Điều chế tín hiệu trong wimax và nghiên cứu khả năng triển khai ứng dụng hệ thống wimax trên mạng viễn thông việt nam

Điều chế tín hiệu trong wimax và nghiên cứu khả năng triển khai ứng dụng hệ thống wimax trên mạng viễn thông việt nam

LỜI GIỚI THIỆU Sự đời chuẩn 802.16 cho mạng WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) đánh dấu bắt đầu cho kỷ nguyên truy nhập không dây băng rộng cố định đến giai đoạn phát triển Nó mang đến thách thức lớn cho mạng hữu tuyến có chi phí thấp lắp đặt bảo trì Chuẩn áp dụng cho mạng truyền thông vô tuyến đường dài (lên tới 50km) thực tế bổ sung thay cho mạng 3G Tất đặc tính đầy hứa hẹn WiMAX mang lại thị trường lớn tương lai Xuất phát từ vấn đề nêu trên, em lựa chọn đề tài “ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TRONG WIMAX VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM ” Mục tiêu đồ án nghiên cứu đặc tính WiMAX tập trung chủ yếu vào việc phân tích lớp vật lý lớp truy nhập Mục tiêu thứ hai tìm hiểu kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple – Ghép kênh phân tần trực giao) kỹ thuật OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy nhập phân tần trực giao) sử dụng WiMAX, đồng thời tìm hiểu trình xử lý tín hiệu WIMAX dựa kỹ thuật OFDM Mục tiêu thứ ba nghiên cứu khả triển khai ứng dụng hệ thống wimax mạng Việt Nam Nội dung đồ án gồm chương sau : Chương 1: Tổng quan công nghệ WiMAX Trong chương trình bày khái niệm bản, cấu trúc, băng tần sử dụng, ứng dụng thực tế ưu nhược điểm công nghệ WiMAX Chương 2: Kỹ thuật điều chế tín hiệu wimax Trong chương trình bày khái niệm bản, ưu nhược điểm, nguyên lý điều chế giải điều chế kỹ thuật điều chế OFDM, đặc điểm tính chất bật kỹ thuật đa truy nhập phân tần trực giao OFDMA wimax ứng dụng kỹ thuật việc điều chế tín hiệu wimax Chương 3: Nghiên cứu khả triển khai ứng dụng hệ thống wimax mạng viễn thông Việt Nam Trong chương cuối trình bày khả triển khai ứng dụng hệ thống wimax mạng Việt Nam Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2013 Sinh viên thực MỤC LỤC 3.2.2.Các mạng phục vụ cộng đồng .52 THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT TIẾNG ANH ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line AWGN Addictive White Gausse Noise BER Bit error Rate BCH Bose-Chaudhuri-Hocquenghem BPSK Binary phase shift keying BWA Broadband Wireless Access BS Base Station CIR Channel Impulse Response CTR Channel Transfer Function CP Cyclic Prefix CDMA Code Division Multiple Access DRM Digital Radio Mondiale DVB-H Digital Video Brocasting-Handheld DVB-T Digital Video Broadcasting-Terrestrial DSL Digital Subcriber Line FFT fast fourrier transform FDD Frequency Division Deplex GI Guard Interval ISI Inter symbol Interfearence ICI Inter Channel Interfearence IFFT Inverse fast fourrier transform LOS Line of sight LDPC Low-Density-Parity-Check MIMO Multiple Input Multiple Output NLOS Non line of sight OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access QPSK Quadrature phase shift keying QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service S-OFDMA Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplex access SER Symbol Error Rate SC Single Carrier Tc Channel coherence time TDD Time Division Duplex WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Network BTS (Base Transceiver Station) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WiMAX 1.1 Giới thiệu wimax WiMAX mạng không dây băng thông rộng viết tắt (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba.) WiMax ứng dụng thiết bị mạng Internet dành số lượng người sử dụng lớn thêm vào giá thành rẻ WiMax thiết kế dựa vào tiêu chuẩn IEEE 802.16 WiMax giải tốt vấn đề khó khăn việc quản lý đầu cuối.) Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 định nghĩa giao diện vô tuyến mạng vô tuyến nội thị (WiMAX) cho việc truy nhập vô tuyến băng rộng cố định (BWA), cung cấp “chặng cuối” cho công nghệ truy nhập tới hotpot với thoại, video dịch vụ liệu tốc độ cao Ưu điểm bật BWA có chi phí thấp cho lắp đặt bảo trì so với mạng hữu tuyến truyền thống so với mạng truy nhập quang, đặc biệt cho vùng xa xôi vùng có địa hình khó khăn.WiMAX giải pháp cho việc mở rộng mạng truyền dẫn quang cung cấp dung lượng lớn so với mạng cáp đường thuê bao số (DSL) Các mạng WiMAX xây dựng dễ dàng thời gian ngắn cách triển khai số lượng nhỏ trạm gốc (BS) nhà cột điện để tạo hệ thống truy nhập vô tuyến dung lượng lớn Hệ thống WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định (người sử dụng di chuyển cố định lúc kết nối), mang xách (người sử dụng di chuyển tốc độ bộ), di động với khả phủ sóng trạm anten phát lên đến 50km điều kiện tầm nhìn thẳng (LOS) bán kính lên tới 8km không theo tầm nhìn thẳng (NLOS) 1.2 Các chuẩn Wimax 1.2.1 Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 Chuẩn IEEE 802.16 - 2001 hoàn thành vào tháng 10/2001 công bố vào tháng 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật dao diện không gian WirelessMAN™ cho mạng vùng đô thị Đặc điểm IEEE 802.16 - 2001: - Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định hoạt động 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 64 QAM - Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz - Bán kính cell: - km - Kết nối có định hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật 1.2.2 Chuẩn IEEE 802.16a Vì khó khăn triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng tần số từ 10 - 66 GHz, dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a hoàn thành vào tháng 11/2002 công bố vào tháng 4/2003 Chuẩn mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho tần số băng tần 2-11 GHz, bao gồm phổ cấp phép không cấp phép không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng Đặc điểm IEEE 802.16a sau: - Bổ sung 802.16, hiệu chỉnh MAC đặc điểm PHY thêm vào cho dải - 11 GHz ( NLOS) - Tốc độ bit : tới 75Mbps với kênh 20 MHz - Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM, 64 QAM - Dải thông kênh thay đổi 1,25MHz 20MHz - Bán kính cell: - km - Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa - Các chức MAC thêm vào: hỗ trợ PHY OFDM OFDMA, hỗ trợ công nghệ Mesh, ARQ 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16 - 2004 hay IEEE 802.16d chấp nhận thông qua, kết hợp chuẩn IEEE 802.16 - 2001, IEEE 802.16a, ứng dụng LOS dải tần số 10 - 66 GHz NLOS dải - 11 GHz Khả vô tuyến bổ sung “beam forming” kênh OFDM 1.2.4 Chuẩn IEEE 802.16e Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi Mobile WiMax phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới thiết bị di chuyển Chuẩn giúp cho thiết bị từ nhà sản xuất làm việc, tương thích tốt với thiết bị từ nhà sản xuất khác 802.16e họat động băng tần nhỏ GHz, tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh MHz, bán kính cell từ - km WiMAX 802.16e có hỗ trợ handoff roaming Sử dụng SOFDMA, công nghệ điều chế đa sóng mang Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e sử dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, mô hình OFDM OFDMA Sự phân chia sóng mang mô hình OFDMA thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng Cụ thể hơn, 802.16e