FREQUENCY REUSE)
để tối ựa vùng phủ sóng và tái sử dụng tần số trong và tối thiểu nhiễu, các hệ thống không dây bao phủ vùng dịch vụ với nhiều cell và sector. Một số thuê bao có thể ở vị trắ là biên giới giữa các cell hoặc các sector và có khả năng nhận tắn hiệu từ nhiều nguồn và do ựó tạo thành nhiễu - mỗi sectos thường có một kênh tần số khác nhau. Khi ựó, ựể phù hợp với quy mô phủ sóng vô tuyến tại một khu vực, mỗi kênh tần số ựược sử dụng lại với một sự phân chia về mặt không gian ựể tối ựa hoá việc sử dụng của dải quang phổ bị hạn chế trong khi vẫn giảm thiểu hiện tượng tự nhiễu
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 76 từ cùng kênh ựược sử dụng lại trong mạng. điều này thường liên quan tới hiện tượng nhiễu cùng kênh (CCI).
Hình 3.12 : Mô hình tái sử dụng tần số
Trong ựó: a) - 3 tần số ( Hệ thống Digital ) b) - 7 tần số ( Analog FDMA ) c) - OFDMA và CDMA
Hệ số tái sử dụng tần số trong các mạng cellular truyền thống là 3 hoặc 7 - cho thấy cần phải có 3 hoặc 7 kênh tần số ựể phục vụ cho hoạch ựịnh tần số.
WiMAX di ựộng hỗ trợ sử dụng lại một tần số trên tất cả các cell (sector) trên cùng một kênh tần số ựể tận dụng tối ựa hiệu quả sử dụng phổ(hình c). Tuy nhiên, do nhiễu ựồng kênh lớn (Co-channel interfer CI) trong việc triển khai sử dụng lại một tần số, người dùng ở các vùng biên cell sẽ bị suy giảm chất lượng kết nối. Nhưng với WiMAX di ựộng, người dùng hoạt ựộng trên các kênh con mà chỉ chiếm một phần nhỏ trên toàn bộ băng thông kênh truyền; vấn ựề nhiễu ựường biên ô có thể dễ dàng giải quyết bởi sự sử dụng kênh con cấu hình thắch hợp mà không sử dụng ựến kế hoạch tần số truyền thống.
Như ta ựã biết trong Mobile Wimax, việc sử dụng kênh con linh hoạt ựược thực hiện dễ dàng bởi phân ựoạn kênh con và vùng hoán vị. Một phân ựoạn là một sự phân chia của các kênh con OFDMA sẵn có (một ựoạn có thể gồm toàn bộ các kênh con). Mẫu sử dụng lại tần số kênh con ựược cấu hình ựể người dùng gần trạm
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 77 gốc (là vùng trung tâm của cell ,nơi ắt bị ảnh hưởng của nhiễu ựồng kênh) hoạt ựộng trong khu vực tất cả các kênh con sẵn có, có nghĩa là ựược hoạt ựộng trên tất cả các kênh con sẵn có. Còn ựối với người dùng ở ựường biên mỗi cell chỉ hoạt ựộng trên vùng chỉ có một phần của tất cả các kênh con sẵn có.
Sự phân ựoạn các kênh con ựược cấp phát sao cho các ựường biên của các cell liền kề sẽ hoạt ựộng trên các tập hợp các kênh con khác nhau. Sự phân ựoạn tái sử dụng tần số trong Mobile wimax dựa trên ưu ựiểm là các user phát trên các kênh con mà không phát trên toàn bộ kênh như 3G. Trong hình 11, F1, F2 và F3 biểu thị các tập kênh con khác nhau trong cùng một kênh tần số. Còn F=F1+F2+F3 là toàn bộ các kênh con ựược cấp cho người sử dụng ở trung tâm của cell. Với cấu hình như vậy, một mẫu sử dụng lại tần số ựủ tải sẽ ựược duy trì cho người dùng ở trung tâm ựể tối ựa hiệu suất phổ và sử dụng lại tần số một phần ựược thực hiện cho các thuê bao ở ựường biên ựể ựảm bảo thông lượng và chất lượng kết nối. Kế hoạch sử dụng lại kênh con có thể ựược tối ưu theo cell trên cơ sở tải mạng và tình trạng nhiễu khung. Do vậy tất cả các cell có thể hoạt ựộng trên cùng kênh tần số mà không cần hoạch ựịnh tần số.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 78
Chương 4
MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ TRIỂN KHAI MOBILE WIMAX TẠI VTC
Trong chương 4 này tôi ựề cập ựến mô hình hệ thống Wimax thử nghiệm do công ty Alcatel xây dựng tại VTC. Nếu thành công VTC sẽ kắ hợp ựồng mua thiết bị hạ tầng mạng của Alcatel và trở thành nhà cung cấp dịch vụ Wimax.
