Ở phần đầu chương, chúng ta đã mô tả khái quát về chuẩn không dây băng thông rộng WIMAX, tập trung chính vào các đặc điểm khác nhau, các chức năng và các giao thức. Nay chúng ta sẽ chuyển sang chỉ tiêu chất lượng hệ thống của các mạng WIMAX Một số sự cân bằng phụ thuộc vào thiết kế
của hệ thống không dây và WIMAX đã đưa ra một loạt các lựa chọn thiết kế rộng rãi và linh hoạt có thể sử dụng để tối ưu hóa hệ thống nhằm đạt được các yêu cầu dịch vụ mong muốn. Trong phần này, chúng ta chỉ giới thiệu sơ lược về chỉ tiêu thông lượng và phạm vi bao phủ của WIMAX cho một số trường hợp triển khai cụ thể.
Hình 2.4. Các chức năng được biểu diễn qua các điểm tham chiếu oHiệu suất phổ và thông lượng
Bảng 2.6 biểu diễn một số kết quả lấy mẫu của quá trình nghiên cứu chỉ tiêu chất lượng hệ thống dựa trên mô phỏng.
Nó cho biết thông lượng trung bình có thể trên mỗi sectơ của hệ thống WiMAX sử dụng một loạt các cấu hình anten: từ hệ thống anten MIMO vòng-
hở với 2 anten phát và 2 anten thu tới hệ thống anten MIMO vòng kín với bộ mã hóa trước tuyến tính sử dụng 4 anten phát và 2 anten thu.
Kết quả chỉ ra cho một 1,024 FFT OFDMA-PHY sử dụng kênh TDD 10MHz và hoán vị sóng mang phụ AMC với tỉ lệ đường lên-đường xuống là 1:3. Các kết quả giả định một triển khai đa tế bào với ba sectơ trạm gốc, tái sử dụng tần số (1,1). Đây là thiết kế hạn chế nhiễu với giả thiết là 2 trạm gốc liền kề nhau cách nhau 2km. Lấy mẫu một môi trường đa đường được mô hình hoá sử dụng kênh B người đi bộ của Hiệp hội truyền thông quốc tế (ITU). Kết quả cho cả 2 trường hợp cố định với màn hình nền CPE trong nhà đã được kiểm chứng và trường hợp di động với máy thu phát xách tay được kiểm chứng như trong bảng 2.9.
Thông lượng trung bình đường xuống trên mỗi sectơ trong trường hợp mẫu vạch -có triển khai màn hình nền CPE cố định- là 16.3 Mbps và có thể tăng đến hơn 35 Mbps nhờ sử dụng một vòng kín MIMO 4×2 kết hợp với mã trước tuyến tính. Trường hợp máy thu phát di động cũng được đưa ra chỉ tiêu chất lượng có thể so sánh, mặc dù hơi nhỏ hơn. Sự kết hợp của OFDM, OFDMA và MIMO đã giúp
WIMAX cải thiện chỉ tiêu chất lượng thông lượng một cách đáng kinh ngạc. Cần lưu ý rằng các hệ thống WIMAX di động ban đầu phần lớn sẽ sử dụng vòng hở MIMO 2x2, với các hệ thống MIMO bậc cao, phù hợp để thực hiện trong vòng vài năm. Cũng cần phải lưu ý rằng các hệ thống WIMAX cố định có thể triển khai mà không cần sử dụng MIMO, mặc dù chúng ta cũng chưa được cung cấp các kết quả về chỉ tiêu chất lượng được mô phỏng của các hệ thống này.
Bảng 2.6 cũng biểu diễn chỉ tiêu chất lượng về mặt hiệu suất phổ, một trong các số đo được sử dụng để đo chỉ tiêu chất lượng của mạng không dây. Kết quả chỉ ra rằng mạng WIMAX, đặc biệt là với sự bổ sung MIMO, có thể đạt được những hiệu suất phổ cao hơn đáng kể so với các hệ thống 3G hiện nay, như HSDPA và 1xEV-DO.
Tuy nhiên cần lưu ý rằng hiệu suất phổ cao đạt được nhờ tái sử dụng tần số có thể tăng khả năng nghẽn.
Bảng 2.6. Hiệu suất phổ và thông lượng của WIMAX
2.10. Tổng kết và kết luận
Chương này đã giới thiệu khái quát về công nghệ WiMAX và thiết lập cơ sở nhằm tìm hiểu kĩ hơn sau này. Có thể tóm tắt chương như sau:
•WIMAX dựa trên giao diện vô tuyến mạnh mẽ và linh hoạt được quy định bởi nhóm IEEE 802.16.
•Lớp vật lí WIMAX dựa trên OFDM, là một công nghệ gọn nhẹ và hiệu quả trong việc khắc phục méo đa đường.
•Lớp vật lí hỗ trợ rất nhiều kĩ thuật tiên tiến nhằm tăng tính tin cậy của lớp liên kết.
•WIMAX hỗ trợ các kĩ thuật xử lí tín hiệu tiên tiến nhằm cải thiện dung lượng hệ thống. Các kĩ thuật này bao gồm mã hóa và điều chế thích ứng, dồn kênh không gian và phân tập nhiều người dùng.
•WIMAX có một lớp MAC rất linh hoạt có khả năng cung cấp rất nhiều dạng lưu lượng, bao gồm thoại, video, đa phương tiện với một chất lượng dịch vụ rất cao.
•Các chức năng bảo mật cao như mật hóa và nhận thực tương hỗ, được xây dựng trong chuẩn WIMAX.
•WIMAX có rất nhiều đặc điểm để nâng cao các chức năng di động liên quan như chuyển giao liên tục và khả năng tiêu thụ năng lượng thấp đối với các thiết bị xách tay.
•WIMAX là một cấu trúc mạng dựa trên IP linh hoạt, cho phép khai thác toàn bộ ưu điểm của IP. Mô hình mạng tham chiếu cho phép các giao thức dựa trên IP để thực hiện các chức năng tổng thể như chất lượng dịch vụ, bảo mật, quản lí di động.
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG WIMAX TẠI VIỆT NAM VÀ MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM Ở VIETTEL
3.1. Thực trạng việc triển khai WIMAX tại VIỆT NAM
Theo đánh giá của các chuyên gia, WIMAX sẽ nhanh chóng vượt qua những công nghệ hiện có như WIFI hay 3G, bởi khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao trong phạm vi rộng lớn. Hơn nữa, việc cài đặt WIMAX dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ và giảm giá thành dịch vụ cho người sử dụng. Thêm vào đó, WIMAX cũng tạo điều kiện thuận lợi hơn trong việc đưa các dịch vụ truyền dữ liệu về các khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa và những nơi dân cư đông đúc khó triển khai hạ tầng cơ sở mạng dây dẫn băng rộng. Vì thế, WIMAX được xem như công nghệ có hiệu quả kinh tế cao cho việc triển khai nhanh trong các khu vực mà các công nghệ khác khó có thể cung cấp dịch vụ băng rộng.
Năm 2006, bốn doanh nghiệp là VNPT, FPT, Viettel và VTC đã được cấp phép thử nghiệm cung cấp dịch vụ WIMAX cố định. Bốn doanh nghiệp đã tiến hành thử nghiệm trên dải băng tần 3,3GHz đến 3,4GHz với tiêu chuẩn đã được ITU thông qua năm 2004 (chuẩn 802.16d). Trong đó, VDC (thành viên của VNPT) đã cùng với Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) tiến hành thử nghiệm WIMAX ở tỉnh Lào Cai với cấu hình gồm 1 trạm phát sóng và khoảng 20 thiết bị thu đầu cuối dành cho người sử dụng. Các ứng dụng chủ yếu là truy nhập Internet tốc độ cao và gọi điện thoại bằng công nghệ VoIP nhằm mục đích hỗ trợ quản lý hành chính và phát triển kinh tế xã hội tại Lào Cai và các khu vực lân cận. Tổng kết sau các năm thử nghiệm, tốc độ truy nhập Internet tốc độ cao ở khoảng cách xa là khá tốt, chất lượng thoại VoIP cũng tạm chấp nhận với chi phí rẻ, dịch vụ truyền số liệu là rất tốt, còn WIFI Phone thì chưa được tốt lắm.
Sau khi thử nghiệm thành công WIMAX cố định, đầu năm 2008 Bộ Thông tin Truyền thông đã cấp phép cung cấp dịch vụ thử nghiệm công nghệ WIMAX di động cho 4 doanh nghiệp là: VNPT, Viettel, EVN Telecom và FPT Telecom. Thời hạn được thử nghiệm dịch vụ trong vòng 1 năm. Cụ thể VNPT được thử nghiệm ở băng tần 2,5GHz tại Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng; Viettel sử dụng băng tần 2,3 – 2,4GHz tại Hà Nội và Thái Nguyên; EVN Telecom thử nghiệm tại băng tần 2,3 – 2,4GHz khu vực Hà Nội và Đồng Nai; FPT Telecom được thử nghiệm công nghệ WIMAX di động ở băng tần 2,3 – 2,4GHz tại Hà Nội và Hải Phòng. Các doanh nghiệp sẽ được phép thử nghiệm chủ yếu các loại hình dịch vụ viễn thông băng rộng. WIMAX di động chủ yếu cung cấp dịch vụ cho các sản phẩm di động như: máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây… WIMAX di động, người sử dụng có thể truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.
3.2. Mô hình thử nghiệm WIMAX ở VIETTEL
Dựa trên những kinh nghiệm từ việc triển khai hệ thống WIMAX truy nhập cố định, Viettel có chủ trương phát triển và mở rộng các dịch vụ WIMAX truy nhập di động trong phạm vi cả nước.
Viettel chọn thử nghiệm WIMAX tại các thành phố lớn là để kiểm nghiệm chất lượng dịch vụ tại một khu vực đông dân cư, nhiều vật cản sóng như nhà cao tầng,..(Điều kiện truyền NLOS). Qua quá trình thử nghiệm, các yếu tố: khả năng phủ sóng trong vùng dân cư mật độ cao, tự gây nhiễu giữa các trạm, điều kiện thời tiết, tính di động cùng với các ứng dụng đa phương tiện như truyền dữ liệu băng rộng, internet tốc độ cao, VoIP, hội nghị truyền hình, xem phim trực tuyến đã được kiểm nghiệm một cách nghiêm túc, và cho thấy phù hợp với nhu cầu sử dụng trên thực tế của khách hàng
Để thực hiện chủ trương này, Viettel triển khai thử nghiệm WIMAX di động tại tất cả các tỉnh/thành phố trong cả nước với quy mô cụ thể như sau:
- Tại Hà Nội và Hồ Chí Minh: với 100 trạm - Tại các tỉnh/thành phố khác: 10 trạm
Phía đầu cuối, mạng thử nghiệm của Viettel là mô hình hỗn hợp: Thiết bị đầu cuối hỗ trợ đồng thời cho WIMAX truy nhập cố định và WIMAX truy nhập di động.
- Thiết bị đầu cuối: gồm cả CPE Outdoor và CPE Indoor, CPE Mobility, card PCMCIA, thiết bị di động cầm tay, CPE cho 1 người dùng và CPE cho nhiều người dùng…
- Đối tượng sử dụng: gồm cả cá nhân, hộ dân cư, đại lý công cộng và doanh nghiệp, cơ quan…
•Tần số và dung lượng
Chuẩn 802.16 thiết kế cho WIMAX một dải tần số khá linh hoạt: dưới 11GHz. Mặt khác công nghệ WiMax sử dụng tần số không cấp phép nên chưa có sự hài hòa tần số giữa các nước, giữa các khu vực. Các dải tần số thường được sử dụng là: 2,3; 2,5; 3,3; 3,5; 5,8 GHz.
