Tìm hiểu và nghiên cứu về mạng không dây wimax

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA KINH TẾ VÀ QUẢN TRỊ KINH DOANH -o0o - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VÀ NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG KHƠNG DÂY WIMAX NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ NGÀNH: 7480104 Giáo viên hƣớng dẫn : Nguyễn Văn Cƣờng Sinh viên thực : Vũ Hoàng An Mã Sinh Viên : 1651070532 Lớp : K61 – HTTT Khóa học : 2016 - 2020 Hà Nội, năm 2020 LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân công quý thầy cô khoa Hệ Thống Thông Tin, Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp, sau gần bốn tháng thực tập em hồn thành khóa luận tốt nghiệp “ Tìm hiểu nghiên cứu mạng khơng dây WiMAX” Để hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao, nỗ lực học hỏi thân cịn có hƣớng dẫn tận tình thầy cơ, chú, anh chị khóa trƣớcEm chân thành cảm ơn thầy giáo – Nguyễn Văn Cƣờng, ngƣời hƣớng dẫn cho em suốt thời gian thực tập Mặc dù thầy bận nhƣng không ngần ngại dẫn em, định hƣớng cho em, để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Một lần em chân thành cảm ơn thầy chúc thầy dồi sức khoẻ Xin cảm ơn tất bạn bè, thƣ viện, công ty, anh chị giúp đỡ, dìu dắt em suốt thời gian qua Tất ngƣời nhiệt tình giúp đỡ Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo khơng tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm q thầy tồn thể cán bộ, cơng nhân viên nhà trƣờng, doanh nghiệp để báo cáo đƣợc hoàn thiện Một lần xin gửi đến thầy cô, bạn bè cô lời cảm ơn chân thành tốt đẹp nhất! Thứ 2, ngày 01 tháng 06 năm 2020 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu WiMAX 1.2 Băng tần cho WiMAX 1.3 Các chuẩn WiMAX 1.3.1 IEEE 802.16 - 2001 1.3.2 IEEE 802.16a-2003 1.3.3 IEEE 802.16c-2002 1.3.4 IEEE 802.16 - 2004 1.3.5 IEEE 802.16e chuẩn mở rộng 1.4 Mơ hình ứng dụng WiMAX 10 1.4.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) 10 1.4.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 11 1.5 So sánh WiMAX WI-FI 11 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG 16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Kĩ thuật truyền thông số 17 2.2.1 Mô tả lớp vật lý 17 2.2.2 So sánh OFDM OFDMA 20 2.3 Các đặc tính kỹ thuật WiMAX di động 27 2.3.1 Cấu trúc khung TDD 27 2.3.2 Các đặc điểm lớp PHY cải tiến khác 29 2.3.3 Mô tả lớp MAC (Media Access Control) 30 2.4 Đặc điểm cải tiến WiMAX di động so với WiMAX 37 2.4.1 Công nghệ anten thông minh 37 2.4.2 Hệ thống ăng ten thích nghi 40 2.4.3 Kỹ thuật anten MIMO 41 2.4.4 Sử dụng lại tần số phân đoạn 41 2.4.5 Dịch vụ Multicast Broadcast (MBS) 42 CHƢƠNG III: TRIỂN KHAI WIMAX …50 3.1 WiMAX 802.16-2004 hay 802.16e 51 3.2 Thời thách thức WiMAX 52 3.3 Tình hình triển khai giới 53 3.3.1 Thị phần phát triển WiMAX giới 55 3.3.2 Tình hình giới thiệu thiết bị giới 60 3.3.3 Chính sách quản lí WiMAX quốc gia 61 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 66 3.4.1 Tình hình chung 67 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai 70 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình truyền thơng WiMAX Hình 1.2: Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định 10 Hình 1.3: Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 11 Hình 2.1: So sánh FDMA OFDM 18 Hình 2.2 Ví dụ sử dụng bốn sóng mang cho ký hiệu OFDM 19 Hình 2.3: Phân chia luồng số liệu OFDM 20 Hình2.4: Mặt cắt Cyclic Prefix 20 Hình 2.5: Mật độ phổ lƣợng tín hiệu điều chế OFDM .21 Hình 2.6: Miền tần số OFDM 21 Hình 2.7: Mơ hình kênh hóa OFDM 21 Hình 2.8: Cấu trúc sóng mang OFDMA 22 Hình 2.9: Sự phân bổ pilot liệu ký hiệu chẵn lẻ .23 Hình 2.10: Cấu trúc tile UL PUSC .23 Hình 2.11: Tƣơng quan so sánh OFDM SOFDMA 25 Hình 2.12: So sánh OFDM OFDMA 26 Hình 2.13: Tuyến lên OFDM OFDMA .26 Hình 2.14: Cấu trúc khung WiMAX OFDMA 28 Hình 2.15: Mơ hình điều chế 802.16e .29 Hình 