Nghiên cứu công nghệ wimax và khả năng triển khai trên thực tế

621.382 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG đồ án tốt nghiệp đại học ti: NGHIấN CU CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI TRÊN THỰC TẾ Ngườ ng d n n v nt c p : ThS Hồ Sỹ Phương n : Nguyễn Huy Hoàng : 50K1 - ĐTVT Mã số sinh viên : 0951085678 NGHỆ AN - 2014 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU TĨM TẮT ĐỒ ÁN DANH MỤC BẢNG, HÌNH Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WIMAX 1.1 Khái niệm WiMAX 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Các chuẩn WiMAX [5] 1.3.1 Chuẩn IEEE 802.16-2001 1.3.2 Chuẩn IEEE 802.16a 1.3.3 Chuẩn IEEE 802.16-2004 1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16e 1.4 Phổ WiMAX 1.4.1 Băng tần đăng ký 1.4.2 Băng tần không đăng ký 5GHz 1.4.3 Các băng tần đề xuất cho WiMAX giới 1.4.4 Các băng tần Việt Nam có khả dành cho WiMAX [8] 1.5 Hoạt động WIMAX [4] 1.6 Ưu điểm, nhược điểm WIMAX [11] 10 1.6.1 Ưu điểm WIMAX 10 1.6.2 Hạn chế, nhược điểm WiMAX 11 1.7 Các mơ hình WIMAX [6] 11 1.7.1 Mơ hình WIMAX di động 11 1.7.2 Nền tảng OFDMA 14 1.7.3 SOFDMA (OFDMA theo tỉ lệ) 16 1.7.4 Quản lí tính di động 17 1.7.5 Tái sử dụng tần số 19 1.7.6 Mơ hình WiMAX cố định 21 1.8 So sánh WiMAX với WiFi 3G 23 1.8.1 WiFi 23 1.8.2 Thế hệ thông tin di động thứ (3G) 24 Kết luận chương 26 Chương CÁC KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG MẠNG WIMAX VÀ KIẾN TRÚC MẠNG WIMAX 27 2.1 Kỹ thuật điều chế OFDM [10] 27 2.1.1 Khái niệm 27 2.1.2 Khoảng cách sóng mang OFDM 29 2.1.3 Số lượng sóng mang 29 2.1.4 Các ưu điểm nhược điểm kĩ thuật OFDM 30 2.1.5 Nguyên lý OFDM 30 2.1.6 Thu phát tín hiệu OFDM 32 2.1.7 Khoảng bảo vệ (Guard Interval) 33 2.1.8 Điều chế tín hiệu OFDM 34 2.2 Kĩ thuật OFDMA cho mạng WIMAX [2] 36 2.2.1 Nguyên lý 37 2.2.2 Những đặc tính vượt trội 38 2.2.3 Các giao thức OFDMA 39 2.2.4 Cấu trúc ký hiệu OFDMA phân kênh 40 2.2.5 OFDMA theo tỉ lệ (scalable) 42 2.2.6 Cấu trúc khung TDD 43 2.2.7 Tổng quát khung (Frame) 44 2.3 Các công nghệ vô tuyến cải tiến Wimax [1] 46 2.3.1 Phân tập thu phát 46 2.3.2 Hệ thống anten thích ứng AAS 47 2.4 Kiến trúc mạng WIMAX [8] 48 2.4.1 Kiến trúc bảo mật WiMAX 48 2.4.2 Kiến trúc mạng Wimax [4] 52 2.4.3 Quá trình vào mạng [5] 55 Kết luận chương 57 Chương NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX 58 3.1 Các vấn đề kĩ thuật cần quan tâm thiết kế mạng WiMAX 58 3.1.1 Mơ hình triển khai WiMAX với u cầu truy cập di động [10] 58 3.1.2 Mơ hình triển khai WiMAX với yêu cầu truy cập cố định [9] 59 3.1.3 Các vấn đề kỹ thuật cần quan tâm thiết kế triển khai mạng WiMAX 60 3.1.4 Quản lý di động (Đối với ứng dụng Mobile WiMAX) [10] 71 3.2 Ứng dụng WiMAX [8] 75 3.2.1 Mạng đô thị (MAN-Metropolitan Are Networks) 76 3.2.2 Truy cập Internet tốc độ cao Last Mile DSL không dây 77 3.2.3 Backhaul 79 3.2.4 Những ứng dụng khác 80 Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 LỜI MỞ ĐẦU Khi giới bước vào kỷ nguyên Internet, thiết bị di động truyền tải thơng tin băng rộng có nhiều công nghệ nghiên cứu, thử nghiệm vào sử dụng Trong vài năm lại đây, bùng nổ WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – tên thương mại chuẩn 802.16 với nghĩa khả tương tác toàn cầu với vi ba – tạo quan tâm lớn người ngành quan chuyên môn Là công nghệ vơ tuyến tiên tiến, WiMAX có đặc điểm vượt trội khả truyền dẫn tốc độ cực cao, chất lượng dịch vụ tốt, an ninh đảm bảo, dễ dàng lắp đặt…chính phát triển nhanh chóng WiMAX tất yếu Đứng trước thực tế đó, Wimax đời nhằm cung cấp phương tiện truy cập Internet khơng dây tổng hợp thay ADSL Wi-Fi Với nhiều ưu điểm vượt trội tốc độ truyền dẫn cao, phạm vi phủ sóng rộng, chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ cố định di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép… theo đánh