WiMAX (IEEE 802.16)
4.2.2.Các mạng từ vừa tới lớn và tính di động
Gần đây hơn, chuẩn về giao tiếp vô tuyến của WiMAX đã được cải tiến để hậu thuẫn cả tính di động của các thuê bao, bao gồm cả việc chuyển giao từ trạm cơ sở này sang trạm cơ sở khác. Phiên bản này của chuẩn được gọi là 802.16e, hay 802.16-2005. Bởi vì việc chuyển giao và tính di động của thuê bao đòi hỏi nhiều khả năng quản trị hơn ở mạng, nên cũng cần phải qui định rõ về mạng đằng sau các trạm cơ sở. Bởi vì IEEE chỉ chịu trách nhiệm về chuẩn hóa giao tiếp vô tuyến thôi, nên phần việc này được tiếp quản bởi WiMAX Forum (http://www.wimaxforum.org). Chuẩn hóa mạng vô tuyến và mạng lõi là một công việc quan trọng, bởi vì chỉ những chức năng và cách thức giao tiếp đã chuẩn hóa mới cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng chọn được những thành phần tương thích từ rất nhiều nhà cung cấp thiết bị mạng khác nhau. Nhờ vậy, việc cạnh tranh giữa các nhà chế tạo được khuyến khích, dẫn tới giá cả thiết bị mạng giảm dần. Để bảo đảm khả năng thông tác (interoperability, tức khả năng có thể làm việc chung với nhau mà không gặp trục trặc gì) của các thành phần mạng do các nhà chế
tạo khác nhau cung cấp, WiMAX Forum cũng phụ trách một chương trình chứng nhận đủ chuẩn cho các trạm cơ sở, các thiết bị người dùng và những thiết bị mạng WiMAX khác.
Hình 4.1 cho thấy một kiểu tổ chức hạ tầng cơ sở mạng có khả năng WiMAX trông như thế nào trong thực tế. Khi so sánh với hạ tầng cơ sở mạng LTE trong Hình 3.1 hoặc Hình 3.2, có những điểm tương đồng đáng kể. Cũng như trong LTE, các trạm cơ sở WiMAX liên lạc với nhau để chuyển giao. Hơn nữa, không có phần tử trung tâm nào trong mạng vô tuyến như trường hợp của UMTS. Thay vì vậy, các mạng WiMAX chỉ đòi hỏi phải có các gateway giữa mạng vô tuyến và mạng lõi, tức các ASN-GW (Access Service Network Gateway). Các ASN-GW này chịu trách nhiệm quản lý người dùng và tính di động.
Hình 4.1: Kiến trúc của mạng WiMAX.
Giao tiếp vô tuyến giữa các thiết bị di động và trạm cơ sở WiMAX được chuẩn 802.16 gọi là
điểm tham chiếu (reference point) hoặc giao tiếp (interface) R1. Trong chương này chúng ta sẽ
dùng thuật ngữ giao tiếp cho ngắn gọn. Giao thức liên lạc được dùng trên interface này là
802.16-2004 (trước đây gọi là 802.16d) đối với những mạng WiMAX cố định hoặc 802.16-2005 (trước đây gọi là 802.16e) đối với các mạng WiMAX di động (phục vụ cả khách hàng cố định lẫn di động). Chi tiết về giao tiếp vô tuyến của WiMAX được bàn trong mục 4.3.
Trong mạng vô tuyến, các trạm cơ sở được nối với ASN-GW thông qua giao tiếp R6. Trong phiên bản đầu của chuẩn WiMAX, giao tiếp này độc quyền (proprietary), nghĩa là một ASN-GW và tất cả các trạm cơ sở nối với nó cần phải cùng một hãng chế tạo. Trong phiên bản thứ hai của chuẩn, giao tiếp R6 cũng được chuẩn hóa để cho phép xây dựng những cấu hình hỗn hợp. Điều này khuyến khích tính cạnh tranh, dẫn tới giá cả cạnh tranh hơn. Giống như trong LTE, giao tiếp R6 giữa trạm cơ sở và ASN-GW hoàn toàn dựa trên IP. Hệ quả là, mọi công nghệ vận chuyển nào có khả năng vận chuyển các gói IP đều có thể được WiMAX sử dụng. Bởi vì các trạm cơ sở WiMAX đa vùng (multisector) có khả năng đạt những tốc độ truyền dữ liệu trên giao tiếp vô tuyến lên tới 30 Mbit/s và hơn nữa, nên những công nghệ vận chuyển thích hợp ở dặm cuối nối
với trạm cơ sở là các hệ thống vi ba dựa trên Ethernet, các đường cáp VDSL và cáp quang. Các kênh E1 2 Mbit/s thì, do giá cả quá đắt và và tốc độ chậm so với khả năng của giao tiếp vô tuyến, nên không chắc được dùng.
Để chuyển giao đường truyền giữa các trạm cơ sở một cách trơn tru, người ta đã qui định giao tiếp R8 như được minh họa trong Hình 4.1. Giống như kênh giao tiếp R6, nó cũng hoàn toàn dựa trên giao thức IP. Trong thực tế, mỗi trạm cơ sở chỉ được nối với mạng bằng một kênh giao tiếp vật lý duy nhất. Vì vậy dữ liệu từ trạm cơ sở này sẽ phải đi qua một hoặc nhiều router trước khi đến được trạm cơ sở khác. Thực tế, phụ phí sinh ra bởi chuyện này cũng nhỏ thôi, bởi vì lượng dữ liệu người dùng trên kênh giao tiếp R6 chắc chắn là cao hơn nhiều lần so với lượng dữ liệu trao đổi phục vụ cho một cuộc chuyển giao của một đường truyền trên kênh giao tiếp R8.
4.2.3. ASN-GW
Trong các mạng WiMAX, thiết bị gateway giữa mạng vô tuyến và mạng lõi được gọi là ASN- GW (Access Service Network Gateway _ Cổng nối Mạng Dịch vụ Truy nhập). Về nguyên tắc, nó phụ trách những công việc giống như Access Gateway (AGW) trong LTE vậy. Những công việc đó là:
Quản lý thuê bao chẳng hạn như xác minh và quản lý thông tin thuê bao;
Quản lý tính di động để chuyển hướng đường truyền từ cell này sang cell khác khi người dùng di chuyển;
Yểm trợ tích cực cho thủ tục chuyển giao trong trường hợp thiếu mất kênh giao tiếp R8 giữa hai trạm cơ sở.