luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin mạng wimax và thử nghiệm ở việt nam

MỤC LỤC .......................................................................................................... DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. DANH SÁCH BẢNG BIỂU ............................................................................... DANH SÁCH HÌNH VẼ .................................................................................... MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX ............................... 3 1.1. Tổng quan về mạng không dây băng rộng ............................................... 3 1.1.1. Các khái niệm về mạng không dây băng rộng ................................... 3 1.1.2. Vài nét về những mạng không dây đang tồn tại ................................ 4 1.2. Khái niệm về công nghệ WiMAX ........................................................... 6 1.2.1. WiMAX là gì? ................................................................................... 6 1.2.2. Giới thiệu các chuẩn IEEE 802.16.................................................... 7 & tầm nhìn hạn chế (LOS & NLOS) ..... 8 1.2.4. Các mô hình ứng dụng ................................................................... 10 .......................................... 13 .......................................................................... 14 1.4. Cấu hình mạng ..................................................................................... 14 1.4.1. Cấu hình điểm – điểm PP ............................................................... 14 1.4.2.Cấu hình điểm-đa điểm PMP........................................................... 15 1.4.3. Cấu hình mắt lưới MESH ............................................................... 15 CHƢƠNG 2. LỚP PHY & MAC CỦA CHUẨN 802.16............................... 17 2.1. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) ........................................... 18 2.1.1.Lớp vật lý ........................................................................................ 18 2.1.2.Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) .................................... 26 2.2. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) ........................................... 35 2.2.1. Lớp vật lý ....................................................................................... 35 ............................................................................... 38 IMAX ............................... 41 3.1. OFDM ................................................................................................. 41 3.1.1. OFDM Symbol ............................................................................... 42 .. 43 ........................................................... 45 3.2. OFDMA ............................................................................................... 48 3.2.1. OFDMA Symbol ............................................................................. 48 .................. 52 ten thông minh.......................................................... 53 ................................................................. 55 ............................................................. 56 (Roaming) ............................................ 56 CHƢƠNG 4. CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT TRONG WiMAX..................... 61 4.1. Giới thiệu lớp con bảo mật ................................................................... 61 4.2. Giao thức quản lý khóa PKM ............................................................... 63 4.2.1. Tổng quan sự cấp phép SS và sự trao đổi khóa AK ......................... 64 4.2.2. Tổng quan sự trao đổi TEK ............................................................ 66 4.3. Các sử dụng khóa ................................................................................. 69 4.3.1. Sự sử dụng khóa của BS ................................................................. 69 4.3.2. Sự sử dụng khóa của SS .................................................................. 72 4.4. Các phương thức mã hóa ...................................................................... 75 4.4.1. Các phương thức mã hóa dữ liệu .................................................... 75 4.4.2. Mã hóa TEK ................................................................................... 