Trung tâm quản lí là nơi bắt buộc phải có đối với các các mạng nói chung và WiMAX nói riêng. Các WiMAX BS sẽ được kết nối về một điểm tập trung duy nhất. Và các trung tâm quản lý sẽ được hình thành tại những điểm tập kết này.
Trung tâm quản lí là nơi làm nhiệm vụ giao tiếp giữa mạng WiMAX và các mạng khác, nơi kiểm soát thông tin truyền trong mạng WiMAX, nơi kiểm tra các trạm WiMAX SS,… Trung tâm quản lý được mô tả như hình 3.20:
Hình 3.20: Trung tâm quản lý mạng WiMAX
Về cơ bản, trung tâm quản lý cần có các thành phần sau:
- Hệ thống tiếp nhận kết nối: Đảm nhận vai trò kết nối trung tâm quản lý và tất cả các BS. Ngoài ra, hệ thống này còn phải hỗ trợ giao diện LAN để kết nối với các thành phần còn lại trong trung tâm quản lý.
- Subcriber Gateway: Cửa ngõ dành cho thuê bao. Nhiệm vụ chính của nó là quản lý tất cả thông tin về thuê bao. Việc chứng thực người dung hay tính cước khai thác Internet đều phải thông qua Gateway này. Chính vì lẽ đó́, Subcriber Gateway luôn được dặt tại cửa ngõ liên thông Internet duy nhất của toàn hệ thống cho từng miền. Với đặc thù này, Cisco Building Broadband Service Manager (BBSM) là một sự lựa chọn lý tưởng cho vai trò của một Subcriber Gateway. BBSM sẽ kết nối với hệ thống tiếp nhận kết nối qua giao diện LAN để tiếp nhận các yêu cầu của thuê bao từ xa gửi về. Từ đó, nó sẽ thực thi nhiệm vụ của mình để cho phép hoặc không cho phép khách hàng thuê bao được đi ra Internet, hay ghi nhận thông tin cho việc tính cước đối với các khách hàng này.
- Hệ thống Firewall: Có nhiệm vụ chính là bảo vệ cho Trung tâm quản lý nói riêng và toàn hệ thống WiMAX cục bộ cho từng miền nói chung. Vì toàn hệ thống chỉ sử dụng một cửa ngõ đi Internet duy nhất nên hệ thống Firewall tại
đây đòi hỏi phải có thông lượng khá tốt, hoạt động hiệu quả và ổn định. Đối với những đòi hỏi đặc thù như vậy Cisco PIX Firewall thường là một sự lựa chọn tốt cho nhà cung cấp dịch vụ.
- Hệ thống máy chủ chức năng: Bao gồm Radius server, Billing Server, DBMS server và các LAN server khác. Mỗi máy chủ sẽ đảm nhiệm vai trò của một chức năng đặc thù. Tuy nhiên, việc kết hợp chúng lại với nhau trong một hệ thống của trung tâm quản lý sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ quản lý người dùng đầu cuối của mình một cách chặt chẽ và hiệu quả. về mặt cược phí mô hình này cũng cho phép dịch vụ WiMAX cung cấp đa dạng hình thức tính cước cho người dùng đầu cuối, một cách tương tự như các dịch vụ VNN1260, 1269 đã có từ lâu.
3.3.8 Sơ đồ kết nối mạng WiMAX
Hình vẽ 3.21 mô tả sơ đồ kết nối của mạng WiMAX:
Trong mô hình tổ chức logic như hình vẽ trên chúng ta có thể chia mạng WiMAX thành 3 phân khúc kết nối:
- Phân khúc kết nối với khách hàng (Access): Các trạm gốc BS phát sóng WiMAX tới các thuê bao khách hàng SS. Phần này đã nghiên cứu kỹ.
- Phân khúc kết nối từ BS về Bộ tập trung (backhaul): Kết nối các trạm gốc WiMAX về bộ tập trung tại bưu điện trung tâm của các tỉnh.
- Phân khúc kết nối từ bộ tập trung về hệ thống Server (backbone): Kết nối tín hiệu từ các bộ tập trung về trung tâm quản lý. Kết nối này dựa trên hạ tầng mạng hiện có của VNPT. Hiện nay, VNPT đã có mạng cáp quang với tốc độ lên tới nhiều Gbps kết nối các bưu điện tỉnh với nhau, giữa bưu điện tỉnh với trung tâm vùng đặt tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Các trung tâm miền này lại nối với nhau thông qua hệ thống đường trục quốc gia lên tới hàng chục Gbps. Hạ tầng cáp quang này đủ lớn để có thể chạy thêm dịch vụ WiMAX, kết nối các trạm BS về trung tâm quản lý và không có gì đặc biệt.
