Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập môi trường mac trong công nghệ wimax

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Đề tài tập trung Nghiên cứu lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC WiMax mô thực tế hoạt động hệ thống Wimax với nội dung sau:  Giới thiệu chung WiMax  Các kỹ thuật sử dụng WiMax  Kiến trúc mạng truy cập WiMax  Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16  Mô thực tế hoạt động hệ thống WiMax LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực Đồ án, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô giáo Nguyễn Thị Thu Hằng người hết lòng hướng dẫn ủng hộ tinh thần cho em thời gian thực đồ án, dẫn tận tình, giúp em thực có hướng đắn Em xin chân thành cảm ơn Cô tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ Điện tử Truyền thông – Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông dạy bảo, truyền đạt lại kiến thức cho em suốt năm học đại học, để em có kiến thức ngày hôm từ kiến thức tảng đó, em hoàn thiện đồ án tốt Xin cảm ơn bạn sinh viên nhiệt tình giúp đỡ nhiều tài liệu kiến thức để em hoàn thành tốt đồ án Thái Nguyên, tháng năm 2012 Sinh viên Nguyễn Đức Quốc LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn nội dung báo cáo em tự tìm hiểu, nghiên cứu định hướng Cô giáo hướng dẫn Nội dung báo cáo không chép vi phạm quyền từ công trình nghiên cứu Nếu lời cam đoan không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật Thái Nguyên, tháng năm 2012 Sinh viên Nguyễn Đức Quốc LỜI MỞ ĐẦU Xu hướng phát triển mạng hệ sau đặc trưng khả hội tụ, tốc độ liệu cao, hỗ trợ nhiều mức chất lượng dịch vụ (QoS) đôi với khả di động bên mạng mạng sử dụng công nghệ khác nhà cung cấp dịch vụ với Một khía cạnh quan trọng xu hướng phát triển việc chuẩn hóa, cho phép xây dựng kiểu mạng độc lập với thiết bị khả tương tác kiểu mạng khác mức cao Một công nghệ phát triển đáp ứng đặc tính kể trên, chuẩn hóa tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) công nghệ IEEE 802.16, thường gọi công nghệ WiMax WiMAX thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào công nghệ truy cập không dây với ưu điểm tốc độ liệu cao, hỗ trợ QoS linh hoạt, phạm vi phủ sóng rộng chi phí triển khai thấp phạm vi vùng đô thị MAN (Metropolian Access Network) Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC công nghệ WiMax Nội dung đồ án bao gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu chung WiMax Chương khái quát đặc điểm WiMax bao gồm khái niệm, phiên bản, phổ băng tần sử dụng cho WiMax Ngoài ra, chương nêu lên ưu điểm nhược điểm hệ thống sử dụng công nghệ WiMax Chương 2: Các kỹ thuật sử dụng WiMax Chương trình bày đặc điểm kỹ thuật WiMAX, bật kỹ thuật OFDM, OFDMA, với kỹ thuật điều chế thích nghi, sửa lỗi hệ thống anten thông minh Chương 3: Kiến trúc mạng truy cập WiMax Chương trình bày kiến trúc mạng truy cập WiMAX bao gồm lớp PHY chủ yếu lớp MAC Với tập trung vào lớp MAC, chương giúp tìm hiểu bảo mật hệ thống WiMAX, diễn chủ yếu lớp MAC trình bày chương Chương 4: Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 Chương trình bày kiến trúc bảo mật quy trình thực bảo mật BS SS Ngoài ra, chương nêu lên điểm hạn chế kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 dựa chứng thực X.509 Chương 5: Mô hoạt động hệ thông WiMax Việc mô hoạt động hệ thống WiMAX nhằm mục đích kiểm chứng lại lí thuyết nghiên cứu trình truy nhập hệ thống Mặc dù cố gắng chắn vấn đề nêu phạm vi đồ án chưa thể hoàn chỉnh Nội dung đồ án vấn đề cần phải xem xét thêm tránh khỏi sai sót Em mong góp ý dẫn thêm thầy cô bạn quan tâm tới vấn đề MỤC LỤC NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu 1.2 Khái niệm 1.3 Các chuẩn WiMAX 13 1.3.1 Tổng quan chuẩn truy nhập vô tuyến băng rộng 13 1.3.2 Chuẩn IEEE 802.16 ­ 2001 14 1.3.3 Chuẩn IEEE 802.16a 14 1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16 ­ 2004 15 1.3.5 Chuẩn IEEE 802.16e 15 1.4 Phổ WiMAX 17 1.4.1 Các băng tần Wimax 17 1.4.2 Băng tần đăng ký 18 1.4.3 Băng tần không đăng ký 5GHz 18 1.4.4 Các băng tần Việt nam dành cho Wimax 19 1.5 Truyền sóng 20 1.6 Ưu điểm nhược điểm công nghệ WiMAX 22 1.7 Tình hình triển khai WiMAX 23 1.7.1 Tình hình triển khai WiMAX giới 23 1.7.2 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm Việt Nam 24 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX 31 2.1 Giới thiệu chung 31 2.2 Kỹ thuật OFDM 31 2.2.1 Khái niệm 31 2.2.2 Sơ đồ khối OFDM 33 2.2.3 Chuỗi bảo vệ hệ thống OFDM 34 2.2.4 Nguyên tắc giải điều chế OFDM 35 2.2.5 Các ưu nhược điểm kĩ thuật OFDM 36 2.3 Kỹ thuật OFDMA 37 2.3.1 Khái niệm 37 2.3.2 Đặc điểm 37 2.3.3 OFDMA nhảy tần 38 2.3.4 Hệ thống OFDMA 40 2.4 Điều chế thích nghi 41 2.5 Công nghệ sửa lỗi 41 2.6 Điều khiển công suất 41 2.7 Các công nghệ anten tiên tiến 42 2.7.1 Phân tập thu phát 42 2.7.2 Các hệ thống anten thích nghi 43 CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX 45 3.1 Giới thiệu chung 45 3.2 Mô hình tham chiếu 45 3.3 Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC 46 3.3.1 Kết nối địa 47 3.3.2 Lớp hội tụ MAC 48 3.3.3 Lớp phần chung MAC 49 3.3.4 Cơ chế yêu cầu cấp phát băng thông 52 3.3.5 Cơ chế lập lịch dịch vụ chất lượng dịch vụ (QoS) 54 3.3.6 Lớp bảo mật 55 3.4 Lớp Vật lý 55 CHƯƠNG 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.16 57 4.1 Giới thiệu chung 57 4.2 Kiến trúc bảo mật 57 4.2.1 Tập hợp bảo mật 59 4.2.2 Giao thức quản lí khóa PKM 59 4.3 Quy trình bảo mật 60 4.3.1 Xác thực 61 4.3.2 Trao đổi khóa liệu 62 4.3.3 Mã hóa liệu 63 4.4 Hạn chế kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 64 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX 66 5.1 Giới thiệu chung 66 5.2 Môi trường mô 66 5.3 Mô 68 5.3.1 Giả thuyết 68 5.3.2 Kịch mô 68 5.4 Phân tích kết mô 69 5.4.1 Hoạt động 69 5.4.2 Tính lượng băng thông sử dụng BS 72 5.5 Nhận xét 73 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 74 CÁC TỪ VIẾT TẮT 75 Phụ lục A: Giá trị trường Type thông báo quản trị lớp MAC 77 Phụ lục B: Giao thức định tuyến DSDV 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu WiMAX công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối phương thức thay cho cáp đường dây thuê bao số DSL WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadic (người sử dụng di động cố định lúc kết nối), portable (người sử dụng di chuyển với tốc độ chậm) cuối di động mà không cần tầm nhìn thẳng LOS (Line­Of­Sight) trực tiếp với trạm gốc BS (Base Station) WiMAX khắc phục nhược điểm phương pháp truy nhập tại, cung cấp phương tiện truy nhập Internet không dây tổng hợp thay cho ADSL WiFi Hệ thống WiMAX có khả cung cấp đường truyền có tốc độ lên đến 70Mbit/s với bán kính phủ sóng trạm anten phát lên đến 50Km Mô hình phủ sóng mạng WiMAX tương tự mạng điện thoại tế bào Bên cạnh đó, WiMAX hoạt động mềm dẻo WiFi truy cập mạng Mỗi máy tính muốn truy nhập mạng tự động kết nối đến trạm anten WiMAX gần Trong chương này, tìm hiểu khái niệm WiMAX, chuẩn WiMAX nay, băng tần sử dụng cho WiMAX, ưu điểm lợi ích WiMAX mang lại, đồng thời tình hình triển khai WiMAX giới Việt Nam 1.2 Khái niệm WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa sở tiêu chuẩn IEEE 802.16 WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network) Họ 802.16 đưa tiêu chuẩn, tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải vấn đề mạng vô tuyến băng rộng điểm – đa điểm giao diện vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) lớp vật lý (PHY) WiMAX chuẩn không dây phát triển nhanh, hứa hẹn tạo khả kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho mạng cố định lẫn mạng không dây di động Hai phiên WiMAX đưa sau:  Fixed WiMAX (WiMAX cố định): Dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16­2004, thiết kế cho loại truy nhập cố định lưu động Trong phiên sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonnal Frequency Division Multiple) hoạt động môi trường nhìn thẳng – LOS (line­of­sight) không nhìn thẳng – NLOS (Non­line­of­sight) Sản phẩm dựa tiêu chuẩn tai cấp chứng thương mại hóa  Mobile WiMAX (WiMAX di động): dựa tiêu chuẩn IEEE 802.16e, thiết kế cho loại truy cập xách tay di động bản, tiêu chuẩn 802.16e phát triển sở sửa đổi tiêu chuẩn IEEE 802.16­2004 để tối ưu cho kênh vô tuyến di động, cung cấp khả chuyển vùng – handoff chuyển mạng – roaming Tiêu chuẩn sử dụng phương thức đa truy cập ghép kênh chia tần số trực giao OFDMA (Orthogonnal Frequency Division Multiple Access) – phối hợp kỹ thuật ghép kênh kỹ thuật phân chia tần số có tính chất trực giao, phù hợp với môi trường truyền dẫn đa đường nhằm tăng thông lượng dung lượng mạng, tăng độ linh hoạt việc quản lý tài nguyên, tận dụng tối đa phổ tần, cải thiện khả phủ sóng với loại địa hình đa dạng Hình 1.1 Minh họa họat động WiMAX WiMAX phát triển khắc phục nhược điểm công nghệ truy cập băng rộng trước đây, cụ thể: o Cấu trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ cấu trúc hệ thống bao gồm điểm – đa điểm, công nghệ lưới (mesh) phủ sóng khắp nơi Điều khiển truy nhập môi trường – MAC, phương tiện truyền dẫn hỗ trợ điểm – đa điểm dịch vụ rộng khắp lập lịch khe thời gian cho trạm di động (MS) Nếu có MS 10 gây nhầm lẫn Tuy nhiên mạng WiMAX, phương thức lại khó thực hệ thống sử dụng phương thức đa truy cập phân chia theo thời gian, BS giả danh tạo thông báo với định danh BS thực BS giả danh phải chờ khe thời gian cấp phát cho BS truyền thời điểm với BS thực, nhiên phải điều chỉnh cường độ tín hiệu truyền phải lớn cường độ tín hiệu truyền BS thực Các trạm SS nhận giải mã tín hiệu gửi từ BS giả danh thay cho BS thực Do đó, bổ sung vào chứng thực BS sử dụng để SS xác định xác BS mà kết nối tới  Không hỗ trợ chế mã hóa thông báo quản trị: Các thông báo quản trị không mã hóa, xác thực Cơ chế xác thực thông báo quản trị sử dụng HMAC (Hashed Message Authentication Code) có nhiều nhược điểm, nguy bị thông tin từ thông báo bị công ảnh hưởng đến hoạt động liên lạc trạm với  Không hỗ trợ chế hiệu chống lại hình thức công từ chối dịch vụ DoS (Denial of Service): Các attacker sử dụng SS thực gửi yêu cầu xác thực đến BS với số lượng nhiều liên tục, làm cho BS khả xử lí 65 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX 5.1 Giới thiệu chung Việc mô hoạt động hệ thống WiMAX nhằm mục đích kiểm chứng lại lí thuyết nghiên cứu trình truy nhập hệ thống, chế yêu cầu cấp phát băng thông, chế lập lịch dịch vụ trình trao đổi số thông báo báo hiệu UL­MAP, DL­MAP, UCD DCD, thông báo ranging (RNGREQ RNGRES) 5.2 Môi trường mô Môi trường thực mô NS­2 (Network Simulator) phiên 2.29 NS­2 công cụ mã nguồn mở cho phép mô mạng chuyển mạch gói, hỗ trợ mô giao thức TCP, UDP, giao thức định tuyến, giao thức lớp MAC môi trường mạng vô tuyến hữu tuyến wireless LANs, Mobile Ad hoc Networks (MANETs), mạng vệ tinh… NS­2 đơn vị mô hướng đối tượng Cấu trúc ngôn ngữ bao gồm hai thành phần: ngôn ngữ hướng đối tượng C++ OTCL phân biệt theo mức điều khiển mức xử lí gói C++ sử dụng để xử lí mức gói OTCL sử dụng để định nghĩa thông số cấu hình mô topology mạng, kiểu đơn vị lập lịch, thời điểm khởi đầu kết thúc luồng liệu, kiểu luồng với định danh nút nguồn đích… Tuy nhiên, phiên NS­2 2.29 hỗ trợ mô lớp LL (Link Layer), lớp MAC lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11, không hỗ trợ mô thành phần chuẩn IEEE 802.16 Do đó, đồ án sử dụng module WiMAX for NS-2 (gọi tắt module WiMAX) thực thi chuẩn IEEE 802.16 NS­2 (phiên 2.29) 66 Vị trí module WiMAX kiến trúc NS­2 trình bày bên Hình 5.1 Module WiMAX kiến trúc NS-2 [13] Module WiMAX tích hợp vào kiến trúc sẵn có nút wireless NS­2 Trong kiến trúc trên, nút wireless bao gồm thành phần: Traffic Generating Agent (address classifier, port classifier, agent protocol, agent routing), lớp LL (Link Layer), lớp MAC, hàng đợi kênh vật lý Các classifier chịu trách nhiệm phân phối gói tương ứng với agent Agent protocol biểu diễn cho lớp application agent routing biểu diễn cho lớp IP Khi packet từ agent protocol đến agent routing, agent routing đặt địa đích vào gói chuyển tiếp đến lớp LL Lớp LL sử dụng giao thức phân giải địa ARP (Address Resolution Protocol) để xác định địa MAC đích Lớp LL đặt địa MAC đích vào gói chuyển đến lớp MAC Lớp MAC thực chức tương ứng xác định thời điểm gửi gói kênh Sau đó, chuyển gói đến lớp vật lý Lớp vật lý chịu trách nhiệm gửi gói kênh wireless đến nơi nhận Module WiMAX thực mô lớp phần chung MAC chuẩn IEEE 802.16 NS­2 Cụ thể, thành phần thực thi module:  Cơ chế cấp phát băng thông GPC (Grant per Connection) 67  UCD, DCD, DL­MAP, UL­MAP, RNG­REQ, RNG­RSP, BW­REQ  Tạo truyền MAC PDU (tại BS SS), phân mảnh đóng gói  Cơ chế lập lịch (trên kênh uplink, downlink) bốn kiểu dịch vụ (UGS, rtPS, nrtPS, BE) Module thực thi lớp MAC IEEE 802.16 có vai trò tương tự module IEEE 802.11 đặt thư mục ~/mac NS­2 5.3 Mô 5.3.1 Giả thuyết Các giả thuyết sử dụng mô phỏng:  Chỉ thực thi lớp phần chung MAC chuẩn IEEE 802.16, không thực thi chế bảo mật thực lớp MAC bảo mật  Không đề cập đến khoảng thời gian để trạm SS đồng với BS  Tất trạm BS SS sử dụng kiểu anten omni­directional thiết lập sẵn lớp vật lý NS­2 để truyền thông  Không thực thi lớp vật lý chuẩn IEEE 802.16 Nhưng sử dụng lại thành phần sẵn có lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11 hỗ trợ NS­2 kiểu kênh truyền, kiểu anten, mô hình truyền sóng vô tuyến…  Kiểu hàng đợi Droptail (FIFO – First In First Out)  Giả sử trình truyền BS SS ngược lại không xảy tượng gói, không thực thi chế ARQ (Automatic Repeat Request) 5.3.2 Kịch mô Mô hình mạng sử dụng để mô dựa kiến trúc Point­to­ Multipoint (chuẩn IEEE 802.16) bao gồm: trạm gốc BS (node_0) trạm thuê bao SS (node_1, node_2), đặt cố định tọa độ cho trước 68 Hình 5.2 Kiến trúc mạng mô Trong kịch mô trên: SS_1 gửi thông báo ranging, thông báo BWREQ bắt đầu truyền liệu đến BS (kênh uplink) Sau đó, SS_2 gửi liệu đến BS Các trình truyền kết thúc thời điểm 10s Các thông số sử dụng:  Băng thông kết nối: 10 Mbps/ sector  Độ trễ kết nối: 10 ms  Phạm vi mô phỏng: 1000 x 1000  Giao thức định tuyến: DSDV (Destination Sequence Distance Vector)  Kích thước tối đa hàng đợi 50 (số gói tối đa chứa hàng đợi)  Lớp dịch vụ thiết lập kết nối BS SS_1 UGS (biểu diễn cho ứng dụng VOIP) lớp dịch vụ thiết lập kết nối BS SS_2 rtPS (biểu diễn cho ứng dụng video, MPEG4)  Drop packet rate: < 5%  Thời gian thực mô phỏng: 10s 5.4 Phân tích kết mô 5.4.1 Hoạt động  Vào thời điểm bắt đầu mô phỏng, SS tiến hành quét kênh dải tần định nghĩa để tìm kênh downlink thích hợp đồng Sau đó, SS nhận thông báo mô tả kênh vật lý DCD (downlink) UCD (uplink) để lấy thông số cần thiết 69  Tiếp đó, SS gửi yêu cầu ranging (thông báo RNGREQ) đến BS Hình 5.3 Các SS gửi yêu cầu ranging  Tiếp đó, BS gửi lại đáp ứng ranging (thông báo RNGRSP) thông báo ULMAP, DLMAP chứa thông tin lớp MAC thời điểm truy cập thông tin khác hai kênh uplink downlink Hình 5.4 BS gửi đáp ứng ranging 70  Sau nhận thông báo RNGRSP từ BS Tại thời điểm 1, SS_1 gửi yêu cầu cấp phát băng thông (thông báo BWREQ) cho BS, sau nhận băng thông cấp phát, SS_1 bắt đầu truyền liệu đến BS Hình 5.5 SS_2 gửi yêu cầu băng thông Hình 5.6 SS_2 gửi liệu (rtPS) cho BS 71 5.4.2 Tính lượng băng thông sử dụng BS Hình 5.7 Đồ thị băng thông sử dụng kênh truyền • Các thông tin mô ghi lại file ~.tr bao gồm kiểu kiện (send, receive, drop, forward), thời điểm xảy kiện, nút thực kiện, thông tin gói kích thước gói, kiểu trace sử dụng… Hình 5.8 Thông tin file ~.tr import vào Word 72 Sau import thông tin file ~.tr vào word, tiến hành thống kê số liệu node (BS) Tổng số gói (packet) trình mô mà node (BS) xử lý: 9259 Trong  Tổng số gói nhận (r): 2712  Tổng số gói gửi (s): 6305  Tổng số gói drop (d): 240 Tổng dung lượng trình mô mà node (BS) xử lý: 794347 byte Trong đó:  Dung lượng nhận (r): 274148 byte  Dung lượng gửi (s): 375404 byte  Dung lượng drop (d): 144795 byte Băng thông trung bình node (BS) sử dụng thời gian mô phỏng: 794347*8/10/(1024)2 = 0.606 Mbps 5.5 Nhận xét  Băng thông trung bình node (BS) sử dụng suốt trình mô nằm giới hạn đề (10Mbps)  Tỷ lệ gói drop (d) chấp nhận (dưới 5%)  Hệ thống hoạt động tốt 73 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Kết luận Đồ án giải vấn để đặt phần đầu bao gồm: Tổng quan công nghệ WiMAX, đặc điểm hoạt động WiMAX, sở quan trọng WiMAX, chuẩn WiMAX, kỹ thuật ứng dụng WiMAX, kiến trúc bảo mật xây dựng WiMAX Chủ yếu tập trung khía cạnh sau: Hoạt động WiMAX chủ yếu tập trung lớp MAC (quá trình truy nhập mạng, chế yêu cầu cấp phát băng thông, chế lập lịch dịch vụ…); Kiến trúc bảo mật xây dựng quy trình thực bảo mật WiMAX; Mô hoạt động hệ thống WiMAX  Hướng phát triển đề tài Những vấn đề trình bày đồ án hạn chế phạm vi, tập trung vào chuẩn IEEE 802.16 dành cho ứng dụng truy cập băng thông rộng cố định (IEEE 802.16­2004) Do đó, thời gian tới hướng phát triển đề tài tập trung vào nghiên cứu chuẩn IEEE 802.16 dành cho ứng dụng di động – WiMAX di động (IEEE 802.16e) WiMAX di động giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng không dây cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt (Point­to­Point, Point­to­MultiPoint, Mesh) Một số đặc điểm WiMAX di động hỗ trợ: Tốc độ liệu cao; Tính mềm dẻo; Khả bảo mật mạnh; Khả di động; Độ bao phủ rộng 74 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 Kỹ Sư Điện Điện Tử IFFT Inverse Fast Fourier Transform ­ Biến đổi Fourier ngược nhanh ISI Inter­Symbol 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 MISO Multiple Input Single Output ­ Nhiều đầu vào, đầu 75 MS Mobile Station ­ Trạm di động NLOS Non–Line­Of­Sight ­ Không tầm nhìn thẳng nrtPS non–real­time 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 kênh chia tần số trực giao PDU Packet Data Unit ­ Đơn vị gói liệu PKM Privacy and Key Management ­ Quản lý riêng tư 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 real­time Polling Service SA Security Association – Tập hợp bảo mật SDU Service Data Unit ­ Đơn vị liệu dịch vụ SLA Service­Level Agreement ­ Thỏa thuận mức dịch vụ SNR Signal­to­Noise Ratio – Tỉ lệ tín hiệu 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 không dây 76 Phụ lục A: Giá trị trường Type thông báo quản trị lớp MAC Kết nối sử Kiểu Tên thông báo Mô tả UDC(Uplink Channel Description) Mô tả kênh uplink Broadcast Mô tả kênh Downlink Broadcast DCD (Downlink Channel Description) DL­MAP (Downlink Access Định nghĩa truy cập Definition) kênh dụng Broadcast Downlink Định nghĩa truy cập UL­MAP (Uplink Access kênh Definition) Broadcast Uplink RNG­REQ (Ranging Request) Yêu cầu ranging Primary RNG­RSP (Ranging Respond) Đáp ứng ranging Primary REG­REQ (Registration Request) Yêu cầu đăng kí Primary REG­RSP (Registration Respond) Đáp ứng đăng kí Primary Dành riêng Primary 10 11 12 13 14 PKM­REQ ( Privacy Key Management Request) PKM­REQ ( Privacy Key Yêu cầu quản lí khóa Management Request) riêng