Mẫu sử dụng lại kênh con có thể được cấu hình để người sử dụng gần trạm gốc hoạt động tại vùng với tất cả kênh con khả dụng, còn đối với người sử dụng biên, mỗi cell hoặc sector hoạt động trong vùng với một phần của tất cả các kênh.
Hình 2.21: Sử dụng lại tần số
Trong hình 2.21, F1, F2, F3 đại diện các tập hợp kênh con trong cùng một kênh tần số. Với cấu hình này, việc sử dụng lại tần số được duy trì cho người sử dụng trung tâm để tối ưu hoá độ hiệu suất phổ và sử dụng lại tần số một phần được thực hiện cho người sử dụng biên đểđảm bảo chất lượng kết nối và thông lượng. Quy hoạch sử dụng lại kênh con có thểđược tối ưu tựđộng qua các sector hoặc
cell dựa trên tải mạng và điều kiện can nhiễu trên một khung. Do đó, tất cả các cell hoặc sector có thể hoạt động cùng một kênh tần số mà không cần quy hoạch tần số.
2.6.3 Dịch vụ Multicast và Broadcast (MBS)
MBS được hỗ trợ bởi WiMAX di động kết hợp các đặc điểm tốt nhất của DVB-H, Media FLO và 3GPP E-UTRA và thoả mãn các yêu cầu sau:
Tốc độ số liệu cao và vùng phủ sử dụng mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network).
Phân bổ mềm dẻo các nguồn tài nguyên vô tuyến
Tiêu thụ công suất MS thấp
Hỗ trợ chuyển dữ liệu (casting-data), luồng video và audio.
Thời gian chuyển mạch kênh thấp
Hình 2.22: Hỗ trợ MBS nhúng với những vùng WiMAX-MBS di động
Profile WiMAX phiên bản 1 xác định một tập hợp MBS. Dịch vụ MBS có thể được hỗ trợ bởi hoặc xây dựng một vùng MBS riêng trong khung DL cùng với dịch vụ unicast (MBS) hoặc một khung tổng thể có thểđược dành cho MBS (chỉ có trong DL) cho dịch vụ phát quảng bá độc lập (broadcast standalone). Hình 2.22 chỉ ra việc xây dựng vùng khi có việc trộn giữa dịch vụ broadcast và unicast được hỗ trợ. Vùng MBS hỗ trợ mô hình MBS đa BS sử dụng hoạt động trong mạng đơn tần (SFN) và khoảng thời gian linh hoạt của các vùng MBS cho
phép phân chia theo tỉ lệ các tài nguyên vô tuyến cho lưu lượng MBS. Chú ý rằng các vùng đa MBS cũng có thể thực hiện được. MS có thể truy nhập DL MAP bằng việc xác nhận ban đầu vùng MBS và phân bổ MBS MAP trong mỗi vùng. Sau đó MS có thểđọc lần lượt MBS MAP mà không tham chiếu DL MAP trừ khi sự đồng bộ tới MBS MAP bị mất. MBS MAP IE chỉ ra cấu hình PHY vùng MBS và xác định sự phân bổ của mỗi vùng MBS qua tham số offset ký hiệu OFDMA. MBS MAP được phân bổ tại kênh con số một của ký hiệu OFDM số một của vùng MBS. Đa BS MBS không yêu cầu MS được đăng ký tới bất cứ trạm gốc nào. MBS có thể truy cập khi MS trong chế độ Idle để cho phép công suất tiêu thụ thấp. Độ mềm dẻo của WiMAX di động để hỗ trợ MBS tích hợp và dịch vụ unicast cho phép một khoảng rộng hơn các ứng dụng. [6] Như vậy, chương II đã cung cấp cho chúng ta các kiến thức tổng quan về WiMAX di động. Chương III là chương cuối, cũng là chương quan trọng nhất của luận văn sẽ trình bày về dự án thử nghiệm WiMAX di động trên mạng Viettel.
CHƯƠNG III: TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ
THỐNG WIMAX DI ĐỘNG TẠI VIETTEL
3.1 Đặt vấn đề
Tính đến tháng 6/2009, số thuê bao Internet băng rộng ở Việt Nam khoảng 2,4 triệu người. So với dân số Việt Nam là hơn 80 triệu người, thị trường băng rộng còn rất nhiều tiềm năng để phát triển, do vậy đây là cơ hội to lớn để Viettel phát triển dịch vụ băng rộng trên toàn quốc. Nếu triển khai mạng truy nhập cố định thì sẽ rất tốn kém, do vậy WiMAX là giải pháp thích hợp cho Viettel triển khai mạng cung cấp dịch vụ băng rộng.
Dịch vụ Wimax cố định đã được cấp phép thử nghiệm cho 4 doanh nghiệp viễn thông là Viettel, VTC, VNPT và FPT Telecom từ đầu năm 2006. Mặc dù có những kết quả rất khả quan từ báo cáo thử nghiệm của các doanh nghiệp, song việc cấp phép WiMAX cố định vẫn chưa được thực hiện vì nhiều lý do. Trong đó nguyên nhân chính là giá thiết bị đầu cuối còn khá cao, gây khó khăn trong việc thương mại hóa dịch vụ (giá của một thiết bị đầu cuối PCMCIA năm 2007 là 150 USD, đến tháng 6/2008 đã là 75 USD). Hơn nữa các doanh nghiệp cũng không mặn mà với WiMAX cố định mà chuyển sang đề nghị cấp phép dịch vụ WiMAX di động theo chuẩn 802.16e có khả năng hỗ trợ cả phương thức truy nhập cốđịnh và di động.
Đầu năm 2008, năm doanh nghiệp viễn thông Việt Nam vừa được Bộ TT- TT cấp phép cung cấp dịch vụ thử nghiệm công nghệ Wimax di động là: VNPT, Viettel, EVN Telecom và FPT Telecom và SPT (Saigon Postel). Thời hạn được thử nghiệm dịch vụ trong vòng 01 năm với quy mô không quá 1000 thuê bao. Cụ thể, Tập đoàn VNPT được thử nghiệm ở băng tần 2.5 GHz tại Hà Nội, TP.HCM và Đà Nẵng; EVN Telecom thử nghiệm tại băng tần 2.3-2.4 GHz khu vực Hà Nội và Đồng Nai; FPT Telecom được thử nghiệm công nghệ WiMAX di động ở băng tần 2.3-2.4 GHz tại Hà Nội và Hải Phòng; SPT thử nghiệm tại băng tần 2.3-2.4 GHz tại TP. HCM và 1 tỉnh thành lân cận, còn Viettel sử dụng băng tần 2.3-2.4 GHz tại Hà Nội và Thái Nguyên.
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… Với Wimax di động, người tiêu dùng có thể truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.
Là nhà cung cấp số 1 dịch vụ không dây đối với khách hàng và doanh nghiệp Việt Nam, Viettel đã nhận thấy sự phát triển của công nghệ WiMAX trong tương lai, và dự định sẽ triển khai mạng WiMAX di động dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16 2005, điều này giúp cho Viettel có khả năng hỗ trợ thuê bao di động, nomadic, lẫn thuê bao cố định, ngoài ra còn hướng tới thị trường băng rộng cố định không dây. Mạng lưới mới sẽ chủ yếu tập trung vào dịch vụ data, các khách hàng mong muốn chủ yếu là các hộ gia đình sử dụng dịch vụ băng rộng.
Theo kế hoạch của Viettel, mạng WiMAX thử nghiệm sẽđược triển khai ở tỉnh Thái Nguyên. Quy mô của mạng thử nghiệm sẽ được tiến hành tại một số vùng trọng điểm của tỉnh Thái Nguyên, với 500 thuê bao.
3.2 Giải pháp thử nghiệm WiMAX tại Viettel.
Vị trí địa lý và phạm vi hành chính:
Tỉnh Thái Nguyên, là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ; phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và phía Nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội (cách 80 km); diện tích tự nhiên 3.562,82 km².
Với vị trí rất thuận lợi về giao thông, cách sân bay quốc tế nội bài 50 km, cách biên giới Trung Quốc 200 km, cách trung tâm Hà Nội 75 km và cảng Hải Phòng 200 km. Thái Nguyên còn là điểm nút giao lưu thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sông hình rẻ quạt kết nối với các tỉnh thành, đường quốc lộ 3 nối Hà Nội đi Bắc Kạn; Cao Bằng và cửa khẩu Việt Nam – Trung Quốc; quốc lộ 1B Lạng Sơn; quốc lộ 37 Bắc Ninh, Bắc Giang. Hệ thống đường sông Đa Phúc - Hải Phòng; đường sắt Thái Nguyên - Hà Nội - Lạng Sơn. [3]
Dân số, nguồn nhân lực, truyền thông văn hoá và ngành nghề của dân cư:
Dân số Thái Nguyên khoảng 1,2 triệu người, trong đó có 8 dân tộc chủ yếu sinh sống đó là Kinh, Tày, Nùng, Sán dìu, H’mông, Sán chay, Hoa và Dao. Ngoài ra, Thái Nguyên được cả nước biết đến là một trung tâm đào tạo nguồn nhân lực lớn thứ 3 sau Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh với 6 Trường Đại học, 11 trường Cao đẳng và trung học chuyên nghiệp, 9 trung tâm dạy nghề, mỗi năm đào tạo được khoảng gần 100.000 lao động. [3]
Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội:
Tình hình kinh tế - xã hội của tỉnh trong những năm gần đây có nhiều thuận lợi trong hoạt động sản xuất kinh doanh, một số ngành nghề trọng điểm đều có sự tăng về năng lực sản xuất; các thành phần kinh tếđều có sự tăng trưởng, nhất là kinh tế ngoài quốc doanh đã khẳng định vị trí của mình trong nền kinh tế nhiều thành phần...
Cùng với tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, GDP bình quân đầu người cũng có sự tăng đáng kể. Cơ cấu kinh tế trên địa bàn tiếp tục chuyển dịch theo hướng tích cực. Trong những năm qua, tốc độ tăng trưởng khu vực Công nghiệp – Xây dựng tăng nhanh và cao hơn nhiều so với mức bình quân chung , khu vực Dịch vụ tăng xấp xỉ mức bình quân chung toàn tỉnh, trong khi đó khu vục Nông lâm nghiệp và thuỷ sản tăng chậm nên cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng giảm
tỷ trọng khu vực Nông lâm thuỷ sản và tăng tỷ trọng khu vực Công nghiệp – Xây dựng.
Với quyết tâm tăng trưởng cao từ 12,5% một năm trở lên, Thái Nguyên sẽ tiếp tục mời gọi các doanh nghiệp đầu tư có tiềm năng vào các lĩnh vực: Sản xuất công nghiệp có nguồn gốc từ sắt thép, các lĩnh vực sản xuất phụ tùng ô tô, xe máy, điện, điện tử và các sản phẩm từ chè; Các dự án đầu tư lớn để nâng cấp các Khu du lịch Hồ Núi Cốc lên thành Khu du lịch trọng điểm Quốc gia; Khu Du lịch sinh thái - lịch sử Thần Sa Võ Nhai, Hồ Suối Lạnh; Các Dự án Sân golf ở Hồ Núi Cốc, khu Sinh thái Lương Sơn – thành phố Thái Nguyên, khu Hồ Suối Lạnh - Phổ Yên, Hồ thuỷ lợi - thuỷ điện Văn Lăng; Xây dựng mới, cải tạo các chung cư, xây dựng nhà ở cho công nhân thuê ở các Khu công nghiệp tập trung, các Siêu thị và các Trung tâm Thương mại, Nhà hàng, khách sạn 3 sao trở lên; Các dự án thành lập hoặc hợp tác đầu tư về Trường Đại học Quốc tế với các ngành học thiết thực, Bênh viện Quốc tế với các chuyên khoa sâu tại Thái Nguyên. [3]
3.2.2 Yêu cầu dự án thử nghiệm.
Quy mô và địa bàn thử nghiệm
- Địa điểm thử nghiệm: Tỉnh Thái Nguyên
- Quy mô thử nghiệm: phủ sóng hầu hết thành phố và các khu vực trọng điểm với số lượng trạm phát sóng là 10BS.
Các BS được triển khai lắp đặt tại 10 vị trí tương ứng với 10 trạm BS (3 sector) và được kết nối với mạng Internet của Viettel qua các giao diện FE quang có dung lượng kết nối từ (40Mbps-100Mbps)
Hệ thống mạng lõi Wimax bao gồm (AAA, ASNGW, NMS) được kết nối trực tiếp với hệ thống Core Internet qua các giao diện GE, thực hiện các chức năng xác thực, quản lý và giám sát toàn bộ hệ thống BS, CPE.
- Dung lượng thử nghiệm: 500 CPE (500 thuê bao), bao gồm CPE indoor, CPE Mobility (USB WiMAX)…
- Băng tần thử nghiệm: 2300 - 2330 Mhz giúp cho việc triển khai dịch vụđược nhanh chóng với chi phí hợp lý.
