Mơ hình tham khảo tìm gọi của WiMAX được cho trên hình 2.11. Chức năng tìm gọi được chia thành ba thực thể chức năng: tác nhân tìm gọi (PA: Paging Agent), bộ điều khiển tìm gọi (PC: Paging Controller) và bộ ghi vị trí (PR: Paging Register). Bộ điều khiển tìm gọi (PC: Paging Controller) là một thực thể chịu trách nhiệm của quản trị sự tích cực của MS chế độ rỗi trong mạng. Trong IEEE 802.16e, PC có số nhận dạng (PCID) dài 6 byte và nó có thể được đặt trong BS hoặc cách biệt với BS thông qua điểm khảo R6. Đối với từng MS chế độ rỗi, WiMAX u cầu một PC chứa thơng tin vị trí của MS. PC này được gọi là PC neo. Các PC bổ sung khác trong mạng có thể tham gia vào chuyển tiếp tìm gọi và các bản tin quản lý vị trí giữa PA và PC. Các PA này được gọi là các PC chuyển tiếp. Tác nhân tìm gọi (PA) là một thực thể chức năng của BS chịu trách nhiệm xử lý tương tác giữa PC và các chức năng liên quan đến tìm gọi được đặc tả bởi 802.16e.
Một hay nhiều PA có thể tạo thành một nhóm tìm gọi (PG: Paging Group). PG hoàn toàn nằm trong một NAP và được quản lý bởi nhà khai thác mạng. Một PA có thể trực thuộc nhiều PG và nhiều PG có thể có trong một NAP.
Bộ ghi vị trí (LG) là một cơ sở dữ liệu phân bố có nhiệm vụ duy trì và theo dõi thơng tin về các MS chế độ rỗi. Đối với từng MS chế độ rỗi, thơng tin trong LR về nó bao gồm : nhận dạng nhóm tìm gọi (PGID), chu kỳ tìm gọi, dịch thời tìm gọi và thơng tin luồng dịch vu. Khi MS di chuyển từ nhóm PG này sang nhóm PG khác qua điểm tham khảo R6 hoặc R4, quá trình cập nhật vị trí được thực hiện trên các PC thơng qua các điểm tham khảo R6 và (hoặc) R4.
2.4. Kết luận chương II
Chương này trình bày các vấn đề liên quan tới kiến trúc mạng WiMax và mơ hình dịch vụ mạng WiMax. Các giao thức mạng được trình bày trên cơ sở mơ hình kiến trúc mạng tham khảo. Kiến trúc Wimax hỗ trowjcar di động lớp hai và lớp ba. Trong đó lớp ba được thực hiện không cần MIP client. Kiến trúc di động định nghĩa hai mơ hình tham khảo: quản lý tài ngun vơ tuyến. Trong đó một mơ hình có bộ điều khiển bên ngồi để quản lý BS cịn một mơ hình khơng sử dụng bộ điều khiển này. Kiến trúc mạng WiMax cung x hỗ trợ hoạt động tìm gọi và chế độ rỗi của MS. QoS dựa trên xử lý theo từng luồng đảm bảo QoS tốt hownnhuwng gặp phải cá c vấn đề về khả năng mơ rộng. Ngoài ra để hỗ trợ người sử dụng di động, mạng cũng có các cơ chế quản lý vị trí và quản lý chuyển
giao. Phát triển chiến lược và giải thuật chuyển giao tối ưu là một vấn đề quan trọng để đảm bảo chất lượng của một mạng di động.