đưa hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO AAS, handoff cứng mềm Nó cải tiến khả tiết kiệm công suất cho thiết bị di động đặc điểm bảo mật linh hoạt 1.3 Băng tần Wimax 1.3.1 Dải băng tần đề xuất cho WiMAX giới Các băng tần diễn đàn WiMax tập trung xem xét vận động quan quản lý tần số nước phân bổ cho WiMax là: ● Băng tần 2,3-2,4GHz (2 ,3GHz Band) : đề xuất sử dụng cho Mobile WiMAX Tại Hàn Quốc băng triển khai cho WBA (WiBro) ● Băng tần 2,4-2,4835GHz: đề xuất sử dụng cho WiMAX tương lai ● Băng tần 2,5-2,69GHz (2,5GHz Band): đề xuất sử dụng cho WiMAX di động giai đoạn đầu ● Băng tần 3,3-3,4GHz (3,3GHz Band): đề xuất sử dụng cho WiMAX cố định ● Băng tần 3,4-3,6GHz (3,5GHz Band): đề xuất sử dụng cho WiMAX cố định giai đoạn đầu : FWA (Fixed Wireless Access)/WBA (WideBand Access) ● Băng tần 3,6-3,8GHz: đề xuất sử dụng cho WiMAX cố định (WBA) cấp cho Châu Âu Tuy nhiên, băng 3,7-3,8 GHz dùng cho vệ tinh viễn thông Châu Á, nên băng tần không sử dụng cho Wimax Châu Á ● Băng tần 5,725-5,850GHz: đề xuất sử dụng cho WiMAX cố định giai đoạn đầu ● Ngoài ra, số băng tần khác phân bổ cho BWA số nước xem xét cho BWA/WiMax là: băng tần 700-800MHz (< 1GHz), băng 4,9-5,1GHz 1.3.2 Dải băng tần Việt nam có khả dành cho WiMAX ● Băng tần 2,3-2,4GHz : Có thể dành đoạn băng tần cho WiMAX Băng tần 2,3-2,4GHz thích hợp cho WiMAX cố định di động ● Băng tần 2,5-2,69GHz : Băng tần sử dụng nhiều cho vi ba MMDS (tập trung chủ yếu Hà nội thành phố Hồ Chí Minh) Ngoài ra, băng tần băng tần đề xuất sử dụng cho 3G Băng tần lại băng tần đánh giá thích hợp cho WiMAX di động diễn đàn WiMAX xác nhận thức băng tần WiMAX Một số nước dành băng tần cho WiMAX Mỹ, Mêhicô, Brazil, Canada, Singapo Vì vậy, đề nghị dành băng tần 2,5-2,69GHz cho WiMAX ● Băng tần 3,3-3,4GHz: Theo Quy hoạch phổ tần số VTĐ quốc gia, băng tần phân bổ cho nghiệp vụ vô tuyến định vị, cố định lưu động Hiện nay, phía dân quân chưa có hệ thống triển khai băng tần Do đó, cho phép sử dụng WiMAX băng tần 3,3-3,4GHz ● Băng t ần 3,4-3,6GHz, 3,6-3,8GHz: Đối với Việt nam, hệ thống vệ tinh VINASAT dự kiến sử dụng số đoạn băng tần băng C Ku, băng tần 3,4-3,7GHz Ngoài ra, đoạn băng tần 3,7-3,8GHz chưa sử dụng cho VINASAT sử dụng cho trạm mặt đất liên lạc với hệ thống vệ tinh khác Vì vậy, không nên triển khai WiMAX băng tần 3,4 - 3,8 GHz ● Băng tần 5,725-5,850GHz: Hiện nay, băng tần Bộ qui định dành cho WiFi Nếu cho phép triển khai WiMAX băng tần hạn chế băng tần dành cho WiFi Băng tần thích hợp cho hệ thống WiMAX vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, cho phép hệ thống WiMAX phát với công suất cao để giảm giá thành triển khai hệ thống WiMAX Vì vậy, đề nghị cho phép triển khai WiMAX băng tần 5,725-5,850GHz WiMAX phải dùng chung băng tần phải bảo vệ hệ thống WiFi Như vậy, với trạng sử dụng băng tần Việt Nam trên, băng tần có khả dành cho WiMAX Việt Nam là: – Băng tần 2,3-2,4GHz 3,3-3,4GHz cho hệ thống truy cập không dây băng rộng, kể WiMAX – Băng tần 5,725-5,850GHz cho hệ thống truy cập không dây băng rộng, kể WiMAX hệ thống phải dùng chung băng tần với hệ thống WiFi với điều kiện bảo vệ hệ thống WiFi hoạt động băng tần – Băng tần 2,5-2,690GHz cho hệ thống truy cập không dây băng rộng, kể IMT-2000 WiMAX Hiện tại, phủ cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX di động băng tần 2,3-2,4 GHz; băng tần 2,5-2,69 GHz (theo công văn số 5535/VPCP-CN Văn phòng Chính phủ) 1.4 Mô hình phủ sóng mạng WIMAX Mô hình phủ sóng mạng WiMAX tương tự mạng điện thoại di động : 10 Hình 3.1: Cellular Backhaul - Wireless