3.2.1 Mục tiêu triển khai
Hiện nay HNPT đã và đang triển khai các dịch vụ truy cập Internet băng rộng qua các hệ thống cáp đồng, cáp quang như: ADSL, Mega Wan, TSL và tiến tới là mạng MAN. Đứng trước yêu cầu của thị trường cần phải cung cấp dịch vụ truy cập Internet băng rộng
linh hoạt hơn để triển khai dể dàng, đáp ứng nhanh chóng và có khả năng tiếp cận được đến các khu vực, các tòa nhà mà mạng của HNPT chưa triển khai được. Để đáp ứng các yêu cầu nêu trên, trong giai đoạn tới HNPT cần phải triển khai một hệ thống truy cập vô tuyến băng rộng (Broadband Wireless Access) để hỗ trợ và bổ sung cho các hệ thống truy nhập băng rộng hiên có.
3.2.1.1 Yêu cầu về dịch vụ cho hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng
Sẵn sàng cung cấp ngay các dịch vụ: truy nhập Internet tốc độ cao cho các thuê bao cố định và di động (di chuyển với tốc độ < 40 km/h), làm backhaul cho các điểm truy nhập WiFi hotspots.
Hỗ trợ triển khai một số dịch vụ trong thời gian tới: VoIP, kết nối E1, ứng dụng Video và Multimedia...
3.2.1.2 Đối tượng khách hàng của hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng
Khách hàng ở một số khu đô thị mới và một số tòa nhà cao tầng mà mạng cáp do các doanh nghiệp mới triển khai.
Các khu vực ngoại thành khó triển khai mang cáp hoặc chi phí cho đầu tư mạng cáp quá lớn.
Các khách hàng sử dụng dịch vụ di động băng rộng
3.2.2 Qui mô triển khai WIMAX di động tại Hà Nội
Trên cơ sở các khu vực chưa có mạng cáp và trên cơ sở hạ tầng rất tốt đã có của VNPT, Viễn Thông Hà nội đề xuất triển khai dịch vụ truy nhập Internet băng rộng qua hệ thống WiMAX di động với một số tiêu chí như sau :
Phủ sóng cho toàn bộ các khu vực VIETTEL triển khai mạng cáp (khu Mỹ Đình 1, Trung Hoà - Nhân Chính, khu Yên hoà, khu Nam Trung Yên, khu tái định cư Cầu Giấy...).
Qui mô hệ thống ở mức phù hợp nhằm để thăm dò thị trường cũng như có thời gian để đánh giá và kiểm chứng công nghệ WiMAX.
Hệ thống sẵn sàng khả năng nâng cấp lên các Version mới của công nghệ WiMAX di động và mở rộng dung lượng khi có yêu cầu.
Hình 3.1: Sơ đồ các khu vực triển khai WiMAX di động
3.2.3 Phối hợp thử nghiệm triển khai Wimax giữa Motorola và HNPTNội dung Nội dung
Bản đề xuất Phối hợp Thử nghiệm Công nghệ (PTC) do Motorola xây dựng dành riêng cho HNPT về việc cung cấp và cho mượn một mạng theo chuẩn mạng 802.16e tại giải tần 2.5GHz đã được cấp phép. Giải pháp này không chỉ là lựa chọn thay thế đối với kênh thuê riêng hay cáp quang truyền thống mà còn mở rộng vùng phủ sóng và dịch vụ băng rộng đến các thị trường chưa được phục vụ tốt và chưa được phục vụ. Motorola đã xây dựng kế hoạch thử nghiệm này dựa trên việc tìm hiểu về các mục tiêu của HNPT nhằm cung cấp dịch vụ băng rộng vô tuyến ra thị trường trên địa bàn Hà Nội. Điểm duy nhất chỉ có trong đề xuất của Motorola là cung cấp trọn gói theo hình thức chìa khóa trao tay bao gồm Mạng truy nhập Vô tuyến/ Mạng truy nhập dịch vụ (gồm các điểm truy nhập AP, thiết bị đầu cuối thuê bao SM và CPE) và Mạng dịch vụ lõi (AAA, NMS, BRAS, SSGW, IMS,…vv) cùng với hỗ trợ các ứng dụng cho người sử dụng như: điểm truy cập Internet, VoIP và Video. Giải pháp này được tăng sức mạnh với các dịch vụ chuyên nghiệp của Motorola như : quy hoạch tần số và mạng, Tích hợp hệ thống, Đào tạo khách hàng và Quản lý triển khai.
Mạng thử nghiệm được thiết kế nhằm giúp HNPT thực hiện các công việc sau : Xác định hiệu năng hệ thống
Xác thực tính khả quan đối với công nghệ WiMAX di động.
Có được những hiểu biết thấu đáo vì sao công nghệ WiMAX di động hỗ trợ và thúc đẩy toàn diện việc kinh doanh băng rộng vô tuyến của HNPT
Củng cố nền tảng của việc kinh doanh băng rộng vô tuyến sử dụng công nghệ WiMAX di động.
3.2.3.1 Mô tả ULAP Wi4 của Motorola
Mô tả cấu hình ULAP: ULAP có cấu hình sector hóa 90 độ với một bộ phận tích hợp RF
Hình 3.3 : Cấu hình sản phẩm ULAP
Hình trên thể hiên việc lắp đặt trạm cơ bản cho ULAP và module quản lý nhóm. ULAP và module quản lý nhóm được thiết kế để lắp đặt bên ngoài nhà trạm / tòa nhà nhằm triển khai “zero footprint “với chi phí thấp.
Hình vẽ dưới đây chỉ ra cấu hình cho hệ thống trạm gốc Motorola MOTOWi4 ULAP và và bảng mô tả các tính năng của nó:
Kết quả mô phỏng sử dụng bộ thuê bao ngoài trời 3500 dựa trên các thông số sau: Băng tần 2.5GHz, chia Uplink/Downlink là 75% / 25%
Mục tiêu dịch vụ ở cell edge: 1.024 Mbps Downlink, Uplink 128kps (phủ sóng 90%) Độ cao Ăngten ULAP tính từ mặt đất: 30m, độ cao bộ thuê bao ngoài trời ULAP
tính từ mặt đất : 7m.
Kiểu bộ đệm lưu lượng dữ liệu toàn phần (Video/ Audio Streaming). Dựa vào tốc độ kết nối trung bình của 1 user qua 1 sector.
Độ rộng băng thông của kênh 7MHz được hỗ trợ theo việc nâng cấp phần mềm cho hệ thống
Điều khiển truyền tải điện áp tự động (lên tới-20 dB) Quản lý công suất
AP:<45 Watts/ sector @ 55VDC CMM:100 Watts @ 55VDC
CMM/AP Tỷ lệ điện áp tối đa: 480 Watts @ 55VDC Điện áp tiêu hao
90 to 264 VAC / 50-60 Hz Điện áp yêu cầu
42 dBm EIRP = 25 dBm + 17 dBi (Sector đơn)
EIRP có thể thay đổi theo chức năng của quy định và yêu cầu mặt nạ quang phổ (khác nhau đối với mỗi quốc gia)
Điện áp ra tối đa/sector (PA & Antenna)
ModulationReceiver Sensitivity, Typical QPSK (3/4)-94.3 dBm
16QAM (3/4)-87.5 dBm 64QAM (3/4)-80.5 dBm Điều chế và mã hóa
Từ -40C tới 55C nhiệt độ ngoài trời Nhiệt độ vận hành CMM: 432 x 330 x 165 mm Trọng lượng: 11.3 kg Nguồn: 305 x 152 x 102 mm Trọng lượng: 2.7 kg Kích thước vật lý đơn vị điều khiển Radio:1320 x 180 x 130 mm Trọng lượng: 7.5 kg Kích thước vật lý điểm truy nhập 4 sector: N=4 / N=2 Tần số dùng lại
Cấu hình từ xa / phần mềm OTA có thể nâng cấp Cấu hình
200 Môđun thê bao/điểm truy nhập Môđun hỗ trợ thuê bao
OFDM PHY và trước chuẩn MAC (802.16e với nâng cấp phần mềm) Kiến trúc