2.16: QoS hỗ trợ WiMAX di động 33 Hình 2.17: Các bƣớc kết nối với trạm BS 37 Hình 2.18: Kỹ thuật MIMO 38 Hình 2.19: Chuyển mạch thích ứng cho anten thơng minh .40 Hình 2.20: Beam Shaping AAS .40 Hình 2.21: MIMO 41 Hình 2.22: Cấu trúc khung đa miền 42 Hình 2.23: Sử dụng lại tần số 42 Hình 2.24: Hỗ trợ MBS nhúng với vùng WiMAX-MBS di động 43 Hình 3.1 So sánh cơng nghệ truy nhập 49 Hình3.2 : Sơ đồ kết nối tổng thể .69 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 70 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 71 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP .71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh Wi-Fi WiMAX 15 Bảng 2.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA 25 Bảng 2.2: Các kỹ thuật mã hóa điều chế đƣợc hỗ trợ 29 Bảng 2.3: Tốc độ liệu PHY với kênh PUSC WiMAX di động 30 Bảng 2.4: Các dịch vụ QoS .34 Bảng 2.5: Các tùy chọn Anten cao cấp .39 Bảng 2.6: Các tốc độ liệu cho cấu hình SIMO/MIMO 40 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAA Authentication, Nhận thực, cấp phép tính cƣớc authorization and Account AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng ACK Acknowledgment Xác nhận AES Advance Ecryption Standard Chuẩn mật mã nâng cao AK Authorization Key Khóa nhận thực ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Phƣơng thức truyền không đồng BE Best Effort dịch vụ nỗ lực tốt BPSK Binary Phase shift Keying Khóa chuyển pha nhị phân BR Bandwidth Request Yêu cầu băng thông BS Base Station Trạm gốc BSN Block Sequence Number Số thứ tự khối BTC Block Turbo Code Mã Turbo khối BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband Wireless Access Truy nhập không dây băng rộng CA Collision Avoidance Tránh xung đột CBC Cipher Block Chaining Chuỗi khối mã hóa CC Confirmation Code Mã xác nhận CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh liên kết CCK Complementary Coded Keying Khóa mã hóa bổ sung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu/ nhiễu CID Connection Identifier Nhận dạng kết nối CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân CPS Common Part Sublayer Lớp phần chung CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra độ dƣ vịng tuần hồn CS Convergence Sublayer Lớp hội tụ CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSN Connection Service Network Mạng dịch vụ kết nối CTC Concatenated Turbo Code Mã Turbo xoắn DAMA Demand Assigned Multiple Access Đa truy nhập ấn định theo nhu cầu DCD Downlink Channel Descriptor Miêu tả kênh đƣờng xuống DCF Distributed Control Function Chức điều khiển phân tán DES Data Encryption Standard Chuẩn mật mã hóa liệu DFS Dynamic Frequence Selecton Lựa chọn tần số động DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đƣờng xuống DLFP Downlink Frame Preamble Tiền tố khung đƣờng xuống DSA Dynamic Services Addition Bổ sung dịch vụ động DSC Dynamic Services Change Chuyển đổi dịch vụ động DSL Digital Subcriber Line Đƣờng dây thuê bao số EC Encryption Control Điều khiển mật mã hóa ECB Electronic Code Book Sách mã điện tử EDCA Enhanced Distributed Truy nhập điều khiển phân tán Control Access nâng cao Enhanced Data Rates Các tốc độ liệu đƣợc nâng cấp cho for GSM Evolution phát triển GSM EV-DO Enhanced Version- Data Only Chỉ liệu-phiên nâng cao EKS Encryption Key Sequence Chuỗi khóa mật mã ETSI European Telecommunications Viện chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu FBSS Fast Base Station Switch Chuyển mạch trạm gốc nhanh FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung FDD Frequence Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDM Frequence Division Mutiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số EDGE FEC Forward Error Crrection Hiệu chỉnh lỗi trƣớc FFT Fast Fourier Transform Chuyển đổi Fourier nhanh FSH Fragmentation Subheader Tiêu đề phân đoạn GPC Grant Per Connection