Tìm hiểu mạng không dây wimax mô hình triển khai ứng dụng tại việt nam

LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta đang sống trong thời đại mới, thời đại phát triển rực rỡ của công nghệ thông tin.Công nghệ thông tin đã ở một bước phát triển cao đó là số hoá tất cả những dữ liệu thông tin và đồng thời kết nối chúng lại với nhau.Những công cụ và sự kết nối của thời đại kỹ thuật số cho phép con người dễ dàng thu nhập, chia sẻ thông tin.Chưa hết, sự tác động với truyền thông đa phương tiện (Multimedia ) đặc biệt là mạng toàn cầu internet đã làm cuộc sống chúng tat hay đổi mạnh mẽ.Người ta đang nói đến một chính phủ điện tử, nền kinh tế tri thức…tất cả thể hiện một thời kì bùng nổ nhu cầu trao đổi thông tin giữa con người với nhau. Đó là nhu cầu đồng thời chứng tỏ sự phát triển của khoa học kỹ thuật loài người. Để thực hiện nhiệm vụ trao đổi thông tin, công nghệ máy tính đã phát triển nhanh chóng, trong đó công nghệ mang truyền dẫn thông tin cũng tiến tới những thành tựu to lớn phục vụ cho loài người. Chúng ta đã quá quen với khái niệm mạng máy tính, mạng LAN, MAN, mạng không dây WIFI, để đáp ứng nhu cầu truy nhập mạng của mọi người tại nhiều nơi khác nhau, những năm gần đây đã phát triển công nghệ mạng mới công nghệ WIMAX với tiêu chí mạng mọi lúc mọi nơi, WIMAX đang là tâm điểm chú ý của nhiều chuyên gia kỹ thuật trong nghành công nghệ thông tin. Công nghệ WIMAX dùng sóng vô tuyến trong xây dựng giải pháp mạng hiện đại.Với giá thành và tính ổn định cao, giải pháp mạng không dây WIMAX sẽ là một trong những xu hướng tất yếu để mở rộng, và thay thế dần mạng LAN truyền thống sử dụng kết nối cáp, WIMAX hỗ trợ cho nhiều thiết bị ứng dụng dựa trên tiêu chuẩn TCP/IP và việc kết nối mạng được thực hiện bất cứ nơi đâu trong vùng phủ sóng. Đồng thời, một trạm phát sóng có thể cho phép hỗ trợ nhiều kết nối cũng như thiết bị truy xuất. Việc ứng dụng công nghệ WIMAX vào hạ tầng mạng sẽ giúp sử dụng, kết nối Internet tốc độ cao không còn là chuyện xa vời, hiếm hoi đối với những nơi hẻo lánh mà khả năng kéo cáp gặp nhiều khó khăn.Góp phần thu hẹp khoảng cách giữa nông thôn và thành thị trong việc chiếm lĩnh thông tin. Với sự chỉ bảo tận tình của thầy LÊ ĐÌNH CÔNG, cũng như sự nỗ lực học hỏi, tìm tòi nghiên cứu của bản thân, em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu Công nghệ mạng không dây WiMAX, mô hình triển khai ứng dụng tại Việt Nam”. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương: Chương I: Giới thiệu tổng quan về mạng không dây WiFi – WiMAX và các tiêu chuẩn Chương II: Nghiên cứu về lớp MAC và PHY của chuẩn IEEE 802.16-REVd Chương III: Nghiên cứu các kỹ thuật cơ bản của công nghệ mạng truy nhập băng rộng không dây cố định Chương IV: Trình bày mô hình triển khai ứng dụng mạng không dây WiMAX vào Việt Nam. Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng bản đồ án này cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót, do kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo và tất cả các bạn để em hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình. Với tấm lòng trân trọng nhất, em xin chân thành cảm ơn những người đã tạo điều kiện, giúp đỡ, chỉ bảo cho em hoàn thành đồ án này. Vinh , tháng 05 năm 2010. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài: “Tìm hiểu mạng không dây WiMAX, mô hình triển khai ứng dụng tại Việt Nam”. Nội dung đồ án gồm 4 chương: CHƯƠNG I: Giới thiệu tổng quan về mạng không dây,các chuẩn trong mạng WLAN-WiFi, các chuẩn sử dụng trong mạng WiMAX, so sánh các chuẩn WiFi- WiMAX. CHƯƠNG II: Nghiên cứu về các lớp MAC và lớp PHY của chuẩn IEEE 802.16- REVd. - Lớp PHY: Sử dụng phương pháp điều chế 256 point FFT OFDM, nó sẽ tạo ra những sự hỗ trợ cho việc xây dựng các địa chỉ mạng đa đường trong môi trường LOS ở vùng Outdoor và NLOS. Hỗ trợ truy nhập TDD và FDD. - Lớp MAC: Bao gồm 3 lớp con: lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ, lớp