Tìm hiểu và ứng dụng công nghệ wimax

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ WIMAX Sinh viên thực hiện: Trần Cao Cường Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Thị Kiều Nga Vinh, - 2011 MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU 10 Chương TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ WIMAX 11 1.1 Khái niệm 11 1.2 Mơ hình hệ thống WIMAX 11 1.3 Các chuẩn WiMAX 13 1.4 Phân bố băng tần wimax 15 1.4.1 Các băng tần đề xuất cho WiMAX giới 15 1.4.2 Các băng tần Việt nam có khả dành cho WiMAX 16 1.5 Các ứng dụng wimax 18 1.5.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) 18 1.5.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX di động 19 1.5.3 CPE WiMAX 20 Chương CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX 21 2.1 Giới thiệu chương 21 2.2 Kỹ thuật OFDM 21 2.2.1 Khái niệm 21 2.2.2 Sơ đồ khối OFDM 23 2.2.3 Chuỗi bảo vệ hệ thống OFDM 24 2.2.4 Nguyên tắc giải điều chế OFDM 26 2.2.5 Các ưu nhược điểm kĩ thuật OFDM 26 2.3 Kỹ thuật OFDMA 28 2.3.1 Khái niệm 28 2.3.2 Đặc điểm 28 2.3.4 Hệ thống OFDMA 30 2.4 Điều chế thích nghi 32 2.5 Công nghệ sửa lỗi 33 2.6 Điều khiển công suất 33 2.7 Các công nghệ anten tiên tiến 33 2.7.1 Phân tập thu phát 33 2.7.2 Các hệ thống anten thích nghi 35 Chương KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX 37 3.1 Giới thiệu chương 37 3.2 Mơ hình tham chiếu 37 3.3 Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 39 3.3.1 Kết nối địa 40 3.3.2 Lớp hội tụ MAC 41 3.3.3 Lớp phần chung MAC 42 3.3.4 Cơ chế yêu cầu cấp phát băng thông 46 3.3.5 Cơ chế lập lịch dịch vụ chất lượng dịch vụ (QoS) 48 3.3.6 Lớp bảo mật 49 3.4 Lớp vật lý 49 Chương NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG WIMAX TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM 58 4.1 Giới thiệu chương 58 4.2 Nhu cầu trạng hệ thống truy nhập băng rộng Việt Nam 58 4.2.1 Nhu cầu truy nhập băng rộng Việt Nam 58 4.2.2 Hiện trạng truy nhập băng rộng Việt Nam 58 4.3 Các mơ hình triển khai cơng nghệ mạng WiMAX 60 4.3.1 Mạng dùng riêng 60 4.3.2 Các mạng phục vụ cộng đồng 67 4.4 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm Việt Nam 69 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sự hoạt động mạng WiMax 11 Hình 1.2 Mạng khơng dây tồn cầu 13 Hình 1.3 Các chuẩn khơng dây 14 Hình 1.4 Các ứng dụng WiMAX 19 Hình 1.5 CPE WiMAX cho truy nhập 20 Hình 2.1 So sánh FDM OFDM 22 Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 23 Hình 2.3 Khái niệm chuỗi bảo vệ 24 Hình 2.4 ISI cyclic prefix 25 Hình 2.5 Tách chuỗi bảo vệ 26 Hình 2.6 ODFM OFDMA 29 Hình 2.7 29 Hình 2.8 Biểu đồ tần số thời gian với người dùng nhảy tần a, b, c có bước nhảy với khe thời gian 30 Hình 2.9 Mẫu nhảy tần trực giao với tần số nhảy khác 30 Hình 2.10 Tổng quan hệ thống sử dụng OFDM 31 Hình 2.11 Mẫu tín hiệu dẫn đường OFDMA 32 Hình 2.12 Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 32 Hình 2.13 MISO 34 Hình 2.14 MIMO 35 Hình 2.15 Beam Shaping 35 Hình 2.16 AAS đường xuống 36 Hình 3.1 Mơ hình tham chiếu 37 Hình 3.2 Chức lớp mơ hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16 38 Hình 3.3 Luồng liệu