Công nghệ wimax

NGUYỄN VĂN CƯỜNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Văn Cường KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG CÔNG NGHỆ WIMAX LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 2009 Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Văn Cường CÔNG NGHỆ WIMAX Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN XUÂN DŨNG Hà Nội – 2012 MỤC LỤC Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 1.1 Khái niệm……………………………………………………………………… 1.2 Đặc điểm……………………………………………………………………… 1.3 Các chuẩn Wimax………………………………………………………… 12 1.3.1 Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 12 1.3.2 Chuẩn IEEE 802.16a 12 1.3.3 Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 13 1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16e 13 1.4 Truyền sóng…………………………………………………………………… 14 1.4.1 Cơng nghệ OFDM 15 1.4.2 Công nghệ OFDMA 17 1.4.3 Điều chế thích nghi 18 1.4.4 Công nghệ sửa lỗi 19 1.4.5 Điều khiển công suất 19 1.4.6 Các công nghệ vô tuyến tiên tiến 19 1.4.6.1 Phân tập thu phát 19 1.4.6.2 Các hệ thống ăng ten thích nghi 20 1.5 Các ứng dụng……………………………………………………………………21 1.5.1 Các mơ hình ứng dụng 21 1.5.1.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) .21 1.5.1.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 21 1    1.5.2 Mơ hình hệ thống WiMAX 21 1.6 So sánh Wimax với số công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng khác giải pháp nhà sản xuất…………………………………………………………………23 1.6 Tổng quan chuẩn truy nhập vô tuyến băng rộng 23 1.6.2 So sánh WiMAX cố định LMDS, MMDS 24 1.6.3 So sánh WiMAX di động với 3G 26 1.6.4 So sánh WiMAX di động với WiBro 28 1.6.5 Giải pháp nhà sản xuất 29 1.6.5.1 Giải pháp Intel .29 1.6.5.2 Giải pháp sản phẩm SR-Telecom 30 1.6.5.3 Giải pháp sản phẩm Alvarion 32 1.6.5.4 Giải pháp sản phẩm Motorola cho ISP 33 1.6.5.5 Giải pháp Chipset Fujitsu .34 CHƯƠNG 2.TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC XÂY DỰNG QCKT CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI WIMAX DI ĐỘNG 38 2.1 Thực trạng quản lý nhà nước chất lượng sản phẩm thiết bị đầu cuối Wimax di động……………………………………………………………………………………38 2.2 Thực trạng triển khai mạng Wimax Việt Nam……………………………… 42 2.2.1 Cơng ty Điện tốn truyền số liệu – VDC (VNPT) 42 2.2.2 Tổng công ty Viễn thông Quân đội (Viettel) 47 2.2.3 Công ty Cổ phần Viễn thông FPT (FPT Telecom) 47 2.2.4 Tổng công ty Truyền thông đa phương tiện (VTC) 48 2.3 Thực tế nhập thiết bị đầu cuối wimax di động…………………………… 48 CHƯƠNG TÌNH HÌNH TIÊU CHUẨN HĨA THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI WIMAX DI ĐỘNG 50 3.1 Về công nghệ…………………………………………………………………… 50 3.2 Về tần số………………………………………………………………………….56 2    3.2.1 Băng tần WiMax Forum đề xuất sử dụng 56 3.2.2 Băng tần thiết bị Wimax Việt Nam 59 3.2.2.1 Các băng tần sử dụng để triển khai Wimax Việt Nam 59 3.2.2.2 Băng tần thực tế cấp phép sử dụng 60 3.3 Về tiêu chuẩn…………………………………………………………………… 61 3.3.1 Cơng tác tiêu chuẩn hóa nước 61 3.3.2 Cơng tác tiêu chuẩn hóa tổ chức quốc tế 62 3.3.2.1 Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) 64 3.3.2.2 Uỷ ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) 66 3.3.2.3 Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) 67 3.3.2.4 Tổ chức IEEE 69 3.3.2.5 Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế khác 75 CHƯƠNG XÂY DỰNG QUY CHUẨN KỸ THUẬT CHO THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI WIMAX TẠI VIỆT NAM 76 4.1 Yêu cầu QCVN cho thiết bị đầu cuối Wiamax di động………………….76 4.2 Phân tích lựa chọn tài liệu tham chiếu……………………………………………76 4.2.1 IEEE 802.16-2005 76 4.2.2 ETSI EN 301 908-19 V5.2.1 (2011-09) 77 4.3 Lựa chọn yêu cầu kỹ thuật phù hợp………………………………………………78 4.4 Bố cục Quy chuẩn Việt Nam……………………………………………………….79 4.4.1 Hình thức trình bày QCVN 79 4.4.2 Nội dung Quy chuẩn kỹ thuật 79 KẾT LUẬN 85 PHỤ LỤC I CÁC BƯỚC XÂY DỰNG QUY CHUẨN KỸ THUẬT 87 PHỤ LỤC DANH SÁCH TIÊU CHUẨN NGÀNH DO BỘ THÔNG TIN TRUYỀN THÔNG BAN HÀNH 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 3    Lời cam đoan Trước hết xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trường tốt để học tập nghiên cứu Xin cảm ơn thầy cô khoa đào tạo sau đại học quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tốt Và đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS NGUYỄN XUÂN DŨNG, thầy tận tình bảo, hướng dẫn sửa chữa cho nội dung luận văn Tôi xin cam đoan nội dung luận văn hoàn toàn tơi tìm hiểu, nghiên cứu viết Phần lý thuyết phần nghiên cứu thực cẩn thận có định hướng sửa chữa giáo viên hướng dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung luận án Tác giả NGUYỄN VĂN CƯỜNG 4    Wimax Danh mục ký hiệu, từ viết tắt Worldwide Interoperability OFDMA for Microwave Access) BWA Broadband wireless access MISO MAC Media Access Control MIMO QoS Quality of Service ISP BS Base Station ISI MS Mobile station FFT SLA service-level agreement GI Guard Interval BE Best effect FEC Frame error check LOS Line of sight LMDS Local Multipoint Distribution Service NLOS Non Line of sight LTE Long term Evolution TPC Transmit Power control ITU Internatonal Telegraph Union ETSI European Telecommunications International Electrotechnical Commission RF Radio Frequency EMC Electromagnetic compatibility IEC   5    Multi input single output Multi input multi output Internet Service Provider Inter Symbol Interference Fast Fourier transform Danh mục bảng Bảng - So sánh chuẩn 802.16-2004 LMDS, MMDS .26  Bảng 2- So sánh WiMAX di động 3G 27  Bảng 3- Các đặc tính WiMAX di động WiBro 29  Bảng 4- Các yêu cầu kỹ thuật ETSI EN 301 908-19 V5.2.1 77  Bảng 5- Bảng đối chiếu nội dung QCVN với tài liệu tham chiếu 80  Danh mục hình vẽ Hình Mơ tả hoạt động Wimax .15  Hình Ghép kênh OFDM 15  Hình Các ký tự OFDM .16  Hình So sánh FDM OFDM 16  Hình Các kênh OFDMA 18  Hình Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 18  Hình Miso 20  Hình Mimo 20  Hình Mơ hình hệ thống WiMAX .22  Hình 10 Các chuẩn mạng truy nhập vơ tuyến băng rộng .23  Hình 11 Phạm vi WiMAX di động WiBro chuẩn 802.16e 29  Hình 12 Sơ đồ ứng dụng tổng thể Wimax ABS4000 .31  Hình 13 Sơ đồ hệ thống WiMAX TP Hà Nội 44  Hình 14 Sơ đồ hệ thống WiMAX TP Đà Nẵng .45  Hình 15 Sơ đồ hệ thống WiMAX TP Huế .46  Hình 16 Mơ hình chuẩn khơng dây tồn cầu 72    6    MỞ ĐẦU Ngày nay, chất lượng sản phẩm, hàng hố khơng thước đo quan trọng khẳng định tồn doanh nghiệp mà chuẩn mực quan hệ kinh tế, thương mại sức cạnh tranh kinh tế Việc quản lý chất lượng sản phẩm, hàng hoá dịch vụ theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật phương thức quản lý thông dụng mà nước ta nước giới thực Đây công cụ kỹ thuật quan trọng để quản lý chất lượng sản phẩm, hàng hố dịch vụ tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quy định yêu cầu an toàn mà sản phẩm, hàng hoá dịch vụ phải đạt để đưa vào lưu thơng, tiêu dùng; đồng thời để đánh giá sản phẩm, hàng hóa dịch vụ có đảm bảo u cầu an tồn hay khơng Dó đó, việc xây dựng hệ thống Quy chuẩn kỹ thuật xác đầy đủ tạo công cụ phục vụ cho công tác quản lý nhà nước chất lượng sản phẩm hàng hóa Với ưu điểm mình, công nghệ Wimax triển khai thử nghiệm nhiều quốc gia giới có Việt Nam theo thiết bị liên quan đến công nghệ nhập vào nước ta nhiều, nhiên chưa có Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cho thiết bị đầu cuối Wimax di động để phục vụ cho công tác quản lý nhà nước chất lượng sản phẩm cho thiết bị loại Chính vậy, tơi lựa chọn đề tài cho luận văn tốt nghiêp “Công nghệ Wimax ” Đề tài giúp có thêm kiến thức cần thiết cơng nghệ Wimax đồng thời ứng dụng kết thu từ đề tài vào công tác thực tế triển khai quan công tác “chứng nhận công bố hợp quy sản phẩm” Do nước ta chủ yếu nhập thiết bị điện tử, viễn thông công nghệ thông tin (các thiết bị thuộc quản lý chuyên ngành Bộ Thông tin Truyền thơng), chưa tự xây dựng yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối wimax di động Để theo kịp phát triển giới, xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cho