1) Mô phỏng với các phương thức điều chế khác nhau (BPSK,QPSK,16QAM và 64QAM).
2) Mô phỏng với các tham số G "Cyclic Prefix - CP" (1/4, 1/8, 1/16, 1/32). 3) Mô phỏng với các mô hình kênh SUI khác nhau (1 đến 6).
4) Mô phỏng với sự khác nhau về độ rộng băng (BW) của hệ thống. 5) Thoát khỏi chương trình.
Tùy theo lựa chọn (1, 2, 3, 4) của ngƣời sử dụng mà chƣơng trình sẽ yêu cầu nhập vào các thông số đầu vào khác nhau nhƣ: Phƣơng thức điều chế, độ dài khoảng bảo vệ CP, kênh mô phỏng, độ rộng băng thông, số symbol OFDM mô phỏng,… Sau đó chƣơng trình sẽ chạy ra kết quả mô phỏng. Chú ý thời gian chạy mô phỏng phụ thuộc vào các tham số mà ngƣời dùng đã nhập và tốc độ xử lý của máy tính (thông thƣờng khoảng vài phút đến vài tiếng).
4.3. MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
4.3.1. Mô phỏng BER với các phƣơng thức điều chế khác nhau
Lựa chọn menu 1, nhập vào các thông số như sau:
- Tiền tố vòng (Cyclic Prefix): 1/4
- Kênh mô phỏng: SUI-1
- Độ rộng băng thông: 10 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Kết quả mô phỏng như Hình vẽ 4.5 (a, b, c, d).
(a) Điều chế BPSK (b) Điều chế QPSK
(c) Điều chế 16QAM (d) Điều chế 64QAM
Hình 4.5: Kết quả mô phỏng BER với các phương thức điều chế khác nhau (G=1/4, BW = 10MHz, kênh SUI-1)
Lựa chọn menu 1, nhập vào các thông số khác như dưới đây:
- Tiền tố vòng (Cyclic Prefix): 1/4
- Kênh mô phỏng: AWGN
- Độ rộng băng thông: 10 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Kết quả mô phỏng như Hình vẽ 4.6(a, b, c, d).
(a) Điều chế BPSK (b) Điều chế QPSK
(c) Điều chế 16QAM (d) Điều chế 64QAM
Hình 4.6: Kết quả mô phỏng BER với các phương thức điều chế khác nhau (G=1/4, BW = 10MHz, kênh AWGN)
4.3.2. Mô phỏng BER với các tham số CP khác nhau
Lựa chọn menu 2, nhập vào các thông số như sau:
- Phƣơng thức điều chế: 64QAM
- Kênh mô phỏng: SUI-3
- Độ rộng băng thông: 7 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Kết quả mô phỏng như Hình vẽ 4.7
Hình 4.7: Kết quả mô phỏng với khoảng bảo vệ khác nhau (kênh SUI-3) Lựa chọn menu 2, nhập vào các thông số khác như dưới đây:
- Phƣơng thức điều chế: BPSK
- Kênh mô phỏng: AWGN
- Độ rộng băng thông: 7 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Hình 4.8: Kết quả mô phỏng với khoảng bảo vệ khác nhau (kênh AWGN, BPSK) Lựa chọn menu 2, nhập vào các thông số khác như sau:
- Phƣơng thức điều chế: 64QAM
- Kênh mô phỏng: AWGN
- Độ rộng băng thông: 28 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
4.3.3. Mô phỏng BER với các kênh SUI khác nhau (từ 1 đến 6)
Nhƣ trong mục 3.6.2 đã đề cập về mô hình kênh SUI (Stanford University Interim), ta có thể phân loại nhƣ sau:
SUI-1, SUI-2: Tƣơng ứng với địa hình bằng phẳng, ít cây cối. SUI-3, SUI-4: Tƣơng ứng với địa hình trung du, cây cối vừa phải. SUI-5, SUI-6: Tƣơng ứng với địa hình đồi núi, nhiều cây cối.
Lựa chọn menu 3, nhập vào các thông số như sau:
- Tiền tố vòng (Cyclic Prefix): 1/4
- Phƣơng thức điều chế: BPSK
- Độ rộng băng thông: 10 MHz
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Kết quả mô phỏng như Hình vẽ 4.10
Hình 4.10: Kết quả mô phỏng với các kênh SUI khác nhau (Từ SUI-1 đến SUI-6)
4.3.4. Mô phỏng BER với các độ rộng băng (BW) khác nhau
Lựa chọn menu 4, nhập vào các thông số như sau:
- Tiền tố vòng (Cyclic Prefix): 1/4
- Phƣơng thức điều chế: QPSK
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
Kết quả mô phỏng như Hình vẽ 4.11
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng với độ rộng băng thông khác nhau (kênh SUI-4) Với các tham số nhập vào khác như dưới đây:
- Tiền tố vòng (Cyclic Prefix): 1/4
- Phƣơng thức điều chế: QPSK
- Kênh mô phỏng: AWGN
- Số symbol OFDM mô phỏng: 1000
4.4. NHẬN XÉT KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Qua đồ thị kết quả mô phỏng ở mục 4.3, so sánh tỷ lệ lỗi bít (BER) cho thấy, BER theo mô phỏng cao hơn lý thuyết. Đồng thời khi tỷ số Eb/No càng lớn thì BER sẽ càng nhỏ. Điều này là hoàn toàn đúng bởi vì trong thực tế truyền sóng vô tuyến từ phía phát đến phía thu qua kênh truyền bao giờ cũng bị suy hao, nhiễu xạ, tán xạ, phản xạ, … Do vậy kết quả thu đƣợc trong thực tế sẽ khác một chút so với lý thuyết tính toán.
Tỷ lệ BER trong từng mô phỏng còn phụ thuộc vào các tham số đầu vào: Điều chế, khoảng bảo vệ, băng thông, địa hình (mô hình kênh mô phỏng), nhiễu (AWGN), …
- Đối với phương thức điều chế: Với cùng một giá trị tham số đầu vào (khoảng bảo vệ, băng thông, kênh mô phỏng, số symbol mô phỏng, …) thì tham số BER sẽ thay đổi theo phƣơng thức điều chế nhƣ sau: BERBPSK < BERQPSK < BER16QAM < BER64QAM.
- Đối với khoảng bảo vệ (Guard): Với cùng một giá trị tham số đầu vào (điều chế, băng thông, kênh mô phỏng, số symbol mô phỏng, ...) thì tham số BER sẽ thay đổi theo khoảng bảo vệ nhƣ sau: BERG=1/4 < BERG=1/8 < BER G=1/16 < BER G=1/32.
- Đối với mô hình kênh mô phỏng (địa hình): Với cùng một giá trị tham số đầu vào (khoảng bảo vệ, điều chế, băng thông, số symbol mô phỏng, ...) thì tham số BER sẽ thay đổi theo mô hình kênh (địa hình) nhƣ sau:
BERSUI-1,2 < BER SUI-3,4 < BER SUI-5,6
Nghĩa là: BERđịa hình bằng phẳng, ít cây < BERđịa hình vừa phải < BERđịa hình đồi núi, nhiều cây
- Đối với độ rộng băng thông (BW): Với cùng một giá trị tham số đầu vào (khoảng bảo vệ, điều chế, kênh mô phỏng, số symbol mô phỏng, ...) thì tham số BER sẽ thay đổi theo độ rộng băng thông (BW) nhƣ sau:
CHƢƠNG 5
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG WIMAX TẠI VIỆT NAM
5.1. CÁC ỨNG DỤNG CỦA WIMAX [35] 5.1.1. Các mô hình ứng dụng 5.1.1. Các mô hình ứng dụng
WiMAX tích hợp hoàn toàn vào các mạng cố định và di động đang tồn tại, bố sung chúng khi cần thiết. Một số ứng dụng WiMAX thƣờng gặp nhƣ:
Truy nhập băng rộng last-mile cố định nhƣ một sự thay thế cho DSL có dây, cable, hoặc các kết nối T1.
Backhaul chi phí rẻ cho các vị trí cell và các hotspot WiFi Khả năng kết nối tốc độ cao cho các doanh nghiệp.