3.5 MHz (phần mềm nâng cấp 7MHz) Kênh băng tần
2.300- 2.500 GHz Dải tần
Active RF Head với PoE và kết nối số tới đơn vị điều khiển Kiến trúc trạm chính
Cố định và nomadic Ứng dụng
DC nối đất Bảo vệ nguồn sáng
Yêu cầu ứng dụng bắt buộc
Chẳng hạn: ETSI EN302 021, 753; RoHS/WEEE Máy triệt sóng tùy chọn (nếu cần)
Regulatory Compliance
99.99+% Sẵn có
IEEE 802.3 (10/100 BT Ethernet) Giao diện dây
Ethernet (Công suất qua Ethernet) qua Cat-5 CMM tới điểm truy nhập
cáp
DES và AES (Tùy chọn), FIPS Certified (cho AES) Bảo mật
2 mức QoS
RSA Authentication
Lớp 2 IEEE 802.1p, IPv4 Diffserv (DSCP) Phân loại lưu lượng
DC nối đất Bảo vệ nguồn sáng
Tilt Mounting Kit for 2 to 4.5 đường kính cực Cực gắn vào phần cứng
ETSI EN 302 085 CS3 Phân cực chéo tối thiểu
ETSI EN 302 085 CS3 Minimum Front-to-Back Isolation ETSI EN 302 085 CS3 Góc phương vi Sidelobes 50 Ohm Trở kháng đầu vào 45 W Điện áp vào tối đa
Xuống -25o Elevation Null Fill
0o Góc ngẩng điện của anten 7o Mặt chiếu độ rộng chùm 3 dB 4 sector | 360o Góc phương vi độ rộng chùm 3 dB 18 dBi Mức thu tối thiểu
Dọc Phân cực hóa
42 dBm EIRP = 25 dBm + 17 dBi (30o internal ant.)
Actual EIRP thay đổi theo chức năng của quy định và yêu cầu mặt nạ quang phổ (cụ thể ở từng quốc gia)
Công suất đầu ra tối đa (PA and Antenna)
-40°C to 55°C Nhiệt độ vận hành 2.5 kg Trọng lượng 254 x 355 x 76 mm Kích thước vật lý
Cấu hình từ xa/ phần mềm có thể nâng cấp được Cấu hình
OFDM PHY và trước chuẩn MAC (802.16e với nâng cấp phần mềm) Kiến trúc
OFDM / TDD (OFDMA với nâng cấp phần mềm) Giao diện khí
3.5 MHz (7MHz với nâng cấp phần mềm) Băng thông của kênh
Yêu cầu ứng dụng bắt buộc
Chẳng hạn: ETSI EN302 021,753; RoHS/WEEE. Các máy triệt sóng tùy chọn (nếu cần)
Đáp ứng yêu cầu
Xây dựng server DHCP cho người dùng LAN DHCP client cho WAN
DHCP
IPSec, PPTP & L2TP Pass-Through VPN
NAT, DMZ Host Hàm NAT
Xây dựng trong tường lửa hỗ trợ người sử dụng 253 LAN
Tưởng lửa
IEEE 802.1Q Hỗ trợ VLAN
IEEE 802.3 (10/100 BT Ethernet) Giao diện LAN
DES and AES (optional), FIPS Certified (for AES) Bảo mật
2 levels QOS
IPv4, TCP, UDP, PPP, SNMP Hỗ trợ giao thức
Hệ thống điều khiển công suất truyền tự động (lên tới 20 dB)
Quản lý công suất
55 VDC / 45 Watts Điện áp tiêu dùng
90 to 264 VAC/ 50-60 Hz Điện áp yêu cầu
Dọc Phân cực hóa
Tích hợp, độ rộng chùm 3 dB với góc phương vi khoảng 30o, và góc nâng 40o, 17 dBi Gain
Anten
CPE’s.