con MAC phần chung và lớp con bảo mật. Giữa lớp PHY và MAC là lớp con hội tụ truyền TC. CHƯƠNG III: Đi sâu nghiên cứu các kĩ thuật cơ bản của công nghệ mạng truy nhập mạng không dây cố định CHƯƠNG IV: Trình bày mô hình triển khai ứng dụng mạng không dây WiMAX vào Việt Nam, tham khảo tại công ty điện toán và truyền số liệu VDC. Các mô hình cung cấp dịch vụ cho người dung là tổ chức hay cá nhân riêng lẻ.Mô hình thử nghiệm tại Lào Cai và một số địa phương khác MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY .1 1.1. Công nghệ WiFi…………………………………………………… . 2 1.2. Công nghệ WiMAX 5 1.3. Các chuẩn dành cho WiFi và WiMAX…………………………………… .9 CHƯƠNG II: LỚP PHY VÀ MAC CỦA CHUẨN IEEE 802.16-REVd .15 2.1. Lớp vật lý PHY 17 2.2. Lớp MAC .21 2.2.1. Lớp con hội tụ chuyên biệt về dịch vụ .22 2.2.2. Lớp con phần chung .23 2.2.3. Lớp con bảo mật .29 2.3. Lớp con hội tụ truyền .31 CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY CỐ ĐỊNH .33 3.1. Các dải tần số trong truy nhập không dây cố định (FBWA) 33 3.2. Topo mạng FBWA .35 3.3. Cấu trúc mạng điểm-đa điểm (PMP) .35 3.4. Tầm nhìn thẳng trong mạng điểm-đa điểm (PMP) 37 3.5. Điều chế và mã hóa 38 3.5.1. Các phương pháp điều chế đơn sóng mang .39 3.5.2. Điều chế đa sóng mang sử dụng OFDM 43 3.5.3. Các phương pháp mã hóa .46 3.6. Đa truy nhập và song công .47 3.6.1. Các phương pháp song công 47 3.6.2. Các phương pháp đa truy nhập 48 3.7. Kỹ thuật trải phổ 49 3.7.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS .49 3.7.2. Trải phổ nhảy tần FHSS .51 3.7.3. So sánh DSSS và FHSS .52 3.8. Vấn đề bảo mật 53 3.9. Anten 54 3.9.1. Các đặc tính và tham số của anten .54 3.9.2. Vùng phủ sóng của anten trạm gốc 55 3.9.3. Anten của CPE .56 3.9.4. Hệ thống anten nâng cao 56 CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI MẠNG BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY CỐ ĐỊNH TẠI VIỆT NAM .58 4.1. Định hướng thiết kế .58 4.2. Mô hình kết nối 61 4.2.1. Mô hình kết nối tổng quát 61 4.2.1.1. Trạm phát sóng cơ sở WiMAX-BTS 62 4.2.1.2. Trung tâm quản lý . 65 4.2.1.3 Phương pháp đấu nối tập trung các WiMAX-BTS về trung tâm quản lý 67 4.2.2. Khả năng tích hợp với hệ thống hiện tại 70 4.3. Mô hình ứng dụng 73 4.3.1. Mô hình ứng dụng cho người dùng là khách hàng riêng lẻ 73 4.3.2. Mô hình ứng dụng cho khách hàng là tổ chức .76 4.4 Tình hình thực tế .79 KẾT LUẬN 81 TÀILIỆUTHAMKHẢO .82 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3G AAA ACK ADSL ARQ ASK ATM AP BER BPSK BS BTS BSS BT CCK CPE CSMA 3 rd Genne ration (of Mobile networks) Authentication Authority and Accounting Acknowledgement Asymmetric Digital Subcriber Line Automatic Repeat Request Amplitude Shift Keying Asynchronouns Transfer Mode Access Point Bit Error Rate Binary Phase Shift Keying Base Station Base Transmit Station Basic Service Set Bandwidth-Time product Complementary Code Keying Customer Premise Equipment Carrier Sense Multiple Access Mạng di động thế hệ thứ 3 Nhận thực, cấp quyền và tính cước Xác nhận Đường dây thuê bao số không đối xứng Tự động lặp lại yêu cầu Khóa dịch chuyển biên độ Phương thức truyền dẫn đồng bộ Điểm truy nhập Tỷ số lỗi Khóa dịch pha nhị phân Trạm gốc Trạm phát sóng gốc Bộ dịch vụ cơ sở Tính thời gian-độ rộng băng tần Khóa mã bổ sung Thiết bị người dùng Đa truy nhập cảm ứng sóng mang CSMA/CA CTS DBPSK DIFR DS DSM DSS DSSS ESS ETSI FBWA FEC FDD FDMA FHSS FSK GSM CSMA with Collision Avoidance Clear To Send Differential BPSK Diffused InfraRed Distribution System Distribution System Medium Distribution System Service Direct Sequence Spectrum Spread Extended Service Set Europen Telecom Standard Institute Fixed Broandband Wireless Access Forward Error Correction Frequence Division Duplexing Frequence Division Multiple Access Frequence Hopping Spectrum Sppread Frequence Shift Keying Global System for Mobile communications CSMA tránh xung đột Xóa để phát khóa dịch pha nhị phân vi sai Hồng ngoại khuyếch tán Hệ thống phân phối Phương tiện hệ thống phân phối Dịch vụ hệ thống phân phối Trải phổ chuỗi trực tiếp Bộ dịch vụ mở rộng Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Truy nhập băng rộng không dây cố định Sửa lỗi tiên tiến Song công phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Trải phổ nhảy tần Khóa dịch chuyển tần số Hệ thống thông tin toàn cầu cho điện thoại di động Hiper LAN IEEE IFS IP ITU ISM ISO LAN LLC LOS MAC MAN MIMO MPDU MSDU NIC NLOS OFDM OFDMA High Performan ce LAN Institute of Electrical and Electronic Engineers InterFrame Space Internet Protocol International Telecommunication Union Industry Science Medicine International Organization for Standardization Local Area Network Logical Link Control Line-Of-Sight Medium Access Control Metropolitan Area Network Multiple-Input, Multiple- Output MAC Protocol Data Unit MAC Service Data Unit Network Interface Card Non-Line-Of-Sight Orthogonal Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiple Access LAN chất lượng cao Hiệp hội các kỹ sư điện và điện tử Khoảng cách giữa các khung Giao thức Internet Tổ chức viễn thông thế giới Băng tần công nghiệp, kỹ thuật và y tế Tổ chức quốc tế chuyên về các tiêu chuẩn Mạng cục bộ Lớp điều khiển liên kết vật lý Phương thức truyền vô tuyến theo tầm nhìn thẳng Điều khiển truy nhập môi trường Mạng khu vực đô thị Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra Khối dữ liệu giao thức MAC Khối dữ liệu dịch vụ MAC Card giao tiếp mạng Không theo tầm nhìn thẳng Ghép phân chia tần số trực giao Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OSI PDA PHY PMP PSK PSTN PTP QAM QoS QPSK RTS SS TDD TDM TDMA TCP WLAN WMAN Open Systems Interconnection Personal Digital Assistance Physical Point-to-multipoint Phase Shift Keying Public Switched Telephone Network Point-to-point Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Request To Send Subcriber Station Time Division Duplexing Time Division Multiplexing Time Division Multiple Access Transmission Control Protocol Wireless Local Area Network Wireless Metropolitian Area Network Quan hệ giữa các hệ thống mở Thiết bị hỗ trợ cá nhân kỹ thuật số Lớp vật lý Điểm-Đa điểm Khóa dịch chuyển pha Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Điểm-điểm Phương pháp điều chế biên độ cầu phương Chất lượng dịch vụ Khóa dịch chuyển pha cầu phương Yêu cầu gửi Trạm thuê bao Song công phân chia theo thời gian Sự truyền dồn kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Giao thức điều khiển truyền dẫn Mạng vô tuyến cục bộ Mạng vô tuyến khu vực đô thị Đồ án tốt nghiệp Công nghệ WiMAX CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ CÁC TIÊU CHUẨN IEEE Ngày nay không ai có thể phủ nhận vai trò của mạng máy tính và ưu điểm của nó, với nhu cầu ngày càng cao của con người cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật.Con người được sử dụng những dịch vụ ngày càng chất lượng hơn. Một trong số đó là sự phát triển của mạng không dây, đem đến cho người sử dụng dịch vụ internet, Email, … mọi lúc mọi nơi,trong đó có thể kể đến các mạng không dây như WPAN, WLAN, WMAN, WWAN…Mỗi mạng không dây gắn với những tiêu chuẩn khác nhau của IEEE : IEEE 802.15 - Bluetooth WAN MAN LAN PAN ETSI HiperPAN IEEE 802.11 - WirelessLAN ETSI HiperLAN IEEE 802.16 - WirelessMAN ETSI HiperMAN & HIPERACCESS IEEE 802.20 (proposed) 3GPP, EDGE (GSM) IEEE 802.15 - Bluetooth WAN MAN LAN PAN ETSI HiperPAN IEEE 802.11 - WirelessLAN ETSI HiperLAN IEEE 802.16 - WirelessMAN ETSI HiperMAN & HIPERACCESS IEEE 802.20 (proposed) 3GPP, EDGE (GSM) Hình 1.1: Tổng quan về các mạng không dây - Mạng PAN – Personal Area Network: Chuẩn WPAN được ứng dụng trong phạm vi gia đình, hoặc trong xung quanh của một cá nhân, tốc độ truyền dẫn trong nhà có thể đạt 480MB/giây trong phạm vi 10m. SVTH : Hoàng Đình Đoàn –Lớp 46K-ĐTVT 1