• Lập kế hoạch sử dụng tần số: Lựa chọn băng tần cho WiMax:
Các băng được WiMax Forum tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các nước phân bổ cho WiMax là: 3600-3800 MHz, 3400-3600 MHz (băng 3,5 GHz), 3300-3400 MHz (băng 3,3 GHz), 2500-2690 MHz (băng 2,5 GHz), 2300- 2400MHz (băng 2,3 GHz), 5725-5850 MHz (băng 5,8 GHz) và băng 700-800 MHz (dưới 1 GHz). [11]
117
Băng 3400-3600 MHz (băng 3,5 GHz)
Băng 3,5Ghz là băng tần đó được nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cốđịnh (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (WBA). WiMax cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho WiMax. Vì vậy, WiMax Forum đó thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMax.
Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16-2004 để cung cấp các ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3,5 MHz hoặc 7 MHz, chế độ song công TDD hoặc FDD. Một số nước quy định băng tần này chỉ dành cho các hệ thống cung cấp các dịch vụ cố định, không có ứng dụng nomadic, nên để triển khai được WiMax cần thiết phải sửa đổi lại quy định này.
Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMax.
Băng 3600-3800 MHz
Băng 3600-3800 MHz được một số nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA. Tuy nhiên, do một phần băng tần này (từ 3,7-3,8 GHz) đang được nhiều hệ thống vệ tinh viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là ở khu vực châu Á, nên ít khả năng băng tần này sẽđược chấp nhận cho WiMax ở châu Á.
Băng 3300-3400 MHz (băng 3,3 GHz)
Băng tần này đó được phân bổ ở Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam đang xem xét phân bổ chính thức. Do Ấn Độ và Trung Quốc là hai thị trường lớn, nên dù chưa có nhiều nước cấp băng tần này cho WBA, nhưng thiết bị WiMax cũng đã được sản xuất.
Chuẩn WiMax áp dụng ở băng tần này tương tự như với băng 3,5 GHz, đó là WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3,5 MHz hoặc 7MHz.
Do Ấn Độ chỉ cho phép sử dụng đoạn băng tần 3316-3400 MHz, nên các thiết bị WiMax hiện tại cũng chỉ làm việc trong đoạn này với tối đa 2x9 kênh 3,5 MHz. Vì vậy, nếu cứ 4 nhà khai thác sử dụng băng tần này thì thường mỗi nhà khai thác chỉ được cấp sử dụng 2x2 kênh 3,5 MHz. Trong khi đó, theo ý kiến của các chuyên gia
118
Alvarion, một trong những hãng cung cấp thiết bị WiMax, thì để khai thác hiệu quả, mỗi nhà khai thác nên được cấp ít nhất 2x3 kênh 3,5 MHz.
Băng 2500-2690MHz (băng 2,5 GHz)
Băng tần này là băng tần được WiMax Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di động theo chuẩn 802.16-2005. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các băng trên 3 GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích hợp cho các ứng dụng di động. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao gồm cả WiMax. WiMax ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz, chếđộ song công TDD, FDD.
Băng tần này trước đây được sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền hình MMDS trên thế giới, nhưng do MMDS không phát triển nên Hội nghị Thông tin Vô tuyến thế giới năm 2000 (WRC-2000) đã xác định có thể sử dụng băng tần này cho hệ thống di động thế hệ 3 (3G hay IMT-2000 theo cách đặt tên của ITU). Tuy nhiên, khi nào IMT-2000 được triển khai ở băng tần này cũng chưa có câu trả lời rõ ràng. Vì vậy, hiện đã có một số nước như Mỹ, Brazil, Mexico, Singapore, Canada, Liên hiệp Anh (UK), Australia cho phép sử dụng một phần băng tần tần này cho WBA. Trung Quốc và Ân Độ cũng đang xem xét.
Ví dụ, Singapore đã chia băng 2,5 GHz thành 15 khối 6 MHz cho WBA để đấu thầu, theo đó nhà khai thác được cung cấp các dịch vụ cốđịnh, nomadic và di động, không yêu cầu phải sử dụng một công nghệ cụ thể nào. Các nhà khai thác trúng thầu có trách nhiệm tự phối hợp với nhau và với các nhà khai thác của các nước láng giềng để tránh can nhiễu. Tại Mỹ, Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) chia băng 2,5 GHz thành 8 khối, mỗi nhà khai thác có thểđược cấp 22,5 MHz, gồm một khối phổ có độ rộng 16,5 MHz kết hợp với khối 6 MHz. Do ITU xác định băng tần này cho IMT-2000, nên WiMax Forum đang có kế hoạch tham gia vào các nhóm nghiên cứu của ITU để thúc đẩy việc đưa chuẩn 802.16 thành một nhánh của họ tiêu chuẩn IMT-2000.