Sau khi tham khảo một số đối tác cung cấp thiết bị, Viettel đề xuất thử nghiệm trên dải tần số 2,3 GHz hoặc 2,5GHz cho công nghệ WIMAX truy nhập di động. Với độ rộng kênh có thể cung cấp cho thiết bị WIMAX di động là: 5/8,75/10/20 MHz. Bước đầu Viettel sẽ sử dụng các sóng mang có độ rộng 8,75 MHz hoặc 10 MHz tùy theo chủng loại thiết bị.
Mỗi sóng mang 20MHz có thể cho dung lượng lên đến 30Mbps (UL+DL), do đó với mỗi trạm 1 sector có thể đáp ứng cho 200 thuê bao (tính dung lượng DL = 24Mbps). Vậy với một site (3 sector) có thể cung cấp cho khoảng 600 thuê bao.
• Cấu trúc thử nghiệm
Các trạm phát sóng được kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp vào tổng đài di động, PSTN và mạng Internet của Viettel tại các tỉnh thành phố trong cả nước.
Cấu hình thiết bị dự kiến thử nghiệm: - Công nghệ: IEEE 802.16 Rev E.
- Dải tần cấp phép thử nghiệm: 2,3 GHz hoặc 2,5GHz. - Băng tần xin cấp phép: 3x10MHz.
- Độ rộng kênh: 5/8,75/10/20 (tùy theo chủng loại thiết bị). - Mỗi trạm có cấu hình: 3 sector.
- Phương thức điều chế: TDD. • Tính chất thử nghiệm
- Tận dụng hạ tầng cơ sở sẵn có của các hệ thống Internet, Voice và Mobile.
- Mở rộng quy mô phủ sóng cho tất cả các tỉnh thành trong cả nước. - Hệ thống có khả năng kết nối dễ dàng với mạng PSTN, Internet và Mobile.
- Kiểm tra đầy đủ các tính năng đáp ứng của công nghệ WIMAX như: mức độ can nhiễu, khả năng phủ sóng (khoảng cách, tốc độ), lưu lượng phục vụ
•Các dịch vụ dự kiến thử nghiệm
Trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn có, Viettell sẽ tiến hành lắp đặt thiết bị WIMAX để thử nghiệm trên cơ sở các dịch vụ đã được cấp phép như truy nhập Internet băng rộng, các dịch vụ trên nền Internet băng rộng, điện thoại IP, điện thoại di động…
Bảng 3.1 biểu thị chi tiết các loại dịch vụ Viettell đã thử nghiệm các tính năng của công nghệ WIMAX. Sau khi thử nghiệm mang lại nhiều kết quả khả quan
Bảng 3.1. Các dịch vụ thử nghiệm Mô tả lớp ứng dụng Tính thời gian thực Loại ứng dụng Băng thông
Trò chơi tương tác Có Trò chơi tương tác 50-85kb/s VoIP, hội nghị truyền hình Có VoIP 4-64Kb/s Video Phone 32-384 kb/s Xem phim trực tuyến Có Music/Speech 5-128 kb/s Video Clip 20-384 kb/s Movie Streaming >2Mb/s Công nghệ thông tin Không Tin nhắn <250 byte Duyệt Web >500 kb/s Email (có file đính kèm) >500 kb/s Tải thông tin Không Tải dữ liệu lớn, film >1Mb/s
Chia sẻ file ngang hàng >500 kb/s
- Đo tại các giao diện mạng: sử dụng các bài đo áp dụng với dịch vụ Internet thông thường như đo lưu lượng, đo độ trễ…
- Đo driving test: Sử dụng MS đo cường độ tín hiệu, chất lượng tín hiệu thoại và dữ liệu, mức độ can nhiễu, tốc độ dữ liệu tại các khu vực địa hình khác nhau.- Theo dõi hiệu năng, chất lượng mạng khi số lượng thuê bao tăng dần thông qua phân tích log file.
- Đo cường độ tín hiệu (RxLev), chất lượng tín hiệu (RxQual). - Tỷ lệ rớt cuộc gọi, tỷ lệ chuyển giao không thành công. Topo mạng thử nghiệm: