hạ thấp anten là thuận lợi để giảm nhiễu kênh chung giữa các vị trí cell liền kề Điều này thường có tác dụng thúc đẩy các trạm gốc hoạt động trong các điều kiện NLOS Các hệ thống LOS không thể giảm chiều cao anten bởi vì làm như vậy... nhập băng rộng - Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảm các chi phí dịch vụ Các nhược điểm của công nghệ WiMAX: - Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạn chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi - Do công nghệ mới xuất hiện gần đây nên vẫn còn một số lỗ hổng bảo mật - Tuy được gọi là chuẩn công nghệ nhưng thật sự chưa được “chuẩn” do hiện giờ đang sử dụng gần 10 chuẩn công . diện không gian WirelessMAN- SC WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA - 7 - . từ viết tắt CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS Advanced Antenna Systems - Các hệ thống anten thích nghi AES Advanced Encryption Standard - Chuẩn mã hóa nâng cao AK Authentication