Ứng dụng và khả năng triển khai Wimax

Giai đoạn thực tập là giai đoạn rất quan trọng đối với mỗi sinh viên, giúp chúng em có thể áp dụng được những kiến thức đã học vào trong thực tế đồng thời làm quen được với môi trường làm việc sau này. Trong quá trình thực tập, em đã tìm hiểu tổng quan về công nghệ Wimax-một công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng đang được nghiên cứu triển khai tại nhiều nơi trên thế giới. Với các công nghệ hiện có để truy nhập Internet phổ biến hiện nay như quay số qua Modem thoại, ADSL, hay các đường thuê kênh riêng, hoặc sử dụng các hệ thống vô tuyến điện thoại di động, hay mạng Wifi. Mỗi phương pháp truy cập mạng đều có đặc điểm riêng. Đối với Modem thoại thì tốc độ quá thấp, ADSL tốc độ có thể lên tới 8Mbps nhưng cần có đường dây kết nối, các đường thuê kênh riêng thì giá thành đắt mà không dễ dàng triển khai đối với các khu vực có địa hình phức tạp, với mạng Wifi (chính là mạng LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin vớ khoảng cách ngắn. Với những lợi ích và tính năng vượt trội so với các công nghệ trên, mạng Wimax đang được xem là giải pháp đầy triển vọng một khi nó được đưa vào sử dụng thực tế.Wimax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn, tốc độc uplink và downlink cao hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. Chính vì vậy, Wimax rất thích hợp cho việc “phổ cập” Internet tới các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, những nơi có địa hình hiểm trở, khó khăn cho việc đi lại. Wimax có hai phiên bản chính:Wimax cố định (Fixed Wimax) và Wimax di động (Mobile Wimax). Dự kiến, Wimax di động sẽ phổ biến vào năm 2007 cho các sản phẩm “di động” như : máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây ... Với Wimax di động, người dùng đầu cuối có thể truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps tại bất kỳ nơi nào trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.Wimax sẽ có mặt trong tất cả các lĩnh vực viễn thông như: Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại VoIP... Dựa trên sự hợp chuẩn của hai tổ chức chuẩn hoá lớn nhất trên thế giới là IEEE và ETSI cũng như sự hậu thuẫn của hàng loạt các công ty lớn trên thế giới như Intel, Alvarion ... chắc chắn rằng trong tương lai không xa, Wimax sẽ trở nên phổ biến trên phạm vi toàn cầu. Đối với Việt Nam, Wimax có thể được coi là một giải pháp đi tắt đón đầu và hoàn toàn phù hợp với hoàn cảnh nước ta. Để tìm hiểu về một công nghệ vẫn còn mới mẻ và đầy tiềm năng, em đã thực hiện đề tài “Tìm hiểu Wimax và khả năng ứng dụng”. Do thời gian có hạn và đây cũng là một công nghệ mới, phức tạp, hơn nữa kiến thức của bản thân em vẫn còn hạn chế nên chắc chắn rằng đề tài sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Mong các thầy, cô, các bạn góp ý cho em để em có hiểu biết sâu, rộng hơn về công nghệ này. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Điện tử viễn thông, các thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền dạy cho em nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng Mơc lơc Lời nói đầu Ch¬ng – Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax 1.1 - Công nghệ băng rông không d©y 1.1.1 - ThÕ công nghệ băng rộng không dây 1.1.2 - Lợi ich công nghệ băng rộng không d©y 1.2 - Giíi thiƯu vỊ Wimax 1.2.1 - LÞch sử hình thành phát triển Wimax 1.2.2 - Kh¸i niƯm Wimax 1.2.3 - Đặc điểm công nghệ Wimax 1.2.4 - Giíi thiƯu chn 802.16 cđa IEEE 10 1.2.4.1 - ChuÈn 802.16 – Tæng quan vỊ m¹ng Wimax 2001 10 1.2.4.2 - Chn 802.16a – Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax 2003 10 1.2.4.3 - Chn 802.16c – Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax 2002 11 1.2.4.4 - ChuÈn 802.16 – Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax 2004 11 1.2.4.5 - ChuÈn 802.16e vµ më réng 12 1.3 - So sánh Wimax với số công nghệ không dây khác 13 1.4 - Một số mô hình mạng Wimax 14 1.4.1 - Mô hình mạng Wimax cố định (Fixed Wimax) 14 1.4.2 - Mô hình mạng Wimax di động (Mobile wimax) 15 Chơng Tổng quan mạng Wimax Cơ sở kÜ thuËt Wimax 16 2.1 - Băng tần sử dụng wimax 16 2.2 - Mô hình tham chiếu 16 2.3 - Nguyªn tắc hoạt động công nghệ Wimax 17 2.3.1 - Nguyên tắc hoạt động 17 Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX v kh nng ng dng 2.3.2 - Các đặc điểm hoạt động Wimax 18 2.4 - Bảo mËt Wimax 19 Chơng Tổng quan mạng Wimax ứng dụng khả triển khai Wimax 20 3.1 - Ứng dơng cđa Wimax 20 3.2 - Những mặt hạn chế Wimax 21 3.3 - Khả triÓn khai Wimax 22 3.3.1 - Tình hình triển khai Wimax giới 22 3.3.2 - Tình hình triểu khai Wimax việt nam 22 KÕt luËn 24 Tài liệu tham khảo 25 Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX v kh nng ng dng Lời nói đầu Giai đoạn thực tập giai đoạn quan trọng sinh viên, giúp chúng em áp dụng đợc kiến thức đà học vào thực tế đồng thời làm quen đợc với môi trờng làm việc sau Trong trình thực tập, em đà tìm hiĨu tỉng quan vỊ c«ng nghƯ Wimax-mét c«ng nghƯ truy cập vô tuyến băng rộng đợc nghiên cứu triển khai nhiều nơi giới Với công nghƯ hiƯn cã ®Ĩ truy nhËp Internet phỉ biÕn hiƯn nh quay số qua Modem thoại, ADSL, hay đờng thuê kênh riêng, sử dụng hệ thống vô tuyến điện thoại di động, hay mạng Wifi Mỗi phơng pháp truy cập mạng có đặc điểm riêng Đối với Modem thoại tốc độ thấp, ADSL tốc độ lên tới 8Mbps nhng cần có đờng dây kết nối, đờng thuê kênh riêng giá thành đắt mà không dễ dàng triển khai khu vực có địa hình phức tạp, với mạng Wifi (chính mạng LAN không dây) áp dụng cho máy tính trao đổi thông tin vớ khoảng cách ngắn Với lợi ích tính vợt trội so với công nghệ trên, mạng Wimax đợc xem giải pháp đầy triển vọng đợc đa vào sử dụng thực tế.Wimax cung cấp khả kết nối Internet không dây nhanh hơn, tốc độc uplink downlink cao hơn, không bị ảnh hởng địa hình Chính vậy, Wimax rÊt thÝch hỵp cho viƯc “phỉ cËp” Internet tíi vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, nơi có địa hình hiểm trở, khó khăn cho việc lại Wimax có hai phiên chính:Wimax cố định (Fixed Wimax) Wimax di động (Mobile Wimax) Dự kiến, Wimax di động phổ biến vào năm 2007 cho sản phẩm di động nh : máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây Với Wimax di động, ngời dùng đầu cuối truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps nơi Nguyễn Hồng Nhật Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng vïng phđ sãng b¸n kÝnh réng nhiỊu km.Wimax có mặt tất lĩnh vực viễn thông nh: Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại VoIP Dựa hợp chuẩn hai tổ chức chuẩn hoá lớn giíi lµ IEEE vµ ETSI cịng nh sù hËu thn hàng loạt công ty lớn giới nh Intel, Alvarion chắn tơng lai không xa, Wimax trở nên phổ biến phạm vi toàn cầu Đối với Việt Nam, Wimax đợc coi giải pháp tắt đón đầu hoàn toàn phù hợp với hoàn cảnh nớc ta Để tìm hiểu công nghệ mẻ đầy tiềm năng, em đà thực đề tài Tìm hiểu Wimax khả ứng dụng Do thời gian có hạn công nghệ mới, phức tạp, kiến thức thân em hạn chế nên chắn đề tài tránh khỏi sai sót Mong thầy, cô, bạn góp ý cho em để em có hiểu biết sâu, rộng công nghệ Em xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Điện tử viễn thông, thầy cô giáo trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đà truyền dạy cho em nhiỊu kiÕn thøc, kinh nghiƯm q b¸u qu¸ trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: PGS Tổng quan mạng Wimax TS Vũ Quý Điềm đà giúp đỡ em hoàn thành báo cáo thực tập Hà nội, ngày 03 tháng 05 năm 2008 Sinh viên Nguyễn Hồng Nhật Nguyễn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng Ch¬ng – Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax 1.1– Tỉng quan mạng Wimax Công nghệ băng rộng không dây 1.1.1 Tổng quan mạng Wimax Thế công nghệ băng rộng không dây Băng rộng không dây công nghệ hứa hẹn kết nối tốc dộ cao không trung Nó sử dụng sóng Radio để kết nối tới từ ngời dùng họ muốn Các công nghệ nh 3G, Wifi hay Wimax UWB làm việc để đáp ứng nhu cầu khách hàng Truy nhập băng rộng không dây (BWA) hệ thống điểm đâ điểm đợc tạo nên từ trạm phát sóng sở thiết bị khách hàng nh hình 1.1 Hình trạm phát sóng sở đợc kết nối với mạng đờng trục (back bone) Thay sử dụng kết nối vật lý trạm sở thuê bao, trạm phát sóng sở sử dụng anten trời để nhận gửi liệu, thoại tốc độ cao tới thuê bao Công nghệ giảm đợc yêu cầu sở hạ tầng hữu tuyến đồng thời cung cấp giải pháp phần mềm dẻo hiệu cho chặng cuối Nguyễn Hồng Nhật Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng Back Bone Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng 1.1.2 – Tổng quan mạng Wimax Lợi ích băng rộng không dây Băng rộng không dây hứa hẹn dịch vụ thoại liệu truyền hình tốc độ cao  BWA cã thßi gian triĨn khai nhanh chãng, tốn chi phí phơng pháp truyền thông, không cần phảI xây dựng sở hạ tâng hữu tuyến tốn Nó đa kết nối chặng cuối, mà DSL hay băng rộng hữu tuyến đạt tới Thời gian triển khai nhanh hơn, dễ dàng mở rộng hơn, mềm dẻo đem lại dịch vụ thay cho khách hàng vốn không thỏa mÃn với dịch vụ băng rộng hữu tuyến Nó vợt qua thực thi độ tin cậy mạng hữu tuyến với đờng dây thuê riêng Tạo môI trờng, cạnh tranh cho phát triển dịch vụ sản phẩm Các đặc tinh BWA thu hút công ty nhà đầu t nghành công nghiệp băng rộng không dây 1.2– Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax Giíi thiƯu vỊ Wimax 1.2.1 Tổng quan mạng Wimax Lịch sủ hình thành WiFi đến phát triển Wimax Năm 1985, Uỷ ban liên lạc liên bang Mỹ FCC định mở số băng tần dải sóng không dây, cho phép ngời sử dụng chúng mà không cần giấy phép phủ FCC đà đồng ý thả dải sóng công nghiệp, khoa học y tế cho giới kinh doanh viễn thông Ba dải sóng này, gọi băng tần rác (900MHz, 2,4GHz, 5,8GHz) FCC đà đa băng tần vào phục vụ mục đích liên lạc dựa sở: thiết bị sử dụng dải sóng phải vòng để tránh ảnh hởng việc truy cập từ thiết bị khác Điều đợc thực đợc công nghệ phổ rộng, có khả phát tín hiệu radio qua vùng nhiều tần số, khác với phơng pháp truyền thống truyền tần số đơn lẻ đợc xác định rõ Dấu mỗc quan trọng tiến trình đến chuẩn chung đợc khởi động cho WiFi diễn vào năm 1985 Trớc đó, nhà cung cấp thiết bị không Nguyễn Hồng Nhật Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dng dây dùng cho mạng LAN (Local Area Network) nh Proxim Symbol Mỹ phát triển thiết bị sản phẩm độc quyền không tơng thích với hÃng khác Nhờ thành công chuẩn hữu tuyến Ethernet, công ty bắt đầu nhận việc xác lập chuẩn không dây chung quan trọng Chuẩn thức đợc ban hành năm 1997 Có phiên chuẩn, 802.11b (hoạt động băng tần 2,4GHz) 802.11a (hoạt động băng tần 5,8GHz), lần lợt đợc phe duyệt tháng 12 năm 1999 tháng năm 2000 Sau có chuẩn 802.11b công ty bắt đầu phát triển thiết bị tơng thích với Tuy nhiên, tiêu chí dài phức tạp Vì thế, vào tháng năm 1999, cã c«ng ty bao gåm Intersil, 3Com, Nokia, Aironet, Symbol Lucent liên kết với để tạo Liên minh tơng thích Ethernet không dây WECA Mục tiêu tổ chức WECA xác nhận sản phẩm nhà cung cấp phải tơng thích thực với Tuy nhiên thuật ngữ nh tơng thích WECA hay tuân thủ IEEE 802.11b gây bối rối cộng đồng Công nghệ cần cách gọi thuận tiện ngời tiêu dùng Cuối cách gọi WiFi đợc chấp nhận Thế tên WiFi Wireless Fidelity đời Để thúc đẩy WiFi thị trờng, cần có nhà sản xuất thiết bị WiFi đà làm đợc Apple Apple tuyên bố Lucent sản xuất adapter với giá cha đầy 100USD tích hợp khe cắm WiFi vào máy tính xách tay (Lucent đà thực đợc vào tháng năm 1999), Apple công bố xuất WiFi nh lựa chọn dòng máy iBook mới, sử dụng thơng hiệu AirPort Điều đà hoàn toàn làm thay đổi thị trờng mạng không dây Các nhà sản xuất máy tính khác ạt làm theo WiFi nhanh chóng tiếp cận với ngời tiêu dùng gia đình doanh nghiệp vào năm 2001 Khi công nghệ phát triển rộng hơn, điểm truy cập thu phí hostport bắt đầu xuất ngày nhiều nơi công cộng Trong đó, FCC lần thay đổi quy định họ phép phiên WiFi có tên 802.11g đời, sử dụng kỹ thuật tiên tiến ghép kênh chia tần sè trùc giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) vµ cã thể đạt tốc độ lên tới 54Mbit/s băng tần 2,4GHz Khi WiFi ®êi, nhiỊu ngêi cho r»ng nã thay kỹ thuật kết nối không dây khác thời điểm đó, WiFi công nghệ mạng thèng lÜnh Ngun Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng c¸c gia đình công sở nớc phát triển Tuy nhiên, WiFi tiêu tốn nhiều lợng thiết bị cầm tay gia đình Hơn WiFi công nghệ sóng ngắn không cung cấp đợc khả bao trùm rộng nh mạng di động, mạng ngày phát triển mạnh quy mô nhờ dịch vụ chuyển vùng thoả thuận tính cớc liên quốc gia Để khắc phục hạn chế này, công nghệ WiMax, hay gọi theo tên kỹ thuật 802.16 đời WiMax phiên phủ sóng diện rộng WiFi với tốc độ đa lên đến 70Mbit/s tầm xa lên tíi 50Km, so víi 50m cđa WiFi hiƯn 1.2.2 Tổng quan mạng Wimax Khái niệm WiMax WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave) tiêu chuẩn IEEE 802.16 Tỉng quan vỊ m¹ng Wimax Wireless Microwave Access – Tỉng quan mạng Wimax truy nhập vô tuyến sóng cực ngắn, tiêu chuẩn kỹ thuật sinh từ dòng 802.xx ngày phát triển IEEE (Institude of Electrical an Engineer) IEEE 802.16 Broadband Wireless Metr«politan Area NetWork (Wireless MAN) Standard cung cấp giải pháp kết nối băng rộng tới ngời dùng cố định, di động kinh tế sở hạ tầng hữu tuyến IEEE 802.16 Working Group on BWA phát triển chuẩn dành cho mạng WMAN với khả ứng dụng phạm vi toàn cầu từ tháng năm 1999 Chuẩn IEEE 802.16 liên quan đến giao tiếp không gian thuê bao trạm phát sóng Chuẩn IEEE 802.16 đợc công bố vào ngày tháng năm 2002 Các chuẩn dành cho mạng WMAN kết nối điểm nóng 802.11 tới Internet đa giải pháp truy nhập băng rộng chặng cuối thay cho DSL cáp Chuẩn WMAN hộ trợ dịch vụ truy nhập không dây băng rộng tới toàn nhà, chủ yếu thông qua anten trời tới trạm phát sóng sở Phạm vi lên tới 50KM cho phép ngời sử dụng đạt đợc kết nối băng rộng mà không cần tầm nhìn thẳng tới trạm phát sóng Nguyễn Hång NhËt Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng Theo IEEE 802.16 Working Group ®ang phát triển chuẩn truy nhập băng rộng không dây cho hệ thống băng tần 10- 66GHz dới 11GHz Chuẩn tập trung vào lớp vật lý Hình 1.2 Tổng quan mạng Wimax Mô hình mạng WiMax 1.2.3 - Đặc điểm công nghệ WiMax Nguyễn Hång NhËt 10 Líp §TTH N3-K43 ...Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng 2.3.2 - Các đặc điểm hoạt động Wimax 18 2.4 - B¶o mËt Wimax 19 Ch¬ng – Tỉng quan vỊ mạng Wimax ứng dụng khả triển khai Wimax 20 3.1 - Ứng dơng cđa Wimax ... 20 3.2 - Những mặt h¹n chÕ cđa Wimax 21 3.3 - Khả triển khai Wimax 22 3.3.1 - Tình hình triển khai Wimax giíi 22 3.3.2 - T×nh h×nh triĨu khai Wimax t¹i viƯt nam 22 KÕt ln ... mạng Wimax Mô hình mạng WiMax 1.2.3 - Đặc điểm công nghƯ WiMax Ngun Hång NhËt 10 Líp §TTH N3-K43 Tìm hiểu WIMAX khả ứng dụng H×nh 1.3 - Đặc điểm công nghệ WiMax Kiến trúc mềm dẻo : WiMax có vài