4.1. đỊNH HƯỚNG TRIỂN KHAI
Trước khi triển khai bất kỳ một công nghệ không không dây nào, ta ựều phải tắnh ựến nhiều nhiều tố khác nhau ựể có thể ựảm bảo cho sự hoạt ựộng hiệu quả và ổn ựịnh cho mạng ựó, ựem lại lợi ắch tốt nhất cho người sử dụng ựầu cuối.
4.1.1 Xác ựịnh khu vực triển khai
Như ta ựã biết, WiMAX cố ựịnh ựã ựược triển khai thử nghiệm tại Việt Nam từ năm 2006. Với các ựặc ựiểm ựặc trưng của mình như :
Hoạt ựộng trong dải tần rộng từ 2 Ờ 11 GHz
Có khả năng phủ sóng lý thuyết có thể tới 50 km trong ựiều kiện ựược truyền trong môi trường tầm nhìn thẳng
Do vậy, công nghệ WiMAX cố ựịnh rất thắch hợp cho việc triển khai tại vùng xa xôi hẻo lánh, nhưng nơi mà ta ko thể có ựiều kiện triển khai mạng cáp ựồng tới ựược. Bởi với những ựặc ựiểm ựặc trưng như ựịa hình cao, ắt bị che chắn bởi nhà cao tầng hay cây cối, mật ựộ dân cư thấp, công nghệ WiMAX có thể hoạt ựộng có hiệu quả tại những khu vực này. Trên thực tế, công ty ựiện toán và truyền số liệu VDC ựã thử nghiệm công nghệ này tại Thành phố Lào Cai và ựạt ựược những kết
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 79 quả nhất ựịnh. Còn trong ựồ án này sẽ ựề cập ựến viêc triển khai Mobile Wimax tại các khu ựô thị ựông dân cư, cụ thể ở ựây là Hà Nội.
Bất kỳ một thành phố hay một khu ựô thị nào, khi triển khai một mạng không dây, ta ựều gặp phải các vấn ựề sau ựây:
Mật ựộ dân cư ựông nhưng phân bố không ựồng ựều
Thành phần ựối tượng sử dụng ựa dạng
Bị che chắn bởi rất nhà cao tầng hay cây cối
Ảnh hưởng của nhiễu lớn
Phức tạp về hạ tầng, kiến trúc xây dựng
WiMAX di ựộng hoạt ựộng trong dải tần 2- 6 GHz, có thể truyền thông tin trong môi trường không tầm nhìn thẳng NLOS, ựiều này rất thắch hợp khi triển khai trong một thành phố, nơi mà có rất nhiều nhà cao tầng hay cây cối che chắn. Bên cạnh ựó với các công nghệ anten thông minh ựược sử dụng khi triển khai, sẽ làm cho những ảnh hưởng bởi nhiễu ựa ựường và các yếu tố khác lên chất lượng dịch vụ ựược giảm ựi ựáng kể.
4.1.2 đối tượng sử dụng
WiMAX là một công nghệ mới ra ựời trong vài năm gần ựây và mới ựược triển khai, thử nghiệm trên thế giới, do ựó giá thành thiết bị vẫn còn cao, chưa ựáp ứng ựược nhu cầu của người sử dụng.
đối với nước ta, ựiều này chỉ thắch hợp khi triển khác tại các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chắ Minh, Hải PhòngẦ , những thành phố có mức sống cao so với cả nước. Tuy nhiên, tai mỗi khu ựô thị này, mức thu nhập của người dân cũng khác nhau, và không phải ai cũng có ựủ khả năng ựể sử dụng dịch vụ. Do vậy, việc triển khai phủ sóng toàn bộ một thành phố trong thời ựiểm này sẽ tốn kém mà hiệu quả khai thác dịch vụ không cao.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 80
Hình 4.1 WiMAX di ựộng ựòi hỏi nhiều thiết bị có chi phắ cao
Các ựối tượng sử dụng ở ựây sẽ bao gồm các thành phần như người có thu nhập cao, khách du lịch nước ngoài, sinh viên, các công nhân viên công sở, văn phòng, các doanh nghiệp Ầ Từ ựó, các khu vực sẽ ựược ưu tiên triển khai trong thành phố sẽ là:
Khu trung tâm thành phố
Các khu vực ựô thị mới
Các ựịa ựiểm công cộng
Các hệ thống nhà hàng khách sạn trong thành phố
Các khối văn phòng, hành chắnh, trung tâm mua sắm
Các khu vui chơi giải trắ, du lịch
Các trường ựại học, bệnh viện, công sở
Các khu công nghiệp ở ngoại thành.