Với Việt Nam, Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cuối năm 2005 đã quy định băng tần 2500-2690 MHz sẽ được sử dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị khác trong băng tần này. Vì vậy, có thể hiểu công nghệ WiMax di động cũng là một
119
đối tượng của quy định này, nhưng băng tần này sẽ được sử dụng cho loại hình công nghệ cụ thể nào vẫn còn để mở.
Băng 2300-2400 MHz (băng 2,3 GHz)
Băng 2.3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2,5 GHz nên là băng tần được WiMax Forum xem xét cho WiMax di động. Hiện có một số nước phân bổ băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada, Singapore. Singapore đã cho đấu thầu 10 khối 5 MHz trong dải 2300-2350 MHz để sử dụng cho WBA với các điều kiện tương tự như với băng 2,5 GHz. Úc chia băng tần này thành các khối 7 MHz, không qui định cụ thể về công nghệ hay độ rộng kênh, ưu tiên cho ứng dụng cố định. Mỹ chia thành 5 khối 10 MHz, không qui định cụ thể về độ rộng kênh, cho phép triển khai cả TDD và FDD. Đối với Việt Nam, đây cũng là một băng tần có khả năng sẽđược sử dụng để triển khai
WBA/WiMax.
Băng 5725-5850 MHz (băng 5,8 GHz)
Băng tần này được WiMax Forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các đoạn băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250 MHz, 5250-5350 MHz), vốn thường được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà. Theo WiMax Forum thì băng tần này thích hợp để triển khai WiMax cốđịnh, độ rộng phân kênh là 10 MHz, phương thức song công được sử dụng là TDD, không có FDD.
Băng dưới 1 GHz
Với các tần số càng thấp, sóng vô tuyến truyền lan càng xa, số trạm gốc cần sử dụng càng ít, tức mức đầu tư cho hệ thống thấp đi. Vì vậy, WiMax Forum cũng đang xem xét khả năng sử dụng các băng tần dưới 1 GHz, đặc biệt là băng 700-800 MHz. Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số, nên sẽ giải phóng được một phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMax. Ví dụ, Mỹđó cấp đoạn băng tần 699-741 MHz trước đây dùng cho kênh 52-59 UHF truyền hình và xem xét cấp tiếp băng 747-801 MHz (kênh 60-69 UHF truyền hình).
Với Việt Nam, do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh trong giải 470- 806 MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ
120 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thống truyền hình tương tự. Hiện chưa có lộ trình cụ thể nào để chuyển đổi các hệ thống truyền hình tương tự này sang truyền hình số, nên chưa thấy có khả năng có băng tần để cấp cho WBA/WiMax ởđây
Nên ởđây ta có đưa ra một số băng tần giả sử cho WiMax:
Ví dụ: Về kế hoạch sử dụng tần số: Tái sử dụng tần sốở băng tần 2,4 GHz
Băng tần 2,4 GHz có 11 kênh rộng 22 MHz được xác định bằng các khoảng 5 MHz từ 2,412 đến 2,462 GHz
Băng tần 2,4 GHz có 3 kênh không lặp (1, 6, 11) • Lựa chọn thiết bị:
Một thông số rất quan trọng trong thiết bị vô tuyến là độ nhạy thu Độ lớn yêu cầu của tín hiệu trong tài liệu phải lớn nhiễu kênh truyền Ví dụ: Độ nhạy thu = -86 dBm là đạt yêu cầu
Nhưng nếu giá trị này = -91 dBm thì tốt hơn
Một thông số nữa là của đầu ra máy phát tính bằng mW hay dBm Điển hình giá trị này 20 mW (13 dBm) và 100 mW (20 dBm)
Đó là thông số mong muốn để điều khiển năng lượng đầu ra để có thể giảm nhiễu. Sự kết hợp giữa độ nhạy thu và phát có ý nghĩa quan trọng
4.2 Quy hoạch mạng dựa trên các tiêu chí sau: b. Xác định kích cỡ mạng
c. Quy hoạch lưu lượng và vùng phủ sóng d. Tối ưu hóa mạng
a. Giai đoạn xác định kích cỡ mạng:
Sẽ đưa ra dự tính số đài trạm, số trạm gốc, cấu hình các trạm gốc và các phần tử mạng khác trên cơ sở các yêu cầu nhà khai thác và truyền sóng trong khu vực
Định cỡ phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lượng và chất lượng phục vụ. Đồng thời xét đến tổn hao đường truyền.
Định kích cỡ mạng là một quá trình mà thông qua đó ta có thể ước tính được các cấu hinh có thể có và số lượng thiết bị trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác: + Các vùng phủ sóng
+ Thông tin kiểu vùng + Các điều kiện truyền sóng
121
Dung lượng: Phổ khả dụng, dự báo tăng thuê bao, thông tin về mật độ lưu lượng. Chất lượng dịch vụ: Xác suất phủ, Dung lượng, thông lượng của người sử dụng dạng đầu cuối.
b. Quy hoạch dung lượng và vùng phủ sóng:
Trong giai đoạn quy hoạch chi tiết cần có số liệu truyền sóng từ vùng được quy hoạch cùng với đánh giá mật độ người sử dụng và lưu lượng của người sử dụng. Kết quả nhận được từ quy hoạch vùng phủ và dung lượng là vị trí, cấu hình, thông số của trạm gốc
e. Công cụ quy hoạch mạng:
Ở các thế hệ thông tin di động thứ hai, quy hoạch chi tiết chủ yếu tập trung lên quy hoạch vùng phủ, Trong các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 hay các hệ thống thông tin vô tuyến khác cần phải phân tích dung lượng và quy hoạch nhiều chi tiết hơn việc chỉ đơn giản tối ưu vùng phục vụ. Và ở đây ta cũng phải xét tương tựđối với hệ thống WiMax. Công cụ sẽ hỗ trợ cho người quy hoạch tối ưu các cấu hình của vùng phủ, chọn anten, hướng anten và thậm chí cả vị trí đặt trạm để đáp ứng chất lượng dịch vụ, dung lượng và các yêu cầu dịch vụ.
Đểđạt được kết quả tối ưu, công cụ phải biết được các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến để thực hiện các thao tác và đưa ra quyết định giống nhưở mạng thực tế. Lặp lại đường lên, xuống: Mục đích là để ấn định các công suất phát trạm gốc phù hợp cho từng người sử dụng dịch vụ cho đến khi tín hiệu ở thuê bao đáp ứng được
c. Tối ưu mạng:
Là quá trình nhằm cải thiện chất lượng mạng tổng thể và đảm bảo các tài nguyên của mạng được sử dụng một cách hiệu quả hơn. Tối ưu mạng bao gồm phân tích về các cải thiện mạng về cấu hình và hiệu năng Quá trình chuyển đổi từ quy hoạch vùng phủ và dung lượng mạng chi tiết sang khai thác và tối ưu mạng diễn ra một cách liên tục
Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: radio resource management) RRM gồm:
- Chuyển giao
- Điều khiển công suất - Điều khiển cho phép
122 - Điều khiển tải
- Các chức năng lập biểu gói (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điều khiển công suất cần thiết để duy trì mức nhiễu tối thiểu trên giao diện vô tuyến và đảm bảo chất lượng yêu cầu của dịch vụ
Chuyển giao để xử lý tính di động của thuê bao (đối với các thiết bịứng dụng chuẩn WiMax di động 802.16e) khi thuê bao sử dụng thiết bị di chuyển từ vùng phủ sóng ô này sang vùng phủ sóng của ô khác
Phân tích chất lượng mạng đưa ra một cái nhìn tổng quan về chất lượng và hiệu năng của mạng bao gồm: lập kế hoạch về trường hợp đo, đo tại hiện trường và đo bằng hệ thống quản lý mạng.
Dựa theo cự ly, tổ chức viễn thông quốc tế chia làm 4 vùng: - Mạng khu vực cá nhân PAN, có cự ly từ 1m đến 10m. - Mạng cục bộ LAN từ 10m đến 100m
- Mạng đo thị MAN từ 100m đến 50km. - Mạng khu vực rộng WAN trên 50km.