giá chun gia Wimax nhanh chóng vượt qua cơng nghệ có Wi-Fi hay 3G Chính điều đó, em nhận thấy WiMAX cơng nghệ có tiềm với khả phát triển vững lâu dài…cho nên em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp “Nghiên Cứu Công Nghệ WiMAX Và Khả Năng Triển Khai Trên Thực Tế” Đồ án gồm chương: Chương Tổng quan hệ thống WiMAX, Chương Các kỹ thuật sử dụng mạng WiMAX Kiến trúc mạng WiMAX, Chương Ứng dụng mạng WiMAX Những nội dung kiến thức tài liệu tổng hợp nghiên cứu mà em tìm hiểu đúc rút thời gian học trường thời gian nghiên cứu làm đồ án Do thời gian không cho phép kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp thầy cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa, đặc biệt giảng viên hướng dẫn ThS Hồ Sỹ Phương, hướng dẫn tận tình cho em thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày cách tóm tắt tổng quan hệ thống mạng WiMAX, đặc điểm kỹ thuật xem xét điểm khác Wimax với Wifi cơng nghệ 3G Phần tiếp trình bày kỹ thuật sử dụng mạng WiMAX kiến trúc mạng WiMAX công nghệ cải tiến Wimax Phần cuối đồ án tìm hiểu vấn đề kĩ thuật cần quan tâm triển khai thiết kế mạng WiMAX, ứng dụng WiMAX thực tế xu hướng phát triển WiMAX thời gian tới ABSTRACT This thesis presents a brief overview of the WiMAX network specifications consider the basic fundamental difference between Wifi and Wimax with 3G technology The next section presents the techniques used in the WiMAX network and WiMAX network architecture and technology improvements in WiMAX Last part of the scheme to find out about the technical issues to consider when deploying WiMAX network design and application of WiMAX in practice and development trend in the future of WiMAX DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh chuẩn IEEE 802.16 Bảng 1.2 Các tham số SOFDMA 17 Bảng 1.3 So sánh WiMAX di động 3G 25 Bảng 2.1 Tham số vật lý OFDMA 39 Bảng 2.2 Các thông số S-OFDMA 43 Bảng 3.1 Phân bổ tần số cho công nghệ không dây 61 DNH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình mạng WiMAX Hình 1.2 Cấu trúc liên mạng Hình 1.3 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 12 Hình 1.4 Ấn định khe thời gian OFDM 16 Hình 1.5 Ấn định khe thời gian OFDMA 16 Hình 1.6 Cấu trúc khung nhiều vùng 20 Hình 1.7 Tái sử dụng tần số phần 21 Hình 1.8 Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định 22 Hình 2.1 So sánh phổ tần OFDM với FDM 27 Hình 2.2 Các sóng mang trực giao với 28 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống OFDM 31 Hình 2.4 Phổ sóng mang OFDM 31 Hình 2.5 Sơ đồ khối điều chế tín hiệu băng gốc OFDM 32 Hình 2.6 Sơ đồ biến đổi thu phát tín hiệu OFDM 33 Hình 2.7 Khoảng bảo vệ tín hiệu OFDM 33 Hình 2.8 Biến đổi FFT 34 Hình 2.9 Minh họa việc chèn CP 35 Hình 2.10 Cấu trúc sóng mang OFDM 36 Hình 2.11 Sự xếp theo hai chiều OFDMA 37 Hình 2.12 Sự so sánh OFDM OFDMA 38 Hình 2.13 Cấu trúc sóng mang OFDMA 41 Hình 2.14 Kênh phân tập tần số DL 41 Hình 2.15 Cấu trúc tile cho UL PUSC 42 Hình 2.16 Cấu trúc khung 802.16e OFDMA 44 Hình 2.17 Cấu trúc khung OFDMA 45 Hình 2.18 Mơ hình kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 49 Hình 2.20 Kiến trúc mạng Wimax 53 Hình 2.21 Cấu hình điểm-đa điểm mạng WiMAX 54 Hình 2.22 Cấu hình Mesh mạng WiMAX 54 Hình 2.23 Quy trình vào mạng 56 Hình 3.1 Hai chế độ song công TDD FDD 62 Hình 3.2 Mơ hình tái sử dụng tần số 65 Hình 3.3 Phân đoạn tái sử dụng tần số site gồm cell 66 Hình 3.4 Vùng phủ sóng Sector Antenna 67 Hình 3.5 Vùng phủ sóng Omni Antenna 67 Hình 3.6 Cơng nghệ tạo chùm tia đơn 68 Hình 3.7 Mã hóa khơng gian – thời gian 69 Hình 3.8 Hệ thống Anten MIMO 70 Hình 3.9 Chuyển giao cứng HHO 73 Hình 3.10 Chuyển trạm gốc nhanh (FBSS) 74 Hình 3.11 Chuyển giao phân tập MDHO 75 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS adaptive antena system Hệ thống anten