Thực hiện kiểm tra dải và sự truyền sóng để xác nhận vùng phủ sóng ngoài trời (trên thực tế so với phỏng đoán) cho những môi trường khác nhau (đô thị, thị trấn và nông thôn).
Thực hiện kiểm tra throughput để công nhận các cell và ngưỡng dung lượng mạng. Thực hiện các Test nhiều thuê bao và các thuê bao sử dụng đồng thời để công nhận
sự hoạt động của mạng trong những hoàn cảnh khác nhau.
Kiểm tra các dịch vụ thuê bao khác nhau như dữ liệu, vô tuyến, VoIP, và các ứng dụng khác.
Thu thập KIP’s để đánh giá độ trễ của hệ thống, độ sửa lỗi, tốc độ truyền dữ liệu … và thực hiện cùng phân tích dữ liệu để đánh giá hiệu quả của giải pháp.
3.2.3.3 Sơ đồ chung về mạng của ULAP WiMAX được trình bày trong hình
Hình 3.8: Cấu hình mạng chung ULAP
Cell của ULAP sẽ được kết nối với điểm chuyển mạch tập mà điểm này sẽ kết thúc tới mạng dữ liệu của nhà khai thác sử dụng backhaul hiện có. Backhaul có thể trên Canopy hoặc trên bất kỳ công nghệ nào được hỗ trợ trên mạng HNPT. Throughput thực tế sẽ phụ thuộc vào dung lượng được phục vụ của ULAP cell.
Hình 3.9: Cấu hình mạng
3.2.3.4 Các thành phần hệ thống và thiết bị kiểm tra được yêu cầu
4 sector MotoWi4 Ultra Light 3500Access Point – 1 bộ 1 sector MotoWi4 Ultra Light 3500Access Point – 2 bộ Thiết bị cung cấp điện ULAP – 3 bộ
Module thuê bao ULAP MotoWi4 – 20 bộ Thiết bị cấp nguồn module thuê bao – 20 bộ
Module backhaul Canopy và cấp nguồn và dữ liệu – 4 bộ Dụng cụ treo cho Canopy Module backhaul – 4 bộ
P3 với 512M RAM hoặc tương đương
Ít nhất 1 cáp PC để chạy Linux Redhat WS 4.0 cho NMS Các loại cáp và chuyển đổi điện
CAT5 chuẩn với ổ nối RJ45( chiều dài cáp không quá 100m) cho mỗi ULAP và CPE.
Có thêm ít nhất 1 cáp cho mỗi thành phần mạng thêm vào.
Bộ chuyển đổi điện có thể chuyển từ ổ cắm tiêu chuẩn Mỹ sang tiêu chuẩn VN nếu cần.
Chuyển mạch lớp 3 với các cổng 12 10/100 – 1 bộ Router VN và 100base T/100 base T mạng
2-3 Linksys 8 port routers hoặc có thể tương đương. Các PC có thể chơi các trò chơi giống nhau – 2 bộ
3.2.3.4.1 Phần mềm
CNUT phiên bản 4 chạy phần mềm Windows XP với phiên bản Runtime và PERL 5.8 hoặc phiên bản tốt hơn.