Cấp phát trạm gốc GPRS Generalized Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPSS Grant Per Subscriber Station Cấp phát trạm thuê bao GSM Global System For Hệ thống toàn cầu cho truyền Mobile Communicatons thông di động Hybrid Automatic Yêu cầu truyền lại tự động kết Retransmission Request hợp HCS Header Check Sequence Thứ tự kiểm tra tiêu đề HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng HMAC Hashed Message Mã nhận thực tin xáo trộn HARQ Authentication Code HSDPA HSUPA High Speed Downlink Truy nhập gói đƣờng xuống Packet Access tốc độ cao High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao HT Header Type Loại tiêu đề IEEE Institute of Electrical and Viện kĩ sƣ điện điện tử Electronic Engineers IMT International Mobile Viễn thông di động quốc tế Telecommunications IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu Symbol ISM Industrial Scientific and Medical Công nghiệp khoa học hóa học ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet IV Initialization Vector Véc tơ khởi tạo KEK Key Encryption Key Khóa mật mã khóa LAN Local Area Network Mạng vùng cục LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng LSB Least Significant Bit Bít ý nghĩa Ở Canada, băng 2.4GHz 5.8GHz đƣợc sử dụng cho WiMAX Cơng nghiệp Canada khơng có phổ đƣợc định cho cơng nghệ cụ thể, nhƣ WiMAX, nhƣng WiMAX đƣợc sử dụng băng tần nào, nhƣng phù hợp với hạn chế công nghệ Ở Pháp, theo lí thuyết sử dụng cơng nghệ WiMAX băng tần 2.4GHz ( băng 6.8GHz không đƣợc cơng khai Pháp) Tuy nhiên, có nhiều khó khăn thực tế hạn chế công suất đƣợc đƣa PIRE chuẩn ETSI Ở Nhật, MIC không cấp phát phổ cho WiMAX nhƣng có ủy ban nghiên cứu nghiên cứu MAN không dây Ở Hàn Quốc không bắt buộc chuẩn hóa cơng nghệ cho điều kiện khơng dây khơng có quy tắc riêng quản lí việc sử dụng WiMAX băng tần không cấp phép Ở Thụy Điển, băng tần 2.4GHz đƣợc mở cho loại công nghệ khác hệ thống WiMAX đƣợc cho phép với điều kiện tham gia vào ETSI EN 300 328 V1.5.1 Băng tần 5.470-5.7625GHz nói chung có sẵn cho hệ thống dựa WiMAX với điều kiện chúng hoàn thành yêu cầu Bƣu điện Thụy Điển đại lí Telecom định đƣa băng 5.725-5.875GHZ cho việc sử dụng BWA, phù hợp với điều kiện khơng cấp phép Ở Mĩ hoạt động băng tần không cấp phép với điều kiện thiết bị đáp ứng yêu cầu vận hành kĩ thuật theo nguyên tắc Part 15 áp dụng cho băng tần cụ thể mà hoạt động Ở Mehico, nhà khai thác không đƣợc phép sử dụng công nghệ WiMAX băng phổ không cấp phép Hiện nay, băng 2.4 5.8GHz không cấp phép Mehico 3.3.3.4 Phổ cấp phép Ở Australia, có phổ dự phịng cho WAS “apparatus-licensed” WAS “spectrum licensed” Khơng có phổ riêng đƣợc dự phịng cho công nghệ WiMAX Tuy nhiên, giấy phép phổ đƣợc định chuyên gia môi trƣờng truyền thông Australia trung lập cơng nghệ dịch vụ WiMAX thích hợp với băng 2.3GHz 3.4GHz Phổ băng 2.3GHz 3.5GHz đƣợc giữ số nhà khai thác 61 Ở Áo, cơng nghệ 3.5GHz trung lập WiMAX đƣợc sử dụng giấy phép Ở Canada, băng 2.3, 2.5 3.5GHz đƣợc sử dụng cho WiMAX Cộng nghiệp Canada khơng có phổ đƣợc định cho công nghệ cụ thể, nhƣ WiMAX, nhƣng WiMAX đƣợc sử dụng băng phù hợp với hạn chế cơng nghệ Do đó, băng khác sẵn có cho WiMAX tƣơng lai cơng nghệ chuẩn phát triển Ở Pháp, Các băng tần cho WiMAX bao gồm 3.4-3.8GHz Phần phổ đƣợc đƣa phần khác trình phát hành Ở Nhật, băng 4.9 5.0GHz có sẵn cho hệ thống truy nhập khơng dây bao gồm MAX Ở Mehico khơng có băng tần cấp phép cho WiMAX dải 2.3 hay 3.5GHz Ở Vƣơng quốc Anh, chi tiết băng phổ mà Ofcom đƣa thị trƣờng đƣợc liệt kê Kế hoach bổ sung cấu tổ chức phổ Trong dải 3.4-4.0GHz có hai giấy phép đƣợc truy cập cho phổ, Pipex UK Broadband sử dụng thiết bị WiMAX Chú ý Ofcom đƣa phổ sẵn có mà khơng có ép buộc cơng nghệ truy nhập đến băng tuân theo chuẩn giao diện khơng gian cụ thể (nhƣ WiMAX), băng WiMAX đƣợc sử dụng chuẩn giao diện không gian khác Ở Mĩ, giấy phép đƣợc