thích nghi AK Authorization key Khố Cấp phép BS Base station Trạm gốc BW Bandwidth Băng thông BWA Broadband wireless access Truy nhập không dây băng rộng CDMA code division multiple access Đa truy nhập chia mã CP Cyclic Prefix Tiền tố Tuần hoàn CPE Customer Premise Equipment Thiết bị đầu cuối thuê bao CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Thủ tục cấu hình chủ khơng cố định DL Downlink Hướng xuống FEC Forward Error Correction Mã hóa sử lỗi trước FBSS Fast Base Station Switching Chuyển đổi trạm gốc nhanh FDD Frequency division duplex Song công chia tần số FEC Forward error correction Sửa lỗi hướng FFT Fast Fourier transform Biến đổi Fourier nhanh FWA Fixed wireless access Truy nhập không dây cố định HHO Hard Handoff Chuyển vùng cứng IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức kỹ sư thiết kế Internet IFFT Inversion Fast Fourier transform Biến đổi Fourier ngược nhanh phủ sóng nhiều trạm gốc Chế độ Idle Mode làm lợi cho MS cách loại bỏ yêu cầu chuyển giao (handoff) hoạt động bình thường khác, làm lợi cho mạng trạm gốc cách loại bỏ giao diện vô tuyến lưu lượng chuyển giao (handoff) từ MS không hoạt động cung cấp phương pháp đơn giản để báo cho MS lưu lượng DL xử lý b Chuyển giao Có ba phương pháp chuyển giao chuẩn 802.16e hỗ trợ - Chuyển giao cứng (Hard Handoff – HHO), Chuyển trạm gốc nhanh (Fast Base Station Switching – FBSS) Chuyển giao phân tập vĩ mô (Macro Diversity Handover – MDHO) - Hard Handoff - chức chuyển vùng dạng “phá vỡ trước thực hiện” "break before make" thiết bị đầu cuối khách hàng không kết nối với trạm gốc trước kết nối với trạm gốc - FBSS- mạng chuyển vùng thuê bao trạm gốc trì kết nối mạng lõi với trạm gốc - MDHO (Macro-diversity handover) – thuê bao trì kết nối với đồng thời hay nhiều trạm gốc để tạo chuyển vùng không bị gián đoạn với chất lượng kết cao Trong đó, chuyển giao HHO bắt buộc cịn FBSS MDHO hai chế độ tuỳ chọn Diễn đàn WiMAX phát triển vài công nghệ chuyển giao cứng thích cực tảng chuẩn 802.16e Những cải tiến phát triển với mục đích giữ cho trễ chuyển giao lớp 50 ms Hình 3.9 thể mức tín hiệu chuyển giao cứng HHO 72 Signal level BS1 Signal level BS2 BS2 BS1 Hình 3.9 Chuyển giao cứng HHO Tại chế độ chuyển giao cứng HHO, MS trì kết nối với BS thời điểm Kết nối MS với trạm BS cũ phá vỡ trước kết nối thiết lập Chuyển giao thực sau cường độ tín hiệu cell kế cận vượt cường độ tín hiệu cell thời Phần ranh giới cell coi nơi có chuyển giao cứng xảy Khi hỗ trợ FBSS, MS BS trì danh sách BS mà liên quan đến FBSS với MS Tập gọi tập tích cực (Set Active) Trong FBSS, MS tiếp tục theo dõi trạm gốc tập Active Set Khi hoạt động FBSS, MS trao đổi với Anchor BS cho tin đường lên đường xuống chứa kết nối lưu lượng quản lý Việc chuyển từ Anchor BS đến trạm khác (chẳng hạn chuyển giao BS) thực mà khơng cần có diện tin báo hiệu HO Các thủ tục cập nhật “mỏ neo” thực cường độ tín hiệu trạm gốc phục vụ thông qua kênh CQI Một chuyển giao FBSS bắt đầu định dựa MS nhận phát liệu từ trạm anchor BS mà thay đổi tập tích cực MS dị tìm BS lân cận lựa chọn trạm thích hợp tập tích cực Hình 3.10 mô tả việc MS chuyển giao trạm gốc nhanh 73 Area Neighbor BS Active BS Diversity Set 3 Active BS Neighbor BS MS Neighbor BS Active BS Anchor BS Kết nối UL DL - Có trao đổi lưu lượng Chỉ có tín hiệu kết nối - Khơng trao đổi liệu Dữ liệu truyền nhận không xử lý BS(hay MS) Hình 3.10 Chuyển trạm gốc nhanh (FBSS) MS gửi báo cáo cho BS chọn thủ tục cập nhật tập tích cực thực BS MS MS tiếp tục theo dõi cường độ tín hiệu BS tập tích cực lựa chọn BS để trở thành anchor BS MS gửi báo cáo đến BS lựa chọn kênh CQICH MS khởi tạo tin yêu cầu HO Một yêu cầu quan trọng FBSS liệu truyền đồng thời đến tất phần tử tập BS hoạt động sẵn sang phục vụ MS Đối với MS BS hỗ trợ MDHO, MS BS trì tập BS hoạt động mà có chế