qua lớp 38 Hình 3.4 Định dạng MAC PDU 43 Hình 3.5 Định dạng tiêu đề MAC PDU chung 43 Hình 3.6 Định dạng tiêu đề yêu cầu dải thông 45 Hình 3.7 Cấu trúc thời gian symbol OFDM 53 Hình 3.8 Mơ tả symbol OFDM miền tần số 54 Hình 3.9 Cấu trúc khung OFDM với TDD 55 Hình 3.10 Phân bố thời gian-khung TDD (chỉ với miền bắt buộc) 56 Hình 4.1 Cellular Backhaul 61 Hình 4.2 WSP Backhaul 61 Hình 4.3 Mạng ngân hàng 62 Hình 4.4 Mạng giáo dục 63 Hình 4.5 Mơ hình an tồn cho truy nhập công cộng 64 Hình 4.6 Sử dụng Wimax cho việc thơng tin liên lạc xa bờ 64 Hình 4.7 Kết nối nhiều khu vực 65 Hình 4.8 Các cơng trình xây dựng 66 Hình 4.9 Các khu vực cơng cộng 67 Hình 4.10 Mạng truy nhập WSP 68 Hình 4.11 Triển khai vùng nơng thơn xa xơi hẻo lánh 69 Hình 4.12 Cấu hình thử nghiệm WiMAX VNPT 71 Hình 4.13 Sơ đồ kết nối trạm gốc 72 Hình 4.14 Sơ đồ kết nối trạm đầu cuối thuê bao 73 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 3.1 Các trường tiêu đề MAC chung 44 Bảng 3.2 Các trường tiêu đề MAC yêu cầu dải thông 45 Bảng 3.3 Đặc tả vật lý chuẩn IEEE 802.16 50 Bảng 4.1 Các thống số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm Lào Cai 73 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AAS adaptive antena system Hệ thống anten thích nghi AK Authorization key Khố Cấp phép BE Best effort Cố gắng tối đa BER Bit error ratio Tỷ lệ lỗi bit BNI Base station network interface Giao diện trạm gốc mạng 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 CA Certification authority Quyền Chứng thực CP Cyclic Prefix Tiền tố Tuần hoàn CPE Customer Provided Equipment Thiết bị đầu cuối thuê bao CPS Common part sublayer Lớp phần chung CRC Cyclic redundancy check Kiểm tra vòng dư CS Convergence sublayer Lớp hội tụ FBSS Fast Base Station Switching Chuyển đổi trạm gốc nhanh FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia tần số Access IP Internet Protocol Thủ tục Internet ITU International Hiệp hội viễn thông Quốc tế Telecommunications Union KEK Key encryption key Khoá Mật mã Khoá LAN Local area network Mạng nội LMDS Local LOS multipoint distriution Dịch vụ phân phối đa điểm nội service hạt Line of sight Tia trực xạ MAC Medium access control layer Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAN Metropolitan area network Mạng khu vực thành phố MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao đa dạng riêng MIMO Multi input Multi output Đa đường vào đa đường MMDS Multichannel MPEG multipoint Dịch vụ phân phối đa điểm đa distribution service kênh Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia nghiên cứu ảnh động NLOS Non line of sight Tia không trực xạ nrtPS Non- real- time polling service Dịch vụ thăm dị khơng thời gian thực OFDM Orthogonal frequency division Ghép kênh chia tần số trực giao multiplexing OFDMA Orthogonal frequency division Đa truy nhập chia tần số trực PARP multiple access giao Peak- to Average Power Ratio Công suất tương đối cực đại PCMCIA Personal Computer Memory Hiệp hội quốc tế mạch Card International Association nhớ máy tính cá nhân PDA Personal Digital Assistant Thiết bị vụ số cá nhân PDH Plesiochronous digital Phân cấp số cận đồng hierarchy PDU Protocol data unit Đơn vị liệu thủ tục PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHY Physical layer Lớp vật lý PKM Privacy key management Quản lý khoá riêng PMP Point - to - multipoint Điểm đa điểm PPP Point- to- Point Protocol Thủ tục điểm- điểm QAM Quadrature amplitude Điều chế biên độ cầu phương modulation Chất lượng dịch vụ QoS Quality of Service SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng SFID Service Flow Identifier SNMP Simple Network Management Thủ tục quản lý mạng đơn giản Bộ Nhận dạng Luồng Dịch vụ Protocol SNR Signal- to- noise ratio Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm SS Subscriber Station Trạm thuê bao STC Space time coding Mã thời gian không gian TDD Time division duplex Song công chia thời gian TDM Time division multiplex Ghép kênh chia thời gian TDMA Time division multiple access Đa truy nhập phân chia thời gian TEK Traffic encryption key Khoá mật mã lưu lượng Tx Transmission Truyền dẫn UGS Unsolicited grant service Dịch vụ cấp phát tự nguyện UL Uplink Hướng lên LỜI NÓI ĐẦU Xu hướng phát triển mạng hệ sau đặc trưng khả hội tụ, tốc độ liệu cao, hỗ trợ nhiều mức chất lượng dịch vụ WiMax đôi với khả di động bên mạng mạng sử dụng công nghệ khác nhà cung cấp dịch vụ với Một khía cạnh quan trọng xu hướng phát triển việc chuẩn hóa, cho phép xây dựng kiểu mạng độc lập với thiết bị khả tương tác kiểu mạng khác mức cao Một công nghệ phát triển đáp ứng đặc tính kể trên, chuẩn hóa tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) cơng nghệ IEEE 802.16, thường gọi công nghệ WiMAX WiMAX thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào cơng nghệ truy cập khơng dây với ưu điểm tốc độ liệu cao, hỗ trợ QoS linh hoạt, phạm vi phủ sóng rộng chi phí triển khai thấp phạm vi vùng thị MAN (Metropolian Access Network) Chính điều em nhận thấy WiMAX cơng nghệ có tiềm nay,với khả phát triển vững lâu dài Cho nên em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là: Tìm hiểu công nghệ WiMAX ứng dụng hệ thống WiMAX Việt Nam Nội dung đồ án gồm chương: Chương Tổng quan công nghệ WiMAX Chương Các kỹ thuật sử dụng WiMAX Chương Kiến trúc mạng truy nhập WiMAX Chương Nghiên cứu khả triển khai ứng dụng hệ thống WiMAX mạng viễn thông Việt Nam Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cô giáo giúp đỡ em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Đặc biệt em xin gưởi lời cảm ơn chân thành đến ThS.Lê Thị Kiều Nga người trực tiếp hướng dẫn em làm Đồ án Vinh, tháng năm 2011 Sinh viên Trần Cao Cường 10 So với mạng truy nhập không dây triển khai trước WiMAX có ưu điểm: triển khai nhanh - Mạng ngân hàng: Các ngân hàng trung tâm kết nối đến chi nhánh thơng qua mạng WiMAX cá nhân để chuyển tải thoại, data video Thông thường ngân hàng thường nằm phân bố khu vực rộng, lại cần băng thơng lớn an ninh cao Hình 4.3 Mạng ngân hàng - Mạng giáo dục Các ban phụ trách trường học dùng mạng WiMAX để kết nối trường văn phòng ban khu vực quận, huyện Chẳng hạn với yêu cầu băng thông cao (>15Mbps), khả thông tin điểm-điểm điểm - đa điểm với vùng phủ sóng trãi rộng cung cấp dịch vụ như: điện thoại, data (số liệu sinh viên), email, internet, đào tạo từ xa văn phòng ban phụ trách trường với trường quận hay trường với Trong môi trường giáo dục đó, camera trường B có trhể truyền tín hiệu từ lớp học (thời gian thực) đến trường A 62 Hình 4.4 Mạng giáo dục Vùng phủ sóng rộng, chi phí hợp lý, đặc biệt hiệu trường nơng thơnnơi có hạ tầng sở truyền dẫn kém, nơi mà giải pháp kéo cáp ln địi hỏi mức chi phí cao - An tồn cho truy nhập cơng cộng (Public Safety): Bảo vệ quan phủ như: cơng an, chữa cháy, cứu hộ Có thể dùng mạng WiMAX để hổ trợ tình trợ giúp khẩn cấp, cung cấp chức thọai chiều trung tâm đội ứng cứu… Chất lượng dịch vụ nầy cho phép thay đổi lưu thọai theo yêu cầu khác Giải pháp WiMAX phủ sóng sâu rộng điều giúp cho đội cứu hộ nơi xảy tai nạn, kiện, việc hay thảm họa thiên nhiên cài đặt mạng tạm thời vài phút để gửi tín hiệu trung tâm Họ chủ động lương lượng gửi tín hiệu trung tâm thơng qua mạng WiMAX hữu, số ứng dụng thừa hưởng từ WiMAX 63 Hình 4.5 Mơ hình an tồn cho truy nhập cơng cộng Đối với mục tiêu di động vậy, chẳng hạn người cảnh sát truy cập liệu xe chạy, người lính chữa cháy truy cập thơng tin đường ngắn đến nơi xảy hỏa họan Một camera xe cứu hỏa đưa hình ảnh tình trạng bệnh nhân để chủ động cấp cứu trước xe đưa bệnh nhân đến bệnh viện Trong tất ứng dụng nêu ứng dụng WiMAX băng thơng rộng, hệ thống băng thông hẹp đáp ứng - Thông tin liên lạc xa bờ: WiMAX ứng dụng cơng ty dầu khí thông tin liên lạc đất liền giàn khoan Hình 4.6 Sử dụng Wimax cho việc thơng tin liên lạc xa bờ 64 Trong hoạt động thao tác thiết bị, đối diện với vấn đề phức tạp, cơng việc địi hỏi mức độ giám sát cao cần truy xuất liệu nóng… Các tín hiệu nầy gửi trạm đất liền để phận chun mơn kịp thời phân tích sử lý Cơng việc khai thác dầu khí cần đãm bảo yếu tố an toàn, trực cảnh báo, giám sát camera, bên cạnh truyền tải thơng tin như: thoại, internet, email, hội nghị truyền hình WiMAX triển khai lắp đặt nhanh chóng, cần thiết điều chuyển đến nơi dễ dàng, không cần người trực thiết bị, thiết bị tự hoạt động cáh trang bị thêm pin lượng - Kết nối nhiều khu vực (Campus Connectivity) Hình 4.7 Kết nối nhiều khu vực - Các cơng trình xây dựng (mang tính tạm thời): Các cơng ty xây dựng dùng mạng WiMAXđể thiết lập đường liên lạc đến văn phịng trung tâm cơng trường nơi xây dựng nơi huy chổ: người quản đốc, kỹ sư, kiến trúc sư… 65 Hình 4.8 Các cơng trình xây dựng Trong trường hợp ứng dụng WiMAX dựa ưu điểm triển khai nhanh, điều quan trọng cơng trình thi cơng cho phép cung cấp nhanh thơng tin công trường bao gồm thọai lẫn liệu, cung cấp dịch vụ theo dõi qua hình ảnh điểm nóng điều kiện giám sát khó khăn Cũng cài đặt điểm hotspot cơng trường cho phép cá nhân thơng tin liên lạc, trao đổi liệu, thông tin tiến trình cơng việc diễn Giống trường hợp ứng dụng khác đòi hỏi chất lượng dịch vụ WiMAX xem xét Vì thiết bị WiMAX nhỏ gọn, tháo lắp đặt dễ dàng, điều chuyển đến nơi khác theo yêu yêu cầu công việc xây dựng tiện lợi - Các khu vực công cộng (Theme Parks): Phân chia phạm vi rộng dịch vụ thông tin cho khu vui chơi giải trí, họat động ngồi trời, hoạt động giao dịch, xe buýt dịch vụ vận tải khác 66 Hình 4.9 Các khu vực cơng cộng Mạng hổ trợ lưu thoại băng thông rộng hai chiều gửi từ trung tâm điều khiển, hình ảnh giám sát bao qt tồn cơng viên, kiểm sốt liệu truy cập, giám sát tình trạng chổ, video theo yêu cầu, giao tiếp điện thoại phục vụ vừa cố định vừa di động, bảo mật cao, suy hao thấp, vùng phủ sóng rộng, việc di chuyển lắp đặt dễ dàng ứng biến với thay đổi xảy ưu tiên lựa chọn thiết bị WiMAX 4.3.2 Các mạng phục vụ cộng đồng Đối với mạng công cộng, tài nguyên xem chung, nhiều người truy xuất chia xây dựng mạng cơng cộng nói chung yêu cầu chi phí hiệu quả, mà cung cấp vùng phủ sóng lớn người sử dụng nhiều vụi trí khác cố định thay đổi Những đáp ứng mạng công cộng thoại liệu, truyền hình ảnh trực tuyến Đồng thời an ninh mạng yêu cầu quan trọng, mức độ phức tạp cao có nhiều người đối tượng sử dụng, số ứng dụng WiMAX môi trường mạng công cộng sau 67 - Mạng truy nhập WSP: Mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ WSPs (các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến) Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến (WSP) dùng mạng WiMAX để cung cấp kết nối cho khách hàng người dùng riêng lẻ (thoại, liệu truyền hình) hay công ty (thoại internet tốc độ cao), mô tả theo hình vẽ sau: Hình 4.10 Mạng truy nhập WSP WSP CLEC (hình thành đối thủ cạnh tranh vùng) công ty kinh doanh với sở nhỏ Sẽ dễ dàng triển khai nhanh chóng thiết bị WiMAX, WiMAX gắn liền với QoS, phù hợp cho loại lưu lượng sóng mang đáp ứng theo mức dịch vụ mà khách hàng yêu cầu Một hạ tầng mạng cung cấp liệu thoại video với chất lượng cao đến người tiêu dùng sở dùng chung hố đơn tính tiền tính dựa lưu lương liệu truyền tải 68 - Triển khai vùng nông thôn xa xơi hẻo lánh Hình 4.11 Triển khai vùng nơng thôn xa xôi hẻo lánh Triển khai công nghệ WiMAX vào vùng nông thôn, nơi tập trung dân cư hay khu vực ngoại ô thành phố Việc kết nối đến vùng nông thôn xa xôi mục tiêu trọng điểm phát triển xã hội quốc gia việc phục vụ nhu cầu thiết yếu thoại internet, nơi sở hạ tầng gần khơng có vấn đề kéo cáp hồn tồn khơng khả thi, giải pháp WiMAX đề cập đến khả phủ sóng rộng, tiết kiệm 4.4 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm Việt Nam Với tính trội cơng nghệ WiMAX so sánh chương 3, với nhu cầu vụ truy băng rộng khả cung cấp Việt Nam việc triển khai WiMAX Việt Nam đặc biệt quan tâm nhà cung cấp dịch vụ Việc triển khai thử nghiệm thiết bị WiMAX diễn trước Bộ Bưu Viễn thơng cấp giấy phép thử nghiệm WiMAX cho doanh nghiệp, 69 số doanh nghiệp tiến hành thử nghiệm số sản phẩm Pre - WiMAX như: - VDC: tiến hành thử nghiệm Hà Nội Đồng Nai: + Tại Hà Nội, VDC tiến hành thử nghiệm với thiết bị hãng hoạt động băng tần 5,8 Ghz Thiết bị Alvarion, BS đặt Phạm Ngọc Thạch cung cấp thử nghiệm Iternet trực tiếp cho khách hàng, CPE hỗ trợ tối đa 24 Mbps, cự ly 50 Km Thiết bị LAM Aperto, băng thông 5,5 Mbps, cự ly truyền dẫn km + Tại Đồng Nai, VDC tiến hành thử nghiệm với thiết bị hãng AirSpan dải tần 2,4 GHz, băng thông tối đa Mbps với cự ly 40 Km - Bưu điện TP Hồ Chí Minh: tiến hành thử nghiệm với sản phẩm Canopy Motorola theo chuẩn 802.16a băng tần 2,4/ 3,5/ 5,2/ 