định băng 2.3GHz 2.5GHz đƣợc sử dụng WiMAX tƣơng thích cơng nghệ khác mà sử dụng công nghệ tiền WiMAX (pre-WiMAX) đƣợc lắp đặt Băng 3.4-3.6GHz không sẵn có cho WiMAX Mĩ Tuy nhiên, băng 3.650-3.700GHz đƣợc ấn định cho dịch vụ di động cố định Vì thế, FCC lập kế hoạch để bán 90MHZ 1.72.1GHz, đƣợc sứ dụng cách đáng tin cậy ngƣời dành đƣợc giấy phép để cung cấp dịch vụ thông qua WiMAX nhƣ chuẩn công nghiệp đƣợc sửa đổi phép hoạt động dƣới 2GHz 3.3.3.5 Các giấy phép thừa nhận Ở Australia, ngƣời nắm giữ chủ yếu phổ băng 2.3GHz Austar (23022400MHZ), nhà cung cấp Pay TV, nhƣng không sử dụng phổ Telstra Unwired Australia giữ lƣợng đáng kể phổ Australia băng tần 62 Unwired giữ hay truy nhập vào phổ bao phủ phía đơng phía nam bờ biển Australia, vùng chiếm 95% dân cƣ Australia Personal Broadband Australia giữ giấy phép phổ băng 1900-1920MHz, sử dụng cơng nghệ iBurst khơng phải IEEE 802.16 Ở Canada, giấy phép đƣợc định cho hệ thống truy nhập không dây băng 2.3, 2.5 3.5GHz Phổ băng 2.3 3.5GHz đƣợc bán năm 2004 2005 Tổng số có 32 cơng ty đƣợc định 841 giấy phép Phổ băng 2.5GHz xuyên suốt hầu hết Canada đƣợc định vào 2000 Những ngƣời nắm giữ giấy phép bao gồm Inuksuk, SaskTel MAnitoba School Board Những ngƣời nắm giữ giấy phép khác băng tần bao gồm: Look TV, Image Wireless Skycable đƣợc cấp quyền để cung cấp dịch vụ phân phối đa điểm phƣơng tiện truy cập Internet hạn chế Các giấy phép đƣợc yêu cầu thêm tính mềm dẻo sách đƣợc xem xét Ở Pháp, có giấy phép đƣợc định cho Altitude Telecom Phổ đƣợc cấp phát tảng đến trƣớc đƣợc phục vụ trƣớc Ở Nhật, số lƣợng giấy phép không hạn chế cho băng 4.9/5.0GHz băng phải chia sẻ nhà khai thác sử dụng chức cảm nhận sóng mang Ở Hàn Quốc, dịch vụ viễn thông dựa điều kiện thuận lợi yêu cầu giấy phép nhà nƣớc KT, STK Hanaro Telecom đƣợc thông qua giấy phép cho dịch vụ WiBro 2.3GHz vào tháng 3, 2005 Ở Hungary có nhà khai thác sử dụng hệ thống FWA bao gồm WiMAX sở giấy phép toàn quốc băng 3410-3494MHz 3510-3594MHz Ở Hy Lạp, Một số tần số 5GHz đƣợc bán cho OTE công ty khác Tuy nhiên, giấy phép không cần thiết dành riêng cho cơng nghệ WiMAX Điểm qua tình hình số quốc gia giới việc triển khai quản lí WiMAX, ngồi cịn nhiều quốc gia khác bạn tham khảo thêm tài liệu liên quan 3.3.3.6 Phổ tính di động Khi ngƣời nói WiMAX nhƣ công nghệ đánh thủng, họ thƣờng quy vào ảnh hƣởng WiMAX phù hợp cho mạng truyền thơng di động cố định truyền thống WiMAX chứng tỏ tốt việc đánh thủng thoại truyền 63 thống cung cấp dịch vụ thoại di động cố định cho thuê bao liệu qua VoIP Một số nhà khai thác đƣờng dây cố định khơng có mạng di động riêng họ quan tâm đến công nghệ nhƣ cách để gia nhập thị trƣờng thoại di động mà ăn mòn khách hàng họ Các nhà khai thác di động, mặt khác phải cẩn thận với cơng nghệ mà khơng cung cấp tính tƣơng tác với mạng có đe dọa đến việc ăn mịn giá trị đầu tƣ lớn họ mạng 3G Thực tế, nhiều thành công WiMAX- biến thể di động đặc biệt- phụ thuộc vào việc bổ sung dịch vụ thoại qua WiMAX Trong chuẩn 802.16 hứa hẹn truy nhập liệu di động tốc độ cao, nhiều hạn chế nhiều nƣớc OECD cách sử dụng công nghệ băng phổ cho trƣớc Băng 5GHz đƣợc mở cho sử dụng không cấp phép số quốc gia nhƣng dải tần số cao phù hợp với truy nhập băng rộng cố định dịch vụ di động Do băng 5.725-5.825GHz phù hợp cho ISP không dây sở để đƣa truy nhập cố định điểm-đa điểm Dải tần số thứ hai đƣợc bao phủ chứng nhận WiMAX ban đầu băng tần 3.5GHz Các nhà điều tiết vô tuyến quốc tế định băng tần 3.4-3.6GHz cho dịch vụ tảng radar công suất cao hoạt động khắp giới băng tần Trong nhiều nƣớc OECD băng tần 3.5GHz đƣợc cấp phát cho sử dụng không dây cố định, điều tối ƣu cho sử dụng WiMAX đƣợc cấp phép Tuy nhiên, băng 3.5GHz bị giới hạn cho triển khai cố định nhiều nƣớc OECD khơng thể khai thác để đƣa dịch vụ để thay hoàn toàn thoại di động mà khơng có thay đổi điều tiết Ví dụ Thụy Điển, dải