Công nghệ wimax và khả năng ứng dụng tại việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ WIMAX VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Người hướng dẫn : ThS Cao Thành Nghĩa Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quân Lớp : 47K - ĐTVT Vinh, 5-2010 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 10 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 11 Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 16 1.1 Giới thiệu WiMAX 16 1.2 Đặc điểm WiMAX 19 1.2.1 Đặc điểm WiMAX cố định ( Fixed WiMAX) 19 1.2.2 Đặc điểm WiMAX di động ( Mobile WiMAX ) 20 1.2.3 Ưu điểm 21 1.2.4 Nhược điểm 24 1.3 Các chuẩn WiMAX 24 1.3.1 Chuẩn IEEE 802.16 - 2001 24 1.3.2 Chuẩn IEEE 802.16a 25 1.3.3 Chuẩn IEEE 802.16d - 2004 26 1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16e 26 1.4 Các băng tần WiMAX 26 1.4.1 Các băng tần đề xuất cho WiMAX giới 26 1.4.2 Các băng tần Việt Nam có khả dành cho WiMAX 27 1.5 Truyền sóng 29 1.6 Kiến trúc mạng WiMAX 30 1.6.1 Mạng dịch vụ truy nhập ASN 30 1.6.2 Mạng dịch vụ kết nối CSN 31 1.6.3 Cấu hình mạng 32 1.6.4 Quá trình vào mạng 33 1.7 Mơ hình hệ thống WiMAX 36 1.7.1 Mô hình ứng dụng WiMAX cố định (Fixed WiMAX) 37 1.7.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động (Mobile WiMAX) 38 1.7.3 Các ứng dụng 39 1.8 Kết luận chương 40 Chương CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WIMAX VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 41 2.1 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 41 2.1.1 Khái niệm 41 2.1.2 Sơ đồ khối OFDM 43 2.1.3 Tạo ký hiệu OFDM 44 2.1.4 Mô tả ký hiệu OFDM 45 2.1.5 Nguyên tắc giải điều chế OFDM 46 2.1.6 Các thơng số tín hiệu phát ký hiệu OFDM 46 2.1.7 Các ưu nhược điểm kỹ thuật OFDM 48 2.2 Đa truy xuất phân chia theo tần số trực giao OFDMA 50 2.2.1 Khái niệm 50 2.2.2 Đặc điểm 51 2.2.3 OFDMA nhảy tần 52 2.2.4 Sơ đồ hệ thống OFDMA 54 2.2.5 Các giao thức OFDMA 55 2.2.6 Cấu trúc ký hiệu OFDMA phân kênh 56 2.2.7 OFDMA theo tỉ lệ (scalable) 58 2.3 Điều Chế Thích Nghi 59 2.4 Công nghệ sữa lỗi 60 2.5 Điều khiển công suất 60 2.6 Các công nghệ vô tuyến cải tiến Wimax 60 2.6.1 Phân tập thu phát 60 2.6.2 Hệ thống anten thích ứng AAS 61 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng WiMAX 62 2.7.1 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation) 63 2.7.2 Hiệu ứng đa đường 63 2.7.3 Dịch Doppler 67 2.7.4 Nhiễu AWGN 67 2.8 Kết luận chương 68 Chương KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM 69 3.1 Nhu cầu trạng hệ thống truy nhập băng rộng Việt Nam 69 3.1.1 Nhu cầu truy nhập băng rộng Việt Nam 69 3.1.2 Hiện trạng truy nhập băng rộng Việt Nam 69 3.2 Các mơ hình triển khai công nghệ mạng WiMAX 71 3.2.1 Mạng dùng riêng 71 3.2.2 Các mạng phục vụ cộng đồng 78 3.3 Tình hình triển khai WiMAX giới 80 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 82 3.4.1 Tình hình chung 82 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai 84 3.4.3 Một số ý kiến tác giả……….