VoIP, IPTV, VoD, ...
Mô hình ứng dụng WiMax bao gồm 2 loại chính: Wimax cố định (Fixed Wimax) và Wimax di động (Mobile Wimax).
Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 -2004. Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tƣơng tự nhƣ chảo thông tin vệ tinh.
Tiêu chuẩn IEEE 802.16 - 2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhƣng khả năng thu sóng không đƣợc tốt bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,3/2,5 GHz hoặc 3,3/3,5 GHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạng xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang). WiMAX cố định có thể phục vụ cho các loại ngƣời dùng nhƣ: các xí nghiệp, các khu dân cƣ nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS của mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS.
5.1.1.2. Mô hình ứng dụng WiMax di động (Mobile WiMax)
Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn IEEE 802.16 - 2004 hƣớng tới các user cá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6 GHz. Mạng lƣới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng. Xu hƣớng công nghệ Mobile Wimax sẽ trở thành phổ biến trên toàn bộ các thiết bị: máy tính, điện thoại di động, PDA,...vào những năm tiếp theo.
5.1.2. CPE Wimax [4]
CPE WiMAX, trong hầu hết các trƣờng hợp, một đầu cuối “plug and play” đơn giản, tƣơng tự với modem DSL, cung cấp khả năng kết nối nhƣ hình 5.3 và 5.4. Đối với những khách hàng đƣợc đặt ở vị trí vài km từ trạm gốc WiMAX, một anten bên ngoài tự cài đặt có thể đƣợc yêu cầu để cải thiện chất lƣợng truyền dẫn. Để phục vụ các khách hàng ở biệt lập, một anten chỉ dẫn trỏ đến trạm gốc WiMAX có thể đƣợc yêu cầu. Với các khách hàng yêu cầu thoại thêm vào các dịch vụ băng rộng, CPE cụ thể sẽ cho phép kết nối bình thƣờng hoặc các cuộc gọi điện thoại VoIP. Cuối cùng thì chip WiMAX sẽ đƣợc nhúng trong các thiết bị trung tâm dữ liệu.
5.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG WIMAX HIỆN CÓ TRÊN THỊ TRƢỜNG [3, 24]
Nhà sản xuất Avarion Cambridge
Broadband Navini
Redline
Communications Wi-LAN Hệ thống BreezeAccess OFDM
VectaStar
3500 Ripwave AN-100 Libra 3000 Song công FDD FDD TDD TDD/ H-FDD FDD Đa truy nhập CSMA/CA TDMA CDMA đa sóng
mang TDMA TDMA
Điều chế OFDM 64- FFT điểm, BPSK, QPSK,16QA M, 64QAM Đơn sóng mang, QPSK, 16QAM, 64QAM Thích ứng theo chiều xuống: 16QAM, 8- QPSK, BPSK Chiều lên: QPSK OFDM, thích ứng, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM OFDM, BPSK, QPSK, 16QAM Độ rộng băng tần kênh 2x1,75 MHz 2x3,5 MHz 1,75 MHz 3,5 MHz 7 MHz 14 MHz 3 MHz 5 MHz 3,5 MHz 7 MHz 14 MHz 3,5 MHz 7 MHz Thông lƣợng lớn nhất (Kênh / Phƣơng pháp điều chế) 12 Mbps (3,5 MHz, 64QAM) 48 Mbps (14 MHz, 64QAM) Đƣờng xuống: 4,2 Mbps Đƣờng lên: 2,2 Mbps (5 MHz, 16QAM/ QPSK) 35 Mbps (14 MHz, 64 QAM) 12 Mbps ( 7 MHz, 16QAM) Năng lƣợng phát xạ của BS -- 25 dBm, 29 dBm, 33.5 dBm 27 – 47 dBm EIRP Cho mỗi
phần tử anten
23 dBm 22 / 32 dBm (TB / Đỉnh)
Anten khu
vực của BS 16.5 dBi, 60º 13.5 dBi, 90º 360º hoặc 120º 17 dBi, 60º 14 dBi, 90º
17dBi, 60º 14dBi, 90º 13dBi, 120º 13dBi, 180º 11dBi, Omni Nă ng lƣ ợng phát xạ của CPE -- 25 dBm, 29 dBm, 33.5 dBm 31 dBm EIRP 15 dBm 17 / 27 dB (Trung bình / Đỉnh)
Anten CPE 18 dBi, 20º 16.5 dBi, 23º
Ngƣời dùng có thể tự cài đặt, 2 dBi, 360º 6 dBi, 120º 18 dBi 15º 24 dBi 8º 18 dBi 20º 21 dBi 12º 23 dBi 9.6º Giao diện
mạng phía BS 10/100 BaseT STM-1 T1, ATM/IMA, 10/100 BaseT
T1/E1, 10/100 BaseT 10/100 BaseT Giao diện mạng phía CPE 10/100 BaseT 10/100 BaseT, G.703 E1, V.35, STM-1
USB, 10-BaseT T1/E1,
10/100 BaseT 10/100 BaseT
Trong các phần trƣớc chúng ta đã nghiên cứu các kỹ thuật có thể sử dụng cho mạng FBWA trong tƣơng lai. Tiêu chuẩn kỹ thuật cho mạng FBWA cũng đã đƣợc nghiên cứu. Bảng 5.1 (ở trang trước) cho chúng ta một cái nhìn tổng quan về các đặc điểm kỹ thuật cơ bản đƣợc sử dụng cho mạng FBWA trong các thiết bị thực tế trên thị trƣờng.
5.3. THỰC TẾ TRIỂN KHAI WIMAX TẠI VIỆT NAM [29, 30, 32, 33]
Hiện nay, tại Việt Nam đã cấp phép thử nghiệm Fixed WiMax (theo chuẩn 802.16d - 2004) băng tần 3.3-3,4 GHz cho VNPT, Viettel, VTC, FPT. Trong thời gian tới, thử nghiệm Mobile WiMax (theo chuẩn 802.16e - 2005) trên băng tần 2.3- 2,4 GHz (Viettel, FPT, VTC) và 2,5-2,69 GHz (VNPT). Bước đầu thử nghiệm với độ rộng băng tần là 10MHz cho mỗi nhà cung cấp dịch vụ. Sau giai đoạn thử nghiệm, sẽ cấp phép chính thức độ rộng băng tần là 30 MHz cho mỗi nhà cung cấp dịch vụ.
5.3.1. VNPT triển khai thử nghiệm Wimax [43]
Giai đoạn 1 (Từ tháng 10/2006 đến tháng 9/2007): VDC (VNPT) đã cùng với Công ty Intel và Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) đã thử nghiệm theo mô hình WiMax cố định trên băng tần 3,3 GHz (theo chuẩn 802.16d-2004) trong phạm vi thị xã Lào Cai và các xã vùng ven thị xã.
VDC và Intel tiến hành thử nghiệm cho 19 thuê bao với các mô hình khác nhau nhƣ cho trƣờng học, bệnh viện, quán cà phê Interrnet, hộ gia đình, điểm Bƣu điện Văn hoá xã (BĐVHX)… Dịch vụ đƣợc đƣa vào thử nghiệm là thoại và Internet tốc độ cao. Kết quả thu đƣợc trong thử nghiệm giai đoạn 1 là tốt.
Giai đoạn 2 (Bắt đầu từ tháng 10/2007): Triển khai mô hình WiMax cố định
tại bản Tả Van (cách thị trấn gần nhất là Sapa hơn 9 km). Việc lựa chọn bản Tả Van nhằm mục đích chứng minh rằng công nghệ WiMax là một công nghệ tối ưu khi triển khai tại những địa bàn phức tạp, nhiều đồi núi sông suối, nơi mà việc triển khai cáp truyền thống sẽ hết sức khó khăn.