- Đối tượng sử dụng: bao gồm cả cá nhân, hộ dân cư, đại lý công cộng, và doanh nghiệp, cơ quan…. [1]
Hình thức thử nghiệm:
- Cung cấp dịch vụ với các gói profile như đối với ADSL: home N, home E, home C, office C đểđánh giá chất lượng so với ADSL.[1]
Nội dung thử nghiệm:
- Kiểm tra khả năng phủ sóng của trạm gốc (đối với địa hình có che chắn, mật độ dân cưđông đúc).
- Kiểm tra khả năng tập trung - Kiểm tra độ can nhiễu
Giữa các trạm trong hệ thống
Giữa các tần số sử dụng trong hệ thống - Kiểm tra khả năng ứng dụng các dịch vụ trên nền WIMAX
Các dịch vụ thử nghiệm:
Theo định hướng về chiến lược kinh doanh, Viettel sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho tất cả các khu vực có dân cư, bảng sau cho thấy một vài dịch vụ data tiêu biểu dựa trên mạng băng rộng mà Viettel dự kiến thử nghiệm [1]
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 4-64Kb/s VoIP, hội nghị truyền hình Có Video Phone 32-384 kb/s Music/Speech 5-128 kb/s Video Clip 20-384 kb/s
Xem phim trực tuyến Có
Movie Streaming >2Mb/s
Tin nhắn <250 byte
Duyệt Web >500 kb/s Công nghệ thông tin Không
E mail (cófile đính kèm) >500 kb/s Tải dữ liệu lớn, film >1Mb/s Tải nội thông tin Không
Chia sẻ file ngang hàng >500 kb/s
3.3 Phương pháp tính toán.
3.3.1 Các phương pháp tính toán lý thuyết
Tính toán tốc độĐường lên và Đường xuống cực đại theo lý thuyết
Trong kĩ thuật điều chế tín hiệu cho WiMax, người ta sử dụng OFDM để chia dải tần thành các băng con có độ rộng bằng nhau.
Số băng con 128 256 512 1024 2048
Độ rộng dải tần 1.25Mhz 2.5Mhz 5Mhz 10Mhz 20 Mhz
Như vậy dù dải tần mỗi kênh là bao nhiêu thì độ rộng mỗi băng con là không đổi.
Để tính toán được tốc đường lên và đường xuống cực đại của WiMax di động trong một sector ta sử dụng công thức sau:
Throughput / sector = Nf * Ns * Nsub * MCS (3.1)
Trong đó:
Nf: số frame được truyền trong một giây (200 frames / second) Ns: số symbols được chỉ định cho frame con UL và DL
Nsub: số sóng mang con được sử dụng cho truyền dữ liệu
MCS (sơ đồ điều chế và mã hoá): tỉ lệ điều chế và mã hoá trên một sóng mang con
Xét ví dụ một hệ thống WiMax di động dựa trên công nghệ IEEE 802.16e OFDMA/TDD, trong trường hợp tỉ lệ DL:UL là 27:15 với dải tần 8,75 MHz (tổng số 1024 sóng mang con) và sử dụng kỹ thuật hoán vị sóng mang con PUSC, kỹ thuật điều chế 64QAM với tỉ lệ mã hoá là 5/6, số sóng mang con sử dụng cho truyền dữ liệu với đường Uplink là 720 và đường Downlink là 560. Khi đó tốc độđường lên và đường xuống đựơc xác định như sau:
- Tốc độđường xuống tối đa/sector = 64QAM (6bit/symbol) * 5/6 (tỉ lệ mã hoá) * 720 sóng mang con dữ liệu * 24 symbol (3 symbol cho phần mào đầu)/frame * 200 frame/sec = 17.28 Mbps
- Tốc độđường lên tối đa/sector = 64QAM(6bit/symbol) * 5/6 (tỉ lệ mã hoá) * 560 sóng mang con dữ liệu * 12 symbol (3 symbol cho phần mào đầu)/frame * 200 frame/sec = 4.032 Mbps
Tính toán bán kính vùng phủ và các tham số khác
Một vùng địa lý mà một BS có thể phủ bởi tần số vô tuyến của nó có thể được tính toán như dưới đây, trong khi vẫn duy trì được chất lượng của dịch cho các user nằm giới hạn vùng phủ. Vùng phủ của cell thường được xác định thông qua bán kính cell, bán kính này có thểđược xác định nhanh chóng thông qua các đẳng thức mô hình truyền sóng. Trong cell vĩ mô đô thị, bán kính cell được tính từ mô hình tuyền sóng Hata COST 231.
( ) ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − − + − − − = b m b c m h CF h h f h MAPL Logd log 55 , 6 9 , 44 7 , 0 log 82 ,