Service Provider (WSP) Backhaul: Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến (WSP) sử dụng thiết bị WiMAX để xây dựng hạ tầng lưu thoại từ trạm gốc Hình 3.2: WSP Backhaul So với mạng truy nhập không dây triển khai trước WiMAX có ưu điểm: triển khai nhanh - Mạng ngân hàng: 49 Các ngân hàng trung tâm kết nối đến chi nhánh thông qua mạng WiMAX cá nhân để chuyển tải thoại, data video Thông thường ngân hàng thường nằm phân bố khu vực rộng, lại cần băng thông lớn an ninh cao - Mạng giáo dục Các ban phụ trách trường học dùng mạng WiMAX để kết nối trường văn phòng ban khu vực quận, huyện Chẳng hạn với yêu cầu băng thông cao (>15Mbps), khả thông tin điểm-điểm điểm-đa điểm với vùng phủ sóng trãi rộng cung cấp dịch vụ như: điện thoại, data (số liệu sinh viên), email, internet, đào tạo từ xa văn phòng ban phụ trách trường với trường quận hay trường với Trong môi trường giáo dục đó, camera trường B có trhể truyền tín hiệu từ lớp học (thời gian thực) đến trường A Vùng phủ sóng rộng, chi phí hợp lý, đặc biệt hiệu trường nông thônnơi có hạ tầng sở truyền dẫn kém, nơi mà giải pháp kéo cáp đòi hỏi mức chi phí cao - An toàn cho truy nhập công cộng (Public Safety): Bảo vệ quan phủ như: công an, chữa cháy, cứu hộ Có thể dùng mạng WiMAX để hổ trợ tình trợ giúp khẩn cấp, cung cấp chức thọai chiều trung tâm đội ứng cứu… Chất lượng dịch vụ nầy cho phép thay đổi lưu thọai theo yêu cầu khác Giải pháp WiMAX phủ sóng sâu rộng điều giúp cho đội cứu hộ nơi xảy tai nạn, kiện, việc hay thảm họa thiên nhiên cài đặt mạng tạm thời vài phút để gửi tín hiệu trung tâm Họ chủ động lương lượng gửi tín hiệu trung tâm thông qua mạng WiMAX hữu, số ứng dụng thừa hưởng từ WiMAX Đối với mục tiêu di động vậy, chẳng hạn người cảnh sát truy cập liệu xe chạy, người lính chữa cháy truy cập thông tin đường ngắn đến nơi xảy hỏa họan Một camera xe 50 cứu hỏa đưa hình ảnh tình trạng bệnh nhân để chủ động cấp cứu trước xe đưa bệnh nhân đến bệnh viện Trong tất ứng dụng nêu ứng dụng WiMAX băng thông rộng, hệ thống băng thông hẹp đáp ứng - Thông tin liên lạc xa bờ: WiMAX ứng dụng công ty dầu khí thông tin liên lạc đất liền giàn khoan Trong hoạt động thao tác thiết bị, đối diện với vấn đề phức tạp, công việc đòi hỏi mức độ giám sát cao cần truy xuất liệu nóng… Các tín hiệu nầy gửi trạm đất liền để phận chuyên môn kịp thời phân tích sử lý Công việc khai thác dầu khí cần đãm bảo yếu tố an toàn, trực cảnh báo, giám sát camera, bên cạnh truyền tải thông tin như: thoại, internet, email , hội nghị truyền hình WiMAX triển khai lắp đặt nhanh chóng, cần thiết điều chuyển đến nơi dễ dàng, không cần người trực thiết bị, thiết bị tự hoạt động cáh trang bị thêm pin lượng - Các công trình xây dựng (mang tính tạm thời): Các công ty xây dựng dùng mạng WiMAXđể thiết lập đường liên lạc đến văn phòng trung tâm công trường nơi xây dựng nơi huy chổ: người quản đốc, kỹ sư, kiến trúc sư… Trong trường hợp ứng dụng WiMAX dựa ưu điểm triển khai nhanh, điều quan trọng công trình thi công cho phép cung cấp nhanh thông tin công trường bao gồm thọai lẫn liệu, cung cấp dịch vụ theo dõi qua hình ảnh điểm nóng điều kiện giám sát khó khăn Cũng cài đặt điểm hotspot công trường cho phép cá nhân thông tin liên lạc, trao đổi liệu, thông tin tiến trình công việc diễn Giống trường hợp ứng dụng khác đòi hỏi chất lượng dịch vụ WiMAX xem xét Vì thiết bị WiMAX nhỏ gọn, tháo lắp đặt dễ 51 dàng, điều chuyển đến nơi khác theo yêu yêu cầu công việc xây dựng tiện lợi - Các khu vực công cộng (Theme Parks): Phân chia phạm vi rộng dịch vụ thông tin cho