(a) Sơ đồ thử nghiệm WiMax tại Lào Cai của VDC (VNPT)
(b) Sơ đồ thử nghiệm WiMax tại Lào Cai của VDC (VNPT)
Toàn bộ Tả Van gần nhƣ không đƣợc phủ sóng điện thoại di động và chỉ có hai đƣờng điện thoại PSTN vệ tinh IPSTAR (hay còn gọi là ThaiCom4) của ShinCorp đƣợc sử dụng để cung cấp kết nối Internet đến một mạng WiMax/WiFi. Đƣờng kết nối Internet sử dụng dịch vụ vệ tinh IPSTAR có tốc độ 2Mbps/512Kbps kết nối với một trạm gốc WiMAX tần số 3,3GHz của hãng Airspan. Trạm gốc WiMAX sử dụng một ăng- ten kết nối đa điểm phủ sóng toàn bộ bản Tả Van kết nối đến các điểm thử nghiệm.
Ở Tả Van có 11 điểm đã đƣợc kết nối, bao gồm một trạm y tế, một điểm Bƣu điện - Văn hóa xã, một trƣờng học, trụ sở hội đồng nhân dân và các hộ dân. Ngƣời dân tại khu vực trƣớc đây có mật độ điện thoại thấp nhất của Lào Cai giờ đây đã có khả năng tiếp cận các dịch vụ viễn thông tiên tiến nhất nhƣ truy nhập Internet tốc độ cao hay gọi điện thoại giá rẻ VoIP.
Qua thời gian thử nghiệm WiMax giai đoạn 2, VNPT cho rằng công nghệ WiMAX cố định đã chín muồi để đƣa vào triển khai trong thực tế với bất kỳ địa điểm vùng sâu vùng xa nào. Bên cạnh đó, WiMAX có thể kết hợp tốt với nhiều công nghệ truyền dẫn khác nhau (giai đoạn một sử dụng công nghệ truyền dẫn qua ADSL, giai đoạn hai sử dụng công nghệ truyền dẫn qua VSAT-IP).
Trong những tháng cuối năm 2007, VNPT sẽ tiếp tục triển khai WiMax tại Hà Nội, Tp. HCM với 3 trạm gốc kết nối PMP tới 30-50 địa điểm đầu cuối. Ngoài VNPT còn có VTC, Viettel và FPT đã tiến hành thử nghiệm Fixed WiMAX ở Hà Nội, Đà nẵng, Bắc Ninh và TP. Hồ Chí Minh.
5.3.2. Viettel triển khai thử nghiệm Wimax [44]
Giai đoạn 1 (Từ tháng 8/2006 đến tháng 9/2006): Viettel hợp tác với Motorola và PlanetComm để bắt đầu thử nghiệm theo mô hình Fixed Wimax trên băng tần 3,3GHz với 1 trạm phát sóng BTS cung cấp cho 10 khách hàng.
Giai đoạn 2 (Bắt đầu từ tháng 10/2006): Viettel hợp tác với NextNet, Alvarion triển khai mô hình Fixed Wimax với quy mô lớn hơn về số lượng, chủng loại bao gồm 10 trạm phát sóng BTS cung cấp cho 72 khách hàng là các doanh nghiệp, văn phòng, điểm truy cập dịch vụ internet như Cafe internet, hộ gia đình tại các quận trên địa bàn Hà Nội.
Trong thời gian thử nghiệm, Viettel phủ sóng Wimax trong bán kính 2km (trong điều kiện có nhà cao tầng) và bán kính 32km (trong điều kiện tầm nhìn tốt) với tốc độ truy cập từ 1 đến 3Mbps. Dung lƣợng các trạm đã lắp đặt có thể đáp ứng 3000 thuê bao sử dụng cùng lúc với tốc độ download, upload tối đa lên tới 10Mbps.
Nhờ công nghệ Wimax có nhiều điểm tƣơng đồng với dịch vụ điện thoại di động, nên Viettel dựa trên những ƣu thế về hạ tầng là các trạm BTS của mạng Viettel Mobile bao phủ khắp toàn quốc để cung cấp dịch vụ Wimax trong tƣơng lai. Trên nền Wimax, Viettel đảm bảo triển khai cung cấp đầy đủ các ứng dụng băng rộng, chất lƣợng cao với chất lƣợng khá tốt nhƣ: VoiP, Web, Video Conference, Video Streaming, Backhaul Wifi.
5.3.3. VTC triển khai thử nghiệm Wimax
Từ năm 2006, VTC đã hợp tác với hãng cung cấp thiết bị là Alvarion (Israel) để