75 4.4.3. Nguồn ngốc của các TEK, KEK, .................................................... 76 CHƢƠNG 5. TRIỂN KHAI HỆ THỐNG WiMAX TẠI LÀO CAI ............. 77 5.1. Các thiết bị cần thiết để triển khai mạng WiMAX ................................ 77 5.1.1. Trạm gốc – WiMAX Base Station ................................................... 77 5.1.2. Trạm thuê bao................................................................................. 77 5.1.3. Trung tâm quản lý .......................................................................... 77 5.2. Dự án thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Lào Cai ............................... 79 5.2.1. Mô hình triển khai thử nghiệm WiMAX pha 1 tại TP Lào Cai ......... 81 5.2.2. Mô hình triền khai thử nghiệm WiMAX pha 2 ................................. 92 ....................................................112 KẾT LUẬN ....................................................................................................114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................117

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN THỊ THỦY MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN THÁI NGUYÊN - 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN THỊ THỦY MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ BÁ DŨNG THÁI NGUYÊN - 2008 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH SÁCH HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 3 1.1. Tổng quan về mạng không dây băng rộng 3 1.1.1. Các khái niệm về mạng không dây băng rộng 3 1.1.2. Vài nét về những mạng không dây đang tồn tại 4 1.2. Khái niệm về công nghệ WiMAX 6 1.2.1. WiMAX là gì? 6 1.2.2. Giới thiệu các chuẩn IEEE 802.16 7 & tầm nhìn hạn chế (LOS & NLOS) 8 1.2.4. Các mô hình ứng dụng 10 13 14 1.4. Cấu hình mạng 14 1.4.1. Cấu hình điểm – điểm PP 14 1.4.2.Cấu hình điểm-đa điểm PMP 15 1.4.3. Cấu hình mắt lưới MESH 15 CHƢƠNG 2. LỚP PHY & MAC CỦA CHUẨN 802.16 17 2.1. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) 18 2.1.1.Lớp vật lý 18 2.1.2.Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) 26 2.2. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) 35 2.2.1. Lớp vật lý 35 38 IMAX 41 3.1. OFDM 41 3.1.1. OFDM Symbol 42 43 45 3.2. OFDMA 48 3.2.1. OFDMA Symbol 48 52 ten thông minh 53 55 56 (Roaming) 56 CHƢƠNG 4. CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT TRONG WiMAX 61 4.1. Giới thiệu lớp con bảo mật 61 4.2. Giao thức quản lý khóa PKM 63 4.2.1. Tổng quan sự cấp phép SS và sự trao đổi khóa AK 64 4.2.2. Tổng quan sự trao đổi TEK 66 4.3. Các sử dụng khóa 69 4.3.1. Sự sử dụng khóa của BS 69 4.3.2. Sự sử dụng khóa của SS 72 4.4. Các phương thức mã hóa 75 4.4.1. Các phương thức mã hóa dữ liệu 75 4.4.2. Mã hóa TEK 75 4.4.3. Nguồn ngốc của các TEK, KEK, 76 CHƢƠNG 5. TRIỂN KHAI HỆ THỐNG WiMAX TẠI LÀO CAI 77 5.1. Các thiết bị cần thiết để triển khai mạng WiMAX 77 5.1.1. Trạm gốc – WiMAX Base Station 77 5.1.2. Trạm thuê bao 77 5.1.3. Trung tâm quản lý 77 5.2. Dự án thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Lào Cai 79 5.2.1. Mô hình triển khai thử nghiệm WiMAX pha 1 tại TP Lào Cai 81 5.2.2. Mô hình triền khai thử nghiệm WiMAX pha 2 92 112 KẾT LUẬN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3-DES Tripple – Data Encryption Standard - ACK Acknowledgement Bản tin ACK ADC Analog to digital converter Bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang số AES Advanced Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích nghi AK Authentication Key AM Amplitude modulation Điều chế biến độ AMC Adaptive modulation and coding Điều chế và mã hóa thích nghi AP Access Point ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network ASP Aplication Service Network ATM Asynchronous transfer mode Chế độ truyền dị bộ BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit bps Bit per second Số bít trên giây BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base station Trạm gốc BW bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy cập không dây băng rộng C/I Carrier – to – Interference Ratio Tỷ số tín hiệu/xuyên nhiễu CA Certification authority Quyền Chứng thực CDMA Code division multiplex access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Connection Identifier Bộ nhận dạng kết nối CINR Carrier to Interference +Noise Ratio Tỷ lệ nhiễu và tạp nhiễu của sóng mang CPE Customer Premise Equipment Thiết bị tại nhà khách hàng CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CQICH Channel Quality Information Channel Kênh thông tin chất lượng kênh CRC Cyclic redundancy check Kiểm tra dư thừa vòng CS Convergence sublayer Lớp con hội tụ CSMA Carrier sense multiple access Đa truy nhập dò sóng mang CSN Connectivity Service Network DBMS Database Management System Hệ thống quản lý dữ liệu DCD Downlink channel description Mô tả kênh đường xuống DES Data encryption standard Tiêu chuẩn mật mã dữ liệu DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình máy chủ động DL Downlink Đường xuống DSL Digital Subscriber Line EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực mở rộng ECB Electronic code book Bảng mật mã điện tử EDE Encrypt-Decrypt-Encrypt Mật mã-giải mã-mật mã FCH Frame control header Mào đầu điều khiển khung FDD Frequency Division Duplexing Song công theo tần số FDMA Frequency division multiple access Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Mã hóa sử lỗi trước FFT Fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FM Frequency Modulation Điều tần FUSC Full usage of subcarriers Sử dụng toàn bộ sóng mang con FWA Fixed wireless access Truy nhập không dây cố định HARQ Hybrid ARQ ARQ lai HIPERLAN High Performance Local Area Network Mạng LAN hiệu suất cao HMAC Hash – based message authentication code Mã nhận thực bản tin hash IEEE Institute for Electrical and Electronic Engineers Viện kỹ thuật điện và điện tử (Mỹ) IFFT Inversion Fast Fourier transform Biến đổi Fourier ngược nhanh IP Internet protocal Giao thức Internet ISI Inter – symbol interference Nhiễu liên ký hiệu KEK Key encryption key Khoá Mật mã Khoá LAN Local Area Network Mạng cục bộ LLC Logical Link Control Điều khiển kết nối logic LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng MAC Medium Access Control Layer Lớp điều khiển truy cập môi trường MAN Metropolitan area network Mạng khu vực đô thị MAP Media Access Protocol Giao thức truy cập môi trường MBWA MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao đa dạng riêng MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý MIC Ministry of Information and Communications Bộ thông tin và truyền thông MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường ra MS Mobile station Thiết bị di động NAP Network Access Provider Nhà cung cấp mạng truy nhập NLOS Non Light of Sight Truyền sóng không trực xạ NMS Network Refence Provider Phần mềm quản lý hệ thống NRM Network Reference Module Mô hình tham chiếu mạng NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng ODU Outdoor Unit Thiết bị ngoài trời OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal frequency division multiple access Đa truy nhập chia tần số trực giao OSI Open system inter – connect Kết nối liên hệ thống mở PAN Personal Access Network Mạng truy nhập cá nhân PC Personal Computer Máy tính cá nhân PDA Protocol Data Unit Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá nhân PDU Protocol data unit Đơn vị dữ liệu thủ tục PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHS Packet header suppression Nén tiếp đầu gói PHY Physical Layer Lớp vật lý PIN Personal Identification Number Số nhận dạng cá nhân PKM Privacy key management Quản lý khoá riêng PMP Point - to - multipoint Điểm - Đa điểm PN Pseudo Noise Nhiễu giả PP Point-to-Point Điểm-Điểm PS Physical slot Khe vật lý PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PUSC Partially Used Sub-Carrier Sóng mang con sử dụng riêng QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature phase shift keying Khóa dịch pha cầu phương RF Radio frequency Tần số vô tuyến RSA Rivest, Shamir, Adleman Tên của 3 nhà phát minh RSP Response Trả lời RTG Receive/Transmit Transition Gap Khoảng trống chuyển tiếp Thu/phát Rx Reception 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 nhập dịch vụ SC Single carrier Kênh mang đơn SDU Service data unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SF Service flow Luồng dịch vụ SFID Service Flow Identifier Bộ Nhận dạng Luồng Dịch vụ SHA Secure Hash Algorithm Thuật toán „băm‟ SIM Subscriber Identify Module Module nhậnd ạng thuê bao SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian SNMP Simple Network Management Protocol Thủ tục quản lý mạng đơn giản SNR Signal-to-noise ratio Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm SS Subscriber Station Trạm thuê bao STC Space time coding Mã thời gian không gian SVC Switched Virtual Connection Mạch ảo chuyển mạch TC Transmition Convergence Sublayer Lớp con hội tụ truyền TDD Time Division Duplexing Song công theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Dồn kênh phân chia theo thời gian TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia thời gian TEK Traffic encryption key Khoá mật mã lưu lượng TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin tiết kiệm tài nguyên TTG transmit/receive transimision gap Khoảng trống chuyển tiếp Phát/Thu Tx Transmission Truyền dẫn UCD Uplink channel descriptor Bộ mô tả kênh đường lên [...]... hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam  2 – 11 GHz - - WiMAX : 3.5 GHz, 3.3 GHz, 5.8 GHz - WiMAX : 2.5 GHz, 2.3 GHz WiMAX WiMAX - - Trong WiMAX WiMAX WiMAX WiMAX 1.4 Cấu hình mạng 1.4.1 Cấu hình điểm – điểm PP 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam. .. Indoor 50 km tuỳ thuộc vào 2-5 km Outdoor điều kiện truyền tầm nhìn thẳng & tầm nhìn hạn chế (LOS & NLOS) 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam WiMAX 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam WiMAX WiMAX 1.2.4 Các mô hình ứng dụng WIMAX được đề xuất... băng tần thấp hơn 6GHz Mạng lưới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng WIMAX WiMAX – - WiMAX kênh 5,7,8.75, 10 MH 3.5 GHz WiMAX 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam WiMAX : – : – WiMAX 28 10 MHz (QoS) – – (frame by frame) : WiMAX 1.2.5 WIMAX -  10 – 66 GHz... và chỉ bảo cho em trong thời gian thực hiện luận văn này 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 Tổng quan về mạng không dây băng rộng 1.1.1 Các khái niệm về mạng không dây băng rộng Mạng không dây Mạng không dây (Wireless Network) là công nghệ cho phép một hoặc nhiều thiết bị giao tiếp... đại học có thể có 1 mạng diện rộng với nhiều mạng LAN ở xung quanh vị trí đó, mỗi mạng LAN cách nhau khoảng 1/2 km2 Sau đó từ mạng diện rộng của trường đại học này có thể liên kết 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam tới các diện rộng khác tạo thanh mạng đô thị Mạng WiMAX cố định có thể được xem xét như là mạng đô thị không... http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam WIMAX cố định có thể phục vụ cho các đối tượng người dùng như: các xí nghiệp, các khu dân cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS Về cách phân bố theo địa lý, người dùng có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa khó đưa mạng cáp... loại mạng không dây WPAN (Wireless Personal Area Network) Mạng các nhân là một mạng dữ liệu được sử dụng để truyền thông giữa các thiết bị dữ liệu ở gần một người Phạm vi của mạng các nhân khoảng vài mét, thông thường nhỏ hơn 10m, mặc dù vài công nghệ WPAN có thể lớn hơn Ví dụ công nghệ WPAN là Bluetooth, UWB và Zigbee WLAN (Wireless Local Area Network) Mạng cục bộ là mạng được sử dụng để truyền thông. .. Metropolitian Area Network - WMAN) 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam  Mạng diện rộng không dây (Wireless Wide Area Network - WWAN) WAN Ví dụ: các mạng di động (thế hệ thứ 2 và thứ 3), WiMAX (phiên bản 802 16e) WiBro WMAN Ví dụ: WiMAX (Phiên bản IEEE 802.16-2004) WLAN Ví dụ: WiFi (IEEE 802.11 và các biến thể WPAN Ví dụ: Bluetooth... chuyển mạch và chuyển đổi gói tin Mạng diện rộng được sử dụng phổ biến hiện nay là mạng Internet Các ví dụ khác là 3G và các mạng WiMAX không dây, là các mạng diện rộng không dây Các mạng khong dây thường có tỷ lệ dữ liệu nhỏ hơn các mạng LAN 1.2 Khái niệm về công nghệ WiMAX 1.2.1 WiMAX là gì? WIMAX - Worldwide Interoperrability for Micorware Access - là một hệ thống truyền thông số không dây, cũng được... thống băng thông (system bandwidth) càng rộng thì tốc độ (băng thông digital) càng cao Băng thông digital đo lường lượng thông tin có thể truyền đi từ nơi này đến nơi khác trong một lượng thời gian cho trước Đơn vị cơ bản để đo lường băng thông digital là bit/giây (bit per second-bps) 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam Hệ thống . HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN THỊ THỦY MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN . KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN THỊ THỦY MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG. bè cùng toàn thể người thân đã giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong thời gian thực hiện luận văn này. Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam 3 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái