Với cấu hỡnh này SS cú thể liờn lạc trực tiếp với nhau. Trạm gốc Mesh BS kết nối với một mạng ở bờn ngồi mạng MESH
Một số điểm phõn biệt
• Neighbor: Kết nối trực tiếp đến một node mạng • Neighborhood: Tất cả cỏc neighbor khỏc
• Extended neighborhood: Tất cả cỏc neighbor từ neighborhood
Kiểu MESH khỏc PMP là trong kiểu PMP cỏc SS chỉ liờn hệ với BS và tất cả lưu lượng đi qua BS trong khi trong kiểu MESH tất cả cỏc node cú thể liờn lạc với mỗi node khỏc một cỏch trực tiếp hoặc bằng định tuyến nhiều bước thụng qua cỏc SS khỏc.
Một hệ thống với truy nhập đến một kết nối backhaul được gọi là Mesh BS, trong khi cỏc hệ thống cũn lại được gọi là Mesh SS. Dự cho MESH cú một hệ thống được gọi là Mesh BS, hệ thống này cũng phải phối hợp quảng bỏ với cỏc node khỏc.
Chơng 47:Hỡnh 7.2: Cấu hỡnh mắt lưới MESH
Backhaul là cỏc anten điểm-điểm được dựng để kết nối cỏc BS được định vị qua khoảng cỏch xa.
Một mạng MESH cú thể sử dụng hai loại lập lịch quảng bỏ. Với kiểu lập lịch phõn tỏn, cỏc hệ thống trong phạm vi 2 bước của mỗi cell khỏc nhau chia sẻ cỏch lập lịch và hợp tỏc để đảm bảo trỏnh xung đột và chấp nhận tài nguyờn.
MESH lập lịch tập trung dựa vào Mesh BS để tập hợp cỏc yờu cầu tài nguyờn từ cỏc Mesh SS trong một dải bất kỡ và phõn phối cỏc yờu cầu này với khả năng cụ thể. Khả năng này được chia sẻ với cỏc Mesh SS khỏc mà dữ liệu của người dựng được chuyển tiếp thụng qua cỏc Mesh SS đú trao đổi với Mesh BS.
Trong kiểu MESH, phõn loại QoS được thực hiện trờn nền tảng từng gúi hơn là được kết hợp với cỏc liờn kết như trong kiểu PMP. Do đú chỉ cú một liờn kết giữa giữa hai node Mesh liờn lạc với nhau.
1.1.45Mụ hỡnh phõn lớp
Chơng 48:Hỡnh 7.3: Cỏc phõn lớp giao thức Wimax cho hai lớp cuối cựng
6.9Chuẩn cụng nghệ
Chuẩn IEEE 802.16 đặc tả lớp vật lý (PHY) và lớp điều khiển truy nhập mụi trường (MAC) đối với truy nhập băng rộng trong một mạng khu vực đụ thị (MAN). Chuẩn IEEE 802.16 điền đầy cỏc lỗ hổng giữa lớp liờn kết logic IEEE 802.2 và giao diện vụ tuyến. Cựng với khả năng của bridging theo chuẩn IEEE 802.1, cỏc chuẩn này và cỏc kỹ thuật truy nhập ở lớp cao hơn của chỳng cú thể được sử dụng để tạo ra một mạng hỗn loạn (routable). Hỡnh 7.4 minh họa vị trớ của chuẩn 802.16 trong cấu trỳc cỏc chuẩn IEEE 802.
Trong khi chuẩn 802.16 chỉ đặc tả một lớp điều khiển truy nhập mụi trường (MAC), nú đĩ trải qua hàng loạt sự sửa đổi. Sự sửa đổi này thờm vào sự đặc tả vài lớp vật lý khỏc nhau, như vị trớ phổ tần mới, cả dải tần cho phộp và dải tần khụng cho phộp cũng xuất hiện. Để ngăn cản sự lộn xộn, một bản túm tắt ngắn gọn của nhiều sự mở rộng và phạm vi dải tần khỏc nhau của cỏc chuẩn được thể hiện ở dưới đõy.
Service specific
Convergence Sublayer (CS)
Physical Layer (PHY)
Privacy Sublayer
MAC Common Part Sublayer (MAC CPS) PHY MAC PHY SAP MAC SAP CS SAP
Nguyễn Việt Hựng – Mạng Viễn thụng – Viễn thụng I Cụng nghệ truy nhập trong NGN
Chơng 49:Hỡnh 7.4: Vị trớ của chuẩn IEEE 802.16 trong cấu trỳc chuẩn IEEE 802
1.1.46Chuẩn 802.16-2001
Chuẩn IEEE 802.16-2001 đặc tả sự chuẩn húa cỏc lớp MAC và PHY dành cho việc cung cấp truy nhập vụ tuyến băng rộng cố định trong cỏc kết nối điểm-điểm, điểm-đa điểm. Với kỹ thuật điều chế súng mang đơn trong dải tần 10-66GHz, 802.16-2001 cung cấp sự hỗ trợ cho cả truyền song cụng phõn chia theo thời gian (TDD) và song cụng phõn chia theo tần số (FDD). Ở cỏc phõn lớp con, IEEE802.16-2001 xỏc định lớp MAC cơ bản để phục vụ cho tất cả cỏc sự thay đổi của cỏc chuẩn. Trong khi 802.11 dựa vào CSMA/CA để quyết định khi cỏc node trong mạng được chấp nhận truyền, lớp MAC của IEEE 802.16—2001 sử dụng tồn bộ cỏc mụ hỡnh khỏc nhau để điều khiển truyền dẫn. Thời gian truyền dẫn, giữa cỏc khoảng thời gian truyền dẫn và thời gian điều chế được gỏn bởi một trạm gốc (BS) và chia sẻ với tồn bộ cỏc node trong mạng trong khuụn dạng của bản đồ phỏt quảng bỏ đường lờn hoặc đường xuống. Bằng lược đồ thời gian truyền, sự ‘khuấy động’ cỏc node ẩn cú thể trỏnh được. Cỏc thuờ bao chỉ cần “nghe” cỏc trạm gốc nhiều hơn cỏc node khỏc trong mạng vụ tuyến cục bộ WLAN. Ngồi ra, thuật toỏn lập danh mục ổn định khi cỏc thuờ xảy ra vấn đề quả tải hoặc cỏc vấn đề liờn quan tới quỏ tải.
Trạm thuờ bao cú thể đàm phỏn phần dải thụng được cấp trong một cụm tới một cụm cơ bản, với điều kiện quỏ trỡnh lập danh mục mềm dẻo. Cỏc kỹ thuật điều chế bao gồm QPSK, QAM-16 và QAM-64. Cỏc kỹ thuật này cú thể thay đổi từ khung tới khung và từ SS tới SS phụ thuộc vào tỡnh trạng của sự kết nối. Kỹ thuật điều chế và kỹ thuật tự sửa lỗi hướng về phớa trước (FEC) mềm dẻo để trong cỏc điều kiện đường truyền cụ thể cho phộp mạng thớch ứng nhanh với cỏc điều kiện thời tiết, như mưa tạnh, vv…. Cỏc thụng số truyền dẫn ban đầu được điều chỉnh qua một quỏ trỡnh tương tỏc gọi là Initial Ranging. Quỏ trỡnh này, BS cung cấp năng lượng, điều chế và định thời thụng tin phản hồi tới SS cũng được chỉ dẫn trờn một ‘ongoing’ cơ bản (đường tới SS).
Thực hiện cả song cụng của kờnh đường lờn và đường xuống, sử dụng kỹ thuật TDD hoặc FDD.
Quan trọng hơn nữa, IEEE 802.16-2001 kết hợp chặt chẽ cỏc tớnh năng để cung cấp QoS khỏc nhau xuống tới lớp vật lý. Hỗ trợ QoS xung quanh việc xõy dựng khỏi niệm cỏc luồng dịch vụ được nhận ra đủ để đỏp ứng yờu cầu của người dựng mà được gọi là
802.4TM MEDIUM ACCESS 802.4 PHYSICAL 802.5TM MEDIUM ACCESS 802.5 PHYSICAL 802.6TM MEDIUM ACCESS 802.6 PHYSICAL 802.3TM MEDIUM ACCESS 802.3 PHYSICAL 802.11TM MEDIUM ACCESS 802.11 PHYSICAL 802.15TM MEDIUM ACCESS 802.15 PHYSICAL 802.16TM MEDIUM ACCESS 802.16 PHYSICAL 802.1TM BRIDGING 802.2TM LOGICALLINK 80 2.1 TM M A N A G E M E N T 80 2.2 TM O V E R VI E W & A R C HI TE C T U 80 2.1 0 T M SE C U RI T Y PHYSICAL LAYER DATA LINK LAYER
Service Flow ID. Luồng dịch vụ được đặc trưng bởi cỏc tham số QoS của chỳng, nú cú thể được sử dụng để định rừ cỏc tham số như gúc trễ tối đa, độ jitter phự hợp. Luồng dịch vụ cú thể bắt đầu ở BS hoặc SS theo một hướng duy nhất. Ở cỏc lớp cao hơn, phải được phục vụ cựng với luồng dịch vụ để đảm bảo QoS từ đầu cuối tới đầu cuối vớ dụ như Diff- Serv.
Nhúm là việc IEEE 802.16 cũng giới thiệu vài đặc điểm bảo mật. Bảo mật trong IEEE 802.16 chủ yếu trong phõn lớp con phần riờng. Mục tiờu của phõn lớp con phần riờng là cung cấp sự bảo mật dọc theo cỏc kết nối vụ tuyến trong mạng. Để hồn thành điều này, thực hiện mĩ húa dữ liệu giữa BS và SS. Để ngăn chặn kể trộm dịch vụ, SS cú thể sử dụng X.509 để kiểm soỏt cỏc SS. Kể cả xỏc nhận là cỏc khúa (key) và địa chỉ lớp MAC của cỏc SS cụng cụng. Chi tiết cụ thể của phõn lớp con phần riờng sẽ được thảo luận trong phần sau.
1.1.47Chuẩn 802.16a-2003
IEEE 802.16a là một phiờn bản sửa đổi từ chuẩn cơ bản, được thụng qua bởi chuẩn băng rộng IEEE trong 1/2003. Quan trọng hơn, chuẩn IEEE 802.16a mở rộng thờm sự hỗ trợ trong băng tần cho phộp 2-11GHz, nú mở ra nhiều thị trường cụng nghệ tiềm năng. Sự hoạt động theo đường truyền NLOS trở thành hiện thực khi hoạt động trong dải tần 2-11 GHz, mở rộng vựng địa lý của mạng. Sự truyền dẫn đa đường cú thể trở thành một sự cản trở. Chuẩn IEEE 802-16a bao gồm cả việc đặc tả lớp PHY và tăng lớp MAC để phự hợp với sự truyền dẫn đa đường và việc giảm bớt cỏc giao diện. Cỏc đặc trưng đĩ được thờm vào để cho phộp cỏc kỹ thuật quản lý cụng suất tiến tiến và ma trận anten thớch ứng. Ngồi ra lựa chọn OFDM như là một sự lựa chọn để điều chế súng mang đơn. Để cung cấp một cơ cấu cho việc giảm cỏc giao diện khi mà xuất hiện nhiều mạng, chuẩn IEEE 802.16a thờm vào phương phỏp điều chế OFDMA để lựa chọn trong phạm vi dải tần 2- 11GHz hiện cú.
Với nhiều yếu tố yờu cầu cỏc đặc tớnh của phõn lớp con phần riờng vấn đề bảo mật được cải thiện. Cỏc đặc tớnh riờng được sử dụng để chứng minh chắc chắn người gửi cỏc bản tin MAC.
IEEE 802.16 thờm vào sự hỗ trợ tựy chọn cho cỏc mạng hỡnh lưới (Mesh), nơi mà lưu lượng cú thể định tuyến từ trạm thuờ bao tới trạm thuờ bao. Đú là một sự thay đổi từ mụ hỡnh điểm-đa điểm (PMP), nơi mà lưu lượng chỉ được cho phộp giữa BS và SS. IEEE 802.16 thờm vào sự đặc tả lớp MAC phự hợp đĩ làm cho lược đồ truyền dẫn của SS là một phần của lưới (Mesh), nhưng nú khụng hiện rừ tới SS.
1.1.48Chuẩn 802.16c-2002
Thỏng 12/2002, uỷ ban cỏc tiờu chuẩn IEEE phờ chuẩn bổ sung chuẩn IEEE 802.16c. Sự bổ sung này để hiệu chỉnh một vài lỗi và sự mõu thuẫn trong chuẩn cơ bản, mụ tả chi tiết hệ thống trong dải tần 10-60 GHz.
1.1.49Chuẩn 802.16d-2004
IEEE 802.16-2001, 802.16a và 802.16c được tớch hợp trong chuẩn IEEE 802.16- 2004 được chứng nhận trong 24/6/2004 và đĩ được cụng bố vào thỏng 12/2004. Phiờn bản này bắt đầu được phỏt triển như việc đặc tả một hệ thống dưới cỏi tờn IEEE 802.16-REVd nhưng đĩ đủ để cụng bố như là một sự tỏi bản thành cụng của cỏc chuẩn cơ bản IEEE
802.16. IEEE 802.16-2004 là một phiờn bản được chuẩn húa để sử dụng cho việc chứng nhận Wimax.
1.1.50Chuẩn 802.16e-2005
Chuẩn IEEE 802.16e-2005 được chứng nhận vào cuối thỏng 12/2005. IEEE 802.16e thờm vào tớnh di động cho cỏc chuẩn hiện tại, sử dụng SOFDMA thay cho OFDM trong chuẩn IEEE 802.16d. IEEE 802.16e cho phộp chuyển giao tớn hiệu tốc độ cao cần thiết cho truyền thụng với những người dựng di chuyển ở tốc độ của phương tiện giao thụng.
6.10Một số đặc điểm kỹ thuật của Wimax 1.1.51Lớp vật lý
Chơng 50:Hỡnh 7.5: Quỏ trỡnh truyền dẫn IEEE 802.16 định nghĩa cỏc lớp vật lý khỏc nhau:
• Wireless MAN-SC layer • Wireless MAN-SCa layer • WirelessMAN-OFDM Layer • WirelessMAN-OFDMA Layer • Wireless HUMAN
Cỏc lớp vật lý này sử dụng cỏc kỹ thuật điều chế mĩ húa khỏc nhau nhưng quỏ trỡnh truyền dẫn của chỳng bao giờ cũng gồm cỏc bước sau theo hỡnh 7.5.
Dữ liệu ban đầu được ngẫu nhiờn húa, mĩ húa FEC và được ỏnh xạ thành cỏc kớ hiệu QAM. Cỏc kớ hiệu QAM được sắp sếp trong cỏc khung trong một cụm (burts) bản tin. Cỏc cụm kớ hiệu này sẽ được ghộp trong một khung song cụng. Cỏc thành phần kớ hiệu I và Q sẽ được chốn ở trong cỏc bộ lọc dạng xung, được điều chế cầu phương tới một tần số súng mang, và thực hiện điều khiển biờn độ và cụng suất để được cụng suất đầu ra phự hợp để truyền đi.
Wireless MAN-SC layer: dựa trờn cụng nghệ súng mang đơn được thiết kế cho đường truyền hoạt động trong tầm nhỡn thẳng LOS trong dải tần số cao từ 10-66GHz. Hỗ trợ song cụng TDD, FDD.
Ngẫu nhiờn húa
Ánh xạ FEC và
QAM FramingBust FramingDuplex
Tx Filtering Tx Filtering Điều chế QAM Điều khiển cụng suất Bit ngẫu nhiờn Kớ hiệu QAM I I I Q I Q Q Q Bit nguồn Cỏc kớ hiệu duplex framed Cỏc kớ hiệu burst framed
Lớp vật lý vụ tuyến MAN-Csa: dựa trờn cụng nghệ súng mang đơn và được thiết kế cho đường truyền NLOS trong băng tần 2-11 GHz. Hỗ trợ song cụng TDD, FDD.
Cỏc đặc tớnh trong lớp vật lớ này bao gồm: • Hỗ trợ TDD và FDD
• TDMA UL • TDM DL
• Điều chế khối thớch ứng và mĩ húa FEC cho cả đường UL và DL
• Truyền theo khung để cải thiện sự cõn bằng (một chiều) và thực hiện ước lượng kờnh qua NLOS và mở rộng mụi trường trễ trải phổ.
• Kớ hiệu được đúng thành gúi.
• Mĩ húa soắn FEC sử dụng mĩ Reed Solomon và chốn Pragmatic TCM • FEC sử dụng tựy chọn BTC và CTC
• Khụng sử dụng FEC tựy chọn sử dụng ARQ để điều khiển lỗi. • Tựy chọn tớnh phõn tập chuyển tiếp STC.
• Ngoại trừ cỏc yờu cầu khỏc, quỏ trỡnh truyền tin tương tự cho cả hướng đường lờn UL và đường xuống DL.
Lớp vật lý vụ tuyến MAN-OFDM dựa trờn điều chế OFDM được thiết kế để hoạt động cho đường truyền trong phạm vi khụng truyền thẳng NLOS trong dải tần từ 2-11 GHz. Hỗ trợ song cụng TDD, FDD.