5,8 MHz Kết thử nghiệm Bưu điện thành phố Hồ Chí Minh lựa chọn dải tần 5,8 MHz Việc Bộ Bưu Viễn thơng thức cho phép dải tần dùng để thử nghiệm thiết bị WiMAX thuận lợi lớn cho nhà cung cấp trình triển khai thử nghiệm thiết bị WiMAX Hiện tại, doanh nghiệp thuộc VNPT doanh nghiệp khác FPT, Viettel, VTC tiến hành chuẩn bị tiến hành lựa chọn thiết bị thử nghiệm kỹ thuật để triển khai dự án thử nghiệm Theo thông tin ban đầu, FPT tiến hành thử nghiệm với dạng WiMAX cố định WiMAX di động, Viettel tiến hành thử nghiệm với WiMAX di động Tại Giấy phép số 274/GP-BBCVT ngày 17 tháng năm 2006 Bộ Bưu Viễn thơng Cấp phép Cho Tổng cơng ty Bưu Viễn Thông Việt Nam (VNPT) cho phép sử dụng tần số vô tuyến điện băng tần 3,3 GHz - 3,4 GHz để thiết lập mạng lưới Cũng Giấy phép 70 này, Bộ Bưu Viễn thơng đưa cấu hình cho phép thử nghiệm mạng WiMAX hình 4.12 TRUNG TÂM QUẢN LÝ RADIUS AAA Server Billing System INTERNET BS Đường trục cho Wifi Hotspot BS Internet Access Đường trục cho Wifi Hotspot Internet Access Hình 4.12 Cấu hình thử nghiệm WiMAX VNPT Thực giấy phép Bưu Viễn thơng cấp, VNPT giao cho VDC tiến hành lập phương án thử nghiệm cơng nghệ mơ hình ứng dụng WiMAX Ngày 14 tháng năm 2006, Intel, VDC Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ Việt Nam (USAID) ký kết Bản ghi nhớ phối hợp triển khai dự án kéo dài tháng công nghệ băng rộng vô tuyến cố định sử dụng Fixed WiMAX 802.16 - 2004 với tần số 3,3 GHz - 3,4 GHz Quy mô thử nghiệm bao gồm: trạm gốc WiMAX Acces point (WiMAX AP) đặt Bưu điện Lào Cai có khả kết nối bán kính Km với tốc độ truyền liệu dự kiến 10 Mbps lên tới 75 Mbps Dự kiến có 20 địa điểm Lào Cai lựa chọn tham gia thử nghiệm Thiết bị chọn để thử nghiệm thiết bị hãng Alvarion Anten trạm gốc treo cột Bưu điện Lào Cai độ cao 40-50 m, với độ phủ sóng 71 3600, thiết bị đầu cuối CPE trời (outdor), anten đặt nhà hướng phía trạm gốc Sơ đồ kết nối tổng thể trạm gốc Lào Cai cụ thể hình 4.13 S ón gW iMA X W iM AX Anten định hướng Omni Só ng S ón gW iMA Tuyến kết nối X Trạm viễn thơng WIMAX AP Hình 4.13 Sơ đồ kết nối trạm gốc WiMAX AP đóng vai trị Router kết nối tới mạng VDC kênh thuê riêng Các trạm thuê bao cấp phát đại IP theo chế độ cấp phát động Những ứng dụng triển khai là: truy nhập Internet tốc độ cao, truy nhập sở liệu khuyến nông lập trang Web giới thiệu tiềm sản phẩm địa phương gọi điện thoại qua Internet Trong khuôn khổ thử nghiệm, trạm đầu cuối trang bị thêm máy tính để thiết lập mạng LAN, thay cho phương thức Dial-up với máy tính Thiết bị CPE trạm đầu có vai trị Router/Modem vai trị modem tạo kết nối tốc độ cao đến WiMAX AP Router cung cấp chức NAT DHCP cho máy tính Sơ đồ kết nối trạm đầu cuối hình 4.14 72 Anten ngồi trời Switch WiMAX CPE Loại ngồi trời ` Máy tính cá nhân (PC) Máy tính cá nhân (PC) Máy tính cá nhân (PC) Máy tính cá nhân (PC) Hình 4.14 Sơ đồ kết nối trạm đầu cuối thuê bao Các thông số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm cho bảng 4.1 Bảng 4.1 Các thống số kỹ thuật thiết bị WiMAX thử nghiệm Lào Cai Thông số TT Tần số Giá trị 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 73 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 