độ MDHO với MS, gọi tập phân tập (Diversity Set) Tập định nghĩa cho MS mạng Trong số BS tập trạm gốc hoạt động, BS mỏ neo định nghĩa Chế độ thơng thường để hoạt động trường hợp cụ thể MDHO với tập trạm gốc hoạt động gồm BS đơn lẻ Khi hoạt động chế độ MDHO, MS trao đổi với tất BS tập trạm gốc hoạt động thông qua tin đơn hướng hướng lên hướng xuống Một phiên MDHO bắt đầu MS định truyền nhận lưu lượng tin đơn hướng từ nhiều BS khoảng thời gian Hình 3.11 mô tả việc MS chuyển giao phân tập 74 Area Neighbor BS Active BS Diversity Set Active BS Neighbor BS MS Neighbor BS Active BS Anchor BS Kết nối UL DL - Có trao đổi lưu lượng Chỉ có tín hiệu kết nối - Khơng trao đổi liệu Hình 3.11 Chuyển giao phân tập MDHO Đối với MDHO đường xuống, có hai nhiều BS cung cấp khả truyền đồng cho liệu đường xuống MS kết hợp phân tập thực MS Đối với đường lên MDHO, việc truyền dẫn từ MS thu nhiều BS thông tin phân tập lựa chọn nhận thực Trạm BS nhận tín hiệu kết nối MS với trạm BS khác, nhiên cấp độ cường độ tín hiệu khơng đủ để coi BS kế cận 3.2 Ứng dụng WiMAX [8] WiMAX phiên không dây Ethernet thay cho cơng nghệ có dây (như modem cáp, DSL liên kết Tl/El) để cung cấp truy cập băng rộng đến phía khách hàng WiMAX phát triển để cung cấp truy cập không dây băng rộng chi phí thấp, chất lượng cao linh hoạt sử dụng thiết bị chứng nhận, tương thích có khả tương tác từ nhiều người bán khác Vì WiMAX dựa hệ thống kiểm chứng khả tương tác xây dựng sử dụng chuẩn IEEE 802.16 dựa giải pháp silicon, di WiMAX giảm chi phí WiMAX đặt vị trí tốt để đối mặt với thách thức liên kết với loại triển khai truy cập có dây truyền thống như:  Truy cập phạm vi vùng lớn: Phủ vùng lớn (cũng xem 75 Hotzone) xung quanh trạm gốc cung cấp truy cập đến client 802.16 REV E sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm (PMP)  Truy cập last-mile: kết nối thuê bao thuộc nhà riêng phòng kinh doanh đến trạm gốc sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm  Backhaul: kết nối phía thuê bao tổng hợp lại đến khác đến trạm gốc xuyên qua khoảng cách dài sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm 3.2.1 Mạng t ị (MAN-Metropolitan Are Networks) Ngày nay, mạng đô thị (MAN) thực nhiều công nghệ thay đổi chạy cáp sợi quang xuyên qua đường hầm sử dụng băng rộng qua đường dây power (BPL) Để đáp lại kỹ thuật này, có tầm quan trọng lớn lên phát triển công nghệ không dây đạt đựơc kết MAN truyền thống mà không cạnh tranh với cung cấp phương tiện vật lý thực tế cho truyền dẫn, đường cáp đồng sợi quang Không thể phủ nhận mạng MAN không dây lên giải pháp đứng vững cho truy cập băng rộng MAN chờ đợi để phục vụ vùng có phạm vi xấp xỉ thành phố lớn; MAN phục vụ mạng trung gian mạng nội hạt (LAN) mạng diện rộng (MAN) WMAN bao gồm lắp đặt không dây cố định kết nối vị trí vùng địa lý lớn Bất chấp thách thức, giải pháp truy cập thị khơng dây tiếp tục tìm kiếm giải pháp truy cập đô thị không dây sử dụng ngày có hiệu chi phí linh động đối tác có dây chúng  Nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây (WISP) cung cấp dịch vụ băng rộng đến vùng bị thách thức địa lý (như thị trấn nơng thơn)  Chính quyền địa phương cung cấp truy cập miễn phí dịch vụ kinh doanh cấp cứu (như cảnh sát cứu hoả)  Các quan giáo dục mở rộng việc học thông qua cộng tác online sinh viên khu trường sở  Xí nghiệp mạng riêng lớn thông tin giám sát hoạt động gần thời gian thực Truy cập băng rộng không dây cung cấp dung lượng cao chi phí thấp DSL cáp cho mở rộng mạng quang hỗ trợ đa phương tiện ứng 76 dụng Internet nhanh xí nghiệp nhà Nhưng bị ngăn lại thiếu chuẩn, giải pháp dựa kết đạt người bán đơn lẻ, thuộc quyền sở hữu Sự tiêu chuẩn hóa thơng qua chuẩn IEEE 802.16 đề xuất tiềm để:  Làm không dây trở thành chủ yếu tương lai việc cung cấp giá trị nhiều băng rộng có dây  Mở rộng phạm vi Wi-Fi đến mức tưởng tượng không dây có mặt khắp nơi trở thành thật cung cấp thay bổ sung cho 3G  Cung cấp sở hạ tầng thơng tin có tính kinh tế cho nước phát triển vùng vết đen di động nước phát triển Một MAN không dây dựa chuẩn giao tiếp khơng khí WiMAX cấu hình nhiều cách khác mạng tế bào truyền thống với trạm gốc xác định vị trí, sử dụng kiến trúc điểm đến đa điểm để chuyển dịch vụ qua bán kính lên đến vài km phụ thuộc vào tần số, công suất phát độ nhạy máy thu Ở vùng mật độ dân cư cao, khoảng cách bị giới hạn dung lượng khoảng cách bị giới hạn lượng phổ có giá trị Các trạm gốc kết nối đến mạng lõi sợi quang liên kết sóng vi ba điểm tới điểm đến nút sợi quang có giá trị thông qua đường dây cho thuê từ nhà hoạt động có dây phía Phạm vi khả NLOS làm công nghệ hấp dẫn hiệu chi phí mơi trường khác Cơng nghệ hình dung từ lúc bắt đầu cách để cung cấp truy cập băng rộng “last-mile” mạng đô thị (MAN) với hiệu suất dịch vụ so sánh tốt DSL truyền thống, cáp dịch vụ đường dây cho thuê Tl/El 3.2.2 Truy cập Internet tốc độ cao ast M le oặc D k ông dây Những nhà khai thác DSL lúc đầu tập trung triển khai vào vùng thành thị dân cư dày đặc vùng thị, ngày địi hỏi để cung cấp dịch vụ băng rộng vùng ngoại nơng thơn Chính phủ ưu tiên băng rộng mục tiêu trị chủ yếu cho tất công dân để vượt qua “khoảng trống băng rộng” biết “sự phân chia số” a Các xí nghiệp lớn vừa Kết nối Internet băng rộng nhiệm vụ cho nhiều nhà kinh doanh Trên thị trường ngày nay, mạng sợi quang phục vụ 5% cấu trúc thương mại toàn 77 giới, phương pháp cho xí nghiệp lớn để truy cập dịch vụ liệu băng rộng, đa phương tiện Trong giới có dây, mạng mở rộng đến nhà kinh doanh nhà riêng thông qua cáp DSL, hai đắt đỏ sở hạ tầng yêu cầu thay đổi DSL hoạt động điển hình 128 Kbps đến 1.5 Mbps chậm cho luồng xuống Hơn tổng đài nội hạt phải ba tháng để cung cấp đường TI cho khách hàng kinh doanh, dịch vụ không sẵn sàng tồ nhà Các tồ nhà cũ vùng thị bị lộn xộn nhiều dây, điều làm khó khăn để triển khai kết nối băng rộng đến người thuê kinh doanh chọn Các xí nghiệp sử dụng WiMAX thay cho TI xung quanh 10% chi phí Công nghệ 802.l6a cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ với tốc độ so sánh với có dây b Kinh doanh nhỏ vừa Thị trường thường vùng sâu môi trường thành thị có tính cạnh tranh cao.Với nhiều nhà kinh doanh nhỏ, nằm bên ngoại phạm vi DSL không phần sở hạ tầng cáp thuộc nhà riêng, 802.16 miêu tả cách dễ dàng, hiệu để kết nối đến băng rộng Cơng nghệ WiMAX đáp ứng u cầu có hiệu chi phí nhà kinh doanh kích cỡ nhỏ vừa mơi trường mật độ thấp cung cấp thay hiệu chi phí vùng thành thị cạnh tranh với DSL dịch vụ đường dây cho thuê c Truy cập Internet tốc độ cao thuộc nhà riêng HO Sự thay chi phí thấp kết thúc chiến tranh nhà khai thác cáp ADSL thực làm cho cách mạng băng rộng xãy Ngày nay, thị trường phụ thuộc vào tính sẵn có DSL cáp Ở vài vùng, dịch vụ có sẵn không đáp ứng mong muốn khách hàng cho hiệu suất độ tin cậy và/hoặc đắt Ở nhiều vùng nông thôn, khách hàng nhà riêng bị giới hạn đến dịch vụ dial up tốc độ thấp Ở nước phát triển, có nhiều vùng khơng có phương tiện giá trị cho truy cập Internet Các phân tích rằng, công nghệ WiMAX cho phép nhà khai thác thị trường cách kinh tế có trường hợp kinh doanh thắng lợi điều kiện thuộc nhân học khác d Các vùng sâu 78 Thị trường sinh lợi cho nhà buôn bán BWA có chủ quyền có vùng xa, đặc biệt nước phát triển vùng nông thôn Mỹ, nơi mà khơng có sở hạ tầng mạng có dây tế bào Sự thay cho BWA thị trường vệ tinh, sớm vòng đời - cơng nghệ có sức mạnh tiềm để tích hợp với WiMAX-vệ tinh có giới hạn khắt khe băng thông đường lên, phổ chịu trễ cao Thị trường vùng sâu bao gồm thị trấn nơng thơn, chí triển khai ngoại ô Vùng sâu nơi mà hầu hết nguyên nhân kinh tế, kiến trúc mạng có dây khơng dây tốc độ cao không xây dựng Ngun nhân cịn thị trường vùng sâu khơng có khả để phát triển kế kinh doanh chắn cho việc cung cấp dịch vụ Quỹ cơng cộng đóng vai trị lắp đầy lỗ hổng e Băng thơng theo nhu cầu Một khía cạnh chuẩn 802.16 tồn làm thu hút nhà cung cấp dịch vụ khách hàng cung cấp cho nhiều mức độ đa dịch vụ Do đó, chẳng hạn tốc độ liệu bị chia sẻ 75 Mbps cung cấp trạm gốc đơn lẻ hỗ trợ, đến khách hàng kinh doanh với tốc độ 2Mbps đảm bảo (tương đương luồng El), tốc độ 128 kbps không đảm bảo đến khách hàng nhà riêng Các thông số chủ yếu WiMAX nhận nhiều quan tâm có liên quan với khả để cung cấp dịch vụ khác Chất lượng dịch vụ (QoS) cho phép hoạt động NLOS mà khơng có méo gay gắt tín hiệu từ tịa nhà, thời tiết xe cộ Nó hỗ trợ ưu tiên thông minh dạng lưu lượng khác theo cấp bách 3.2.3 Backhaul a Đường trục tế bào Nhà cung cấp backbone Internet Mỹ yêu cầu cho thuê đường dây đến Những nhà cung cấp dịch vụ Mỹ yêu cầu thuê đường dây đến nhà cung cấp dịch vụ thứ ba, xếp xếp để tạo nên đường trục không dây liên quan đến kết đạt Kết có 20% tháp tế bào đường trục không dây Mỹ Với khả di chuyển yêu cầu cho thuê FCC, nhà cung cấp dịch vụ Mỹ nhìn thấy đường trục khơng dây 79 thay hiệu chi phí Băng thơng thiết thực 802.16 làm cho lựa chọn xuất sắc cho đường trục cho xí nghiệp thương mại hotspot ứng dụng đường trục điểm tới điểm Cũng vậy, nhà vận hành tế bào cơng nghệ WiMAX có hội để giảm nhỏ độc lập thiết bị đường trục cho thuê từ đối thủ cạnh tranh  Đường trục dung lượng cao  Phục vụ nhiều cell  Dung lượng để mở rộng dịch vụ di động tương lai  Giải pháp chi phí thấp đường trục có dây truyền thống b Hotspot Wi-Fi Hotspot Wi-Fi lắp đặt rộng khắp giới tốc độ nhanh chóng Nhà yận hành hotspot Wi-Fi xây dựng spot với thiết bị đáng giá vài ngàn la, sau họ cần kết nối đến mạng cơng cộng, điều làm thông thường với TI DSL đắt đỏ Wi-Fi cung cấp chứng nhận cho thông tin máy khách đến điểm truy cập (AP) IEEE 802.11 Tuy nhiên, thực thi AP đến AP AP đến nhà cung cấp dịch vụ (đó ứng dụng đường trục) chủ yếu cần cho last-mile vùng hotzone cịn sở hữu, cung cấp khơng có khả tương tác 3.2.4 N ững ứng dụng k ác Những ứng dụng không dây phân loại thị trường-người tiêu dùng, cơng ty kinh doanh, phủ nhìn chung rơi sáu loại sau:  Truy cập Internet  Các dịch vụ thuộc tài  Chơi game giải trí  Các dịch vụ dựa định vị  Thương mại giao dịch  Quảng cáo Mức độ mà băng rộng yêu cầu phụ thuộc vào nhu cầu ứng dụng cụ thể, giá trị liệu thời gian thực, lượng liệu phát Kiến trúc tốt cho ứng dụng khơng dây giải thích cho ràng buộc giới thiệu vùng phủ, tốc độ truyền dẫn hạn chế thiết bị 80 a VoIP vô tuyến VoIP phục vụ dịch vụ thoại truyền thống khác đàm thoại đựơc phát qua mạng băng rộng có sở hữu mạng Internet công cộng Điều cho phép nhà cung cap VoIP bỏ qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) đắt đỏ sử dụng kết nối băng rộng đơn để phát thoại liệu Điều khơng giảm chi phí cho nhà cung cấp thoại điểm đặc trưng lớp tin nhắn không hợp Web dựa điều khiển gọi thông qua hội tụ thoại liệu Thoại vô tuyến qua IP dịch vụ đơn giản hiệu chi phí, cho phép thuê bao sử dụng thoại qua dịch vụ IP di chuyển Điều có khả WiMAX cung cấp kết nối cấp độ sóng mang vơ tuyến Nó mang lại tính kinh tế lợi ích VoIP linh động công nghệ không dây với b Video theo nhu cầu (VoP) Video theo nhu cầu cơng nghệ nhận ngày Với WiMAX ứng dụng có giá phù hợp cho nhu cầu khách hàng WiMAX làm chúng vươn tới nhiều người cần dịch vụ Một phần thú vị khác video nội dung luân phiên liên quan đến việc học, huấn luyện trở thành chế tạo lợi nhuận giá trị tài hiển nhiên c Máy rút tiền tự động (ATM) Khả để cung cấp vùng phủ nơi vùng đô thị cung cấp công cụ cho ngân hàng để lắp đặt ATM chi phí thấp tất vùng nơng thơn, ngoại ơ, khả hạ giá hồn tồn ngày chi phí liên kết vệ tinh bảo mật đưa với khác đường trục