Điều chúng ta quan tâm nhất trong phần này đó là kết nối backhaul. Như đã chỉ ra trong hình vẽ trên, tùy thuộc vào điều kiện cơ sở hạ tầng nơi đặt BS mà chúng ta sẽ lựa chọn một trong 4 phương thức kết nối Backhaul khác nhau:
- Kết nối backhaul bằng mạng cáp: Khi mà điểm đặt BS có sẵn mạng cáp quang kéo từ bưu điện trung tâm tới chân BS hoặc khoảng cách từ BS tới bưu điện trung tâm ngắn, chi phí kéo cáp là không cao. Với băng thông yêu cầu lớn, mạng cáp được khuyến nghị sử dụng là cáp quang.
- Kết nối backhaul bằng Viba: Nếu BS được lắp ngay tại điểm cao của trạm Viba thì đây là lựa chọn tối ưu, hoặc là BS đặt ở một vùng sâu vùng xa mà gần đó có trạm vi ba, và việc dựng thêm trạm vi ba để kết nối backaul cho WiMAX là không lớn.
- Kết nối backhaul bằng chính WiMAX: Công nghệ WiMAX cố định có thể
được khuyến nghị để dùng làm backhaul cho các trạm gốc của Mobile WiMAX. Khi đó hai kết nối WiMAX backhaul và access phải chạy trên các tần số khác nhau.
- Kết nối backhaul bằng Vệ tinh: Đây là lựa chọn tối ưu và gần như là duy nhất cho các vùng sâu, vùng xa, hải đảo... những nơi mà việc triển khai backhaul bằng ba phương pháp trên là không thể thực hiện, hoặc có thể thực hiện nhưng với chi phí vô cùng lớn để triển khai, vận hành và bảo dưỡng.
3.4 Kết luận
Chương 3 của luận văn đã đề cập các mô hình ứng dụng WiMAX cho các yêu cầu truy cập cố định cũng như di động.
Với yêu cầu truy cập di động, chuẩn được sử dụng là chuẩn Mobile WiMAX 802.16e.
Với yêu cầu truy cập cố định, chúng ta có thể lựa chọn một trong hai chuẩn Fixed WiMAX 802.16d với các thiết bị đã sẵn sàng trên thị trường, hoặc là chuẩn Mobile WiMAX 802.16e, với các thiết bị đang ở dạng sản xuất thử nghiệm, chuẩn bị đưa vào thương mại hóa. Với ứng dụng truy cập cố định, mỗi loại chuẩn trong hai lựa chọn đều có lợi thế riêng, và với ứng dụng này người dùng đầu cuối không cần thiết phải quan tâm xem là đang sử dụng chuẩn nào, với họ chỉ cần biết là đang dùng dịch vụ truy cập Internet không dây, băng rộng bằng công nghệ WiMAX.
Chương 3 cũng đã trình bày các vấn đề kỹ thuật cơ bản nhất cần phải quan tâm khi chúng ta thiết kế và triển khai mạng WiMAX vào thực tế.
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẪU
ỨNG DỤNG WiMAX CUNG CẤP DỊCH VỤ INTERNET VÀ
THOẠI CHO KHU VỰC ĐỊA HÌNH ĐẶC THÙ TẠI VIỆT NAM
Chương 4 sẽ trình bày một nghiên cứu điển hình của việc ứng dụng WiMAX để cung cấp dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao và điện thoại VoIP với giá rẻ tới người dùng ở vùng sâu vùng xa.
Vượt ra ngoài phạm vi công nghệ, nghiên cứu điển hình này đi sâu phân tích tính khả thi của giải pháp sử dụng WiMAX để mang băng thông rộng về vùng nông thôn với nhiều khía cạnh được đề cập: công nghệ, hiệu quả kinh tế - xã hội, giáo dục, nâng cao dân trí cho những người dân nông thôn, xa xôi hẻo lánh. Nghiên cứu này hướng tới việc cung cấp một giải pháp công nghệ có thể thu hẹp khoảng cách về mọi mặt đời sống của người dân nông thôn với thành thị khi cùng được sử dụng chung kho tài nguyên tri thức khổng lồ từ Internet mang lại.
4.1 Giới thiệu dự án thử nghiệm WiMAX tại Tả Van
Bắt đầu từ năm 2006, Tập Đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam VNPT (đại
diện là Công ty điện toán và truyền số liệu VDC), Tập đoàn Intel, Cơ quan phát
triển quốc tế Mỹ (USAID) ký kết một dự án hợp tác nghiên cứu và thử nghiệm
WiMAX, trong nỗ lực chung nhằm đưa WiMAX vào Việt Nam.