từ 3.4-3.6GHz đƣợc mở cho truy nhập không dây cố định không rõ ràng cơng nghệ nhƣng tính di động đƣợc cho phép tế bào.Các chuyển giao không ngắt quãng trạm gốc BS không đƣợc cho phép Vƣơng Quốc Anh có hạn chế tƣơng tự, băng 3.5GHz 5.8GHz bị giới hạn cho hoạt động cố định, nhà điều tiết, Ofcom làm việc để khắc phục hạn chế này.Các công nghệ hoạt động băng tần nơi mà hạn chế tính di động nơi đƣợc phục vụ cạnh tranh với dịch vụ DSL cáp di động Cuối băng tần 2.5GHz ( 2.3Ghz Hàn Quốc) đƣa hội cho thoại qua WiMAX nƣớc mà không dành sẵn băng tần, hay phần rộng lớn 64 cho dịch vụ khác Công nghệ băng rộng không dây Hàn Quốc đƣa tốc độ đủ nhanh để hỗ trợ VoIP đến ngƣời dùng thiết bị di động băng tần 2.3GHz Các nƣớc nhƣ Mĩ Mexico có phổ đƣợc cấp phép để hoạt động băng 2.5GHz mà đầy tiềm để sử dụng cho thoại Ở Mĩ, băng tần 2.5GHz đƣợc cấp phép để sử dụng công nghệ MMDS ngày sẵn dùng cho dịch vụ di động Các giấy phép băng tần đạt đƣợc công ty để xây dựng mạng WiMAX tƣơng lai Có ba dải phổ ban đầu đƣợc kiểm tra cho thiết bị WiMAX trạng thái điều tiết nhiều quốc gia mà thân chúng không giúp đỡ cho việc cung cấp thoại qua WiMAX di động (Vo-WiMAX) Các công nghệ WiMAX khơng đƣợc sử dụng cho nhiều nƣớc OECD băng tần 2.5GHz trừ WiMAX cuối đƣợc chấp nhận dƣới điều khiển IMT-2000 Tuy nhiên nhiều thành viên củ WiMAX Forum nhƣ Intel thúc đẩy nhà điều tiết để tăng thêm phổ sẵn có, cụ thể dải quanh 2GHz Sự quan tâm đặc biệt phổ dƣới 1GHz có giá trị cho băng rộng khơng dây với di chuyển từ truyền hình mặt đất tƣơng tự sang truyền hình số 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 3.4.1 Tình hình chung Hiện Việt Nam có bốn doanh nghiệp đƣợc Bộ Bƣu Viễn thơng cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX Tổng công ty bƣu viễn thơng VN (thử nghiệm WiMAX cố định Fixed di động Mobile), Tổng công ty truyền thông đa phƣơng tiện VTC (tập trung vào dịch vụ hình, ví dụ IPTV), Tổng cơng ty viễn thơng qn đội Viettel (WiMAX di động) Công ty cổ phần viễn thông FPT Telecom FPT đăng ký Fixed Mobile WiMAX nhƣng chi phí triển khai tốn kém, đối tƣợng ban đầu công ty khách hàng có thu nhập cao WiMAX với mạnh phủ sóng Internet rộng, khơng vào địa hình phẳng hay hiểm trở, nên phù hợp cho việc phổ cập Internet băng thông rộng miền đất nƣớc, kể vùng sâu, vùng xa Việt Nam WiMAX đƣợc coi công nghệ lý tƣởng cho tồn khu vực Đơng Nam Á , giúp nƣớc khu vực thực mục tiêu cấp thiết nhƣ: 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 65 tính, điện thoại di động, PDA vào năm 2007 WiMAX cố định có tốc độ tƣơng đƣơng với ADSL (256/512/1024/2048 ) không cần phải dây dẫn đến nhà thuê bao Ngƣời dùng đầu cuối cần mua thiết bị Indoor WiMAX (kích thƣớc modem ADSL), cắm dây mạng dùng đƣợc Internet tốc độ cao Ngồi ra, WiMAX cố định thay đƣờng truyền leased-line DN Bốn nhà cung cấp Việt Nam (VNPT, FPT, VTC Viettel) đƣợc cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX cố định, tần số 3,3GHz đến 3,4GHz Dự kiến, năm 2007, Bộ BCVT cấp phép cung cấp dịch vụ WiMAX di động WiMAX di động triển vọng lớn WiMAX Với công nghệ này, ngƣời dùng đầu cuối đƣợc 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, đƣợc tích hợp sẵn vào chip máy tính (kiểu nhƣ cơng nghệ Centrino Intel) Tuy nhiên, WiMAX công nghệ hoàn toàn Việt Nam, hệ thống phải đƣợc đầu tƣ xây dựng tồn Cịn mạng thơng tin di động lại có sẵn sở hạ tầng để triển khai dịch vụ kết nối Internet không dây Hiện chƣa 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 ngƣời sử dụng cịn cao, phần số lƣợng nhà sản xuất khơng nhiều Bên cạnh đó, khả linh hoạt (flexibility) WiMAX khiến cho việc chuẩn hố thiết bị khó đồng 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai Những ứng dụng công nghệ không dây băng rộng hệ đƣợc cung cấp thí điểm tháng (từ tháng đến tháng 12), sử dụng trạm phát khoảng 20 trạm kết nối dân dụng Bản ghi nhớ thực dự án