CHƯƠNG III – WiMax Ecosystem
3.1 WiMAX FORUM và quy trình chuẩn hóa các sản phẩm 3.1.1 WiMAX FORUM
Chuẩn IEEE 802.16 đã được phát triển nhiều năm với sự tham gia của nhiều nhà công nghiệp. Tuy nhiên chuẩn này quá rộng và việc hợp chuẩn IEEE 801.16 chưa đảm bảo rằng thiết bị của một nhà cung cấp sẽ tương hợp với thiết bị của nhà cung cấp khác. WiMAX Forum, một tổ chức phi lợi nhuận bao gồm trên 522 thành viên, tiếp nhận công việc mà IEEE để lại. Trong số các thành viên của WiMAX Forum có các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà cung cấp thiết bị, các nhà sản xuất bán dẫn và thiết bị. WiMAX cũng cộng tác với HiperMAN, một nhóm cơng tác trong Uỷ ban kỹ thuật của ETSI BRAN. Sự
hợp tác này dẫn đến được sự hoàn toàn hài hoà giữa ETSI HiperMAN và IEEE 802.16 thể hiện ở tài liệu bổ sung 802.16e và các chuẩn tương tác: PHY (TS 102 177v.1.6.1) và DLC (TS 102.178v.1.6.1). Hoạt động khởi thảo các tiêu chuẩn đo kiểm được sử dụng trong quá trình kiểm tra của WiMAX Forum đã được thực hiện với sự cộng tác chặt chẽ của ETSI BRAN HiperMAN, nhóm cơng tác WiMAX Forum và nhóm cơng tác chứng nhận WiMAX Forum. Với nhiều thành viên khác nhau, đại diện toàn thế giới và sự cộng tác của ETSI, WiMAX Forum đã sẵn sàng cổ vũ việc tiếp nhận toàn cầu và hài hoà giải pháp vơ tuyến băng rộng được chuẩn hố dựa trên chuẩn vô tuyến IEEE 802.16 đảm bảo được tính tương hợp. Để đạt được mục đích này, Forum định nghĩa hiệu năng hệ thống và các hồ sơ chứng nhận bao gồm một tập con chuẩn IEEE 802.16 với các tính năng bắt buộc và tuỳ chọn cùng với một bộ đo kiểm tính tương tác và hợp chuẩn để kiểm tra thiết bị và đảm bảo tính tương hợp của nhiều nhà cung cấp. Vì thế giấy chứng nhận WiMAX đảm bảo cả sự hợp chuẩn WiMAX 802.16 lẫn tính tương hợp. WiMax Forum lên kế hoạch chuẩn bị các phịng thí nghiệm trên tồn cầu cho việc kiểm định các sản phẩm. Hiện tại, các phịng thí nghiệm ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Tây Ban Nha, Mỹ và ở Đài Loan đã sẵn sàng tiếp nhận các sản phẩm. WiMax Forum dự định mở thêm 2 phịng thí nghiệm nữa vào cuối năm 2008 ở Ấn Độ và Nhật Bản và thêm 1 ở Brazil vào năm 2009. Các phương tiện cấp chứng nhận bổ sung cũng sẽ được thiết lập để tạo điều kiện cho quá trình đo kiểm cấp chứng nhận cho 802.16e cho các ứng dụng di động. Các nhóm cơng tác cấp chứng nhận và kỹ thuật của WiMAX Forum đang nghiên cứu cho cấp chứng nhận các sản phẩm WiMAX di động. Kỳ vọng rằng sẽ có nhiều sự tham gia của các thành viên hệ thống, các đối tác và nhu cầu về các sản phẩm 802.16e sẽ tăng, giá thành trên một thuê bao sẽ giảm trong 2-3 năm tiếp theo.
3.1.2 Các tùy chọn phổ để cấp chứng nhận.
Độ khả dụng về phổ tần là nhân tố quan trọng để cung cấp các dịch vụ không dây băng rộng. Một số băng tần có thể được sử dụng để triển khai WiMAX. Mỗi băng tần có một đặc trưng riêng và có ảnh hưởng lớn lên hiệu năng hệ thống.
Thông thường băng tần công tác được quy định. Về phương diện toàn cầu, các băng tần 2,3MGz; 2,5MHx và 5,7MHz là có nhiều khả năng được lựa chọn cho WiMAX. WiMAX Forum đã quyết định chọn các băng này để cấp chứng nhận tương hợp cho giai đoạn đầu. Dưới đây ta sẽ mô tả ngắn gọn các băng này.