khu vui chơi giải trí, họat động trời, hoạt động giao dịch, xe buýt dịch vụ vận tải khác Mạng hổ trợ lưu thoại băng thông rộng hai chiều gửi từ trung tâm điều khiển, hình ảnh giám sát bao quát toàn công viên, kiểm soát liệu truy cập, giám sát tình trạng chổ, video theo yêu cầu, giao tiếp điện thoại phục vụ vừa cố định vừa di động, bảo mật cao, suy hao thấp, vùng phủ sóng rộng, việc di chuyển lắp đặt dễ dàng ứng biến với thay đổi xảy ưu tiên lựa chọn thiết bị WiMAX 3.2.2 Các mạng phục vụ cộng đồng Đối với mạng công cộng, tài nguyên xem chung, nhiều người truy xuất chia xây dựng mạng công cộng nói chung yêu cầu chi phí hiệu quả, mà cung cấp vùng phủ sóng lớn người sử dụng nhiều vụi trí khác cố định thay đổi Những đáp ứng mạng công cộng thoại liệu, truyền hình ảnh trực tuyến Đồng thời an ninh mạng yêu cầu quan trọng, mức độ phức tạp cao có nhiều người đối tượng sử dụng, số ứng dụng WiMAX môi trường mạng công cộng sau - Mạng truy nhập WSP: Mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ WSPs (các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến) Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến (WSP) dùng mạng WiMAX để cung cấp kết nối cho khách hàng người dùng riêng lẻ (thoại, liệu truyền hình) hay công ty (thoại internet tốc độ cao), mô tả theo hình vẽ sau: 52 Hình 3.3: Mạng truy nhập WSP WSP CLEC (hình thành đối thủ cạnh tranh vùng) công ty kinh doanh với sở nhỏ Sẽ dễ dàng triển khai nhanh chóng thiết bị WiMAX, WiMAX gắn liền với QoS, phù hợp cho loại lưu lượng sóng mang đáp ứng theo mức dịch vụ mà khách hàng yêu cầu Một hạ tầng mạng cung cấp liệu thoại video với chất lượng cao đến người tiêu dùng sở dùng chung hoá đơn tính tiền tính dựa lưu lương liệu truyền tải - Triển khai vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh Triển khai công nghệ WiMAX vào vùng nông thôn, nơi tập trung dân cư hay khu vực ngoại ô thành phố Việc kết nối đến vùng nông thôn xa xôi mục tiêu trọng điểm phát triển xã hội quốc gia việc phục vụ nhu cầu thiết yếu thoại internet, nơi sở hạ tầng gần vấn đề kéo cáp hoàn toàn không khả thi, giải pháp WiMAX đề cập đến khả phủ sóng rộng, tiết kiệm 53 3.3 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm Việt Nam Với tính trội công nghệ WiMAX so sánh chương 3, với nhu cầu vụ truy băng rộng khả cung cấp Việt Nam việc triển khai WiMAX Việt Nam đặc biệt quan tâm nhà cung cấp dịch vụ Việc triển khai thử nghiệm thiết bị WiMAX diễn trước Bộ Bưu Viễn thông cấp giấy phép thử nghiệm WiMAX cho doanh nghiệp, số doanh nghiệp tiến hành thử nghiệm số sản phẩm Pre - WiMAX như: - VDC: tiến hành thử nghiệm Hà Nội Đồng Nai: + Tại Hà Nội, VDC tiến hành thử nghiệm với thiết bị hãng hoạt động băng tần 5,8 Ghz Thiết bị Alvarion, BS đặt Phạm Ngọc Thạch cung cấp thử nghiệm Iternet trực tiếp cho khách hàng, CPE hỗ trợ tối đa 24 Mbps, cự ly 50 Km Thiết bị LAM Aperto, băng thông 5,5 Mbps, cự ly truyền dẫn km + Tại Đồng Nai, VDC tiến hành thử nghiệm với thiết bị hãng AirSpan dải tần 2,4 GHz, băng thông tối đa Mbps với cự ly 40 Km - Bưu điện TP Hồ Chí Minh: tiến hành thử nghiệm với sản phẩm Canopy Motorola theo chuẩn 802.16a băng tần 2,4/ 3,5/ 5,2/ 5,8 MHz Kết thử nghiệm Bưu điện thành phố Hồ Chí Minh lựa chọn dải tần 5,8 MHz Việc Bộ Bưu Viễn thông thức cho phép dải tần dùng để thử nghiệm thiết bị WiMAX thuận lợi lớn cho nhà cung cấp trình triển khai thử nghiệm thiết bị WiMAX Hiện tại, doanh nghiệp thuộc VNPT doanh nghiệp khác FPT, Viettel, VTC tiến hành chuẩn bị tiến hành lựa chọn thiết bị thử nghiệm kỹ thuật để triển khai dự án thử nghiệm