…………………………………84 3.5 Kết luận chương 91 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 LỜI NÓI ĐẦU Thế giới đứng trước phát triển không ngừng khoa học công nghệ, truyền thông băng rộng trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng Bên cạnh việc cung cấp dịch vụ truy nhập Internet, trò chơi tương tác, hội nghị truyền hình, truyền thơng băng rộng di động ứng dụng rộng rãi, cung cấp kết nối tin cậy cho người sử dụng di chuyển qua phạm vi rộng lớn Trong đó, truy nhập băng rộng không dây lĩnh vực mang lại quan tâm đáng kể tổ chức nghiên cứu nhà cung cấp thiết bị, nhà khai thác mạng Ngày giới hướng tới tương tác tồn cầu truyền thơng băng rộng không dây, điều không mang lại hội tụ truyền thơng tồn cầu mà cịn mang lại nhiều lợi nhuận mặt kinh tế, giúp cho việc phát triển khoa học, cơng nghệ, trị, văn hóa,… nước tồn giới Chúng ta biết đến công nghệ truy nhập Internet quay số qua modem thoại, ADSL, hay đường thuê kênh riêng sử dụng hệ thống vô tuyến điện thoại di động hay mạng Wi-Fi Mỗi phương pháp truy cập có ưu điểm riêng Bên cạnh cịn nhiều nhược điểm, chẳng hạn với Modem thoại tốc độ truy nhập thấp, ADSL tốc độ lên đến 8Mbps cần đường dây kết nối, đường thuê kênh riêng giá thành thấp khó triển khai, đặc biệt với địa hình phức tạp Hệ thống thơng tin di động cung cấp tốc độ truyền 9,6Kbps thấp so với nhu cầu người sử dụng, mạng hệ sau GSM 2.5G cho phép tốc độ lên đến 171,2Kbps hay EDGE khoảng 300 - 400Kbps chưa đủ đáp ứng nhu cầu số lượng người sử dụng ngày tăng dịch vụ mạng Internet Ở hệ thống di động hệ 3G tốc độ truy nhập Internet không vượt 2Mbps Với mạng Wi-Fi áp dụng cho máy tính trao đổi thơng tin khoảng cách ngắn Đứng trước thực tế đó, WiMAX đời nhằm cung cấp phương tiện truy cập Internet khơng dây tổng hợp thay ADSL Wi-Fi Hệ thống WiMAX có khả cung cấp đường truyền vô tuyến với tốc độ lên đến 70Mbps với bán kính phủ sóng lên đến 50km Chính ưu đó, em nhận thấy WiMAX cơng nghệ có tiềm với khả phát triển vững lâu dài, em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp “Cơng nghệ WiMAX khả ứng dụng Việt Nam” Bố cục đồ án gồm chương: Chương Tổng quan công nghệ WiMAX Chương Các kỹ thuật sử dụng WiMAX yếu tố ảnh hưởng Chương Khả triển khai ứng dụng hệ thống WiMAX mạng Viễn thông Việt Nam WiMAX công nghệ mới, địi hỏi nghiên cứu tìm tịi bạn muốn tìm hiểu Nội dung kiến thức đồ án tổng hợp kiến thức trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu từ tài liệu Vì thời gian có hạn kiến thức nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy, cô giáo bạn đọc Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo khoa Điện tử Viễn thơng giúp đỡ góp ý cho em trình làm đồ án Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn ThS Cao Thành Nghĩa, trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quân TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đứng trước phát triển không ngừng khoa học công nghệ truyền thông băng rộng trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, bên cạnh việc cung cấp dịch vụ truy cập Internet quay số qua modem thoại ADSL hay đường kênh riêng sử dụng hệ thống điện thoại di động hay mạng Wi-Fi WiMAX đời nhằm cung cấp phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp thay ADSL Wi-Fi Đồ án trình bày cách tóm tắt q trình phát triển, đặc điểm kỹ thuật, băng tần, chuẩn, kỹ thuật điều chế OFDM OFDMA, công nghệ cải tiến WiMAX, kiến trúc mạng WiMAX Từ nghiên cứu khả triễn khai ứng dụng hệ thống WiMAX mạng viễn thông Việt Nam In the face of ongoing development of science and technology communication broadband is becoming essential requirements