Trong khuôn khổ của dự án hợp tác, có hai pha thử nghiệm Fixed WiMAX được triển khai:
Pha thử nghiệm thứ nhất tại Thành phố Lào Cai:
Pha thử nghiệm thứ nhất nhằm mục đích chứng minh sự chín muồi về mặt công nghệ của WiMAX và chứng minh được khả năng cung cấp băng thông rộng với cam kết chất lượng dịch vụ cao.
Hệ thống WiMAX được nối vào POP VNN của VDC tại thành phố Lào Cai. Một anten WiMAX được treo ở độ cao 70m phủ sóng toàn thành phố và khu vực ngoại ô của Thành phố, tới 19 địa điểm thử nghiệm. Dự án mang tới cho người dùng thử nghiệm dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao và gọi điện thoại VoIP.
Thực tế triển khai thử nghiệm đã chứng minh tốc độ tối đa cho phép của thiết bị WiMAX của Alvarion theo tài liệu kỹ thuật đạt được 10Mbps, trên thực tế kiểm nghiệm tốc độ đạt 4-5Mbps trong bán kính 5km (kết quả đo kiểm của viện Khoa học kỹ thuật bưu điện cho thấy tốc độ đạt tối thiểu 512kbps ở khoảng cách 9,5km, tại đây có thể xem tivi trực tuyến với chất lượng tốt). Tốc độ này đã thỏa mãn các yêu cầu cao nhất về băng thông cũng như tính thời gian thực của các ứng dụng: Video Conferencing, Xem tivi trực tuyến, nghe nhạc trực tuyến, gọi điện thoại VoIP chất lượng cao.
Pha thử nghiệm thứ hai là triển khai WiMAX tới xã Tả Van:
Sau thành công về phương diện đánh giá sự chín muồi cũng như các tính năng ưu việt của WiMAX ở pha thử nghiệm thứ nhất, pha thử nghiệm thứ hai này chú trọng vào việc nghiên cứu và đánh giá một mô hình chuẩn, điển hình để có thể chứng minh tính ưu việt khi ứng dụng WiMAX vào mục tiêu mang băng thông rộng về vùng nông thôn Việt Nam.
Pha hai dự án triển khai ở Tả Van sử dụng mạng vệ tinh IPSTAR để kết nối xã với Internet. Một trạm gốc WiMAX được xây dựng để phủ sóng Internet cho toàn xã với 10 điểm truy nhập đầu cuối SS. Ngoài truy nhập Internet, dự án chung còn có thêm dịch vụ thoại qua Internet (VoIP), cùng với tích hợp vào mạng PSTN cho phép gọi điện thoại đến các nơi trong tỉnh Lào Cai.
Người viết luận văn này được giao nhiệm vụ trưởng nhóm kỹ thuật, quản trị và triển khai dự án thử nghiệm WiMAX tại Tả Van của VNPT/VDC, trong quá trình nghiên cứu và triển khai dự án tôi đã rút ra được nhiều bài học kinh nghiệm trên cả ba phương diện kỹ thuật, kinh tế và xã hội để khái quát hóa hệ thống WiMAX triển khai thử nghiệm ở Tả Van thành nghiên cứu điển hình để ứng dụng WiMAX trong việc mang băng thông rộng tới vùng nông thôn Việt Nam.
4.1.1 Đặc điểm điển hình của địa điểm thử nghiệm
Tả Van là một xã thuộc huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai nằm trên vùng núi cao phía Bắc nước ta.
Tả Van nằm cách thị trấn SaPa 9km, nằm trong một thung lũng của dãy núi Hoàng Liên Sơn. Đường đến Tả Van rất hiểm trở, có núi cao và suối chảy qua Xã.
Việc triển khai hạ tầng viễn thông tới đây gặp rất nhiều khó khăn. Toàn xã chỉ có 2 đường điện thoại (01 ở UBND xã và 01 ở điểm bưu điện văn hóa xã) nhưng cũng rất chập chờn, mưa gió là không thể thực hiện cuộc gọi. Sóng di động ở đây rất yếu, có thể nói là hầu như không có sóng di động.
Hình 4.1: Toàn cảnh thung lũng Tả Van
Báo chí, thông tin hằng ngày tới Tả Van chỉ có một số báo phát đến UBND Xã và điểm bưu điện Văn hóa Xã, hầu như người dân nơi đây hầu như không có điều kiện để cập nhật thông tin. Xã vùng cao này gần như biệt lập với sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin và viễn thông ở nước ta hiện nay.
