công nghệ WiMAX

Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông công nghệ WiMAX

Lời cam đoanLỜI CAM ĐOANEm xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước. Mục lụcMỤC LỤCNội dung TrangMỤC LỤC CÁC HÌNH VẼMỤC LỤC CÁC BẢNGCÁC TỪ VIẾT TẮTMỞ ĐẦUChương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX1.1. Giới thiệu chương .11.2. Khái niệm .11.3. Các chuẩn của WiMAX 51.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001 .51.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a .51.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004 .61.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e .61.4. Phổ WiMAX .81.4.1. Băng tần đăng ký 81.4.2. Băng tần không đăng ký 5GHz 91.5. Truyền sóng 91.6. Ưu điểm và nhược điểm của WiMAX .121.7. Tình hình triển khai WiMAX 141.7.1. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới 141.7.2. Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam 141.8. Kết luận chương 15Chương 2: CÁC KỸ THUẬT ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG WiMAX2.1. Giới thiệu chương .162.2. Kỹ thuật OFDM 17 Mục lục2.2.1. Khái niệm .172.2.2. Sơ đồ khối OFDM .182.2.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM .192.2.4. Nguyên tắc giải điều chế OFDM .212.2.5. Các ưu và nhược điểm của kĩ thuật OFDM .212.3. Kỹ thuật OFDMA .232.3.1. Khái niệm .232.3.2. Đặc điểm .232.3.3. OFDMA nhảy tần .242.3.4. Hệ thống OFDMA 262.4. Điều chế thích nghi .272.5. Công nghệ sửa lỗi .282.6. Điều khiển công suất .282.7. Các công nghệ anten tiên tiến 282.7.1. Phân tập thu và phát 292.7.2. Các hệ thống anten thích nghi .302.8. Kết luận chương 31Chương 3: KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX3.1. Giới thiệu chương .323.2. Mô hình tham chiếu 323.3. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 343.3.1. Kết nối và địa chỉ 353.3.2. Lớp con hội tụ MAC .363.3.3. Lớp con phần chung MAC 373.3.4. Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông .413.3.5. Cơ chế lập lịch dịch vụ và chất lượng dịch vụ (QoS) .433.3.6. Lớp con bảo mật .443.4. Lớp vật lý 44 Mục lục3.5. Kết luận chương 46Chương 4: KIẾN TRÚC BẢO MẬT CHUẨN IEEE 802.164.1. Giới thiệu chương .474.2. Kiến trúc bảo mật 474.2.1. Kết hợp bảo mật 494.2.2. Giao thức quản lí khóa PKM .494.3. Quy trình bảo mật .504.3.1. Xác thực 514.3.2. Trao đổi khóa dữ liệu 534.3.3. Mã hóa dữ liệu 544.4. Hạn chế của kiến trúc bảo mật IEEE 802.16 554.5. Kết luận chương 56Chương 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG WiMAX5.1. Giới thiệu chương .575.2. Môi trường mô phỏng .575.3. Mô phỏng 595.3.1. Giả thuyết .595.3.2. Kịch bản mô phỏng .605.4. Phân tích kết quả mô phỏng 615.4.1. Hoạt động .615.4.2. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS .635.5. Nhận xét 65KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 66TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Mục lụcPHỤ LỤCPhụ lục A: Giá trị trường Type trong thông báo quản trị lớp MACPhụ lục B: Giao thức định tuyến DSDVPhụ lục C: Cài đặt NS-2 trên nền Windows 9x/2000/XP sử dụng Cygwin Mục lục các hình vẽMỤC LỤC CÁC HÌNH VẼTrangHình 1.1. Minh họa họat động WiMAX [10] 11Hình 1.2. Truyền sóng trong trường hợp NLOS [10] .11Hình 2.1. So sánh giữa FDM và OFDM .17Hình 2.2. Sơ đồ khối hệ thống OFDM 18Hình 2.3. Khái niệm về chuỗi bảo vệ 19Hình 2.4. ISI và cyclic prefix 20Hình 2.5. Tách chuỗi bảo vệ .21Hình 2.6. ODFM và OFDMA .23Hình 2.7. Ví dụ của biểu đồ tần số, thời gian với OFDMA 24Hình 2.8. Biểu đồ tần số thời gian với 3 người dùng nhảy tần a, b, c đều có 1 bước nhảy với 4 khe thời gian .25Hình 2.9. 