brought many benefits to users, in addition to providing services such as Internet access via modem dial phone ADSL lines or separate channels or use the mobile system or Wi-Fi network WiMAX been formed to provide a means to access the wireless Internet can replace synthetic ADSL and Wi-Fi Project presented a summary of the development process, specifications, in depth bands, the standard, modulation technique OFDM and OFDMA, the WiMAX technology improvements, comments WiMAX network architecture Which studies the ability to deploy WiMAX systems and applications on the network Vietnam Telecommunications DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Mơ hình truyền thơng WiMAX 18 Hình 1.2 Các đặc tính WiMAX 21 Hình 1.3 Kiến trúc mạng WiMAX 32 Hình 1.4 Cấu hình điểm - đa điểm mạng WiMAX 32 Hình 1.5 Cấu hình Mesh mạng WiMAX 33 Hình 1.6 Quy trình vào mạng 36 Hình 1.7 Mơ hình hệ thống WiMAX 37 Hình 1.8 Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định 38 Hình 1.9 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 39 Hình 2.1 So sánh FDM OFDM 42 Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 43 Hình 2.3 Bộ phát OFDM sóng mang 45 Hình 2.4 Miêu tả tần số OFDM 45 Hình 2.5 Tách chuỗi bảo vệ 46 Hình 2.6 ODFM OFDMA 51 Hình 2.7 Tổng quan hệ thống sử dụng OFDM 54 Hình 2.8 Mẫu tín hiệu dẫn đường OFDMA 54 Hình 2.9 Cấu trúc sóng mang OFDMA 57 Hình 2.10 Kênh phân tập tần số DL 57 Hình 2.11 Cấu trúc tile cho UL PUSC 58 Hình 2.12 Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 59 Hình 2.13 Ảnh hưởng mơi trường vơ tuyến 63 Hình 2.14 Tín hiệu đa đường 64 Hình 2.15 Fading Rayleigh thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900MHz) 64 Hình 2.16 Trải trể đa đường 66 Hình 3.1 Cellular Backhaul 72 Hình 3.2 WSP Backhaul 72 Hình 3.3 Mạng ngân hàng 73 Hình 3.4 Mạng giáo dục 74 Hình 3.5 Mơ hình an tồn cho truy nhập cơng cộng 75 Hình 3.6 Sử dụng WiMAX cho việc thông tin liên lạc xa bờ 75 Hình 3.7 Kết nối nhiều khu vực 76 Hình 3.8 Các khu vực cơng cộng 78 Hình 3.9 Mạng truy nhập WSP………………………………………… 788 Hình 3.10 Triển khai vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh 80 Hình 3.11 Sơ đồ kết nối tổng thể 87 Hình 3.12 Sơ đồ kết nối trạm gốc BS 88 Hình 3.13 Sơ đồ kết nối đầu cuối (End-User) 89 Hình 3.14 Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP 90 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Các loại dịch vụ WiMAX 23 Bảng 1.2 Các ứng dụng WiMAX 40 Bảng 2.1 Các thông số lớp PHY OFDM-256 48 Bảng 2.2 Ví dụ biểu đồ tần số, thời gian với OFDMA 52 Bảng 2.3 Biểu đồ tần số thời gian với người dùng nhảy tần a, b, c có bước nhảy với khe thời gian 53 Bảng 2.4 mẫu nhảy tần trực giao với tần số nhảy khác 53 Bảng 2.5 Các thông số S - OFDMA 59 Bảng 2.6 Sự phân bố lũy tích phân bố Rayleigh 65 Bảng 2.7 Các giá trị trải trễ thông dụng 66 Bảng 3.1 Các thống số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm Lào Cai 91 10 yên tâm đầu tư vào băng rộng di động thực dùng WiMAX, khu vực Châu Á khai thác băng tần 2,5 GHz Hiện nay, giới, có mạng thử nghiệm cơng nghệ WiMAX cố định Việc tiến hành thử nghiệm bùng nổ khắp nơi (50 nước giới) với mục đích cho vùng thưa dân cư Dịch vụ cung cấp chủ yếu truy cập Internet băng rộng cố định Bên cạnh Diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) tổ chức nhà khai thác công ty thiết bị cấu kiện truyền thông giới nhằm thúc đẩy chứng nhận khả tương thích thiết bị truy cập vô tuyến băng thông rộng thuộc tập hợp chuẩn 802.16 IEEE Diễn đàn WiMAX có góp mặt 470 cơng ty, nhà cung cấp mạng, thiết bị truyền thông hàng đầu giới để đảm bảo hệ thống phê chuẩn diễn đàn đáp ứng nhu cầu khách hàng phủ Theo WiMAX Forum ™ năm sau WiMAX Mobile 802.16e cơng bố vào cuối năm 2005, có 519 mạng WiMAX 146 quốc gia 300 sản phẩm WiMAX (bao gồm trạm gốc thiết bị đầu cuối) Intel tung máy tính xách tay tích hợp WiFi/WiMAX 80 mơ hình máy tính xách tay netbook từ hàng chục hãng sản xuất máy tính hàng đầu giới Trang web thức diễn đàn WiMAX http://www.wimaxforum.org WiMAX Forum ™ tổ chức hội thảo khu vực Indonesia để thúc đẩy hiểu biết lợi ích WiMAX tới quan chức Chính phủ, quan quản lý, nhà khai thác khách hàng Cuối tháng 7/2009 Chính phủ Indonesia trao giấy phép sử dụng phổ tần 2,3 GHz cho 08 nhà khai thác tạo thuận lợi cho việc xây dựng mạng WiMAX bao phủ toàn quốc Các nhà khai thác có số thuê bao WiMAX lớn Yota Nga có thêm 250 nghìn th bao, Packet One Malaysia đạt tới 130 nghìn thuê bao năm triển khai công ty Tại Mỹ, Clearwire đạt 555.000 thuê bao mạng hãng gồm 30 triệu người dùng 34 thị trường 81 3.4 Tình hình triển khai WiMAX Việt Nam 3.4.1 Tình hình chung Hiện Việt Nam có bốn doanh nghiệp Bộ Bưu Viễn thơng cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX Tổng cơng ty Bưu Viễn thơng VN (thử nghiệm WiMAX cố định Fixed di động Mobile), Tổng công ty truyền thông đa phương tiện VTC (tập trung vào dịch vụ hình, ví dụ IPTV), Tổng công ty viễn thông quân đội Viettel (WiMAX di động) Công ty cổ phần viễn thông FPT Telecom FPT đăng ký Fixed Mobile WiMAX chi phí triển khai tốn kém, đối tượng ban đầu cơng 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 nước, kể vùng sâu, vùng xa Việt Nam WiMAX coi cơng nghệ lý tưởng cho tồn khu vực Đông Nam Á, giúp nước khu vực thực mục tiêu cấp thiết như: Chính phủ điện tử, phát triển giáo dục y tế, phát triển nơng nghiệp… Gồm loại hình: WiMAX cố định (Fixed WiMAX) WiMAX di động (Mobile WiMAX), cơng nghệ trở thành phổ biến tồn thiết bị: máy tính, điện thoại di động, PDA vào năm 2007 WiMAX cố định có tốc độ tương đương với ADSL (256/512/1024/2048 ) không cần phải dây dẫn đến nhà thuê bao Người dùng đầu cuối cần mua thiết bị Indoor WiMAX (kích thước modem ADSL), cắm dây mạng dùng Internet tốc độ cao Ngồi ra, WiMAX cố định thay đường truyền leased - line DN Bốn nhà cung cấp Việt Nam (VNPT, FPT, VTC Viettel) 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, người dùng đầu cuối sử dụng 82 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, tích hợp sẵn vào chip máy tính (kiểu cơng nghệ Centrino Intel) VNPT triển khai thử nghiệm Công nghệ WiMAX Lào Cai vào tháng 10/2006 nghiệm thu thành công vào tháng 4/2007 Và triển khai thử nghiệm giai đoạn hai Tả Van thuộc huyện Sapa, tỉnh Lào Cai khu vực có địa hình đồi núi phức tạp, thử thách công nghệ WiMAX mơi trường NLOS, chứng minh tính ưu việt ứng dụng WiMAX vào mục tiêu mang băng thông rộng vùng nơng thơn Việt Nam Ngày 1/10/2007, Chính phủ cấp phép triển khai dịch vụ thông tin di động 3G dịch vụ truy nhập băng rộng không dây WiMAX (Theo công văn số 5535/VPCP-CN Văn phịng Chính phủ) Đồng thời, Phó Thủ tướng đồng ý cấp phép thử nghiệm dịch vụ WiMAX di động cho doanh nghiệp (EVN Telecom, Viettel, FPT VTC) thử nghiệm băng tần số 2,3 - 2,4 GHz; VNPT thử nghiệm băng tần số 2,5 - 2,69 GHz Tại Festival Huế 2008 diễn từ ngày 3/6 đến ngày 11/6, thiết bị phát sóng trạm phát sóng WiMAX lắp đặt vịng vài ngày, tích hợp tất thiết bị đầu cuối hãng cung cấp thị trường điện thoại thông minh, PDA, Laptop… Công nghệ nhà cung cấp thiết bị Alcatel - Lucent (Pháp) đáp ứng dải tần 2,3 GHz; 2,5 GHz; 3,5 GHz…, phục vụ nhu cầu dùng Internet cố định, di động… Nhờ hệ thống điểm truy nhập Internet cố định di động, du khách theo dõi diễn biến từ nhiều đầu cầu truyền hình trực tiếp Festival với chất lượng âm hình ảnh cao, tìm đường với hệ thống đồ trực tuyến, tra cứu thơng tin văn hố, du lịch, chat, gửi bưu ảnh cho người thân, bạn bè, xem lại kiện bật diễn suốt lễ hội Trong tháng 2/2009, Công ty cổ phần viễn thông FPT triển khai thành công dự án thử nghiệm công nghệ băng rộng di động không dây tần số 2,3 83 GHz, mở nhiều hội phát triển cung cấp dịch vụ sử dụng chuẩn Hàng loạt ứng dụng FPT Telecom đưa thử nghiệm cho người di chuyển phương tiện khu vực nội thành Hà Nội truy cập web, xem video, trao đổi liệu, đàm thoại qua Internet (VoIP)… mà không cần đường cáp Tốc độ truyền tải đạt khoảng 14 15 Mb/giây (cố định) 6,4 Mb/giây (di động) Tháng 4/2010 Bộ Thông tin truyền thông vừa cấp phép thiết lập mạng cung cấp dịch vụ viễn thông di động mặt đất công nghệ WiMAX cho Công ty cổ phần viễn thông Đông Dương (Đông Dương Telecom ) Tuy nhiên, WiMAX cơng nghệ hồn tồn Việt Nam, hệ thống phải đầu tư xây dựng tồn Cịn mạng thơng tin di động lại có sẵn sở hạ tầng để triển khai dịch vụ kết nối Internet khơng dây Hiện chưa 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 người sử dụng cịn cao, phần số lượng nhà sản xuất khơng nhiều Bên cạnh đó, khả linh hoạt (flexibility) WiMAX khiến cho việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng 3.4.2 Triển khai thí điểm WiMAX Lào Cai Những ứng dụng công nghệ không dây băng rộng hệ 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 VDC, Intel USAID ký 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 sử dụng Fixed WiMAX 802.16 - 2004 Rev.d với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz Có 18 địa điểm Lào Cai lựa chọn tham gia thử nghiệm gồm trường học, số sở y tế, điểm bưu điện văn hoá xã, ủy ban xã, doanh 84 nghiệp vừa nhỏ gia đình nông dân chưa tiếp xúc với công nghệ đại Các dịch vụ đưa 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 Ơng Vũ Hồng Liên, Giám đốc VDC, cho biết: "Việc triển khai đồng với chương trình Internet bưu điện, Bưu Viễn thông xây dựng vào năm 1998, nhằm phát triển nhiều hội tiếp cận công nghệ trung tâm văn hóa cho người dân địa phương nhóm dân tộc thiểu số" Theo nhà cung cấp dịch vụ, chương trình khác giai đoạn lập kế hoạch sử dụng vệ tinh để kết nối, mở rộng WiMAX đến vùng xa khó đến đường Sự hợp tác phần chương trình băng thông 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 cơng nghệ cho Chính phủ, nhà quản lý thông tin liên lạc, quan thuộc lĩnh vực giáo dục, y tế nông nghiệp nhà cung cấp viễn thông nhằm giúp chuẩn bị thực thử nghiệm công nghệ WiMAX So với cơng 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 