Nghiên cứu triển khai công nghệ wimax và áp dụng cho mô hình dịch vụ mạng không dây băng rộng thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ ÁP DỤNG CHO MÔ HÌNH DỊCH VỤ MẠNG KHƠNG DÂY BĂNG RỘNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Mà SỐ: NGUYỄN VIỆT HỒNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN KIM KHÁNH HÀ NỘI 2006 - i ————————————————————————————————————— Môc lục mở đầu .1 GIíI THIÖU Lý DO CHäN §Ị TµI 3 MụC TIÊU CủA Đề TàI 4 Bè CơC CđA LN V¡N CHƯƠNG I TổNG QUAN Về CáC MạNG KHÔNG DÂY Và THÔNG TIN DI ĐộNG .7 1.1 GIớI THIệU TổNG QUAN CáC CÔNG NGHệ MạNG KHÔNG DÂY 1.1.1 Tæng quan 1.1.2 Mét sè chuÈn cña mạng không dây 1.2 GIớI THIệU TổNG QUAN Về Hệ THốNG THÔNG TIN DI ĐộNG 1.3 NHU CầU ĐốI VớI MạNG KHÔNG DÂY TRONG TƯƠNG LAI 13 1.4 MộT Số CHUẩN CủA Hệ THốNG THÔNG TIN DI ĐộNG .17 1.4.1 ChuÈn GSM 17 1.4.1.1 Tæng quan 17 1.4.1.2 Mơc tiªu cđa IMT-2000 18 1.4.1.3 Đặc điểm IMT-2000 so víi c¸c hƯ thèng 18 1.4.2 Tiªu chuÈn CDMA2000 20 1.4.2.1 Tæng quan 20 1.4.2.2 CÊu tróc kªnh logic .21 1.4.2.3 CÊu tróc kªnh vËt lý 22 1.4.2.4 Kênh đờng xuống 23 1.4.2.5 Kênh đờng lên 26 1.4.3 Tiªu chuÈn GPRS 27 1.4.3.1 Tæng quan 27 1.4.3.2 Cấu trúc mạng GPRS giao thức 28 1.4.3.3 Qun lý di ®éng m¹ng GPRS 31 1.4.4 Tiªu chuÈn CDMA .34 1.4.4.1 Tæng quan 34 1.4.4.2 C¸c kü thuËt 34 1.5 TỉNG QUAN VỊ CHUÈN WIMAX 36 1.5.1 Tæng quan 36 Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - ii ————————————————————————————————————— 1.5.2 C¸c chuÈn WIMAX 37 1.5.3 Các băng tần .37 Ch−¬ng II 42 MÔ HìNH Và HOạT ĐộNG CủA WIMAX DI §éNG (802.16E) 42 2.1 Tæng quan Wimax di ®éng 42 2.2 Mô tả lớp vật lý 45 2.2.1 C¸c kh¸i niệm OFDMA 45 2.2.2 CÊu tróc ký hiƯu OFDMA vµ kªnh hãa .47 2.2.3 Scalable OFDMA .49 2.2.4 CÊu tróc khung TDD 50 2.2.5 Các đặc điểm lớp PHY cải tiến khác 52 2.3 Mô tả lớp MAC 54 2.3.1 Hỗ trợ QoS 54 2.3.2 DÞch vơ scheduling MAC 56 2.3.3 Qu¶n lý tÝnh di ®éng .58 2.3.3.1 Qu¶n lý nguån 58 2.3.3.2 Handoff 58 2.3.4 An ninh .60 2.4 Các đặc điểm cải tiến Wimax di động 61 2.4.1 Công nghệ ăng ten thông minh .61 2.4.2 Sư dơng l¹i tần số phân đoạn (fractional) 63 2.4.3 Dịch vụ Multicast Broadcast (MBS) 65 2.5 KiÕn tróc Wimax end-to-end 66 CHƯƠNG III 77 CáC VấN Đề CầN GII QUYếT KHI TRIểN KHAI CÔNG NGHệ WIMAX 77 3.1 ĐáNH GIá KHả NĂNG CủA Hệ THốNG WIMAX DI ĐộNG 77 3.1.1 Tham sè hƯ thèng wimax di ®éng 77 3.1.2 Dự phòng đờng truyền Wimax di động 80 3.1.3 §é tin cËy MAP Wimax di ®éng 82 3.2 C¸c xem xÐt vỊ chn më Wimax di động .88 3.3 Các ứng dơng cđa Wimax di ®éng .89 3.4 Các xem xét phổ Wimax di động 90 3.5 Lé trình cho sản phẩmWimax 91 3.6 Các toán kinh tế 92 3.6.1 Thùc tÕ thÞ tr−êng 92 Luận văn tốt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - iii ————————————————————————————————————— 3.6.2 Gi¶m chi phÝ 93 3.7 Khả áp dụng WIMAX VIệT NAM 94 CHƯƠNG IV 97 Đề XUấT GIảI PHáP THIếT Kế MạNG WIMAX CHO THµNH PHè Hµ NéI 97 4.1 Những xác định cần thiết đầu t thử nghiệm công nghệ WIMAX 97 4.1.1 Tổng quát tình hình kinh tế, trị, xà hội toàn thành phố Hà Nội.97 4.1.2 Tình hình kinh doanh Bu điện thành phố Hà Nội .99 4.1.3 Hiện trạng mạng lới viễn thông khu vùc 100 4.1.4 KÕt luËn 101 4.2 Thiết kế mô hình 101 4.2.1 ThiÕt kÕ qui m« thư nghiƯm 101 4.2.2 Lựa chọn băng tÇn 102 4.3 ThiÕt kÕ chi tiÕt .102 4.4 KÕ ho¹ch triĨn khai 105 4.5 Đánh Giá .105 Ch−¬ng V .107 KÕt luËn 107 5.1 KÕt luËn .107 5.2 H−íng ph¸t triĨn 107 Tài liệu tham khảo .109 Luận văn tèt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao học XLTT&TT 2004 - iv Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Mô hình mạng IMT-2000 11 H×nh 1.2: Tỉng quan kênh vật lý riêng cdma2000 22 Hình 1.3 Tổng quan kênh vật lý chung cđa cdma2000 23 H×nh 1.4: Sơ đồ tổng quát mạng GPRS 29 Hình 1.5: Minh hoạ tri phæ CDMA 35 H×nh 2.1: Mobile WiMAX System Profile 43 H×nh 2.2: Basic Architecture of an OFDM System 45 H×nh 2.3: Insertion of Cyclic Prefix (CP) 46 H×nh 2.4: OFDMA Sub-Carrier Structure 47 H×nh 2.5: DL Frequency Diverse Sub-Channel 49 H×nh 2.6: Tile Structure for UL PUSC 49 H×nh 2.7: WIMAX OFDMA Frame Structure 51 H×nh 2.8: Mobile WIMAX QoS Support 55 H×nh 2.9: Adaptive Switching for Smart Antennas 63 H×nh 2.10: Multi – Zone Frame Structure 64 H×nh 2.11: Fractional Frequency Reuse 65 H×nh 2.12: Embedded MBS Support with Mobile WIMAX – MBS Zones 66 H×nh 2.13: WIMAX Network Reference Model 71 H×nh 2.14: WIMAX Network IP – Based Architecture 71 H×nh 3.1: Simulated Performance of Control Channel Coverage For TU Channel83 H×nh 3.2: Sub – MAP Burst 84 H×nh 3.3: Spectral Efficiency improvement with Optimized WIMAX 87 H×nh 3.4: Throughput with Varied DL/UL Ratios And Optimized WiMAX 88 H×nh 3.5: Roadmap For Wimax Technology 92 Hình 4.1: Bản đồ vị trÝ thư nghiƯm 102 Hình 4.2: Sơ đồ kết nối chi tiết 104 Hình 4.3: Sơ đồ kết nối tổng thể 105 Luận văn tèt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao học XLTT&TT 2004 - v Danh Mục bảng Bng 1.1: So s¸nh c¸c tham sè hƯ thèng 2G vµ 3G 20 Bng 1.2: C¸c tham sè cđa CDMA2000 21 Bng 1.3: Dải tần tín hiƯu ®−êng xng 26 Bng 2.1: OFDMA scalability Parameters 50 Bng 2.2 Supported Code and Modulation 52 Bng 2.3 Mobile WIMAX PHY Data Rates With PUSC Sub-Channel 53 Bng 2.4 : Mobile WIMAX Applications and Quality of Service 56 Bng 2.5: Advanced Antenna Options 62 Bng 3.1: Mobile WiMAX System Parameters 78 Bng 3.2: OFDMA Parameters 79 Bng 3.3: Propagation Model 79 Bng 3.4: DL Link Budget for Mobile WiMAX 81 Bng 3.5: UL Link Budget for Mobile WIMAX 82 Bng 3.6: Multi – Path Channel Models For Performance Simulation 85 Bng 3.7: Mixed User Channel Model For Performance Simulation 85 Bng 3.8: Mobile WIMAX Configuration Assumptions 86 Bng 3.9: Mobile WIMAX System Performance 87 Bng 3.10: WiMAX Application Classes 90 Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - vi ————————————————————————————————————— Danh mục Từ viết tắt ADSL ATM BSC BSS CCS CDMA CID CPS CS DL FDD FDMA LOS MAC NLOS NNI PCU PDU PHS PHY PSTN PVC QoS SAP SDU SS SVC TC TDD TDMA TE UI UNI VCI VPI WIMAX Asymmetric Digital Subscriber Line Asynchronous Transfer Mode Base Station Controller Base Station System Common Channel Signaling Code Division Multiple Access Connection Identifier Common Part Sublayer Convergence Sublayer Downlink Frequency Division Duplex Frequency Division Multiple Access Line Of Sight Medium Access Control Non Line Of Sight Network to Network Interface Packet Control Unit Protocol Data Unit Payload Header Suppression Physical Layer Public Switched Telephone Network Permanent Virtual Circuit Quality of Service Service Access Point Service Data Unit Subscriber Station Switched Virtual Circuit Transmission Convergence Sublayer Time Division Duplex Time Division Multiple Access Terminal Equipment User Interface User to Network Interface Virtual Channel Identifier Virtual Path Identifier Worldwide Interoperability for Microwave Access Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang mở đầu GIớI THIệU Công nghệ không dây có mặt khắp nơi Với ứng dụng hay dịch vụ liên quan đến vận chuyển liệu có giải pháp không dây.Những công nghệ chuẩn bị đời vốn đợc hy väng lµ sÏ høa hĐn mét thÕ giíi hoµn toàn không dây, ngời sử dụng máy tính thấy thời gian không xa với sợi dây cáp mạng máy tính có lẽ không đợc sử dụng Với dịch vụ băng rộng không dây làm cho giấc mơ Internet đâu khắp nơi trở thành thực Ngày nay, ngời sử dụng đạt đợc tốc độ nhanh nh ADSL truy nhập Internet nhà đờng mà không cần phải có đờng dây đồng trục dây đồng Với việc đa vào sử dụng WiMax tơng lai, ng−êi ta hy väng r»ng tèc ®é truy nhËp không dây cạnh tranh đợc với ADSL Thuật ngữ WiMax đợc hiểu tơng tự nh Wi-Fi, phạm vi Wi-Fi đợc tính mét phạm vi WiMax đợc tính ki lô mét Với phạm vi rộng lớn WiMax, nhà cung cấp dịch vụ phủ sóng toàn khu vực đô thị với vài tháp WiMax giải pháp dành cho mạng băng rộng không dây - Hiperman châu Âu (Mạng khu vực đô thị vô tuyến hiệu cao) đợc phát triển nhng không đợc xem nh ứng viên nặng ký Trong tơng lai viƯc WiMax sÏ cã c¸c øng dơng doanh nghiƯp, thay Wi-Fi doanh nghiệp khả thi Phạm vi tăng thêm WiMax làm cho việc toµn bé mét toµ nhµ hay mét khu tr−êng cã thể đợc phủ sóng điểm truy nhập đơn đợc quản lý trung tâm hoàn toàn có thĨ Tèc ®é cđa WiMax, cịng gièng nh− tèc ®é công nghệ độc quyền nay, phụ thuộc nhiều vào độ lớn dải phổ mà nhà cung cấp dịch vụ Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang sẵn sàng mua sử dụng số lợng cell (ô) mà họ sẵn sàng mua WiMax đợc thiết kế để hoạt động dải phổ rộng lớn mặt lý thuyết tốc độ liệu tổng thể đến 70Mbit/s cao hoàn toàn Tuy nhiên, phổ vô tuyến không rẻ chút hy vọng nhà cung cấp dịch vụ nỗ lực để theo kịp với ADSL chạy vợt xa Trớc hết, chuẩn 802.16 vốn quy định WiMax hoạt động phạm vi từ 10 đến 66GHz 802.16 đợc theo sau 802.11a vốn mở rộng dải phổ tới phạm vi từ tới 11GHz dải mang tính thực tế phạm vi mà hầu hết nhà cung cấp đà có phổ Nó hoạt động dải cha đợc cấp phép nhng gặp phải nhiễu nghiêm trọng dải Về lâu dài, thách thức mạng băng rộng không dây công nghệ phân phát mà phơng tiện để hỗ trợ ngời muốn sử dụng Băng rộng không dây, giống nh dạng khác công nghệ không dây, hoạt động theo kiểu môi trờng dùng chung Nghĩa ngời sử dụng phải cạnh tranh để giành không gian sóng không trung với ngời khác cố sử dơng nã 70Mbit/s trªn mét cell víi WiMax nghe cã vẻ nhiều nhng 70Mbit/s dùng chung ngời sử dụng cell Giả sử có dịch vụ ADSL cung cấp tốc ®é 12Mbit/s T¹i tèc ®é ®ã, chØ cã ng−êi đồng thời sử dụng cell WiMax-không trờng hợp tiết kiệm cho nhà cung cấp (tất nhiên, nhà cung cấp có nhiều thuê bao giả định tất ngời sử dụng dịch vụ lúc) Mặc dù vậy, số lợng ngời thuê bao tăng lên, việc xử lý vấn đề hệ thống dùng chung giải pháp nan giải Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp này, nghiên cứu công nghệ truy nhập không dây băng thông rộng WIMAX thử nghiệm dịch vụ WiMax Việt Nam Bản luận văn đợc hoàn thành nhờ hớng dẫn tận tình, chu đáo thầy giáo, tiến sĩ Nguyễn Kim Khánh Tôi xin trân trọng cám ơn ! Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang – ————————————————————————————————————— Lý DO CHäN §Ị TàI Wimax công nghệ xuất giới Tại Việt Nam, Bu điện TP Hà Nội trực thc Tỉng C«ng ty B−u chÝnh ViƠn th«ng ViƯt Nam (VNPT) doanh nghiệp tiên phong thử nghiệm công nghệ Khi đợc thức triển khai dịch vụ này, có bùng nổ ''triều đại'' Wimax tất lĩnh vực viễn thông nh Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại VoIP Đây dịch vụ truy nhập Internet băng rộng vô tuyến Đặc biệt, việc truy nhập có dịch vụ có thoại, nhng khác với dịch vụ viễn thông khác, công nghệ Wimax, thoại ứng dụng Băng tần di động 8001.800 MHz băng tần Wimax cao hơn, 2.3 - 3.3 GHz, băng tần 3G 1.900-2.100 2.200 GHz Việc sử dụng công nghệ WiMax đem lại nhiều lợi ích, khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa nơi dân c đông đúc khó triển khai hạ tầng sở mạng hữu tuyến băng thông rộng Hơn nữa, việc cài đặt WiMax dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ từ giảm giá thành dịch vụ cho ngời sử dụng Vì thế, WiMax đợc xem nh công nghệ có hiệu kinh tế cao cho việc triển khai nhanh khu vực mà công nghệ khác khó cung cấp dịch vụ băng thông rộng Hiện thành phố lớn nh thành phố Hà Nội (có mật độ dân c cao), đà có sở hạ tầng mạng hữu tuyến băng thông rộng vững việc phát triển WiMax không khả thi Nhng huyện ngoại thành nh huyện Đông Anh, Sóc Sơn có đặc điểm dân c tha thớt, vùng rừng núi rộng lớn, khả kéo cáp đến hộ dân c khó khăn Do vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng Wimax vùng khả thi Ưu điểm công nghệ trạm BTS cđa Wimax cã thĨ phđ sãng tõ 10 ®Õn 50km, lại cần trạm phát sóng, nhng chất lợng dịch vụ đợc đảm bảo Do đó, việc lắp đặt dễ triển khai, thuận lợi cho doanh nghiệp cung cấp dịch vụ Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 95 Trong giai đoạn từ tháng đến 12/2006, tập đoàn Intel, VDC Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) phối hợp thử nghiệm công nghệ băng rộng không dây cố định Fixed WiMax 802.16 - 2004 Rev.d với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz 18 điểm Lào Cai gồm trờng học, sở y tế, điểm bu điện văn hoá, ủy ban xÃ, doanh nghiệp vừa nhỏ gia đình nông dân cha tiếp xúc với công nghệ đại Dịch vụ đợc đa vào thử nghiệm thoại Internet tèc ®é cao, cã tỉng chi phÝ 500.000 USD - 600.000 USD Ưu điểm lớn WiMax khả truyền dẫn không dây tốc độ cao đáp ứng đợc thiết bị cố định lẫn di động WiMax tiếp cận đợc dịch vụ xuất phát từ tảng IP nh hình ảnh, truyền hình, liệu "Một lợi ích nhìn thấy đợc WiMax đem Internet đến với vùng nông thôn Việt Nam, nơi có mật độ dân c không cao dàn trải rộng địa hình hiểm trở Điều kiện nh không thích hợp với triển khai hệ thống cáp" Wimax với mạnh phủ sóng Internet rộng, không vào địa hình phẳng hay hiểm trở, nên phù hợp cho việc phổ cập Internet băng thông rộng miền đất nớc, kể vùng sâu, vùng xa Việt Nam Wimax đợc coi công nghệ lý tởng cho toàn khu vực Đông Nam á, giúp nớc khu vực thực mục tiêu cấp thiết nh: Chính phủ điện tử, Phát triển giáo dục y tế, Phát triển nông nghiệp Gồm loại hình: Wimax cố định (Fixed Wimax) Wimax di động (Mobile Wimax), công nghệ trở thành phổ biến toàn thiết bị: máy tính, điện thoại di động, PDA vào năm 2007 Wimax cố định có tốc độ tơng đơng với ADSL (256/512/1024/2048 ) không cần phải dây dẫn đến nhà thuê bao Ngời dùng đầu cuối cần mua thiÕt bÞ Indoor Wimax (kÝch th−íc b»ng mét modem ADSL), cắm dây mạng dùng đợc Internet tốc độ cao Ngoài ra, Wimax cố định thay đờng truyền leased-line DN Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hồng lớp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 96 – ————————————————————————————————————— Tuy nhiên, WiMax công nghệ hoàn toàn Việt Nam, hệ thống phải đợc đầu t xây dựng toàn Còn mạng thông tin di động lại có sẵn sở hạ tầng để triển khai dịch vụ kết nối Internet không dây Hiện cha có số liệu so sánh kinh phí thiết lập WiMax với việc nâng cấp mạng di động để triển khai Internet tốc độ cao Một "điểm yếu" khác WiMax giá thiết bị đầu cuối cho ngời sử dụng cao, phần số lợng nhà sản xuất không nhiều Bên cạnh đó, khả linh hoạt (flexibility) WiMax khiến cho việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng Bốn nhà cung cấp Việt Nam (VNPT, FPT, VTC Viettel) đợc cấp phép thử nghiệm dịch vụ Wimax cố định, tần số 3,3GHz đến 3,4GHz Dự kiến, năm 2007, Bé BCVT sÏ cÊp phÐp cung cÊp dÞch vơ Wimax di động Wimax di động triển vọng lớn Wimax Với công nghệ này, ngời dùng đầu cuối đợc sử dụng Internet tốc độ cao lên đến 1Mbps, nơi vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km Thiết bị đầu cuối dịch vụ Wimax di động card PCMCIA, USB, đà đợc tích hợp sẵn vào chip máy tính (kiểu nh công nghệ Centrino Intel) Luận văn tốt nghiệp cao học Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 97 CHƯƠNG IV Đề XUấT GIảI PHáP THIếT Kế MạNG WIMAX CHO THàNH PHố Hà NộI 4.1 Những xác định cần thiết đầu t thử nghiệm công nghệ WIMAX 4.1.1 Tổng quát tình hình kinh tế, trị, xà hội toàn thành phố Hà Nội Thủ đô Hà Nội có diện tích 927,39 km2, bao gồm quận huyện, phía Bắc giáp tỉnh Thái Nguyên, phía Đông giáp tỉnh Bắc Ninh Hng Yên, phía Nam Tây nam giáp tỉnh Hà Tây, phía Tây bắc giáp tỉnh Vĩnh Phúc Thủ đô Hà Nội có địa hình (trong phạm vi nghiên cứu điều chỉnh quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội) tơng đối phẳng, dốc từ Tây bắc xuống Đông nam với độ dốc trung bình 0,0003, cao độ trung bình +5m Hà Nội chịu ảnh hởng vùng khí hậu đồng Bắc năm có hai mùa rõ rệt: mùa hè nóng ẩm ma nhiều, mùa đông rét hanh khô kéo dài, có đặc trng khí hậu nh sau: - Nhiệt độ không khí trung bình năm : 23,5 0C - Lơng ma trung bình năm : 676 mm - Số chiếu nắng trung bình : 464,6 giờ/năm - Độ ẩm tơng đối trung bình : 84% - Tốc độ gió trung bình vào mùa hè : 2,2 m/s - Tốc độ gió trung bình vào mùa đông : 2,8 m/s Tính đến cuối năm 2003, Hà Nội có dân số 3,045 triệu, nội thành chiếm tỷ lệ 57%, tỷ lệ tăng dân số vào khoảng 1,12%/năm Tính đến cuối năm 2003, giá trị tổng sản phẩm nớc (GDP) 45 172 tỷ VND, Luận văn tốt nghiệp cao học ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 98 – ————————————————————————————————————— c«ng nghiƯp chiÕm 36,2%, n«ng nghiƯp chiếm 4,3%, dịch vụ chiếm 59,5%, tỷ lệ tăng GDP 12%/năm Giá trị GDP bình quân đầu ngời 14,832 triệu VND/ngời Hà Nội đÃ, giữ vai trò lớn công công nghiệp hoá đại hoá đất nớc Theo quy hoạch xây dựng phát triển Thành phố Hà Nội đến năm 2010, Chính phủ xác định cấu quy hoạch không gian bao gồm thành phố Hà Nội trung tâm đô thị xung quanh thuộc tỉnh Hà Tây, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hng Yên với bán kính ảnh hởng từ 30 ữ 50km Hớng phát triển lâu dài thành phố Hà Nội chủ yếu phía Tây, hình thành chuỗi đô thị Miếu Môn - Xuân Mai - Hoà Lạc - Sơn Tây (tỉnh Hà Tây) Phía Bắc cụm Sóc Sơn (Hà Nội) - Xuân Hoà - Đại Lải - Phúc Yên (tỉnh Vĩnh Phúc) đô thị khác nhằm khai thác lợi địa lý, điều kiện tự nhiên, giao thông sở hạ tầng Trớc mắt, hớng mở rộng thành phố Hà Nội trung tâm phía Tây bắc, Tây nam phía Bắc, u tiên đầu t phát triển khu vực phía Bắc sông Hồng Tại hình thành Hà Nội gồm khu vực Bắc Thăng Long Vân Trì, Đông Anh - Cổ Loa, Gia Lâm - Sài Đồng - Yên Viên tiếp tục thực dự án đầu t phát triển khu vực Nam Thăng Long Việc định hớng nhà nớc cộng với điều kiện thuận lợi khu vực đà làm cho dân số khu vực tăng nhanh đáng kể, chủ yếu tăng dân số học Nhiều công trình văn hoá, khoa học, giáo dục, thơng mại, du lịch thành phố đợc xây dựng Ngoài xuất thêm nhiều khu chế xuất, khu công nghiệp, tuyến đờng cao tốc Cùng với đà tăng trởng kinh tế khả quan nớc, mức sống nhân dân ngày tăng, nhu cầu thông tin dần trở thành thiết yếu với đời sống nhân dân, nhu cầu truy cập Internet băng thông rộng tăng nhanh thời gian gần tăng mạnh, tính đến cuối năm 2005, số máy ADSL, SHDSL khai thác mạng Bu điện TP Hà Nội cung cấp 22.181 máy Với dự báo khả quan tăng trởng kinh tế xà hội thành phố Hà Nội, theo định hớng quy hoạch thành phố Hà Nội, dự báo thời gian tới, nhu cầu sử dụng Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 99 – ————————————————————————————————————— dÞch vơ Internet khu vực tăng mạnh Ngoài nhu cầu dịch vụ nh: dịch vụ Game online, dịch vụ trả lời tự động cho chơng trình giải trí truyền hình bắt đầu xuất có xu hớng tăng nhanh nhu cầu sử dụng quan, tổ chức nhân dân nớc nói chung, nhân dân Thủ đô nói riêng 4.1.2 Tình hình kinh doanh Bu điện thành phố Hà Nội Tình hình phát triển dịch vụ Chuyển mạch Tính đến thực xong kỳ kế hoạch mở rộng 2003-2005, lực mạng viễn thông Bu điện TP Hà Nội bao gồm: - 16 tổng ®µi HOST, 145 tỉng ®µi vƯ tinh víi tỉng dung lợng 876.123 lines - Tổng số đờng ISDN 2B+D 30B+D: 3.409 lines - Tất tổng đài HOST đà đợc nâng cấp sử dụng báo hiệu CCS7, có khả cung cấp dịch vụ ISDN, giao diện V5.x (trừ HOST Phủ Lỗ), trang bị cổng tiếp nhận tín hiệu đồng MHz Mạng báo hiệu CCS7 giai đoạn gồm 16 SP STP - 02 tổng đài Tandem với tổng số 1985 E1 Truyền dẫn Toàn mạng truyền dẫn sử dụng thiết bị SDH: STM4, STM16, STM64 Năng lực mạng truyền dẫn đến ci kú gåm: - 02 RING cÊp II sư dơng thiÕt bÞ SDH 10 Gbs víi 11 Node - 04 RING cÊp II sư dơng thiÕt bÞ SDH 2.5 Gbs víi 26 Node - 23 RING cÊp III sư dơng thiết bị SDH 622Mbs nối 145 trạm vệ tinh với 16 HOST - Các vòng RING cấp II III phục vụ mạng truyền số liệu, mạng Cityphone, mạng phân tải VNN, hệ thống quản lý, dịch vụ Luận văn tốt nghiệp cao học ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 100 - Tổng chiều dài sợi cáp quang: ~ 14.000 km HƯ thèng trun sè liƯu vµ Internet: Đến hết kế hoạch 2003-2005 hệ thống truyền số liệu gồm: - Mạng ATM+IP đà đợc mở rộng với tổng số tổng đài sử dụng công nghệ ATM+IP đặt Đinh Tiên Hoàng, C2, Cầu Giấy Đức Giang, 34 Nodes Aceess Switch có khả cung cấp dịch vụ: Frame-Relay, Leased Line, Leased IP, VPN, LAN/WAN - Mạng truyền số liệu mạng ADSL với BRAS dung lợng 10.048 thuê bao ADSL có khả cung cấp dịch vụ kết nối mạng riêng ảo VPN thông qua giao tiếp SHDSL - Mạng truyền sè liƯu trun thèng bao gåm 45 bé PCM30H, 05 Promina 800 Promina 200 cung cấp dịch vụ: Frame-Relay, Leased Line giao diƯn V.24, V.35/V.36 víi c¸c tèc ®é 9,6 ®Õn 128Kbps vµ nx64 Kbps - HƯ thèng phân tải VNN, dung lợng 171E1 phục vụ lu lợng truy nhập cho toàn mà 1260, 1267, 1268, 1269 cho khoảng 100.000 thuê bao 4.1.3 Hiện trạng mạng lới viễn thông khu vực Cấu trúc mạng lới khu vực đầu t - Tổng dung lợng cáp gốc: 993.300 đôi cáp - Tổng dung lợng cáp phụ: 1.421.132 đôi cáp - Tổng dung lợng thuê bao: 364.477 thuê bao, đó: số lợng ADSL, SHDSL là: 9.520 máy Phân tích, đánh giá trạng mạng lới khu vực đầu t - Trong xu hớng phát triển công nghệ viễn thông thực tế thi công công trình cáp đồng ngày khó khăn việc cấp phép đào đờng, vỉa hè nhằm ngầm hoá cáp điện thoại nh dịch vụ cáp điện thoại việc đời loại hình công nghệ không dây băng thông rộng WIMAX đáp ứng Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 101 – đợc yêu cầu Do Bu điện Thành Phố Hà Nội có dự định đầu t cho việc nghiên cứu áp dụng thử nghiệm công nghệ 4.1.4 Kết luận Nh đà phân tích thống kê việc đầu t nghiên cứu thử nghiệm công nghệ WIMAX nhằm chủ động việc phát triển dịch vụ mạng không dây băng thông rộng để khắc phục kịp thời việc thi công ngầm hoá địa bàn Hà Nội nh nâng cao chất lợng, lực cạnh tranh với doanh nghiệp kinh doanh viễn thông khác yếu tố quan trọng định đến thành công chiến lợc kinh doanh Bu điện Hà Nội Do việc "Nghiên cứu áp dụng thử nghiệm công nghệ không dây băng thông rộng WIMAX" quan trọng cần thiết 4.2 Thiết kế mô hình 4.2.1 Thiết kế qui mô thử nghiệm - Qui mô thử nghiệm : trạm gốc (2 Trạm sector trạm sector) - §iÓm truy cËp ULAP sector – bé - §iÓm truy cËp ULAP sector – bé - 20 Module thuê bao (20 thiết bị đầu cuối) - Backhaul Canopy – bé (2 ®−êng trun) - Canvas phiên phần mềm - Module quản lý nhãm – module cho mét ®iĨm truy cËp - Hệ thống quản lý phân tử Prizm - CNUT Bộ dụng cụ nâng cấp mạng Canvas Luận văn tốt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 102 – ————————————————————————————————————— Sector Sector Sector Sector Sector Sector H×nh 4.1: Bản đồ vị trí thử nghiệm 4.2.2 Lựa chọn băng tần Theo đề nghị VNPT với cục tần số vô tuyến điện VNPT đợc phân dải tần số nh sau: - Đoạn băng tần: 3400 3600 Mhz Căn vào tài liệu kỹ thuật thiết bị đợc lựa chọn thử nghiệm vào dải tần số VNPT đợc cấp phép, dự án thử nghiệm lựa chọn thiết bị hoạt động dải tần sè nh− sau: Channel Bandwidth: 3.5 Mhz Ph−¬ng thøc truy nhËp: TDD 4.3 ThiÕt kÕ chi tiÕt ThiÕt kÕ t¹i trạm gốc Dải tần : 3.4 (GHz) Luận văn tèt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 103 – ————————————————————————————————————— Ph−¬ng thøc Truy cËp : TDD Air Interface : 802.16d,802.16e Độ rộng kênh : 3.5 Mhz Điều chế: QPSK (3/4)-9403dBm, 16QAM (3/4)-87.5dBm, 64QAM (3/4)80.5dBm Do số lợng trạm gốc thử nghiệm trạm nên Bu Điện Hà Nội sử dụng phơng án kết hợp cấu hình hệ thống cụ thể là: trạm sector 90o ( 75 Đinh tiên hoàng) trạm sector 90o vị trí lại ( Ocean Pack , Thợng Đình ) Trạm 75 Đinh Tiên Hoàng vµ Ocean Pack :Dù kiÕn phơc vơ khu vùc Toµ nhà làm việc Bộ bu viễn thông 18 Nguyễn Du , nhà số Đào Duy Anh vµ khu vùc toµ nhµ 23 Phan Chu Trinh Trạm Thợng Đình : dự kiến phục vụ khu vực khu đô thị Trung Hoà Nhân Chính để thử khả phủ sóng khu đô thị có nhiều nhà cao tầng Thiết bị đợc lựa chọn bao gồm thiết bị HÃng Motorola sản phẩm ULAP bao gồm thiết bị MOTOwi4 Ultra Light 3500 Bé Ultra Light Access Point 3500 cã chøc zero-footprint mặt đặt trạm gốc với tất loại thiết kế trời để lắp đặt linh hoạt Bộ Ultra Light Access Point 3500 đà đợc đặt cấu hình để hoạt động 3.5 GHz (3.40 GHz 3.60 GHz) Để triển khai đa sector, Ultra Light Access Point 3500 đợc khai thác với cấu hình lên tới 4-sector Triển khai Multi-sector yêu cầu Module quản lý nhóm (CMM) Module cung cấp đồng điểm truy cập qua GPS, chuyển mạch Ethernet nguồn Module quản lý nhóm có cổng đặt cấu hình đợc để hỗ trỵ tíi sector Ultra Light Access Point 3500 cịng nh kết nối backhaul dự trữ Các thiết Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hồng lớp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 104 – ————————————————————————————————————— bÞ Motorola Canopy đợc kết nối từ Thiết bị Backbone ( Cisco 6509 ) qua Switch Cisco 2960 có chức lớp kết nối với Ultra Light 3500 Hình 4.2 Sơ đồ thiết kế chi tiết Sơ đồ kết nối tổng thể Hình 4.2: Sơ đồ kết nối chi tiết Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 105 – Hình 4.3: Sơ đồ kết nối tổng thể 4.4 KÕ ho¹ch triĨn khai ID Task Name Durati ' Sep 17, ' Sep 24, '0Oct 1, '06Oct 8, '06Oct 15, '0Oct 22, '0Oct 29, '0Nov 5, '0 Nov 12, '0 S MWF S T T S MWF S T T S MWF S T T S MWF S T T S MWF 9/18 Kick off meeting and worksh da System Design, Planning & da ULAP Equipment Shipment 10 da da Installation 22 day Field Trial da ATP Complete da ATP Report Generation da Final Trial report available da Completion of Field Trial 11/8 4.5 Đánh Giá Các đo kiểm đợc xây dựng theo tiêu chí tiêu chuẩn 802.16e nhằm đánh giá vấn đề: - Thực test hình thức truy nhập thành phầ mạng ULAP khác nh điểm truy cập, Module thuê bao CPEs - Thực kiểm tra dải truyền sóng để xác nhận vùng phủ sóng trời (trên thực tế so với đoán) cho môi trờng khác ( đô thị, thị trấn nông thôn) Luận văn tèt nghiƯp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 106 – ————————————————————————————————————— - Thực kiểm tra throughput để công nhận cell ngỡng dung lợng mạng - Thực Test nhiều thuê bao thuê bao sử dụng đồng thời để xem xét hoạt động mạng điều kiện khác - Kiểm tra dịch vụ thuê bao khác nh liệu, vô tuyến, VOIP, ứng dụng khác - Thu thập KIPs để đánh giá độ trễ hệ thống, độ sửa lỗi, tốc độ truyền liệu v v thực phân tích liệu để đánh giá hiệu giải pháp Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 107 Chơng V Kết luận 5.1 Kết luận Bản luận văn đà trình bày số vấn đề mạng không dây băng thông rộng, nơi sử dụng mạng không dây băng thông rộng, triển vọng ứng dụng mạng không dây WiMAX Mạng viễn thông Việt Nam phát triển để đáp ứng nhu cầu kinh tế hội nhập giới việc phát triển mạng WIMAX việc làm thiết nhằm đáp ứng nhu cầu Trên sở phân tích đó, luận văn tiến hành công việc sau: Giới thiệu tổng quan mạng không dây băng thông rộng WIMAX với định nghĩa, đặc điểm phần tử mạng, giao diện phần tử Trên sở xác định giao diện phần tử phạm vi luận văn Tìm hiểu tiến trình chuẩn hoá giao thức đợc sử dụng giao diện mạng WIMAX Các giao thức đợc tổ chức chuẩn hoá lớn giới Tìm hiểu định hớng phát triển mạng WIMAX Tổng công ty Bu điện TP Hà Nội Trong đó, tìm hiểu cấu hình, nguyên tắc tổ chức nh định hớng kết nối tới mạng mạng VNPT Trên sở phân tích đánh giá, lựa chọn giải pháp đề xuất phơng án thử nghiệm Bu điện TP Hà Nội 5.2 Hớng phát triển WIMAX phủ sóng phạm vi rộng, tốc độ truyền tin lớn, hỗ trợ đồng thời nhiều thuê bao cung cấp dịnh vụ nh VoIP, Video mà ADSL cha đáp ứng đợc đặc tính u việt WiMax Luận văn tốt nghiệp cao häc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Ngun ViƯt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 108 Các đờng ADSL khu vực mà trớc đờng dây cha tới đợc đà truy cập đợc Internet Các công ty với nhiều chi nhánh thành phố không cần lắp đặt mạng LAN riêng cẩn đặt trạm phát BTS phủ sóng khu vực đăng ký thuê bao hàng tháng tới công ty cung cấp dịch vụ Để truy cập tới mạng, thuê bao đợc cung cấp mà số riêng đợc hạn chế quyền truy cập theo tháng hay theo khối lợng thông tin mà bạn nhận đợc từ mạng Bên cạnh đó, hệ thống WiMax giúp cho nhà khai thác di động phụ thuộc vào đờng truyền phải thuê nhà khai thác mạng hữu tuyến, đối thủ cạnh tranh họ Hầu hết đờng truyền dẫn BSC MSC hay MSC chủ yếu đợc thực đờng truyền dẫn cáp quang, tuyến viba điểm-điểm Phơng pháp thay giúp nhà khai thác dịch vụ thông tin di động tăng dung lợng để triển khai dịch vụ với phạm vi phủ sóng rộng mà không làm ảnh hởng đến mạng Ngoài ra, WiMax với khả phủ sóng rộng, khắp ngõ ngách thành thị nh nông thôn, công cụ hỗ trợ đắc lực lực lợng công an, lực lợng cứu hoả hay tổ chức cứu hộ khác trì thông tin liên lạc nhiều điều thời tiết, địa hình khác Do lĩnh vực mới, số nớc giới bắt đầu thử nghiệm, với kiến thức nh tài liệu tham khảo hạn chế, nên luận văn tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, cô bạn đóng góp ý kiến để luận văn đợc hoàn thiện Tôi xin trân trọng cám ơn ! Hà Nội, tháng 10 năm 2006 Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hång líp cao häc XLTT&TT 2004 - Trang 109 – Tài liệu tham khảo Tiếng việt Nguyễn Phạm Anh Dũng: Thông tin di động GSM - 1999 Nguyễn Phạm Anh Dũng: Thông tin di động hệ - 2001 Vũ Đức Thọ: Thông tin di ®éng sè Cellular - 1997 http://www.vnmedia.vn/ http://www.quantrimang.com/ http://vnexpress.net/Vietnam/Vi-tinh/ TiÕng anh 3GPP: http://www.3gpp.org “Mobile WiMAX – Part II: Competitive Analysis”, WiMAX Forum, February, 2006 Hassan Yagoobi, “Scalable OFDMA Physical Layer in IEEE 802.16 WirelessMAN”, Intel Technology Journal, Vol 08, August 2004 G Nair, J Chou, T Madejski, K Perycz, P Putzolu and J Sydir “IEEE 802.16 Medium Access Control and Service Provisioning”, Intel Technology Journal, vol 08, August 2004 “Can WiMAX Address Your Applications?”, Westech on Behalf of the WiMAX Forum, October 24, 2005 Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access Systems IEEE Computer Society and the IEEE Microwave Theory and Techniques Society Luận văn tốt nghiệp cao học Nguyễn Việt Hồng líp cao häc XLTT&TT 2004 ... khai công nghệ WiMax đánh giá vấn đề mặt công nghệ, toán kinh tế nh khả áp dụng công nghệ Wimax Việt Nam Chơng IV: Thực đề xuất giải pháp triển khai công nghệ Wimax cho thành phố Hà Nội đánh giá... WiMax đợc xem nh công nghệ có hiệu kinh tÕ cao cho viƯc triĨn khai nhanh c¸c khu vực mà công nghệ khác khó cung cấp dịch vụ băng thông rộng Hiện thành phố lớn nh thành phố Hà Nội (có mật độ dân... vi WiMax đợc tính ki lô mét Với phạm vi rộng lớn WiMax, nhà cung cấp dịch vụ phủ sóng toàn khu vực đô thị với vài tháp WiMax giải pháp dành cho mạng băng rộng không dây - Hiperman châu Âu (Mạng