Lớp vật lý vụ tuyến MAN-OFDMA: dựa trờn kỹ thuật điều chế OFDMA được thiết kế để hoạt động đối với đường truyền khụng trong tầm nhỡn thẳng NLOS trong dải tần 2-11 GHz. Trong dải tần được cấp phộp, hai phương phỏp song cụng được sử dụng là FDD và TDD, FDD SSs cú thể là bỏn song cụng (H-FDD). Trong dải tần khụng cấp phộp, sử dụng phương phỏp song cụng TDD.
Lớp vật lý vụ tuyến HUMAN: Tần số kờnh trung tõm theo cụng thức: • Kờnh tần số trung tõm (MHz) = 5000 + 5 . nch (n= 0 - 199) • Độ rộng kờnh là 5 MHz, dải tần cụng tỏc là 5-6 GHz.
Wimax Forum đĩ quyết định rằng cỏc mặt phẳng kiểm tra tớnh tương tỏc đầu tiờn và cỏc chứng nhận cuối cựng sẽ hỗ trợ FFT OFDM PHY 256 điểm (chung giữa IEEE 802.16-2004 và ETSI HiperMAN) với Wimax cố định và OFDMA, SOFDMA đối với Wimax di động.
6.10.1.1Khỏi niệm OFDM
OFDM là một kĩ thuật hấp dẫn sử dụng cho cỏc hệ thống truyền thụng số liệu tốc độ cao. Nú được phỏt triển từ 2 kĩ thuật quan trọng là ghộp kờnh phõn chia theo tần số (FDM) và truyền thụng đa súng mang.
OFDM thờm đặc điểm trực giao vào FDM đa súng mang. Trực giao nghĩa là khụng gõy ra nhiễu lờn nhau. Trong OFDM cỏc súng mang con được thiết kế để trực giao. Điều này cho phộp cỏc súng mang con chồng lờn nhau và tiết kiệm băng tần. Do đú, OFDM
đạt được cả tốc độ dữ liệu cao và hiệu suất trải phổ cao. Để giải điều chế tớn hiệu, cần một chuyển đổi Fourier rời rạc (DFT).
Chơng 51:Hỡnh 7.6: OFDM với 9 súng mang con
6.10.1.2OFDMA cho lớp vật lý vụ tuyến MAN-OFDMA
Như ta đĩ biết OFDM cú thể hỗ trợ việc truyền một người dựng hoặc truy nhập nhiều người dựng. Khi OFDM được kết hợp với TDMA (đa truy nhập phõn chia theo thời gian) chỳng ta được OFDM-TDMA. Khi OFDM kết hợp với FDMA thỡ tạo ra OFDMA (đa truy nhập phõn chia theo tần số trực giao). Kĩ thuật đa truy nhập OFDM-TDMA ấn định cỏc khe thời gian cho mỗi người dựng. Trong một khe thời gian, tất cả cỏc súng mang con được dành riờng định vị cho một người dựng.
OFDMA cho phộp nhiều người dựng truy nhập cỏc súng mang con cựng một lỳc. Ở mỗi đơn vị thời gian, tất cả cỏc người dựng cú thể truy nhập. Việc ấn định cỏc súng mang con cho một người dựng cú thể thay đổi ở mỗi đơn vị thời gian.
6.10.1.3SOFDMA theo tỷ lệ (S-OFDMA)
Đõy là một đặc điểm bổ xung cho IEEE 802.16e để hỗ trợ chuyển giao dễ dàng. Trong OFDM-TDMA và OFDMA, số lượng súng mang con thường được giữ bằng nhau với phổ cú sẵn. Số súng mang con khụng thay đổi dẫn đến khụng gian súng mang con thay đổi trong cỏc hệ thống khỏc nhau. Điều này làm cho việc chuyển giao giữa cỏc hệ thống gặp khú khăn. Ngồi ra, mỗi hệ thống cần một thiết kế riờng và chi phớ cao.
OFDMA theo tỉ lệ (-SOFDMA) giải quyết cỏc vấn đề này bằng cỏch giữ cho khụng gian súng mang con khụng thay đổi. Núi cỏch khỏc, số súng mang con cú thể tăng hoặc giảm với những thay đổi trong một băng tần cho trước. Vớ dụ, nếu một băng tần 5MHz