tồn cầu với mức chi phí vừa phải Phương án thực hiện: a Lựa chọn tần số thiết bị WiMAX Lựa chọn tần số - VNPT MPT cho phép thử nghiệm khoảng: + Đoạn băng tần thứ nhất: 3335.5-3342.5MHz + Đoạn băng tần thứ hai: 3365.5-3392.5MHz + Phương thức song công: FDD TDD 85 - Căn theo tài liệu thiết bị lựa chọn thử nghiệm (AlvarionBreezeMAX 3000) vào giải tần số VNPT cấp, dự án thử nghiệm WiMAX lựa chọn thiết bị hoạt động giải tần số sau: + Band F: Tx=3331 - 3335MHz; Rx=3381 - 3400Mhz + Độ rộng kênh truyền: 3.5MHz + Phương thức song công: FDD Lựa chọn thiết bị WiMAX - Lựa chọn thử nghiệm thiết bị hãng Alvarion có thương hiệu BreezeMAX (theo khuyến nghị Intel kinh nghiệm VDC) - BreezeMAX, mặt thương mại đời từ 2004, triển khai 130 nhà khai thác 30 quốc gia BreezeMAX giải pháp WiMAX thương mại chứng minh cao cấp lần đưa CPE trang bị chip WiMAX giao diện băng rộng Intel PRO/Wireless 5116 - Được xây dựng từ tảng dựa chuẩn IEEE 802.16-2004, BreezeMAX hỗ trợ dịch vụ cố định, mang xách di động với đường truyền tốt cho công nghệ di động WiMAX bật dựa chuẩn IEEE 802.16e BreezeMAX 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 trường, đủ mạnh để hoạt động điều kiện kênh truyền bất lợi đường truyền khơng tầm nhìn thẳng Với cơng suất cao hỗ trợ phân tập công nghệ anten thông minh, BreezeMAX cho phép sử dụng CPE tự lắp đặt nhà môi trường thành thị đông đúc vùng ven thành thị - Các CPE BreezeMAX trang bị chip PRO/Wireless 5116 Intel phát dịch vụ truy nhập băng rộng đến phạm vi rộng khách hàng bao gồm vùng dân cư, tòa nhà văn phòng nhỏ, doanh nghiệp lớn vv 86 b Sơ đồ triển khai thực tổng thể Hệ thống trạm gốc WiMAX lắp đặt cột anten Bưu điện tỉnh Lào Cai Tại đây, điểm truy nhập WiMAX cấp đường 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 lưu lượng VoIP đến mạng PSTN ngược lại Tín hiệu IP sau qua điểm truy nhập WiMAX chuyển đổi thành tín hiệu sóng truyền đến CPE Các CPE sau nhận tín hiệu sóng WiMAX chuyển đổi thành tín hiệu IP cung cấp truy nhập Internet cho PC ứng dụng dựa Internet VoIP Router + Modem Switch FXO PSTN FXO Voice Gatway Đỉêm truy nhập Wimax NMS Server Wimax CPE Wimax CPE Switch Switch IP SIP Phone IP SIP Phone PC Hình 3.11 Sơ đồ kết nối tổng thể c Triển khai trạm gốc (BS) - Độ cao anten đặt độ cao 80m cột anten bưu 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 87 + Đảm bảo hệ thống nguồn UPS + Cài đặt đường 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 Internet Router + Modem ADSL Upload: 1Mbps Download: 8Mbps 34 Mbps DSLAM/BRAS Switch Anten nhiều hướng Wimax 117 m 80 m FXO PSTN FXO Voice Gatway Điểm truy NMS Server nhập Wimax 90 m Hình 3.12 Sơ đồ kết nối trạm gốc BS d Triển khai đầu cuối Tại điểm đầu cuối, thiết bị cho người dùng gồm hai phần: - Khối trời: Anten lắp trời, hướng tháp anten Bưu điện Tỉnh Anten nằm tầm nhìn thẳng LOS khơng tầm nhìn thẳng NLOS Ngồi ra, nguồn ni cho thiết bị ngồi trời đưa qua đường cáp tín hiệu CAT5 nên thuận tiện cho việc lắp đặt - Khối nhà: Được đặt nhà người dùng đầu cuối Thiết bị có chức Router Thiết bị ngồi trời thiết bị nhà kết nối với dây cáp truyền tín hiệu điện (theo chuẩn CAT5) Thiết bị nhà nối với Switch sau nối tới máy tính thiết bị điện thoại VoIP 88 Sóng Wimax Anten Wimax (ODU) Nhà Wimax CPE (IDU) Switch IP SIP