đƣợc VDC, Intel USAID ký sáng Hà Nội Intel, Cơng ty Điện tốn truyền số liệu (VDC) Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) hợp tác với dự án kéo dài tháng công nghệ băng rộng không dây cố định đƣợc sử dụng Fixed WiMAX 802.16 - 2004 Rev.d với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz 66 Có 18 địa điểm Lào Cai đƣợc lựa chọn tham gia thử nghiệm gồm trƣờng học, số sở y tế, điểm bƣu điện văn hoá xã, ủy ban xã, doanh nghiệp vừa nhỏ gia đình nơng dân chƣa tiếp xúc với công nghệ đại Các dịch vụ đƣợc đƣa vào thử nghiệm thoại Internet tốc độ cao Dự án có tổng chi phí khoảng 500.000 - 600.000 USD, USAID hỗ trợ 250.000 USD Ông Vũ Hoàng Liên, Giám đốc VDC, cho biết: "Việc triển khai đồng với chƣơng trình Internet bƣu điện, Bƣu Viễn thơng xây dựng vào năm 1998, nhằm phát triển nhiều hội tiếp cận cơng nghệ nhƣ trung tâm văn hóa cho ngƣời dân địa phƣơng nhóm dân tộc thiểu số" Theo nhà cung cấp dịch vụ, chƣơng trình khác giai đoạn lập kế hoạch sử dụng vệ tinh để kết nối, mở rộng WiMAX đến vùng xa khó đến đƣờng Sự hợp tác phần chƣơng trình băng thơng rộng châu Á (Asian Broadband Campaign - ABC) Intel Hãng cung cấp kiến thức sâu rộng băng thông rộng không dây, công nghệ silicon dịch vụ công nghệ cho phủ, nhà quản lý thơng tin liên lạc, quan thuộc lĩnh vực giáo dục, y tế nông nghiệp nhƣ nhà cung cấp viễn thông nhằm giúp chuẩn bị thực thử nghiệm công nghệ WiMAX So với công nghệ có dây mạng khơng dây có chi phí thấp xây dựng nhanh hơn, nhà cung cấp dịch vụ linh động việc mang đến cho cộng đồng thiếu dịch vụ kinh tế tri thức đại toàn cầu với mức chi phí vừa phải Phương án thực 3.4.2.1 Lựa chọn tần số thiết bị WiMAX Lựa chọn tần số VNPT đƣợc MPT cho phép thử nghiệm khoảng: o Đoạn băng tần thứ nhất: 3335.5-3342.5MHz o Đoạn băng tần thứ hai: 3365.5-3392.5MHz o Phƣơng thức song công: FDD TDD Căn theo tài liệu thiết bị đƣợc lựa chọn thử nghiệm (Alvarion-BreezeMAX 3000) vào giải tần số VNPT đƣợc cấp, dự án thử nghiệm WiMAX lựa chọn thiết bị hoạt động giải tần số nhƣ sau: 67  Band F: Tx=3331-3335MHz; Rx=3381-3400Mhz  Độ rộng kênh truyền: 3.5MHz  Phƣơng thức song công: FDD Lựa chọn thiết bị WiMAX Lựa chọn thử nghiệm thiết bị hãng Alvarion có thƣơng hiệu BreezeMAX (theo khuyến nghị Intel kinh nghiệm VDC) BreezeMAX, mặt thƣơng mại đời từ 2004, đƣợc triển khai 130 nhà khai thác 30 quốc gia BreezeMAX giải pháp WiMAX thƣơng mại đƣợc chứng minh cao cấp lần đƣa CPE đƣợc trang bị chip WiMAX giao diện băng rộng Intel PRO/Wireless 5116 Đƣợc xây dựng từ tảng dựa chuẩn IEEE 802.16-2004, BreezeMAX hỗ trợ dịch vụ cố định, mang xách di động với đƣờng truyền tốt cho công nghệ di động WiMAX bật dựa chuẩn IEEE 802.16e BreezeMAX đƣợc thiết kế cho nhiều tần số băng tần cấp phép không cấp phép từ 2GHz đến 6GHz hoạt động hai chế độ song công FDD TDD Hệ thống với độ nhạy tuyệt vời công nghệ vô tuyến OFDM đứng đầu thị trƣờng, đủ mạnh để hoạt động điều kiện kênh truyền bất lợi đƣờng truyền khơng tầm nhìn thẳng Với cơng suất cao đƣợc hỗ trợ phân tập công nghệ anten thông minh, BreezeMAX cho phép sử dụng CPE tự lắp đặt nhà môi trƣờng thành thị đông đúc vùng ven thành thị Các CPE BreezeMAX đƣợc trang bị bở chip PRO/Wireless 5116 Intel phát dịch vụ truy nhập băng rộng đến phạm vi rộng khách hàng bao gồm vùng dân cƣ, tòa nhà văn phòng nhỏ, doanh nghiệp lớn vv 3.4.2.2 Sơ đồ triển khai thực tổng thể Hệ thống trạm gốc WiMAX đƣợc lắp đặt cột anten Bƣu điện tỉnh Lào Cai Tại đây, điểm truy nhập WiMAX đƣợc cấp đƣờng ADSL với tốc độ 8Mbps từ POP VDC Lào Cai Hệ thống cịn có NMS Server chạy phần mềm BreezeLITE để quản lí giám sát CPE Một Voice Gatway để chuyển lƣu lƣợng VoIP đến mạng PSTN ngƣợc lại Tín hiệu IP sau qua điểm truy nhập WiMAX đƣợc chuyển đổi thành tín hiệu sóng truyền đến CPE Các CPE sau nhận đƣợc tín hiệu sóng 68 WiMAX chuyển đổi thành tín hiệu IP cung cấp truy nhập Internet cho