6 mẫu nhảy tần trực giao với 6 tần số nhảy khác nhau 25Hình 2.10. Tổng quan hệ thống sử dụng OFDMA .26Hình 2.11. Mẫu tín hiệu dẫn đường trong OFDMA .27Hình 2.12. Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi 27Hình 2.13. MISO .29Hình 2.14. MIMO .30Hình 2.15. Beam Shaping .30Hình 2.16. AAS đường xuống .31Hình 3.1. Mô hình tham chiếu. [5] .32Hình 3.2. Chức năng các lớp trong mô hình phân lớp chuẩn IEEE 802.16 .33Hình 3.3. Luồng dữ liệu qua các lớp 33Hình 3.4. Định dạng MAC PDU .37Hình 3.5. Định dạng của tiêu đề MAC PDU chung .38Hình 3.6. Định dạng tiêu đề yêu cầu dải thông 40Hình 4.1. Mô hình kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 [7] .48 Mục lục các hình vẽHình 4.2. Quy trình bảo mật .50Hình 4.3. Quá trình xác thực SS với BS 51Hình 4.4. Quá trình trao đổi khóa dữ liệu 53Hình 4.5. Định dạng payload trước và sau khi mã hóa 55Hình 5.1. Module WiMAX trong kiến trúc NS-2 [13] .58Hình 5.2. Kiến trúc mạng mô phỏng 60Hình 5.3. Các SS gửi yêu cầu ranging .61Hình 5.4. BS gửi đáp ứng ranging .62Hình 5.5. SS_2 gửi yêu cầu băng thông .62Hình 5.6. SS_2 gửi dữ liệu (rtPS) cho BS .63Hình 5.7. Đồ thị băng thông được sử dụng trên các kênh truyền 63Hình 5.8. Thông tin trong file ~.tr được import vào excel .64 Mục lục các các bảngMỤC LỤC CÁC BẢNGTrangBảng 1.1. Tóm tắt các đặc trưng cơ bản các chuẩn WiMAX [6] .8Bảng 3.1. Các trường tiêu đề MAC chung .39Bảng 3.2. Các trường tiêu đề MAC yêu cầu dải thông .40Bảng 3.3. Đặc tả vật lý chuẩn IEEE 802.16 .45 Các từ viết tắtCÁC TỪ VIẾT TẮTAAS Advanced Antenna Systems - Các hệ thống anten thích nghiAES Advanced Encryption Standard - Chuẩn mã hóa nâng caoAK Authentication Key - Khóa chứng thựcARQ Automatic Repeat reQuest - Tự động lặp lại yêu cầuATM Asynchronous Transfer ModeAWGN Additive White Gaussian Noise - Nhiễu Gaussian trắng cộngBE Best EffortBER Bit Error Rate - Tỉ lệ lỗi bitBPSK Binary Phase Shift Keying - điều chế pha nhị phânBS Base Station - Trạm gốcCDMA Code Division Multiple Access - Đa truy cập phân chia theo mãCID Connection Identifier - Định danh kết nốiCP Cyclic Prefix - Tiền tố vòngCPE Customer Premise EquipmentCRC Cyclic Redundancy Check - Kiểm tra lỗi dư vòngDFS Dynamic Frequency Selection – Lựa chọn tần số độngFDD Frequency Division Duplex - Ghép kênh phân chia theo tần sốFFT Fast Fourier Transform - Chuyển đổi Fourier nhanhGSM Global System for Mobile communications - Hệ thống thông tin di động toàn cầuICI InterChannel Interference - Nhiễu xuyên kênhIDFT Inverse Discrete Fourier Transform - Biến đổi Fourirer rời rạc ngượcIEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers - Học Viện của các Kỹ Sư Điện và Điện TửIFFT Inverse Fast Fourier Transform - Biến đổi Fourier ngược nhanhISI Inter-Symbol Interference - Nhiễu xuyên ký tựKEK Key Encryption KeyLOS Line Of Sight - Tầm nhìn thẳngMAC Media Access Control - Điều khiển truy nhập môi trườngMAN Metropolitan Area Network – Mạng đô thịMIMO Multiple Input Multiple Output - Nhiều đầu vào, nhiều đầu raMISO Multiple Input Single Output - Nhiều đầu vào, một đầu raMS Mobile Station - Trạm di độngNLOS Non–Line-Of-Sight - Không tầm nhìn thẳngnrtPS non–real-time Polling ServiceOFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia theo tần số trực giaoOFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy cập ghép Các từ viết tắtkênh chia tần số trực giaoPDU Packet Data Unit - Đơn vị gói dữ liệuPKM Privacy and Key Management - Quản lý sự riêng tư và khóaQAM Quadrature Amplitude Modulation - Điều chế biên độ trực giaoQoS Quality of Service - Chất lượng dịch vụQPSK Quadature Phase Shift Keying - điều chế pha trực giaoRF Radio Frequency - Tần số vô tuyếnrtPS real-time Polling ServiceSA Security Association – Tập hợp bảo mậtSDU Service Data Unit - Đơn vị dữ liệu dịch vụSLA Service-Level Agreement - Thỏa thuận mức dịch vụSNR Signal-to-Noise Ratio – Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễuSS Subscriber Station - Trạm thuê baoTDM Time Division Multiplexing – Ghép kênh phân chia theo thời gianTDMA Time Division Multiplexing Access – Đa truy cập phân chia theo thời gianTEK Traffic Encryption Key - Khóa mã hóa lưu lượngUDP User Datagram ProtocolUGS Unsolicited Grant ServicesUMTS Universal Mobile Telephone SystemWiFi Wireless FidelityWiMAX Worldwide interoperability for Microwave AccessWLAN Wireless Local Area Network – Mạng cục bộ không dây [...]... là công nghệ IEEE 802.16, thường được gọi là công nghệ WiMAX WiMAX được thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào các công nghệ truy cập không dây hiện tại với ưu điểm tốc độ dữ liệu cao, hỗ trợ QoS linh hoạt, phạm vi phủ sóng rộng và chi phí triển khai thấp trong phạm vi vùng đô thị MAN (Metropolian Access Network) Đồ án này tập trung vào việc nghiên cứu lớp Điều khiển truy nhập môi trường MAC trong công nghệ. .. trong công nghệ WIMAX Đồ án sẽ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về công nghệ WiMAX như các chuẩn WiMAX, các kỹ thuật được ứng dụng trong WiMAX, mô hình phân lớp và bảo mật trong WiMAX Ngoài ra, đồ án cũng giới thiệu một mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống WiMAX nhằm mục đích làm rõ quá trình làm việc của hệ thống WiMAX Đồ án bao gồm 5 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Chương 2:... về WiMAX Hình 1.1 Minh họa họat động WiMAX [10] Công nghệ NLOS cũng giảm phí tổn cài đặt bằng cách đặt dưới các mái che thiết bị CPE đúng như nguyên bản và giảm bớt khó khăn định vị trí các địa điểm đặt CPE thích hợp Công nghệ cũng giảm bớt nhu cầu quan sát vị trí thiết bị phía trước và cải thiện độ chính xác của các công cụ lập kế hoạch NLOS Công nghệ NLOS và những tính năng được nâng cao trong WiMAX. .. được sử dụng trong WiMAX Chương 3: Kiến trúc mạng truy cập WiMAX Chương 4: Kiến trúc bảo mật chuẩn IEEE 802.16 Chương 5: Mô phỏng hoạt động hệ thống