tư PKM­RSP (Privacy Key Đáp ứng quản lí khóa Management Respond) riêng tư DSA­REQ (Dynamic Service Yêu cầu bổ sung dịch Addition Request) vụ động DSA­RSP (Dynamic Service Đáp ứng bổ sung dịch Addition Respond) vụ động DSA­ACK (Dynamic Service Chấp nhận bổ sung Addition Acknowledge) dịch vụ động DSC­REQ (Dynamic Service Yêu cầu thay đổi dịch Change Request) vụ động 77 Primary Primary Primary Primary Primary Primary 15 16 17 18 DSC­RSP (Dynamic Service Đáp ứng thay đổi Change Respond) dịch vụ động DSC­ACK (Dynamic Service Chấp nhận thay đổi Change Acknowledge) dịch vụ động DSD­REQ (Dynamic Service Yêu cầu hủy bỏ dịch Delete Request) vụ động DSD­RSP (Dynamic Service Đáp ứng hủy bỏ dịch Delete Respond) vụ động Primary Primary Primary Primary Phụ lục B: Giao thức định tuyến DSDV Giao thức định tuyến DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) thuộc kiểu giao thức định tuyến Distance Vector Mỗi node có bảng định tuyến chứa thông tin next hop (node) số hop phải qua trước đến đích Định kì node broadcast bảng định tuyến cho node lân cận để cập nhật thông tin định tuyến (ước lượng đường ngắn để đến node) Mỗi tuyến đặc trưng số Sequency Number (SN), tuyến có SN cao ưu tiên Các tuyến có SN tuyến có số hop ưu tiên 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS Nguyễn Quốc Khương, TS Nguyễn Văn Đức, ThS Nguyễn Trung Kiên, KS Nguyễn Thu Hà “WIMAX – Công nghệ truy nhập mạng không dây băng rộng” Tạp chí BCVT&CNTT kì 1(12/2005) [2] Trần Việt Hưng “WiMAX công nghệ đích thực cho sống” Tập đoàn Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam 2006 [3] Phan Hương “Công nghệ OFDM truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm đa điểm tốc độ cao (54 Mbit/s)” Tạp chí BCVT&CNTT kì (12/2005) [4] Lê Văn Tuấn “Các băng tần WiMAX” Tạp chí BCVT&CNTT kì (5/2006) [5] IEEE Standard 802.16 “Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems” Oct, 2004 [6] Jeffrey G Andrews, Ph.D., Arunabha Ghosh, Ph.D., Rias Muhamed “Fundamentals of WiMAX ­ Understanding Broadband Wireless Networking” [7] Kitti Wongthavarawat “IEEE 802.16 WiMAX Security” July 1, 2005 [8] Michel Barbeau “WiMAX 802.16 Threat Analysis” 2006 [9] Westech Communications Inc “Can WiMAX Address Your Applications?” WiMAX Forum Oct 24, 2005 [10] http://www.tapchibcvt.gov.vn/ [11] http://vntelecom.org/ [12] www.wimaxforum.org 79 [...]... Văn phòng Chính phủ) 1.5 Truy n sóng Trong khi nhiều công nghệ hiện đang tồn tại cho không dây băng rộng chỉ có thể cung cấp phủ sóng LOS, công nghệ WiMAX được tối ưu để cung cấp phủ sóng NLOS Công nghệ tiên tiến của WiMAX cung cấp tốt nhất cho cả hai Cả LOS và NLOS bị ảnh hưởng bởi các đặc tính đường truy n môi trường của chúng, tổn thất đường dẫn, và ngân quỹ kết nối vô tuyến Trong liên lạc LOS, một... quả trải phổ tốt hơn và thông lượng kênh cao hơn Những công nghệ truy nhập mới này là nền tảng cho WiMAX và là lựa chọn cho các hệ thống băng rộng di động tiếp theo khác nhằm cung cấp nhiều loại hình dịch vụ truy n thông đa phương tiện tốc độ cao Trong chương này, chúng ta sẽ khảo sát tổng quan các kỹ thuật tiên tiến được áp dụng trong công nghệ WiMAX như là kỹ thuật OFDM, OFDMA, hệ thống anten tiên... thể truy cập Internet không dây băng thông rộng tại bất cứ đâu có phủ sóng WiMAX o Hoạt động NLOS: Khả năng họat động của mạng WiMAX mà không đòi hỏi tầm nhìn thẳng giữa BS và MS Khả năng này của nó giúp các sản phẩm WiMAX phân phát dải thông rộng trong một môi trường NLOS o Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ trợ động nhiều mức điều chế, bao gồm BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM Khi yêu cầu với bộ khuếch đại công. .. Công nghệ cũng giảm bớt nhu cầu quan sát vị trí thiết bị phía trước và cải thiện độ chính xác của các công cụ lập kế hoạch NLOS Công nghệ NLOS và những tính năng được nâng cao trong WiMAX tạo khả năng sử dụng thiết bị phía đầu khách hàng (CPE) trong nhà Điều này có hai khó khăn chính; đầu tiên là khắc phục những tổn hao xuyên qua tòa nhà và thứ hai, phủ sóng các 21 khoảng cách hợp lý với công suất truy n... trước đây chưa được cung cấp dịch vụ truy cập băng rộng nay có thể được sử dụng nhờ khả năng phủ sóng rộng của WiMAX ­ Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch vụ truy 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... 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 nghệ khác nhau Theo diễn dàn WiMAX chỉ mới có khoảng 12 hãng phát triển chuẩn WiMAX được chứng nhận bao gồm: Alvarion, Selex Communication,... hình triển khai WiMAX 1.7.1 Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới Hiện nay, trên thế giới, đã có các mạng thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định và di động Theo đánh giá của Maravedis Inc thì thị trường viễn thông băng rộng cố định 23 đến năm 2010 có doanh thu vượt 2 tỷ USD Hiện nay, tốc độ tăng trưởng hằng năm là 30% Việc xuất hiện một công nghệ truy cập không dây băng rộng mới như WiMAX cho phép triển... chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng đã được nhiều tổ chức nghiên cứu, xây dựng và phát triển Theo phạm vi ứng dụng, các chuẩn này được phân chia thành các mạng như sau: Hình 1.2: Các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng ­ Mạng các nhân (PAN ­ Personal Area Network): Chuẩn WPAN được ứng dụng trong phạm vi gia đình, hoặc trong không gian xung quanh của 1 cá nhân, tốc độ truy n dẫn trong nhà... mở ra một công nghệ mới truy nhập vô tuyến băng rộng WIMAX cho phép mạng vô tuyến mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và có thể truy n dữ liệu, giọng nói và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đường truy n cáp hoặc ADSL Đây sẽ là công cụ hoàn hảo cho các ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân cư rải rác, nơi mà chi phí triển khai ADSL và đường cáp quá cao hoặc gặp khó khăn trong quá... đầu hiện nay trong bộ chuẩn IMT­2000 gồm có GSM, CDMA và UMTS Điều này đảm bảo cho các nhà khai thác và quản lý trên toàn thế giới yên tâm đầu tư vào băng rộng di động thực sự dùng WiMAX 1.7.2 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam Với các tính năng nổi trội của công nghệ WiMAX , cùng với nhu cầu vụ truy băng rộng và khả năng cung cấp tại Việt Nam hiện tại thì việc triển khai WiMAX tại Việt