Phone PC PC PC Hình 3.13 Sơ đồ kết nối đầu cuối (End-User) e Phương án triển khai ứng dụng VoIP Ứng dụng VoIP thử nghiệm triển khai cách độc lập với thiết bị mạng truyền dẫn WiMAX Việc ứng dụng VoIP triển khai cách độc lập có ý nghĩa quan trọng với lí do: Khi WiMAX 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 VoIP Về mơ hình ứng dụng đầu cuối trang bị một vài điện thoại IP điện thoại cầm tay IP Các máy điện thoại 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 trước hết cần quay số đến hai đường kết nối với Voice Gatway, sau bấm số điện thoại IP cần gọi Cơ chế làm việc mạng VoIP dự án thử nghiệm 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 89 thuê bao điện thoại IP Phần mềm 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 địa IP đích đến, sau hai thiết bị gọi gọi làm việc trực tiếp lẫn thông qua giao thức RTP theo mơ hình ngang hàng Số lượng th bao VoIP không 40 thuê bao Số lượng đường thoại kết nối tới mạng PSTN đường Các đường PSTN làm trung kế cấu hình cho phép sử dụng cho gọi nội tỉnh Lào 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 không dây Tại Lào Cai Tại Lào Cai FXO Voice Gatway Mediatrix 1024 PSTN Wimax CPE Điểm truy nhập Wifi Điện thoại cầm tay FXO Đỉêm truy nhập Wimax Phía trạm gốc Internet Wimax CPE Điện thoại IP SIP Phía người dùng đầu cuối Tại Hà Nội Chuyển mạch mềm SIP Hình 3.14 Sơ đồ kết nối cho ứng dụng VoIP 90 Bảng 3.1 Các thống số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm Lào Cai TT Thông số Giá trị Tần số Phương thức truy nhập Trạm gốc BS Băng tần E: Tx: 3316 - 3335 Mhz; Rx: 3366-3385 Mhz Băng tần F: Tx: 3331 - 3350 Mhz; Rx: 3380 - 3400 Mhz Băng tần G: Tx: 3376 - 3400 Mhz; Rx: 3300 - 3324 Mhz Trạm đầu cuối CPE Băng tần E F Tx: 3366 - 3400 Mhz; Rx: 3316 - 3350 Mhz Băng tần G Tx: 3300 - 324 Mhz; Rx: 33766 - 3400 Mhz TDMA, FDD Độ rộng kênh 3,5 MHz; 1,75 MHz Độ rộng đa sóng mang 14 Mhz Anten (trạm gốc) 10 dBm, Anten omni định hướng tần số 3,3 - 3,5 GHz Anten (CPE) Anten phân cực đứng kết hợp Trở kháng anten 50 Ohm Công suất tối đa cổng anten Trạm gốc: 28 dBm  dB CPE: 20 dBm  dB 3.4.3 Một số đề xuất tác giả - WiMAX công nghệ ưu việt có khả triển khai rộng rãi lãnh thổ Việt Nam toàn cầu với ưu điểm trình bày trên, cịn số hạn chế cơng nghệ lỗ hổng an ninh hay phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu, thời tiết xét tổng thể công nghệ phù hợp đáp ứng nhu cầu ngày lớn khách hàng - Đối với WiMAX cố định, có bước tiến ban đầu hứa hẹn vào hoạt động nhiều nước giới triển khai thử nghiệm với số lượng quốc gia nhiều nhiều, Việt Nam điển hình Cùng với thành cơng hai lần thử nghiệm Lào Cai 91 bước tiến quan trọng đưa triển khai hai thành phố lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh, WiMAX trở thành công nghệ tương lai Viễn thông Việt Nam - Đối với WiMAX di động, với đời chuẩn 802.16e chuẩn họ 802.16 hỗ trợ dịch vụ di động Hi vọng thời gian ngắn thấy thực tế khả WiMAX di động Nó cơng nghệ tiên tiến bậc đem lại vóc dáng cho truy nhập di động trao đổi thông tin Việt Nam giới - Hướng phát triển đề tài nghiên cứu sâu giải pháp điều khiển WiMAX, đặc biệt vấn đề điều chế hệ thống anten thích nghi nhằm thiết kế vùng phục vụ có hiệu Vấn đề bảo mật vấn đề điều chế WiMAX nghiên cứu sâu nhằm đưa yêu cầu cụ thể phù hợp với mạng lưới Việt Nam 3.5 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 Với quan tâm tạo điều kiện quan quản lý nhu cầu triển khai để cạnh tranh, hệ thống WiMAX định triển khai thành công Việt Nam thời gian gần 92 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu công nghệ WiMAX khả triển khai thực tế, qua tìm hiểu, phân tích, so sánh đánh giá việc thực nội dung đồ án tốt nghiệp 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 - 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 - So với công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng có phạm vi ứng dụng, WiMAX công 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 cấp, yêu cầu khách hàng, mạng có phát triển tương ứng - Thiết bị WiMAX chuẩn hóa thương mại hóa, với kết thử nghiệm WiMAX giới Việt Nam, sách phát triển Bộ Bưu Viễn thơng đưa đảm bảo cho việc triển khai WiMAX Việt Nam Khả áp dụng triển khai WiMAX Việt Nam hoàn phù hợp Các điều kiện để triển khai WiMAX Việt Nam sẵn sàng Trước mắt, việc triển khai thử nghiệm thực với WiMAX cố định, có kết quả, tùy thuộc vào điều kiện, nhà cung cấp dịch vụ triển khai WiMAX cố định hay di động 93 - Với khả cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng cho cố định di động, WiMAX lựa chọn mang tính định 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 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 đô thị - WiMAX công nghệ hứa hẹn khả phát triển Việt Nam Với đặc điểm riêng mình, đưa thiết bị vào mạng Việt Nam cần có lựa chọn phù hợp với điều kiện cụ thể Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ thầy, cô giáo khoa Điện tử Viễn Thông tạo điều kiện tốt để em hồn thành đồ án Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn ThS Cao Thành Nghĩa, giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Quân 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] WiMAX Forum, (November 2005), Fixed, nomadic, portable and mobile applications for 802.16-2004 and 802.16e WiMAX networks [2] Bài giảng “Thông tin di động”, KS Lê Thị Kiều Nga [3] http://www.scribd.com/doc/3338397/công nghẹ truy cập mạng NGN [4] Trịnh Quốc Tiến, Hướng dẫn sử dụng WiMAX-Công nghệ truy nhập mạng không dây băng tần rộng đời [5] http://www.scribd.com/doc/2521370/WIMAX-TRONG-MOI-TRNG-LOS-VA-NLOS, Nhà xuất Hồng Đức, 06/2008 [6] Nguyễn Văn Đức,“Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2006 [7] Tổng cục bưu điện, “ Thông tin di động ”, Nhà xuất KHKT, 1993 [8] http://vntelecom.org/diendan/showthread.php [9] Đỗ Tấn Trọng, Ngiên cứu công nghệ WiMAX ứng dụng việt nam [10] Tập đồn bưu viễn thơng Việt Nam VNPT (2007), Báo cáo kết thử nghiệm WiMAX cố định [11] http://www.wimaxforum.org 95 ... thấy WiMAX cơng nghệ có tiềm với khả phát triển vững lâu dài, em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp “Cơng nghệ WiMAX khả ứng dụng Việt Nam? ?? Bố cục đồ án gồm chương: Chương Tổng quan công nghệ WiMAX. .. Chương KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM 69 3.1 Nhu cầu trạng hệ thống truy nhập băng rộng Việt Nam 69 3.1.1 Nhu cầu truy nhập băng rộng Việt Nam. .. trình vào mạng 33 1.7 Mơ hình hệ thống WiMAX 36 1.7.1 Mơ hình ứng dụng WiMAX cố định (Fixed WiMAX) 37 1.7.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động (Mobile WiMAX) 38 1.7.3 Các ứng dụng