thiết bị nêu theo hướng chấp thuận sử dụng tiêu chuẩn tổ chức tiêu chuẩn quốc tế hoạt động lĩnh vực làm tài liệu tham 7    chiếu Hiện có nhiều tổ chức tiêu chuẩn quốc tế hoạt động lĩnh vực tiêu chuẩn hóa ETSI, IEC, ISO, IEEE….Vấn đề đặt lựa chọn tiêu chuẩn tổ chức để làm tài liệu tham chiếu sau lựa chọn tài liệu tham chiếu ta lựa chọn tiêu tài liệu để xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho phù hợp với điều kiện thực tế nước ta Nội dung luận văn vào giải hai vấn đề nêu Theo cách tiếp cận này, nội dung luận văn chia thành bốn (04) chương sau: - Chương Tổng quan cơng nghệ Wimax - Chương Tính cần thiết việc xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị Wimax di động - Chương Tình hình tiêu chuẩn hóa thiết bị đầu cuối Wimax di động - Chương Đề xuất xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối Wimax di động     8    Công suất cực đại máy phát Transmitter maximum output power Công suất cực tiểu máy phát Transmitter minimum output power Phát xạ giả máy thu Receiver spurious emissions Các đặc tính chặn máy thu Receiver blocking characteristics Đáp ứng giả máy thu Receiver spurious response Các đặc tính xuyên điều chế máy Receiver Intermodulation characteristics thu 10 Độ chọn lọc kênh lân cận máy Receiver thu adjacent channel channel selectivity Kết luận: ETSI EN 301 908-19 V5.2.1 đáp ứng yêu cầu đặt quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối wimax di động lựa chọn tiêu chuẩn làm tài liệu tham chiếu để xây dựng quy chuẩn kỹ thuật 4.3 Lựa chọn yêu cầu kỹ thuật phù hợp Theo luật Tiêu chuẩn quy chuẩn, Quy chuẩn kỹ thuật mang tính bắt buộc áp dụng, thiết bị thuộc phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn bắt buộc phải tuân thủ yêu cầu Quy chuẩn kỹ thuật tương ứng Chính xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Quy chuẩn phải đo phòng đo Việt Nam (cụ thể công tác chứng nhận công bố hợp quy phịng đo Bộ thơng tin Truyền thông định) Hiện Bộ Thông tin Truyền thơng định bảy (08) phịng đo kiểm nước phục vụ cho công tác chứng nhận công bố hợp quy bao gồm: Trung tâm đo lường, Trung tâm Kiểm định Chứng nhận 2, Trung tâm Kiểm định Chứng nhận thuộc Cục Viễn thông; VILAS 007, Trung tâm đo kiểm thử nghiệm công nghệ-Viện khoa học kỹ thuật Bưu điện, Phòng đo kiểm SEV – Samsung Việt Nam, Phịng thử nghiệm tương thích điện từ EMC-Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng, Trung tâm kỹ thuật-Cục tần số vô tuyến điện 78    Các tiêu ETSI EN 301 908-19 V5.2.1 có TCN 68-220:2004 (nay QCVN 16:2010/BTTTT) Trong bảy (07) phịng đo kiểm định, có (04) phịng đo đo kiểm tiêu QCVN 16:2010/BTTTT Các yêu cầu kỹ thuật lựa chọn sở điều kiện thực tế Việt Nam, cụ thể dựa vào quy định nhiễu vô tuyến có hại điều kiện đo kiểm thực tế phịng đo kiểm nước có đo yêu cầu kỹ thuật hay không Nhận xét: Có thể lựa chọn mười tiêu ETSI EN 301 908-19 V5.2.1 để xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối wimax di động 4.4 Bố cục Quy chuẩn Việt Nam 4.4.1 Hình thức trình bày QCVN Hình thức trình bày QCVN theo quy định hướng dẫn “hướng dẫn trình bày nội dung Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia” ban hành kèm theo Thông tư số 03/2011/TTBTTTT ngày 04/01/2011 Bộ Trưởng Bộ Thông tin Truyền thông 4.4.2 Nội dung Quy chuẩn kỹ thuật 79    Bảng 5- Bảng đối chiếu nội dung QCVN với tài liệu tham chiếu QCVN Nội dung/Tài liệu tham chiếu Ghi 1.QUY ĐỊNH CHUNG 1.1 Phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật thiết bị đầu cuối wimax di động sử dụng công nghệ OFDMA TDD băng tần 2,3-2,4GHz 1.2 Đối tượng áp dụng Quy chuẩn áp dụng cho tổ chức, cá nhân có hoạt động sản xuất, nhập thiết bị nêu Phạm vi điều chỉnh 1.3 Tài liệu viện dẫn Mục ETSI EN 301 90819 V5.2.1 1.4 Giải thích từ ngữ Mục ETSI EN 301 90819 V5.2.1 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1 MÁY PHÁT 2.1.1 Mặt nạ phổ công suất phát xạ máy phát Mặt nạ phổ công suất độ rộng kênh 5MHz Khoảng cách từ Độ rộng băng thông Mức phát xạ cho phép đo (kHz) (dBm) 2,5