PC ứng dụng dựa Internet nhƣ VoIP Router+ Modem Switch FXO Điểm truy nhập Wimax PSTN FXO Voice Gatway NMS Server Wimax CPE Wimax CPE (Breeze LITE) Switch Switch IP SIP Phone IP SIP Phone PC PC Hình3.2 : Sơ đồ kết nối tổng thể 3.4.2.3 Triển khai trạm gốc (BS) Độ cao anten đặt độ cao 80m cột anten bƣu điện tỉnh Độ dài khoảng 200m Các công việc thực hiện: Lắp đặt anten BTS độ cao 80m cột anten Lắp đặt dây tín hiệu vào phịng máy Đảm bảo hệ thống nguồn UPS Cài đặt đƣờng trung kế Internet cho trạm BTS, phối hợp thực bên Cài đặt hệ thống Mail server Cài đặt hệ thống VoIP Cài đặt hệ thống NMS 69 Router+ Modem 117m ADSL Internet upload: 1Mbps 34Mbps Switch DSLAM/BRAS Anten nhiều hướng Wimax 80m Download: 8Mbps FXO PSTN FXO Voice Gatway NMS Server Điểm truy nhập Wimax 90m (Breeze LITE) Hình 3.3: Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 3.4.2.4 Triển khai đầu cuối Tại điểm đầu cuối, thiết bị cho ngƣời dùng gồm hai phần: Khối trời: Anten lắp trời, hƣớng tháp anten Bƣu điện Tỉnh Anten nằm tầm nhìn thẳng LOS khơng tầm nhìn thẳng NLOS Ngồi ra, nguồn ni cho thiết bị ngồi trời đƣợc đƣa qua đƣờng cáp tín hiệu CAT5 nên thuận tiện cho việc lắp đặt Khối nhà: Đƣợc đặt nhà ngƣời dùng đầu cuối Thiết bị có chức nhƣ Router Thiết bị trời thiết bị nhà đƣợc kết nối với dây cáp truyền tín hiệu điện (theo chuẩn CAT5) Thiết bị nhà đƣợc nối với Switch sau đƣợc nối tới máy tính thiết bị điện thoại VoIP 70 Anten Wimax (ODU) Sóng Wimax Wimax CPE (IDU) Switch IP SIP Phone PC PC PC Hình 3.4: Sơ đồ kết nối đầu cuối ( End-User) 3.4.2.5 Phương án triển khai ứng dụng VoIP Ứng dụng VoIP đƣợc thử nghiệm triển khai cách độc lập với thiết bị mạng truyền dẫn WiMAX Việc ứng dụng VoIP đƣợc triển khai cách độc lập có ý nghĩa quan trọng với lí do: Khi WiMAX đƣợc triển khai thành dịch vụ WiMAX CPE nhà sản xuất thiết bị khác sản xuất, phụ thuộc thiết bị khó cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng WiMAX nhƣ VoIP Về mơ hình ứng dụng đầu cuối đƣợc trang bị một vài điện thoại IP điện thoại cầm tay IP Các máy điện thoại đƣợc đánh số nội gọi lẫn Khi máy điện thoại IP thực gọi đến thuê bao PSTN bấm số mở rộng sau bấm số cần gọi Khi thuê bao từ PSTN, di động muốn gọi đến điện thoại IP trƣớc hết cần quay số đến hai đƣờng đƣợc kết nối với Voice Gatway, sau bấm số điện thoại IP cần gọi Tại Lào Cai Tại Lào Cai Voice Gatway Wimax CPE FXO Điểm truy nhập WiFi FXO Sóng Wimax Điểm truy nhập Wimax Phía trạm gốc Internet Điện thoại cầm tay Wimax CPE Điện thoại Tại Phía người dùng đầu cuối Chuyển mạch mềm SIP Hình 3.5: Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP 71 Cơ chế làm việc mạng VoIP dự án thử nghiệm nhƣ sau: Tại VDC đặt SIP Server (phần mềm thiết bị phần cứng USAID trang bị), SIP Server có nhiệm vụ trao đổi tín hiệu gọi quản lí thuê bao điện thoại IP Phần mềm đƣợc cung cấp với giấy phép sử dụng năm Khi điện thoại IP muốn gọi lẫn muốn gọi mạng PSTN truy nhập đến SIP Server để biết đƣợc địa IP đích đến, sau hai thiết bị gọi đƣợc gọi làm việc trực tiếp lẫn thơng qua giao thức RTP theo mơ hình ngang hàng Số lƣợng thuê bao VoIP không 40 thuê bao Số lƣợng đƣờng thoại kết nối tới mạng PSTN đƣờng Các đƣờng PSTN làm trung kế đƣợc cấu hình cho phép sử dụng cho gọi nội tỉnh Lao Cai hai chiều Bên cạnh thiết bị điện thoại IP SIP, dự án tiến hành thử nghiệm máy điện thoại cầm tay WiFi VoIP Đây thiết bị cầm tay, kết nối tới điểm truy nhập WiFi để thiết lập gọi VoIP Vì ứng dụng VoIP ứng dụng nhạy cảm thời gian nên việc áp dụng công nghệ WiMAX WiFi để chạy ứng dụng hội tốt để thử nghiệm tích hợp cơng nghệ thoại qua kết nối khơng dây 72 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu cơng nghệ WiMAX từ đƣa Nhìn tổng quan chi tiết kĩ thuật, đặc điểm lớp vật lí PHY lớp MAC công nghệ Bên cạnh khả ứng dụng WiMAX vùng khác khó khăn trƣớc cạnh tranh công nghệ khác Truy nhập băng rộng nói chung