Trong tương lai, khi công nghệ WiMAX ựược phổ biến rộng rãi cũng như giá thành thiết bị giảm ựi, người sử dụng có thể tiếp cận với công nghệ này dê dàng
Securit y ATM s WiFi ỘHotspotỢ LANs Wired LANs
Control and Data Acquisition applications Voice over IP Point of Sale Terminals Video Conferencing Fleet Applications P C Laptop s
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 81 hơn, thì Mobile WiMAX sẽ hứa hẹn thay thế ựược cho công nghệ Wifi vẫn ựang ựược sử dụng phổ biến hiện nay.
4.1.3 Yêu cầu tắch hợp với các hệ thống hiện có
Hiện nay, khi mà Internet ựã là một phần tất yếu của cuộc sống , thì ựòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ Internet phải xây dựng ựược một hệ thống ựa phân hệ mang tắnh mở cao nhất cho mọi loại người dùng, ở mọi khu vực, phù hợp ựược với hầu hết các ựặc thù vật lý, hoạt ựộng ổn ựịnh, tốc ựộ cao, và chỉ ựòi hỏi một chi phắ ựầu tư bình quân hợp lý. Có lẽ, ựây là một xu hướng trong tương lai mà các ISP cần phải hướng ựến.
- Hệ thống phải mang tắnh mở tuyệt ựối, chuyển giao ựược dịch vụ ựến tất cả các người dùng ựầu cuối trong cả nước, không phân biệt chủng loại khách hàng, tương thắch với ựa dạng chủng loại thiết bị không dây ựầu cuối thế hệ mới tuân theo chuẩn IEEE 802.16, do nhiều nhà sản xuất khác nhau cung cấp.
- Hệ thống phải cho phép tắch hợp nó vào hạ tầng mạng tổng thể một cách dễ dàng
- Tương thắch với tất cả các chuẩn về không dây hiện ựang có trên thế giới như IEEE 802.11 b, a, g,..
- Hệ thống phải cho phép chuyên chở ựồng thời các dịch vụ video, thoại và data thông qua sóng vô tuyến kết nối.
- đơn giản hóa và cho phép quá trình ựấu nối vào mạng tổng thể của các ựầu cuối ựược thực hiện dễ dàng hơn, bao gồm cả ựầu cuối là cơ quan, tổ chức và người dùng riêng lẻ.
Với những quan ựiểm ựó, hệ thống cung cấp dịch vụ Internet không dây băng thông rộng thế hệ mới, dựa trên công nghệ WiMAX di ựộng có thể sẽ ựem lại những tiện ắch phù hợp với nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cao của con người.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 82
4.2 VẤN đỀ LỰA CHỌN TẦN SỐ
Khi thiết kế một mạng WiMAX di ựộng, ta phải lựa chọn băng tần hoạt ựộng cho mạng trong số các băng tần ựược phép sử dụng.Thông thường, lựa chọn băng tần hoạt ựộng là việc ựầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế các mạng di ựộng nói chung. Những băng tần thấp tắn hiệu ựược truyền tốt hơn nhưng băng thông lại nhỏ hơn. Các tiêu chắ ựể lựa chọn băng tần hoạt ựộng bao gồm:
Dải tần cấp phép
Dung lượng tập trung phụ thuộc vào vùng dịch vụ
Mật ựộ thuê bao trong vùng dịch vụ
địa hình của vùng dịch vụ
Mức ựộ nhiễu trong các băng tần không cần cấp phép
Giá thành thiết bị hoạt ựộng trong băng tần ựó
Do phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như vậy nên việc lựa chọn băng tần nào ựòi hỏi phải có một sự tắnh toán rất kỹ lưỡng. Sau ựây là một số tần số có thể dành cho việc triển khai WiMAX:
- Băng 3400 Ờ 3600 MHz ( băng 3.5 GHz ):
Băng 3.5Ghz là băng tần ựó ựược nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố ựịnh (Fixed Wireless Access - FWA) hoặc cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (WBA). WiMax cũng ựược xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho WiMax. Vì vậy, WiMax Forum ựó thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMax.
Tuy nhiên ở Việt Nam, băng tần này ựược ưu tiên sử dụng cho hệ thống vệ tinh nên không thể triển khai.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 83 Băng tần này ựã ựược phân bổ ở những nước ựang phát triển có thị trường lớn như Ấn độ và Trung Quốc. Tuy chưa có nhiều nước cấp băng tần này cho WBA, nhưng thiết bị WiMAX cũng ựã ựược phân bổ chắnh thức tại Việt Nam.
Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16-2004 ựể cung cấp các ứng dụng cố ựịnh và nomadic, ựộ rộng phân kênh là 3.5MHz hoặc 7MHz, chế ựộ song công TDD hoặc FDD
- Băng 2500 Ờ 2690 MHz ( băng 2.5 GHz )
Băng tần này là băng tần ựược WiMax Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di ựộng theo chuẩn 802.16-2005. Trước ựây băng tần này trước ựây ựược sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền hình MMDS, nhưng do hệ thống này không phát triển nên rất có thể băng tần ựó sẽ ựược cấp phép sử dụng cho mạng WBA tại Việt Nam.
Cuối năm 2005, chắnh phủ ựã phê duyệt quy hoạch phổ và vô tuyến ựiện quốc gia, quy ựịnh băng tần 2500 Ờ 2690 MHz sẽ ựược sử dụng cho các hệ thống thông tin di ựộng thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị khác trong băng tần này. Tuy nhiên nó sẽ ựược sử dụng cho loại hình công nghệ nào vẫn còn là vấn ựề ựể mở.
- Băng 2300 - 2400 MHz ( băng 2.4 GHz )
đây cũng là một băng tân ựược ưu tiên lựa chọn cho WiMAX di ựộng. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các băng trên 3GHz ựiều kiện truyền sóng của băng tần này thắch hợp cho các ứng dụng di ựộng. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ ựược nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao gồm cả WiMax. WiMax ở băng tần này có ựộ rộng kênh là 5MHz, chế ựộ song công TDD, FDD.
Băng 2.3 GHz cũng có ựặc tắnh truyền sóng tương tự như băng 2.5 GHz do ựó cũng sẽ là một lựa chọn cho mạng WiMAX di ựộng tại Việt Nam.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 84 - Băng 5725 Ờ 5850 ( băng 5.8 GHz )
Băng tần này ựược WiMax Forum quan tâm vì ựây là băng tần ựược nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các ựoạn băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250MHz, 5250-5350MHz), vốn thường ựược sử dụng cho các ứng dụng trong nhà.
Theo WiMax Forum thì băng tần này thắch hợp ựể triển khai WiMax cố ựịnh, ựộ rộng phân kênh là 10MHz, phương thức song công ựược sử dụng là TDD, không có FDD.
Bên canh các băng tần số trên còn có một số băng tần số khác cũng ựược Diễn ựàn WiMAX ựề cập ựến, tuy nhiên xét trong ựiều kiện triển khai tại Việt Nam thì nhưng băng tần số này là không phù hợp. Ta có thể tóm tắt các băng tần số có thể lựa chọn trong bảng dưới ựây.
Băng tần Khả năng ứng dụng
3400 Ờ 3600 MHz FWA, WBA, Fix WiMAX 3600 Ờ 3800 MHz Hệ thống vệ tinh viễn thông
3300 Ờ 3400 MHz Fix WiMAX
2500 Ờ 2690 MHz MMDS, WBA
2300 Ờ 2400 MHz Mobile WiMAX
5725 Ờ 5850 MHz Fix WiMAX
< 1 GHz Truyền hình ựịa phương
Bảng 4.1 Các băng tần lựa chọn cho các công nghệ
Trên thực tế, tại thời ựiểm này ựã có 4 doanh nghiệp ựược cấp phép thử nghiệm công nghệ WiMAX. Công ty ựiện toán và truyền sô liệu VDC hiện ựang cung cấp thử nghiệm tại Lào Cai. Tổng công ty truyền thông ựa phương tiện VTC ựang thử nghiệm WiMAX với chuẩn 802.16d tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chắ Minh. FPT Telecom sẽ cung cấp cả hai dạng là Mobile WiMAX và Fix WiMAX,
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 85 trong khi Viettel Internet sẽ thử nghiệm công nghệ Mobile WiMAX vì công nghệ WiMAX cố ựịnh ựã có nhiều doanh nghiệp thử nghiệm thành công.
Hiện tại, băng tân 3300 Ờ 3400 ựã ựược lựa chọn ựể triển khai công nghệ WiMAX cố ựịnh. Tần số ựược cấp phát cho công ty VDC là 3385 MHz ựối với ựường xuống và 3335 MHz ựối với ựường lên.
Băng tần 2.3 GHz cũng ựã ựược phê duyệt ựể thử nghiệm công nghệ WiMAX di ựộng tại Việt Nam. Và mô hình triển khai ở VTC ựã sử dụng băng tần này.
HỌC VIÊN: NGUYỄN VĂN CHÌNH TRANG 86
4.3 KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM
để tiến hành kiểm tra BS1 thì trước hết chúng ta tắt BS2 và ngược lại.
4.3.1 Vị trắ thử nghiệm cho VTC tại Hà Nội
Hình 4.2 Sơ ựồ thử nghiệm Mobile WiMAX tại VTC