Hệ thống quản lý thành phần Prizm – 20 bản quyền module thuê bao Hệ thống quản lý và nhận thực băng thông (BAM) bản quyền máy chủ 2.0 Phần mềm chạy ULAP phiên bản 8.0
Phần mềm CPE ngoài trời phiên bản 8.1 Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu phần mềm máy chủ MySQL ( gồm Linux Redhat WS phiên bản 4.0) Công cụ
Công cụ nâng cấp CNUT
3.2.4.1 Các mô hình thử nghiệm 3.2.4.1.1 Dịch vụ dữ liệu
Bao gồm các bài thử nghiệm PING, FTP, duyệt Web Internet, Intranet
Hình 1.3 – Thử nghiệm dịch vụ duyệt Web internet
3.2.4.1.2 Dịch vụ thoại trên nền IP
Dịch vụ VoIP dự kiến thử nghiệm là dịch vụ gọi giữa PC với PC. Mục đích của thử nghiệm là xác định khả năng hỗ trợ QoS của ULAP đối với dịch vụ nhạy cảm với trễ (thời gian thực).
Hình 3.16: Thử nghiệm dịch vụ mạng riêng ảo VPN
Hình 3.18: External DHCP Server
Hình 3.19: Thử nghiệm VOIP với VOIP server (HNPT) và Voice Gateway (HNPT)
Quá trình thử nghiệm Wimax di động vẫn đang được tiến hành. HNPT đã phối hợp với hãng Motorola tiến hành lắp đặt 4 trạm BTS và tiến hành chạy thử với các đối tượng khách hàng khác nhau.
HNPT đã phối hợp với viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện, hãng Motorola, hãng Rohde & schawarz (cung cấp máy đo kiểm) tiến hành đo kiểm tra và đánh giá các thử nghiệm . Căn cứ vào các kết quả đo kiểm và thực tế triển khai, có thể đánh giá như sau :
• Đạt được mục đích ban đầu của thử nghiệm là cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng cho các địa bàn khác nhau trên thành phố Hà Nội.
• Khảo sát được nhiều thông tin phản hồi từ phía khách hàng.
• Nếu với thiết bị truy nhập qua card WiMAX thì sẽ có khoảng cách kết nối từ 1,5 - 2 km trong điều kiện kết nối khi di chuyển với tốc độ 40 km.
• Với các thiết bị truy nhập như CPI thì có thể kết nối WiMAX tốc độ cao tương đương với chất lượng ADSL ở khoảng cách 1 - 2 km tính từ trạm BTS trong địa hình thành phố.
Quá trình giới thiệu một công nghệ mới đầy tính hấp dẫn vào thị trường cúng có khó khăn riêng và nó cũng gây ra rất nhiều khó khăn cho các nhà cung cấp dịch vụ 3G khi mới bắt tay vào triển khai. Đây còn là một bài toán lớn về mặt kinh tế kỹ thuật chưa được giải quyết. Trong khi đó, có được sự ủng hộ mạnh mẽ của các tập đoàn cung ứng thiết bị viễn thông lớn, Wimax di động càng có lợi thế để phát triển hơn. Sự triển khai Wimax di động ở Việt Nam cũng như ở một vài nước trên thế giới mới chỉ là bước đầu để đưa Wimax di động vào ứng dụng thương mại. Sự thành công của nó như thế nào còn tùy thuộc vào chính sách hỗ trợ của mỗi nước.
Hướng nghiên cứu tiếp theo là làm rõ thêm nữa một số kỹ thuật được sử dụng ở lớp MAC để tăng sự hỗ trợ cho khả năng bảo mật trong Wimax di động, mô hình dịch vụ như thế nào.
Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ phía các thầy cô, các bạn sinh viên để em hoàn thiện hơn nữa kiến thức cho bản thân, phục vụ quá trình học tập, nghiên cứu sau này.
Một lần nữa em xin cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo và các bạn đã quan tâm giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đề tài.
[1]. Applications_for_802[1].16-2004_and_802.16e_WiMAX_networks_final.
[2]. Fundamental of WiMax –Understanding Broadband Wireless Networking. Prentice Hall, 2007.
[3]. IEEE Standard for Local and Metropolitian Area Networks, IEEE Computer