WiMAX nói riêng ngày trở nên cần thiết mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ Vì việc cải thiện phát triển công nghệ điều thiết yếu Đặc biệt WiMAX vấn đề bảo mật mở nhiều thách thức đòi hỏi nhà nghiên cứu bổ sung nâng cấp để mang lại an tồn cho mạng sử dụng WiMAX cơng nghệ mới, việc khai thác ƣu điểm nhƣ hạn chế khuyết điểm để ứng dụng phù hợp cho mơi trƣờng cụ thể mục tiêu nhiệm vụ hàng đầu Về bản, nội dung đƣợc giới thiệu đồ án cụ thể nhƣ sau: Chƣơng I giới thiệu chung công nghệ truy nhập băng rộng nói chung, q trình phát triển, cơng nghệ chủ chốt nhƣ tổ chức hãng hàng đầu giới nghiên cứu khai thác mạng, cung cấp thiết bị Ở chƣơng trình bày nét chuẩn nhƣ IEEE 802.16 - 2001, IEEE 802.16a - 2003, IEEE 802.16c - 2002 Cuối so sánh WiMAX với WIFI Chƣơng II vào giới thiệu WiMAX di động, trình đời khái niệm WiMAXdi động, sau tập trung chi tiết vào đặc điểm lớp vật lí, lớp MAC với chi tiết kĩ thuật cụ thể nhƣ sử dụng công nghệ OFDM cho cố định SOFDMA cho di động, đặc điểm giao thức lớp bảo mật, lớp vô quan trọng mang lại tính an tồn cho mạng, hạn chế lớp bảo mật đƣa giải pháp cho Ở mảng di động cố định địi hỏi cơng nghệ vơ tuyến khác đặc biệt với lĩnh vực di động yêu cầu khắt khe nhằm trì kết nối liên tục di chuyển Chƣơng III Phần đầu tóm lƣợc đặc điểm WiMAX, thời thách thức Đặc biệt so sánh WiMAX Wi-Fi công nghệ truy nhập băng rộng không dây phát triển có nhiều tiềm năng, rút ƣu khuyết 73 điểm công nghệ để nhằm tối ƣu môi trƣờng phù hợp Mặt khác, WiMAX tồn hai chuẩn cho hai mảng khác nhau, mảng di động mảng cố định đƣa so sánh hai chuẩn nhằm rút hƣớng phát triển cho WiMAX Vì khả kiến thức thân cịn nhiều hạn chế nên sau thời gian tìm hiểu, nội dung mà em đƣa khóa luận chƣa thật đầy đủ cịn nhiều thiếu sót Em chƣa đƣa đƣợc cách đầy đủ đặc điểm kĩ thuật WiMAX, chƣa đƣa đƣợc hiệu WiMAX, cụ thể định hƣớng phát triển tƣơng lai, Vì sau tham khảo khóa luận mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy cô giáo nhƣ bạn sinh viên để giúp em hồn thiện mặt kiến thức nhƣ đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy cô giáo tạo điều kiện tốt để em hồn thành khóa luận thời gian sớm với nội dung kiến thức đầy đủ Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn Nguyễn Văn Cƣờng góp ý, giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Vũ Hoàng An 74 Tài liệu tham khảo Tài liệu: Abdallah(2009), Broad Brand Access Network, New York, Publishing Company Springer Nguyễn Văn Đức(2006), Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM, Hà Nội, Khoa học kĩ thuật, Intel(2004), A Technical Overview and Comparison of WiMAX and 3G Technologies, Technical White Paper T.S Phạm Công Hùng(2007), Giáo trình thơng tin di động ,Hà Nội, Khoa học kĩ thuật Syed Ahson(2008), WiMAX Standards and Sercurity, Ohio, CRC Press John Wiley and Sons(2007),WiMAX Technology for Boardband Wireless Access,New Jersey, NXB Wiley, Website: https://www.tutorialspoint.com https://www.wikipedia.org https://www.computerweekly.com http://www.WiMAXforum.org https://www.rohde-schwarz.com https://voer.edu.vn http://www.taichinhdientu.vn http://www.cuctanso.vn dantri.com.vn 10 https://www.aptechvietnam.com.vn Và số nguồn khác ... đề kết luận Bài nghiên cứu gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan WiMAX Chƣơng 2: Tìm hiểu WiMAX di dộng Chƣơng 3: Triển khai WiMAX CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 1.1 Giới thiệu WiMAX WiMAX tên viết tắt... So sánh Wi-Fi WiMAX 15 CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu chung WiMAX di động (Mobile WiMAX) giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng băng rộng khơng dây cố định nhờ... Nghiên cứu WiMAX , tiềm khả triển khai công nghệ tƣơng lai 2.2 Mục tiêu cụ thể  Tìm hiểu tổng quát WiMAX để có hiểu biết định  Tìm hiểu cách mà WiMAX vận hành hoạt động  Các tiềm để triển khai WiMAX