Với địa hình hiểm trở, việc triển khai hạ tầng viễn thông theo cách thông thường là kéo cáp tới đây có thể nói là vô cùng khó khăn và tốn kém. Nếu sử dụng Viba thì do địa hình che khuất bởi nhiều dãy núi đan xen sẽ phải thiết lập nhiều trạm Viba, vấn đề triển khai và duy trì nguồn điện cho các trạm này sẽ rất khó khăn và không khả thi. Có thể nói Tả Van là điển hình của một xã vùng sâu vùng xa của Việt Nam với hạ tầng viễn thông rất kém hoặc gần như không có.
Với những ưu việt của WiMAX, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn Tả Van để thực hiện thử nghiệm và đánh giá tính khả thi của các yếu tố kinh tế, xã hội, giáo dục của mô hình triển khai nơi đây, nhằm đưa ra một kết quả nghiên cứu điển hình để ứng dụng WiMAX trong việc mang băng thông rộng về vùng nông thôn, góp phần thu hẹp khoảng cách giữa thành thị và nông thôn trong việc tiếp cận kho thông tin khổng lỗ trên Internet, cũng như cung cấp giải pháp gọi điện thoại VoIP giá rẻ tới vùng nông thôn.
4.1.2 Mục tiêu của việc nghiên cứu và xây dựng mô hình mẫu để triển khai
ứng dụng thực tiễn từ thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Tả Van
Dựa trên thử nghiệm công nghệ và thử nghiệm, nghiên cứu điển hình:
- Chứng minh rằng công nghệ đã đủ chín muồi để triển khai trong những môi trường thách thức nhất.
- Chứng minh tính khả thi kinh tế xã hội của việc triển khai chỉ sử dụng các thiết bị thương mại sẵn có với mức giá hiện thực.
- Minh họa các lợi ích giáo dục và kinh tế do truy nhập Internet băng rộng và truyền thông VoIP giá phù hợp có thể đem lại cho những khu vực nông thông Việt Nam hiện vẫn chưa được phục vụ đầy đủ.
4.1.3 Chuẩn WiMAX và thời gian thử nghiệm
Thời gian thử nghiệm: từ 01 tháng 05 tới 31 tháng 10 năm 2007.
Hệ thống WiMAX tại Lào Cai sử dụng chuẩn WiMAX cố định: “802.16-2004 Rev d”, chạy ở giải tần số 3.3-3.4 Ghz.
Vào thời điểm thiết kế hệ thống thử nghiệm, trên thị trường chưa có thiết bị Mobile WiMAX, nên nhóm thử nghiệm đã quyết định lựa chọn Fixed WiMAX để thử nghiệm. Tuy nhiên tính khái quát của dự án thử nghiệm là rất cao, với những kết quả thu được của thử nghiệm Fixed WiMAX thì khi thiết bị Mobile WiMAX sẵn sàng hoàn toàn có thể sử dụng những kết quả cũng như mô hình thử nghiệm này để triển khai Mobile WiMAX về vùng nông thôn với những tính năng ưu việt hơn.
4.2 Hệ thống WiMAX thử nghiệm thực tế tại xã Tả Van
4.2.1 Đặc điểm công nghệ của dự án thử nghiệm
Có thế nói dự án thử nghiệm WiMAX ở Tả Van là một dự án điển hình của việc ứng dụng công nghệ không dây khi có tới 3 công nghệ không dây điển hình được tích hợp và triển khai tại đây:
- Công nghệ thông tin vệ tinh (IP STAR) được sử dụng để làm Backbone cung
cấp kết nối Internet tới xã Tả Van.
- Công nghệ WiMAX được sử dụng ở lớp Access để phủ sóng Internet không dây tới toàn xã và các xã lân cận.
- Công nghệ WiFi để tạo thành các Hotspot WiFi phục vụ cho việc truy cập không dây bằng các thiết bị tích hợp WiFi hiện có của khách du lịch tới Tả Van như: Điện thoại tích hợp WiFi, PDA, laptop...
Một công nghệ ưu việt nữa được triển khai tại đây là công nghệ gọi điện thoại qua giao thức IP (VoIP) trên nền Internet. Với công nghệ này, Tả Van không cần triển khai một mạng lưới điện thoại PSTN để kết nối điện thoại giữa người dân trong xã với thế giới bên ngoài.
4.2.2 Thiết bị WiMAX được thử nghiệm
Hệ thống thiết bị WiMAX được sử dụng trong dự án thử nghiệm WiMAX tại Tả Van do của hãng Airspan cung cấp. Tất cả các thiết bị WiMAX của Airspan đều sử dụng chip WiMAX của hãng Intel.
Cả trạm gốc và trạm đầu cuối đều dùng chung một loại thiết bị Indoor, có tên là SDA – 4 S. Thiết bị này có 4 ports Ethernet.
Thiết bị Outdoor của trạm gốc có tên là MicroMAX SOC 3300