WiMAX mang ATM, kiosk dịch vụ đến khách hàng ngân hàng vùng ngoại ô xa vùng nông thôn Điều có nghĩa thoải mái cho khách hàng nâng cao việc kinh doanh ngân hàng d Trò chơi trực tuyến Nếu thứ có sức lơi ngày trị chơi trực tuyến WiMAX cơng nghệ cung cấp trị chơi trực tuyến đến người nơng thơn, thành thị, nhà lúc di chuyển e Các ứng dụng an ninh giám sát 81 Từ trung tâm mua sắm đến hệ thống vận tải quân - bị thách thức để lắp đặt giám sát truyền hình vùng xa, q đắt đỏ khơng có khả mặt vật lý để vươn tới cáp truyền thống WiMAX đơn giản nhảy qua lớp rào chắn này, cho phép số lượng camera giám sát video không bị giới hạn để triển khai cách nhanh chóng, dễ dàng hiệu chi phí hệ thống an ninh mở rộng Video phân giải cao, thời gian thực từ camera an ninh phát trực tiếp đến trạm WiMAX văn phòng bảo vệ trung tâm bảo vệ vùng Từ đây, mạng khơng dây điều khiển cách từ xa camera f Truyền thông đa phương tiện Công nghệ băng rộng khơng dây dựa IP đóng vai trị quan trọng việc phân phát truyền thơng đa phương tiện, thơng tin giải trí mà th bao yêu cầu - với tiện lợi truy cập thời gian nào, địa điểm Chat hình hội nghị truyền hình hai dịch vụ với chất lượng khác điểm đặc trưng khác g Các mạng cảm biến Hầu hết ứng dụng mạng mắc lưới, đặc biệt khu vực thương mại, tập trung vào máy tính dựa PC truyền thống Tuy nhiên, nhà nghiên cứu bị thu hút việc sử dụng công nghệ mạng mắc lưới để tạo mạng phần tử cảm biến tự quản - thiết bị nhỏ lắp đặt vị trí khác để cung cấp việc đọc nhiệt độ, chất lượng khơng khí nhân tố khác Bằng kết hợp chặt chẽ chipset không dây với phần mềm mạng mắc lưới, phần tử cảm biến trở thành mạng nhận biết Sau chúng lắp đặt bật nguồn, phần tử cảm biết gia nhập vào mạng tạo liệu chúng tới khác mạng Trong nhiều tình huống, bên nhà trời, việc lắp đặt mắc lưới nhỏ cho phép phần tử cảm biến nhiều vị trí thích để lắp đặt mạng cáp để kết nối phần tô cảm biến điều khiển tay việc tập trung lưu lượng từ phần tô cảm biến h Telematics Telemetry Telematics, kết hợp viễn thông máy tính, dự đốn vùng phát triển điện tử tự động 82 Việc sử dụng Telematics tự động “xe cộ điện tơ” có email âm trình duyệt web, DVD, Truyền hình số radio, hướng dẫn đường,., dự đoán phát triển đến 11 triệu thuê bao vào năm 2004 Mỹ Một vài ứng dụng đột phá WIMAX là:  Giám sát từ xa dấu hiệu thuộc sống bệnh nhân thiết bị chăm sóc sức khoẻ để cung cấp thông tin liên tục đáp ứng biến cố lên bệnh nhân  Truyền dẫn di động đồ, sơ đồ nhà vẽ kiến trúc để giúp đỡ lính cứu hoả đáp ứng cá nhân khác việc giải cứu cá nhân bị mắc míu tình khẩn cấp  Giám sát thời gian thực, cảnh giác điều khiển tình bao gồm việc xử lý vật liệu nguy hiểm  Truyền dẫn vô tuyến dấu vân tay, ảnh, giấy phép hình ảnh Kết luận chương Với nhu cầu sử dụng dịch vụ truy nhập băng rộng ngày lớn cấp thiết, với khu vực vùng sâu, vùng xa động lực doanh nghiệp Viễn thông nước triển khai hệ thống WiMAX Đồng thời ta thấy vấn đề kĩ thuật cần quan tâm thiết kế, triển khai mạng WiMAX ứng dụng 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI A Kết luận Với mục tiêu tìm hiểu công nghệ truy nhập vô tuyến WiMAX khả triển khai Việt Nam, qua nghiên cứu, phân tích, so sánh đánh giá thực nội dung luận văn rút kết luận sau: - WiMAX công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng phát triển dựa họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 với hai tiêu chuẩn chủ yếu áp dụng thông qua IEEE 802.16-2004 sở cho phiên WiMAX cố định tiêu chuẩn IEEE 802.16 e sở cho phiên WiMAX di động - Diễn đàn WiMAX tổ chức gồm công ty cung cấp thiết bị, nhà cung cấp dịch vụ, nội dung để lựa chọn tiêu chuẩn tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 IEEE802.16e để đưa profile cho WiMAX Các profile WiMAX diễn đàn WiMAX thông qua sở cho việc sản xuất thiết bị, điều cho phép nhà sản suất có khả hợp tác để phát triển thiết bị, giảm chi phí cho nghiên cứu phát triển, giảm giá thành sản phẩm - Cơng nghệ OFDM với tính trội khả chống nhiễu, khả sử dụng phổ cao, cho phép truyền tin với tốc độ cao sử dụng WiMAX cố định cho phép hệ thống có khả làm việc tốt môi trường NLOS tốc độ truyền tin cao - Phiên WiMAX di động dựa tiêu chuẩn IEE802.16e bổ sung yêu cầu cho tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 bổ sung tính mềm dẻo hiệu Việc sử dụng OFDMA phiên WiMAX di động cho phép sử dụng linh hoạt hiệu băng thông, tăng cường khả cho an ten, Ngoài với phiên cịn hỗ trợ thêm nhiều tính khác chất lượng dịch vụ, bảo mật vv - So với công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng có phạm vi ứng dụng, WiMAX cơng nghệ nhận quan tâm đặc biệt nhà sản xuất người cung cấp dịch vụ người sử dụng nhờ đặc tính trội nó, đặc biệt nhu cầu truy nhập liệu ngày mạnh Với việc WiMAX tối ưu cho dịch vụ liệu, WiMAX song song tồn với mạng 3G tối ưu cho thoại Tùy thuộc mục đích nhà cung 84 cấp, yêu cầu khách hàng, mạng có phát triển tương ứng Với khả cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng cho cố định di động, WiMAX lựa chọn mang tính đinh cho nhà cung cấp dịch vụ thời gian tới nhằm chiếm lĩnh thị trường tăng khả cạnh tranh Hiểu rõ đặc điểm kỹ thuật, vận dụng vào điều kiện thực tế để triển khai hệ thống cách nhanh chóng hiệu đem lại khả hế t sức lớn cho nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng Việc triển khai WiMAX Việt Nam đáp ứng đòi hỏi ngày lớn nhu cầu truy nhập băng rộng, góp phần thúc đầy kinh tế phát triển, đặc biệt khu vực nông thôn, miền núi khu thị Trong q trình thực hiên đồ án, em nhận giúp đỡ tận tình giảng viên ThS Hồ Sỹ Phương, giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Vì thời gian làm đồ án hạn hẹp, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án không tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy cô giáo bạn B Hướng phát triển đề tài Trong phạm vi đề tài này, em tìm hiểu cơng nghệ mạng truyền dẫn khơng dây WiMAX Trên em tìm hiểu hai chuẩn thông dụng WiMAX 802.162004 802.16e Hiện nay, người ta nghiên cứu nhiều để hoàn thiện Đồng thời hệ thống truyền dẫn không dây nên cần nghiên cứu kĩ bảo mật hệ thống Do đó, đề tài cịn phát triển theo nhiều hướng khác đề tài gần với thực tế Hướng phát triển đề tài sau:  Mở rộng tìm hiểu chuẩn khác nhiều mức hơn; chẳng hạn 802.162009, 802.16f,  Đi sâu tìm hiểu biện pháp bảo mật hệ thống  Tiến hành thiết kế triể khai mạng WiMAX thực tế 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 IEEE 802.16 – 2004, (October, 2004), Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems [2] IEEE 802.16e, (February, 2005), Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems [3] Hassan Yagoobi, Intel Technology Journal, (Vol 08, August 2004) Scalable OFDMA Physical Layer in IEEE 802.16 WirelessMAN4 [4] WiMAX Forum, (2006), Mobile WiMAX – Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation [5] WiMAX Forum, (March, 2006) Mobile WiMAX – Part II: A Comparative Analysis [6] WiMAX Forum white paper, WiMAX’s technology for LOS and NLOS environments [7] www.quantrimang.com [8] www.vnpt.com.vn [9] www.wimaxforum.org [10] www.wimaxpro.org [11] www.wimax.com 86 ... Cơng Nghệ WiMAX Và Khả Năng Triển Khai Trên Thực Tế? ?? Đồ án gồm chương: Chương Tổng quan hệ thống WiMAX, Chương Các kỹ thuật sử dụng mạng WiMAX Kiến trúc mạng WiMAX, Chương Ứng dụng mạng WiMAX. .. WiMAX 48 2.4.2 Kiến trúc mạng Wimax [4] 52 2.4.3 Quá trình vào mạng [5] 55 Kết luận chương 57 Chương NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX. .. quan hệ thống mạng WiMAX, đặc điểm kỹ thuật xem xét điểm khác Wimax với Wifi công nghệ 3G Phần tiếp trình bày kỹ thuật sử dụng mạng WiMAX kiến trúc mạng WiMAX công nghệ cải tiến Wimax Phần cuối