Công nghệ truy nhập không dây được thiết kếđể phù hợp với đặc điểm của từng vùng. Chẳng hạn như trong khu vực cá nhân PAN, thì công nghệ truy nhập siêu băng rộng UWB có mật độ phổ cực thấp, tốc độ truyền file rất nhanh, phù hợp với khu vực này.
123
Với cự ly xa hơn thì Wi-Fi và WiMax có ưu thế hơn. Cự ly thông tin của Wi-Fi là 900 m, tốc độ kết nối là 54 Mbit/s. Trong vùng đô thị MAN, thì WiMax với đặc điểm đã được phân tích ở trên có băng thông mềm dẻo từ 1,25 MHz đến 20 MHz tốc độ kết nối tới 75Mbit/s có khả năng làm việc đảm bảo QoS trong cự ly 15 km. Trong tương lai, mạng Wi-Fi kết hợp với mạng WiMax để nâng cao hiệu quả mạng truy cập không dây: Wi-Fi có tính cơđộng, WiMax vươn tới cự ly xa.
Đối với Hà Nội hiện tại các dịch vụ WiMax di động chưa triển khai được thực tế nhưng với sự phát triển của các trạm Wifi như hiện nay, khả năng triển khai theo hướng kết hợp giữa Wifi và WiMax sẽ mang tính khả quan nhất.
124
Kết luận
Sau khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài, phần trình bày của em đưa ra khái niệm về công nghệ WiMax, nhấn mạnh các đặc điểm kĩ thuật nổi bật và từng bước xây dựng các tiêu chí cần thiết đối với vấn đề quy hoạch vùng phủ sóng cho mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax. Phần trình bày đã khái quát chung được yêu cầu tính toán, bài toán công nghệđồng thời chi tiết riêng các thông số mô phỏng thực tế với mong muốn truyền tải những khái niệm cũng như quá trình tính toán quy hoạch mạng.
Hiện nay công nghệ WiMax đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, tùy vào đặc điểm của mỗi quốc gia, vùng địa lý, dân số, nhu cầu sử dụng v.v… sẽ có những giải pháp quy hoạch riêng. Xây dựng hệ thống WiMax cố định để kết hợp với hệ thống Wifi có sẵn đồng thời phát triển tiếp theo hướng chuẩn WiMax di động trong thời gian tới có thể sẽ là xu hướng chung và sẽ nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà cung cấp dịch vụ cũng như nhà quản lý.
125
Tài liệu tham khảo
[1] Daniel Sweeny, WiMax operator manual, building 802.16 wireless network (Second edition), Apress, 2006.
[2] WiMax forum, Mobile WiMax – part I: A technical overview and performance evaluation, WiMax forum, August 2006.
[3] WiMax forum, Mobile WiMax – part II: A comparative analysis, WiMax forum, May 2006.
[4] Ron Olexa, Implementing 802.11, 802.16 and 802.20 Wireless networks Planning, troubleshooting and operations; Newnes, 2005.
[5] Frank Orhtman, WiMax handbook Building 802.16 Wireless Network, McGraw – Hill Communications, 2005.
[6] Deepak pareek, WiMax: broadband access technology, IDEA group, 2006 [7] WiMax forum, WiMax’s technology for LOS and NLOS environment, WiMax forum, 2006.
[2], [3], [7] available: http://www.WiMaxforum.org
[8] Raj jain, WiMax system modeling methodology; AAWG interim meeting, AT&T, NJ; WiMax forum , June 1, 2006
[9] IEEE, 802.16a Air interface for fixed broadband Wireless Access System, IEEE inc ; 1 Apirl 2003.
[10] IEEE, 802.16e Air interface for fixed broadband Wireless Access System, IEEE inc; 28 February 2006.
[11] Lê Văn Tuấn, Các băng tần WiMax, tạp chí BCVT, 26-10-2006
[12] Alvarion, Thị trường và hướng phát triển WiMax, tạp chí BCVT, 1-03-2007 [13] Đỗ Ngọc Anh, WiMax trong môi trường LOS và NLOS, tạp chí BCVT, 07-06- 2006
[14] Đỗ Ngọc Anh, WiMax di động – Tổng quan kỹ thuật đánh giá, tạp chí BCVT, 03-11-2006