Băng 2,5 GHz cấp phép. Băng này nằm giữa 2,5 và 2,7 MHz đã được cấp phát tại
Mỹ, Canada, Brazil và một số nước Đông Nam á khác. Tại nhiều nước băng này chỉ được sử dụng cho các ứng dụng di động; trong một số nước thông tin hai chiều không được phép sử dụng. Trong tất cả các băng khả dụng, băng này có nhiều hứa hẹn nhất cho thơng tin không dây băng rộng. FCC cho phép thông tin hai chiều trong băng này từ năm 1998. Trước đây băng này được gọi là băng MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Service: dịch vụ phân phối đa kênh đa điểm), hiện nay nó được gọi là băng cho các dịch vụ vô tuyến băng rộng (BRS: Broadband Radio Service). Hiện nay BRS có 195MHz, bao gồm cả băng bảo vệ và MDS (Multipoint Distribution Services: các dịch vụ phân phối đa điểm) và được sử dụng tại Mỹ trong băng thông giữa 2,495GHz và 2,690GHz. Các quy định cho phép sử dụng băng này cho các dịch vụ khác nhau: các dịch vụ cố định, sách tay và di động. Cả khai thác FDD và TDD đều được phép. Băng này được chia thành các mảnh 22,6MHz để cấp phép, trong đó mỗi mảnh gồm một cặp khối 16,5MHz và 6MHz với khoảng cách giữa các khối thay đổi từ 10MHz đến 55MHz. Điều lệ cũng cho phép sử dụng kết hợp các cấp phép. Nói chung cần thay đổi các quy định cho băng này để làm cho nó khả dụng và hấp dẫn hơn đối với WiMAX.
Băng 2,3 MHz cấp phép. Tại Mỹ băng này được gọi là WCS, nó cũng được sử
dụng tại nhiều nước khác như úc, Hàn Quốc và New Zealand. Các dịch vụ WiBro đang được triển khai tại Hàn Quốc sử dụng băng này. Tại Mỹ băng này bao gồm hai băng kép 5MHz và hai băng đơn 5MHz trong dải từ 2,305GHz đến 2,320GHz và từ 2,345GHz đến 2,360GHz. Hạn chế chủ yếu của băng này là quy định ngặt nghèo của FCC về phát xạ ngoài băng nhằm bảo vệ băng lân cận DARS (Digital Audio Radio Services: các dịch vụ truyền thanh số) nằm trong dải từ 2,320GHz đến 2,345GHz. Chính vì thế gây khó khăn cho các dịch vụ băng rộng nhất là các dịch vụ di động tại các vùng tần gố gần DARS nhất của băng này.
Băng cấp phép 3,5GHz. Đây là băng trước hết được dành cho truy cập cố định tại
nhiều nước trên toàn cầu (trừ Mỹ). Tại Mỹ, FCC vừa mới ấn định 50MHz phổ tần trong dải từ 3,65 đến 3,70GHz cho việc sử dụng miễn phép công suất cao với quy định hạn chế các giao thức truyền dẫn bao hàm cả WiMAX. Đối với các nước khác, băng này nằm trong vùng gần 3,4 đến 3,6 GHz với quy định mới nhất trong dải từ 3,3GHz đến 3,4GHz và 3,6GHz đến 3,8GHz. Băng thông khả dụng thay đổi tùy theo từng nước, nhưng nói chung là vào khoảng 200MHz. Băng khả dụng được chia thành nhiều cấp phép với thay đổi từ 2x5MHz đến 2x56MHz. Các quy định kết hợp cấp phép cũng thay đổi theo từng
nước. Trong khi một số nước chỉ cho phép khai thác FDD, thì một số nước lại cho phép khai thác cả FDD và TDD. Trong hầuhết các nước, các quy định hiện thời không cho phép các ứng dụng di động và di rời. Hy vọng rằng tới đây các quy định sẽ linh hoạt hơn đối với cả WiMAX. WiMAX Forum đã cam kết sẽ làm việc với các nhà làm luật trên thế giới để đạt được sự linh hoạt này. Tuy nhiên, tổn hao truyền sóng vơ tuyến rất lớn trong băng tần này gây khó khăn cho việc sử dụng nó cho các dịch vụ di động và di rời.
Băng tần 5GHz miễn phép. Băng tần miễn phép nằm trong dải từ 5,25 GHz đến
5,85GHz được WiMAX rất quan tâm. Đây là băng tần khả dụng trên toàn thế giới. Tại Mỹ nó là một bộ phận của băng tần U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure: hạ tầng thơng tin quốc gia miễn phép), nó có 200MHz phổ cho việc sử dụng ngồi trời. Vì mọi người đều có thể sử dụng khơng mất tiền, nên nó là mảnh đất tốt để triển khai WiMAX, nhất là các vùng xa xôi, dân cư thưa thớt. Băng thơng khả dụng rộng có thể cho phép các nhà khai thác điều phối tần số và giảm bớt nhiễu liên quan đến việc sử dụng các băng tần miễn phép, nhất là tại các thị trường mức độ sử dụng thấp. Ngoài ra do tần số cao kèm theo quy định hạn chế công suất trong băng dẫn đến việc thực hiện các dịch vụ di động và di rời rất khó khăn. Ngay cả các dịch vụ cố định trong nhiều trường hợp cũng phải sử dụng anten ngoài trời tại trạm thuê bao. Trong băng 5GHz, dải băng cao từ 5,725MHz đến 5,850 MHz là hấp dẫn nhất đối với WiMAX. Nhiều nước cho phép công suất phát cao hơn: 4W EIRP (công suất phát xạ đẳng hướng tương đương) trong băng này so với quy định 1W EIRP và thấp hơn trong băng 5MHz thấp. Tại Mỹ, FCCC đang xem xét các đề nghị tăng công suất phát (chẳng hạn lên đến 25W tại các vùng mức độ sử dụng thấp). Cũng cần lưu ý rằng cịn có dải phổ 80Mhz miễn phép khác trong băng 2,4GHz mà WiMAX cũng có thể sử dụng. Nếu như mức độ sử dụng trong băng này đã cao (WiFi chẳng hạn), thì có thể khả năng sử dụng WiMAX trong băng này là không lớn đặc biệt là đối với các ứng dụng điểm đa điểm.Mặc dù trong thời gian tới đây các băng 2,3MHz; 2,5MHz; 3,5MHz; và 5,7MHz là hấp dẫn nhất đối với WiMAX, tuy nhiên các băng khác cũng có thể sẽ được xem xét sử dụng cho WiMAX trong tương lai.
Băng UHF. Hiện nay các đài phát truyền hình trên thế giới đang chuyển từ tương
tự sang số, vì thế có thể sẽ có một khối lượng phổ lớn khả dụng. Chẳng hạn tại Mỹ, FCC đã xác định các băng tần 698MHz-746MHz sẽ được giải phóng bởi các nhà phát truyền hình vì họ chuyển sang truyền hình số. Từ các băng này, 18MHz phổ đã được đấu thầu, 60MHz còn lại sẽ được đấu thầu trong vài năm tới. Do sự tiến triển chậm của việc tiếp nhận truyền hình số, nên các đấu thầu này bị trễ và chưa chắc là vùng phổ này sẽ có thể
được sử dụng trước các năm 2009-2010. FCC cũng đã bắt đầu tìm kiếm khả năng cấp phát thêm phổ trong các băng con 700MHz cho việc sử dụng miễn phép. UHF có đặc tính truyền sóng rất tốt so với các băng vi-ba khác vì thế nó rất giá trị nhất là cho các dịch vụ di động và xách tay. Phạm vi phủ sóng có thể đạt được lớn hơn trong các băng này làm cho việc triển khai kinh tế hơn nhất là đối với các ứng dụng ngoại ô và nông thôn.
Băng AWS. Tháng 8 năm 2006, FCC đã đấu thầu 1,710MHz-1,755Mhz đi cùng với
2,110MHz-2,155MHz dùng làm phổ cho các dịch vụ không dây tiên tiến (AWS: Advanced Wireless Service) tại Mỹ. Băng này cung cấp miền phổ hấp dẫn 900Mhz và băng này có thể sử dụng cho WiMAX trong tương lai.
Ngồi băng này, WiMAX có thể triển khai trong các băng dành cho 3G. Chẳng hạn tại châu Âu, các hãng khai thác 3G non trẻ lựa chọn băng này để triển khai WiMAX nếu được đồng ý. Một khả năng nữa là băng L 1,5GHz được sử dụng cho thông tin vệ tinh di động hiện nay.
3.1.3 Chương trình WiMAX Forum Certified. 3.1.3.1 Giới thiệu.
WiMax Forum là tổ chức duy nhất chứng nhận các trạm phát WiMax. Việc chứng nhận này là chìa khóa đảm bảo khả năng tương thích giữa các thiết bị và chất lượng dịch vụ của thiết bị người dùng với thiết bị mạng WiMax. Để đảm bảo các thiết bị công nghệ có thể hoạt động tương thích với nhau cho tất cả các nhà khai thác mạng cũng như người tiêu dùng, WiMax Forum hỗ trợ quy trình cấp chứng nhận từ việc nghiên cứu phát triển thiết bị tới các thiết bị kiểm tra đo lường, cuối cùng là chứng nhận sản phẩm. Quy trình cấp chứng nhận gồm một loạt các đợt thử nghiệm. Mỗi đợt thử nghiệm bao gồm một profile cấp chứng nhận mới và chức năng mới để hỗ trợ tần số mới và các chế độ truy nhập khác nhau (cố định, cơ động, cầm tay, di động). Dựa vào kết quả của các đợt thử nghiệm, các nhà cung cấp thiết bị có thể thay đổi phần cứng hoặc firware để có thể thỏa mãn các điều kiện kiểm tra ngặt nghèo về tính tương thích và khả năng kết nối giữa các thiết bị. Chương trình chứng nhận của WiMax Forum bắt đầu từ giữa năm 2005, và công bố sản phẩm đầu tiên được chứng nhận vào tháng 1 năm 2006. Tới tháng 12 năm 2006, 28 sản phẩm khác cũng được cấp chứng nhận. Các sản phẩm được WiMax Forum cấp chứng nhận cho thấy chúng tuân theo đúng các chuẩn và tương thích với các sản phẩm được chứng nhận của các nhà cung cấp khác. Các nhà khai thác mạng có thể yên tâm khi
mua các thiết bị được cấp chứng nhận và tin tưởng rằng các phiên bản của chúng trong tương lai sẽ tương thích với các thiết bị đang triển khai hiện nay.
WiMax Forum lên kế hoạch chuẩn bị các phịng thí nghiệm trên tồn cầu cho việc kiểm định các sản phẩm. Hiện tại, các phịng thí nghiệm ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Tây Ban Nha, Mỹ và ở Đài Loan đã sẵn sàng tiếp nhận các sản phẩm. WiMax Forum dự định mở thêm 2 phịng thí nghiệm nữa vào cuối năm 2008 ở Ấn Độ và Nhật Bản và thêm 1 ở Brazil vào năm 2009.
Vừa qua, WiMax Forum tuyên bố 10 sản phẩm WiMax di động đầu tiên đạt chuẩn cho tần số 2.5GHz. Trong đó, Alvarion, Motorola, Samsung và Sequans được trao chứng nhận cho sản phẩm trạm phát WiMax 2.5GHz (base station 2.5GHz). Airspan, Beceem, Intel, Samsung, Sequans và ZyXEL được trao chứng nhận cho thiết bị modem WiMax