Phương thức truy nhập TDMA FDD Độ rộng kênh 3,5 MHz; 1,75 MHz Độ rộng đa sóng mang 14 Mhz Anten (trạm gốc) 10 dBi, 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 Trạm gốc: 28 dBm  dB anten CPE: 20 dBm  dB 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 74 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Kết luận Đồ án giải vấn để đặt phần đầu bao gồm: Tổng quan công nghệ WiMAX, đặc điểm hoạt động WiMAX, sở quan trọng WiMAX, chuẩn WiMAX, kỹ thuật ứng dụng WiMAX, kiến trúc bảo mật xây dựng WiMAX Chủ yếu tập trung khía cạnh sau: Hoạt động WiMAX chủ yếu tập trung lớp MAC (quá trình truy nhập mạng, chế yêu cầu cấp phát băng thông, chế lập lịch dịch vụ…); Kiến trúc bảo mật xây dựng quy trình thực bảo mật WiMAX; Mơ hoạt động hệ thống WiMAX  Hướng phát triển đề tài Những vấn đề trình bày đồ án hạn chế phạm vi, tập trung vào chuẩn IEEE 802.16 dành cho ứng dụng truy cập băng thơng rộng cố định (IEEE 802.16-2004) Do đó, thời gian tới hướng phát triển đề tài tập trung vào nghiên cứu chuẩn IEEE 802.16 dành cho ứng dụng di động - WiMAX di động (IEEE 802.16e) WiMAX di động giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng khơng dây cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt (Point-to-Point, Point-to-MultiPoint, Mesh) Một số đặc điểm WiMAX di động hỗ trợ: Tốc độ liệu cao; Tính mềm dẻo; Khả bảo mật mạnh; Khả di động; Độ bao phủ rộng 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ThS Nguyễn Quốc Khương, TS Nguyễn Văn Đức, ThS Nguyễn Trung Kiên, KS Nguyễn Thu Hà, “WIMAX - Công nghệ truy nhập mạng khơng dây băng rộng”, Tạp chí BCVT&CNTT kì (12/2005) Trần Việt Hưng, “WiMAX cơng nghệ đích thực cho sống”, Tập đồn Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam, 2006 Phan Hương, “Công nghệ OFDM truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao (54 Mbit/s)”, Tạp chí BCVT&CNTT kì (12/2005) Lê Văn Tuấn, “Các băng tần WiMAX”, Tạp chí BCVT&CNTT kì (5/2006) IEEE Standard 802.16, “Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”, Oct, 2004 Jeffrey G Andrews, Ph.D., Arunabha Ghosh, Ph.D., Rias Muhamed “Fundamentals of WiMAX - Understanding Broadband Wireless Networking” Kitti Wongthavarawat, “IEEE 802.16 WiMAX Security”, July 1, 2005 Michel Barbeau, “WiMAX 802.16 Threat Analysis”, 2006 Westech Communications Inc, “Can WiMAX Address Your Applications?”, WiMAX Forum Oct 24, 2005 10 http://www.tapchibcvt.gov.vn/ 11 http://vntelecom.org/ 12 www.wimaxforum.org 13 http://www.cgu.edu.tw 76 ... xuất cho WiMAX giới 15 1.4.2 Các băng tần Việt nam có khả dành cho WiMAX 16 1.5 Các ứng dụng wimax 18 1.5.1 Mơ hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX) 18 1.5.2 Mơ hình ứng dụng WiMAX. .. thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng Chuẩn WiMAX phát triển mang lại phạm vi rộng ứng dụng Các ứng dụng Hình 1.4 Các ứng dụng WiMAX Các ứng dụng WiMAX như, minh họa hình 1.4 như: 19 Truy nhập... 2.7 Các công nghệ anten tiên tiến Công nghệ anten dùng để cải thiện truyền dẫn theo hai cách - sử dụng công nghệ phân tập sử dụng hệ thống anten công nghệ chuyển mạch tiên tiến Các cơng nghệ cải