WiMAX Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG WiMAX là một công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối như một phương thức thay thế cho cáp và đường dây thuê bao số DSL WiMAX cho phép kết... của WiMAX - 12 - Chương 1: Giới thiệu chung về WiMAX - Nhiều nhà cung cấp dịch vụ trên thị trường tạo điều kiện cho người sử dụng có thêm nhiều lựa chọn cho dịch vụ truy nhập băng rộng - Tạo sự cạnh tranh có lợi cho người sử dụng, giảm các chi phí dịch vụ Các nhược điểm của công nghệ WiMAX: - Dải tần WiMAX sử dụng không tương thích tại nhiều quốc gia, làm hạn chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi - Do công. .. về WiMAX 1.7 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI WiMAX 1.7.1 Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới Hiện nay, trên thế giới, đã có các mạng thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định và di động Theo đánh giá của Maravedis Inc thì thị trường viễn thông băng rộng cố định đến năm 2010 có doanh thu vượt 2 tỷ USD Hiện nay, tốc độ tăng trưởng hằng năm là 30% Việc xuất hiện một công nghệ truy cập không dây băng rộng mới như WiMAX. .. Mỗi giải pháp cung cấp một thị trường khác nhau dựa vào sự thỏa hiệp giữa chi phí và QoS 1.5 TRUYỀN SÓNG Trong khi nhiều công nghệ hiện đang tồn tại cho không dây băng rộng chỉ có thể cung cấp phủ sóng LOS, công nghệ WiMAX được tối ưu để cung cấp phủ sóng NLOS Công nghệ tiên tiến của WiMAX cung cấp tốt nhất cho cả hai Cả LOS và NLOS bị ảnh hưởng bởi các đặc tính đường truyền môi trường của chúng, tổn... thích tại nhiều quốc gia, làm hạn chế sự phổ biến công nghệ rộng rãi - Do công nghệ mới xuất hiện gần đây nên vẫn còn một số lỗ hổng bảo mật - Tuy được gọi là chuẩn công nghệ nhưng thật sự chưa được “chuẩn” do hiện giờ đang sử dụng gần 10 chuẩn công nghệ khác nhau Theo diễn dàn WiMAX chỉ mới có khoảng 12 hãng phát triển chuẩn WiMAX được chứng nhận bao gồm: Alvarion, Selex Communication, Airspan, Proxim... máy tính muốn truy nhập mạng nó sẽ tự động kết nối đến trạm anten WiMAX gần nhất Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu khái niệm cơ bản về WiMAX, các chuẩn WiMAX hiện nay, các băng tần có thể sử dụng cho WiMAX, các ưu điểm và lợi ích của WiMAX mang lại, đồng thời là tình hình triển khai WiMAX trên thế giới và tại Việt Nam 1.2 KHÁI NIỆM WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là hệ thống... giới yên tâm đầu tư vào băng rộng di động thực sự dùng WiMAX 1.7.2 Tình hình triển khai WiMAX thử nghiệm tại Việt Nam VNPT triển khai thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Lào Cai vào tháng 10/2006 và đã nghiệm thu thành công vào tháng 4/2007 Năm 2006, tại Việt Nam, đã có 4 doanh nghiệp được Bộ Bưu chính Viễn thông cho phép cung cấp thử nghiệm dịch vụ WiMAX cố định là Viettel, VTC, VNPT và FPT Telecom Sau . Engineers) đó là công nghệ IEEE 802.16, thường được gọi là công nghệ WiMAX. WiMAX được thiết kế nhằm mục đích bổ sung vào các công nghệ truy cập không. MAC trong công nghệ WIMAX. Đồ án sẽ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về công nghệ WiMAX như các chuẩn WiMAX, các kỹ thuật được ứng dụng trong WiMAX, mô