Công nghệ không dây băng rộng Wimax: Ưu điểm và ứng dụng

GIỚI THIỆU

Nhưng như hiện nay, và cả trong tương lai, người ta không chỉ muốn trao đổi các loại hình thông tin đơn giản cũ nữa mà người ta muốn trao đổi cả những thông tin có kích thước lớn hơn, đa dạng hơn như âm thanh, hình ảnh, video,…. Loại có dây vẫn được dùng phổ biến từ trước cho tới nay như DSL, CATV, cáp quang,… Công nghệ có dây ưu điểm là tốc độ rất cao, không bị giới hạn nhiều về các chớnh sỏch, quy định,… nhưng nhược điểm rừ ràng của nú là giỏ thành rất cao, việc triển khai phức tạp và kém linh hoạt.

CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG

• Khái niệm công nghệ băng rộng .1 Nhu cầu của công nghệ băng rộng
• Công nghệ không dây băng rộng 1 Thế giới công nghệ không dây

Một số cỏc lợi ớch của cụng nghệ này được thể hiện ở các điểm như là: cho phép thay đổi, di chuyển, thu hẹp và mở rộng một mạng một cách rất đơn giản, tiết kiệm, có thể thành lập một mạng có tính chất tạm thời với khả năng cơ động mềm dẻo cao, có thể thiết lập mạng ở những khu vực rất khó nối dây, tiết kiệm chi phí đi dây tốn kém. Bluetooth là một chuẩn công nghiệp được lúc đầu được phát minh và phát triển bởi hãng Erricson từ năm 1994, cho đến năm 1999 thì sự ra đời của tổ chức Bluetooth SIG (Special Interest Group), một cơ quan chuyên chuẩn hoá các hệ thống Bluetooth, tổ chức này bao gồm một loại các công ty lớn như Sony Erricson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba….

CƠ SỞ LÍ THUYẾT

• Các hiệu ứng trong truyền thông không dây
• Các kĩ thuật điều chế .1 Điều chế BPSK/QPSK
• Kĩ thuật OFDM .1 Khái niệm OFDM
• Các kĩ thuật đa truy nhập
• Mã hóa bảo mật

Sự phản xạ: sóng radio bị phản xạ trên bề mặt một số vật liệu, hiện tượng này thường được lợi dụng để lái sóng truyền đi giữa các trạm không ở trong tầm nhìn thẳng nhưng hiện tượng này sẽ gây ra hiệu ứng đa đường. Fading nhiều tia hay còn gọi là hiệu ứng đa đường là hiện tượng xảy ra khi tín hiệu từ cùng một nguồn phát được truyền đến nguồn thu theo nhiều đường khác nhau do một phần năng lượng sóng bị phản xạ vào chướng ngại vật trên đường đi. Khi tốc độ truyền tăng, thời gian giữa các bit nhận được bị thu ngắn lại và xác suất xảy ra giao thoa xuyên ký tự tăng lên, vì vậy hiện tượng đa đường làm hạn chế tốc độ truyền tối đa, và đặt ra cho nó một giới hạn trên.Thông thường, để xử lí hiện tượng đa đường, tức là giảm thiểu delay spread, người ta phải giảm tốc độ truyền, điều này dẫn tới sự ra đời của OFDM.

Cho tới những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xử lí tín hiệu số (Digital Signal Processing) và vi điện tử mà các hạn chế trước đây của OFDM đã được khắc phục và đưa vào ứng dụng. OFDM thực chất là cũng là một phương pháp điều chế tần số đúng như tên của nó, nhưng khác với FDM, kĩ thuật OFDM cho phép sử dụng băng thông sẵn có một cách cực kì hiệu quả, hơn hẳn so với FDM. Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia luồng dữ liệu trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau.

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ WIMAX

Hiện nay, Wimax được xem là một giải pháp toàn diện của công nghệ không dây băng rộng trong đô thị, ngoại ô và những vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh… Wimax cho phép truyền không dây các loại dữ liệu, hình ảnh, âm thanh nhanh hơn cả DSL hay cáp, và tất nhiên là nhanh hơn nhiều lần các công nghệ không dây hiện hành như 802.11a hay 802.11b mà không yêu cầu điều kiện truyền LOS. Wimax khắc phục hạn chế này, nó có khả năng cung cấp dịch vụ nhanh chóng và dễ dàng, ngay cả ở những nơi như nông thôn, rừng núi,… những nơi vô cùng khó khăn và bất lợi đối với việc triển khai các hệ thống có dây hoặc là khả năng khắc phục những hạn chế về mặt vật lí trong các mạng có dây. Ví dụ, giả dụ như lúc này đang sử dụng mô hình điều chế 64QAM, nếu với mô hình này, một BS không thể thiết lập một liên kết mạnh, tức là liên kết mà trên đó có thể thực hiện được việc truyền dữ liệu ở một mức tối thiểu có thể chấp nhận được, tới một thuê bao ở một khoảng cách nào đó, thì mô hình điều chế 16QAM hoặc QPSK sẽ được sử dụng, đồng nghĩa với tốc độ giảm đi nhưng khoảng cách xa hơn.

Ví dụ, nếu một nhà điều hành được đăng kí 20MHz tần phổ, nhà điều hành đó có thể chia làm hai sector, mỗi sector 10MHz, hoặc là 4 sector, mỗi sector là 5MHz, điều này ưu việt hơn hẳn so với một số mạng băng rộng khác có độ rộng kênh cố định như WiFi. Wimax Forum cũng là một tổ chức tương tự được thành lập tháng 6/2001 bởi các nhà cung cấp thiết bị, các nhà cung cấp các sản phẩm liên quan, các nhà cung cấp dịch vụ… Công việc của Wimax Forum là tạo nên một sự thuận tiện nhất cho việc triển khai các mạng băng rộng không dây dựa trên nền tảng 802.16a bằng việc đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị. Các thiết bị, sản phẩm đạt tiêu chuẩn của Wimax sẽ được chứng nhận và vì thế các nhà cung cấp dịch vụ khi mua thiết bị đã được chứng nhận sẽ không phải lo ngại về tính tương thích của các thiết bị, các hệ thống với nhau.

CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT TRONG WIMAX

• Lớp con MCPS
• Lớp bảo mật trong 802.16
• Lớp vật lý

Các MAC SDU sẽ được phân loại bằng cách ánh xạ nó vào một kết nối riêng, điều đó cũng có nghĩa là MAC SDU cũng sẽ được ánh xạ vào một luồng dịch vụ riêng, có các đặc điểm QoS riêng. 3Lí do mà CID được sử dụng thay thế MAC trong các quá trình trao đổi tin có lẽ là do trong truyền thông không dây, có rất nhiều loại thông tin cần trao đổi như thông tin điều khiển đường truyền, cấp phát băng thông, điều khiển truy nhập, điều khiển công suất,… mà nếu chỉ sử dụng một địa chỉ MAC để xử lí thì sẽ rất khó khăn. 802.16 cung cấp cơ chế yêu cầu băng thông kết hợp với chất lượng dịch vụ và các thông số về lưu lượng, vận chuyển, phân phối dữ liệu một cách hợp lý đến lớp CS và thực hiện tất cả những hoạt động liên quan tới các thỏa thuận dịch vụ.

Cách thứ nhất nó gửi một bản tin riêng gọi là bản tin yêu cầu băng thông như bình thường vào một kết nối có sẵn, bản tin này chính là bản tin yêu cầu băng thông được trình bày trong MAC PDU. Ví dụ nếu một nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ mới MRR là 1.544Mbps, họ có thể thiết lập MSR gấp đôi tốc độ đó và đảm bảo các gói tin được đảm bảo về độ trễ, jitter, độ ưu tiên như thỏa thuận. Khác với các chuẩn không dây băng rộng khác, 802.16 thiết kế hẳn một lớp con bảo mật, lớp này làm cung cấp các cơ chế điều khiển truy nhập tin cậy, đảm bảo an toàn cho dữ liệu trên đường truyền.

Về phía BS, AK được dùng để thực thi các thuật toán đảm bảo tính toàn vẹn các thông tin trong quá trình trao đổi khóa và mã hóa khóa TEK để gửi cho SS, tức là AK chứa KEK. Yêu cầu này gồm có các thông tin như: X.509, bản mô tả các thuật toán mã hóa chứng thực mà SS có thể sử dụng, CID của kết nối cơ bản (CID này được BS cấp cho SS trước đó) hay cũng chính là SAID.

ỨNG DỤNG CỦA WIMAX

• Mô hình ứng dụng của Wimax

Rừ ràng, thụng qua cỏc tớnh năng vượt trội đó đề cập bờn trờn, cỏc Wimax BS sẽ là lựa chọn lý tưởng để triển khai hệ thống phủ sóng bao phủ cả một diện tích rộng lớn. Các thành phố, đô thị thường rất phức tạp về hạ tầng, kiến trúc xây dựng, nên ít nhiều cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của dịch vụ không dây thế hệ mới được cung cấp do sự che chắn của chúng. Một điểm quan trọng cần nhấn mạnh là với hạ tầng Wimax BS đủ mạnh, hoàn toàn có thể thay thế tất cả các dịch vụ truy cập Internet dựa trên nền cáp đồng, cáp mạng thậm chí cáp quang bằng dịch vụ của Wimax.

Trạm thuê bao có thể là các các thiết bị có anten gắn cố định trên các tòa nhà đối với các dịch vụ không dây băng rộng cố định hoặc là các cạc giao tiếp được gắn vào các thiết bị di động như máy xách tay, PDA,…. Như hình trên cho thấy, tại phía nhà cung cấp dịch vụ Wimax, hai luồng dữ liệu từ mạng Internet và mạng PSTN được kết hợp qua một thiết bị gọi là IDU (Indoor Unit). Để cung cấp dịch vụ WiFi người ta phải kéo một đường cáp từ trung tâm tới các điểm AP, việc này tốn kém và không thuận lợi vì không hẳn nơi nào cũng có thế kéo cáp đến được.