Theo thông tin ban đầu, FPT tiến hành thử nghiệm với dạng WiMAX cố định WiMAX di động, Viettel tiến hành thử nghiệm với WiMAX di động Tại Giấy phép số 274/GP-BBCVT ngày 17 tháng năm 2006 Bộ Bưu Viễn thông Cấp phép Cho Tổng công ty Bưu Viễn Thông Việt Nam 54 (VNPT) cho phép sử dụng tần số vô tuyến điện băng tần 3,3 GHz - 3,4 GHz để thiết lập mạng lưới Cũng Giấy phép này, Bộ Bưu Viễn thông đưa cấu hình cho phép thử nghiệm mạng WiMAX hình 3.12 Hình 3.4: Cấu hình thử nghiệm WiMAX VNPT Thực giấy phép Bưu Viễn thông cấp, VNPT giao cho VDC tiến hành lập phương án thử nghiệm công nghệ mô hình ứng dụng WiMAX Ngày 14 tháng năm 2006, Intel, VDC Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) ký kết Bản ghi nhớ phối hợp triển khai dự án kéo dài tháng công nghệ băng rộng vô tuyến cố định sử dụng Fixed WiMAX 802.16 - 2004 với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz - Mô hình triển khai thử nghiệm wimax Lào Cai: Mục tiêu dự án thử nghiệm: Đưa internet tốc độ cao số ứng dụng CNTT đến vùng sâu vùng xa gặp khó khăn việc triển khai dây cable băng công nghệ WIMAX Mô hình thử nghiệm giúp người dân tiếp cận cung cấp thông tin công nghệ đại, chi phí thấp Trong khuôn khổ dự án này, việc truyền dẫn sử dụng truyền dẫn băng rộng không dây WIMAX ( chuẩn IEEE 802.16d) để tiếp cận đến người dân vùng sâu vùng xa 55 Dự án thử nghiệm được triển khai bảo trợ MIC, VNPT Intel Việt Nam USAID Trong thời gian thử nghiệm dự án, tổ chức hộ gia đình sử dụng miễn phí dịch vụ truy cập internet, điện thoại nội hạt qua IP Mục đích đạt dự án: Người dân truy cập vào website để đọc tin tức thời , vào diễn đàn để trao đổi kiến thức kinh nghiệm sản xuất … Đồng thời dự án cung cấp cho tổ chức trường học bệnh xá, trang trại hộ nông dân có hội sử dụng điện thoại giá rẻ ( thời gian thử nghiệm miễn phí hoàn toàn) 56 Hình 3.5: Mô hình hệ thống WIMAX Lào Cai Quy mô thử nghiệm bao gồm: trạm gốc WiMAX Acces point (WiMAX AP) đặt Bưu điện Lào Cai có khả kết nối bán kính Km với tốc độ truyền liệu dự kiến 10 Mbps lên tới 75 Mbps Dự kiến có 20 địa điểm Lào Cai lựa chọn tham gia thử nghiệm Thiết bị chọn để thử nghiệm thiết bị hãng Alvarion Anten trạm gốc treo cột Bưu điện Lào Cai độ cao 40-50 m, với độ phủ sóng 360 0, thiết bị đầu cuối CPE trời (outdor), anten đặt nhà hướng phía trạm gốc Sơ đồ kết nối tổng thể trạm gốc Lào Cai cụ thể hình 3.13 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối trạm gốc 57 WiMAX AP đóng vai trò Router kết nối tới mạng VDC kênh thuê riêng Các trạm thuê bao cấp phát đại IP theo chế độ cấp phát động Những ứng dụng triển khai là: truy nhập Internet tốc độ cao, truy nhập sở liệu khuyến nông lập trang Web giới thiệu tiềm sản phẩm địa phương gọi điện thoại qua Internet Trong khuôn khổ thử nghiệm, trạm đầu cuối trang bị thêm máy tính để thiết lập mạng LAN, thay cho phương thức Dial-up với máy tính Hình 3.7: Hệ thống WIMAX Base station bưu điện Lào Cai Thiết bị CPE trạm đầu có vai trò Router/Modem vai trò modem tạo kết nối tốc độ cao đến WiMAX AP Router cung cấp chức NAT DHCP cho máy tính Sơ đồ kết nối trạm đầu cuối hình 3.8 58 Hình 3.8: Sơ đồ kết nối trạm đầu cuối thuê bao Tại trạm đầu cuối thiết bị wimax cpe lắp đặt nhà hướng cột anten bưu điện Lào Cai Từ thiết bị wimax CPE Tín hiệu theo dây dẫn vào bên nhà người dùng đầu cuối kết nối với thiết bị Switch Từ thiết bị switch tín hiệu tới máy tính VoIP phone Hình 3.9: Kết nối trạm đầu cuối WIMAX( Phía sau CPE) Các thông số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm cho bảng 3.1 59 Bảng 3.1 Các thống số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm Lào Cai TT Tần số Thông số Giá trị Trạm gốc BS Băng tần E: Tx: 3316 - 3335 Mhz; Rx: 3366-3385 Mhz Băng tần F: Tx: 3331 - 3350 Mhz; Rx: 3380-3400 Mhz Băng tần G: Tx: 3376 - 3400 Mhz; Rx: 3300-3324 Mhz Trạm đầu cuối CPE Băng tần E F Tx: 3366 - 3400 Mhz; Rx: 3316-3350 Mhz Băng tần G Tx: 3300 - 324 Mhz; Rx: 33766-3400 Mhz Phương thức truy nhập TDMA FDD Độ rộng kênh 3,5 MHz; 1,75 MHz Độ rộng đa sóng mang 14 Mhz Anten (trạm gốc) 10 dBi, Anten omni định hướng tần số 3,3 3,5 GHz Anten (CPE) Anten phân cực đứng kết hợp Trở kháng anten 50 Ohm Công suất tối đa cổng Trạm gốc: 28 dBm ± dB anten CPE: 20 dBm ± dB KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Chuẩn WirelessMAN IEEE 802.16 nói chung WiMAX nói riêng định nghĩa chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng 60 cho thiết bị cố định, xách tay di động.Nó chứa đựng nhiều ưu điểm vượt trội, tốc độ truyền dẫn liệu cao, có lên tới 70 Mb/s phạm vi 50 km, chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép WiMAX thực nhà cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm Chính mà đồ án chọn công nghệ WiMAX ứng dụng làm chủ đề nghiên cứu.Đồ án tập trung nghiên cứu vấn đề liên quan đến công nghệ WiMAX sau: Giới thiệu cách tổng quát công nghệ WiMAX, nêu hình thành chuẩn IEEE 802.16, nêu vắn tắt chuẩn chuẩn IEEE 802.16, đồng thời so sánh WiMAX WIFI Ngoài đưa mô hình ứng dụng minh hoạ bật công nghệ WiMAX, qua làm rõ tính khả thi công nghệ WiMAX Trình bày khái niệm bản, ưu nhược điểm, nguyên lý điều chế giải điều chế kỹ thuật điều chế OFDM, ứng dụng kỹ thuật Trình bày khái niệm bản, đặc điểm tính chất bật kỹ thuật đa truy nhập phân tần trực giao OFDMA.Qua thấy ưu điểm kỹ thuật việc xử lý truyền nhận tín hiệu nói chung ứng dụng công nghệ WiMAX nói riêng Nghiên cứu công nghệ WiMAX trình lâu dài lý thuyết thực nghiệm Trên sở nội dung mà em trình bày, hướng phát triển đề tài là: Thứ nhất, mô để nêu bật đặc điểm công nghệ WiMAX Thứ hai, tìm hiểu nghiên cứu quy hoạch mạng WiMAX, kết hợp với Wifi để trở thành hệ thống mạng phổ biến 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO LTE for UMTS: OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access cua harri Holma & Antti Toskala http://www.tailieu.vn/tong-quan-ve-wimax.564224.html http://www.dientuvietnam.net http://www.google.com.vn 5.Hệ thống viễn thông : tập 1, / PGS.TS Thái Hồng Nhị & TS Phạm Minh Việt 62 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… …………………………………………………… 63 [...]... symbol) được chèn vào nguồn tín hiệu, sau đó được điều chế thành tín hiệu OFDM thông qua biến đổi IFFT và chèn chuỗi bảo vệ GI Luồng tín hiệu số được chuyển thành tín hiệu tương tự trước khi truyền trên kênh vô tuyến qua anten phát Tín hiệu này sẽ bị ảnh hưởng bởi fading và nhiễu trắng AWGN( Addictive White Gaussian Noise ) Tín hiệu dẫn đường là mẫu tín hiệu được biết trước ở phía phát và phía thu, được... các tín hiệu sóng mang phải có tính trực giao với nhau Điều chế sử dụng trong chuẩn 802.16d là BPSK, QPSK, 16-QAM và 64-QAM Trong chương trình mô phỏng này dùng tất cả các bộ điều chế trên với tốc độ mã hóa khác nhau Khối phát OFDM bao gồm ba phần: tạo khung OFDM, tạo tín hiệu OFDM bằng cách thực hiện IFFT, và chèn chuỗi CP trước các ký tự OFDM Hệ thống WiMAX được mô phỏng là hệ thống MISO, nhiễu trên. .. nhau, người ta thực hiện điều chế tín hiệu trên mỗi sóng mang đó với các mức điều chế khác nhau, gọi là điều chế thích nghi (adaptive modulation) hiện đang được sử dụng trong hệ thống thông tin máy tính băng rộng HiperLAN của ETSI ở Châu Âu 2.1.3 Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM Ngoài ưu điểm tiết kiệm băng thông kênh truyền kể trên, OFDM còn có một số ưu điểm sau đây : • Hệ thống OFDM có thể loại... khiển trễ trong quá trình truyền và các dịch vụ như thoại, video WiMAX và WiFi ứng dụng trong hai môi trường khác nhau Mục đích của WiMAX sẽ hướng tới không chỉ là phạm vi phủ sóng mạng di động mà cả những mạng công cộng khác Một trong các hướng phát triển quan trọng khác của WiMAX đó là giải quyết kết nối cho mạng VoIP trong tương lai không xa 21 CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG WIMAX 2.1 Giới thiệu kỹ... thu, được phát kèm với tín hiệu có ích nhằm khôi phục kênh truyền và đồng bộ hệ thống Hình 2.15: Mẫu tín hiệu dẫn đường trong OFDMA 35 Phía máy thu sẽ thực hiện ngược lại so với máy phát Để khôi phục tín hiệu phát thì hàm truyền phải được khôi phục nhờ vào mẫu tin dẫn đường đi kèm Tín hiệu nhận được sau khi giải điều chế OFDM được chia làm hai luồng tín hiệu Luồng thứ nhất là tín hiệu có ích được đưa... AWGN, mối liên hệ giữa tín hiệu thu u(t), tín hiệu phát m(t) và đáp ứng xung: 29 m(t) u(t) h(τ,t) H(jω,t) Hình 2.8: Mô hình kênh truyền Trong miền thời gian là tích chập của tín hiệu phát và đáp ứng xung của kênh: u(t) = m(t) * h(τ , t ) τ maz = ∫ h(τ , t )m(t − τ )dτ (2.11) 0 2.3.2 Nguyên tắc giải điều chế 2.3.2.1 Sơ đồ ^ Giải điều chế X ^ d k ,L a i,L ^ ^ e- jL ω s t d k ,n Giải điều chế u(t) X ejn... tần số nhảy khác nhau 2.5.3 Hệ thống OFDMA 34 Điềuchế băng tần gốc Chèn ký tự dẫn đường IFFT Chèn GI DAC Kênh truyền Giải điều chế băng tần gốc Cân bằng kênh IFFT Tách GI DAC Tách ký tự dẫn đường Khôi phục kênh truyền Hình 2.14: Tổng quan hệ thống sử dụng OFDMA Nguồn tín hiệu làm một bít được điều chế ở băng tần cơ sở thông qua các phương pháp điều chế như QPSK ,M- QAM… Tín hiệu dẫn đường (bản tin dẫn... 2.4GHz và phát triển OFDM cho hệ thống băng rộng, chứng tỏ sự hữu dụng của OFDM với các hệ thống có SNR( tỉ số S/N) thấp Ngày nay, kĩ thuật OFDM còn kết hợp với các phương pháp mã hóa kênh sử dụng trong thông tin vô tuyến, gọi là Coded OFDM, nghĩa là tín hiệu trước khi điều chế sẽ được mã hóa với nhiều loại mã khác nhau để hạn chế các lỗi xảy ra trên kênh truyền Do chất lượng kênh (độ fading và tỉ số... (2.4) Trước khi phát đi thì tín hiệu OFDM được chèn thêm chuỗi bảo vệ để chống nhiễu xuyên kí hiệu ISI Phép điều chế OFDM có thể thực hiện được thông qua phép biến đổi IDFT và phép giải điều chế OFDM có thể thực hiện được bằng phép biến đổi DFT Thay vì sử dụng IDFT người ta có thể sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT cho bộ điều chế OFDM, sử dụng FFT cho bộ giải điều chế OFDM Điều chế OFDM bằng phương pháp... phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường Hình 2.1: Phổ của tín hiệu FDMA 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 802.16d (2004) xác định 256 sóng mang con tương ứng FFT 256 điểm, hình thành chuẩn Fixed WiMAX, ... wimax ứng dụng kỹ thuật việc điều chế tín hiệu wimax Chương 3: Nghiên cứu khả triển khai ứng dụng hệ thống wimax mạng viễn thông Việt Nam Trong chương cuối trình bày khả triển khai ứng dụng hệ. .. nhiều vào khoảng trống chướng ngại vật 46 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM 3.1 Nhu cầu trạng hệ thống truy nhập băng rộng Việt Nam. .. triển khai hệ thống WiMAX Vì vậy, đề nghị cho phép triển khai WiMAX băng tần 5,725-5,850GHz WiMAX phải dùng chung băng tần phải bảo vệ hệ thống WiFi Như vậy, với trạng sử dụng băng tần Việt Nam