Các mô hình ứng dụng

WIMAX được đề xuất 2 mô hình ứng dụng là cố định và di động.

Mô hình ứng dụng cố định (Fixed 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 tương tự như chảo thông tin vệ tinh

Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên tín hiệu thu không tốt bằng anten ngoài trời. Băng tần hoạt động (theo quy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng tầng là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang).

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v WIMAX cố định có thể phục vụ cho các đối tượng người dùng như: các xí

nghiệp, các khu dân cư 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. Về cách phân bố theo địa lý, người dùng có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến đó.

, WiMAX

(Fixed Broadband Wireless Access – FBWA),

: PP, . – ng. th . . Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình1.5 :Mô hình ứng dụng WiMAX di động

Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.16e được thông qua trong năm 2005.Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.16-2004 hướng tới các người dùng cá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz. Mạng lưới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng. WIMAX WiMAX – . - WiMAX kênh 5,7,8.75, 10 MH 3.5 GHz. WiMAX

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

WiMAX : : – – WiMAX 28 10 MHz. (QoS) – – (frame by frame). : WiMAX . 1.2.5 WIMAX - - .  10 – 66 GHz 28 MHz. - (trung tâm).

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

 2 – 11 GHz - . . - WiMAX : 3.5 GHz, 3.3 GHz, 5.8 GHz. - WiMAX : 2.5 GHz, 2.3 GHz. WiMAX WiMAX - - . Trong WiMAX WiMAX WiMAX . WiMAX . 1.4. Cấu hình mạng

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

15 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v –

1.4.2.Cấu hình điểm-đa điểm PMP

PMP là một mạng truy nhập với một hoặc nhiều BS có công suất lớn và nhiều SS nhỏ hơn. Người dùng có thể ngay lập tức truy nhập mạng chỉ sau khi lắp đặt thiết bị người dùng. SS có thể sử dụng các anten định hướng đến các BS, ở các BS có thể có nhiều anten có hướng tác dụng theo mọi hướng hay một cung. Với cấu hình này trạm gốc BS là điểm trung tâm cho các trạm thuê bao SS. Ở hướng DL có thể là quảng bá, đa điểm hay đơn điểm. Kết nối của một SS đến BS được đặc trưng qua nhận dạng kết nối CID.

Hình 1.6: Cấu hình PMP

1.4.3. Cấu hình mắt lưới MESH

Với cấu hình này SS có thể liên lạc trực tiếp với nhau. Trạm gốc Mesh BS kết nối với một mạng ở bên ngoài mạng MESH. Một số điểm phân biệt như sau:

- Neighbor: Kết nối trực tiếp đến một node mạng

- Neighborhood : Tất cả các neighbor của một node tạo ra neighorhood.

- Extended neighborhood: Tất cả các neighbor của một neighborhood. MESH khác PMP là trong kiểu PMP các SS chỉ liên hệ với BS và tất cả lưu lượng đi qua BS.Với kiểu MESH tất cả các node có thể liên lạc với mỗi node khác một cách trưc tiếp hoặc bằng định tuyến nhiều bước thông qua các SS khác.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Một hệ thống với truy nhập đến một kết nối backhaul được gọi là Mesh BS,

trong khi các hệ thống còn lại được gọi là Mesh SS. Dù cho MESH có một hệ thống được gọi là Mesh BS, hệ thống này cũng phải phối hợp quảng bá với các nút khác. Backhaul là các anten điểm-điểm được dùng để kết nối các BS được định vị qua khoảng cách xa.

Hình 1.7: Cấu hình mesh

Một mạng MESH có thể sử dụng hai loại lập lịch quảng bá. Với kiểu lập lịch phân tán, các hệ thống trong phạm vi hai bước của mỗi node khác nhau chia sẻ các danh mục và hợp tác để đảm bảo tránh xung đột và chấp nhận tài nguyên.

MESH lập lịch tập trung dựa vào Mesh BS để tập hợp các yêu cầu tài nguyên từ các Mesh SS trong một dải bất kì và phân phối các yêu cầu này với khả năng cụ thể. Khả năng này được chia sẻ với các Mesh SS khác mà dữ liệu của người dùng được chuyển tiếp thông qua các Mesh SS đó trao đổi với Mesh BS.

Trong kiểu MESH, phân loại QoS được thực hiện trên nền tảng từng gói hơn là được kết hợp với các liên kết như trong kiểu PMP. Do đó chỉ có một liên kết giữa giữa hai node Mesh liên lạc với nhau.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

CHƢƠNG 2: LỚP PHY & MAC CỦA CHUẨN 802.16

(OSI)

hơn

(Data

Link Layer)

(LLC – Logical Link Control) 802.2

(MAC) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

(Service Specific Convegence Sublayer)

(MAC Common Part Sublayer)

(Security Sublayer)

(Physical Layer)

PHY (Transmission Convergence Sublayer)

QPSK 16QAM 64QAM OFDM OFDMA

OSI IEEE

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v 802.16. : . : . (Physical – PHY): .

2.1. Chuẩn IEEE 802.16d (IEEE 802.16-2004)

2.1.1.Lớp vật lý

2.1.1.1 Khung (Framing)

Đặc tả lớp vật lý ở đây hoạt động trong một dạng khung. Trong mỗi khung có một khung con đường lên (DL) và một khung con đường xuống (UL). Khung con đường lên bắt đầu với thông tin cần thiết cho đồng bộ hoá và điều khiển khung. Trong trường hợp song công phân chia theo thời gian (TDD), khung con đường lên tới trước khung con đường xuống. Trong trường hợp song công phân chia theo tần số (FDD), việc truyền xảy ra đồng thời.

2.1.1.2. Song công và đa truy cập

Song công

Song công: trong hệ thống PMP hiện nay tồn tại 2 kỹ thuật song công (hoạt động theo hai chiều: chiều xuống - downstream và chiều lên - upstream)

- ): Một phương pháp song công

trong đó sự truyền tải đường lên và đường xuống xảy ra ở thời gian khác nhau nhưng có thể chia sẻ cùng tần số.

- ): Một phương pháp song công trong

đó sự truyền tải đường lên và đường xuống sử dụng những tần số khác nhau nhưng có thể xảy ra đồng thời.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v Trong sự hoạt động của FDD, các kênh UL và DL trên các rải tần riêng biệt.

Khả năng của DL được truyền loạt thuận lợi cho các phương pháp điều chế khác nhau và cho phép hệ thống hỗ trợ đồng thời các trạm thuê bao song công hoàn toàn (có thể truyền và nhận đồng thời) và bán song công.

Hình 2.2: Ví dụ về dải tần FDD

* Sự hoạt động của kỹ thuật song công theo thời gian (TDD) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Trong trường hợp của TDD, sự truyển tải UL và DL chia sẻ cùng tần số nhưng riêng biệt theo thời gian như hình 2.3

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình 2.3: Cấu trúc khung TDD

Đa truy nhập

Cơ chế đa truy nhập trong WiMAX là đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA). Các thuê bao sẽ được cung cấp các khe thời gian khác nhau. Các phương đa truy nhập sử dụng để tách rời người sử dụng với nhau trong một kênh truyền.

Các phương thức đa truy nhập phổ biến nhất được sử dụng bao gồm: Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhập theo mã (CDMA), đa truy phân chia theo tần số trực giao (OFDMA), và đa truy nhập nhảy cảm sóng mang (CSMA).

2.1.1.3.Lớp vật lý đường lên

Dải thông cho phép trong đường lên trực tiếp được định nghĩa như một hạt của một khe vật lý. Dải thông cho phép trong đường xuống trực tiếp được định nghĩa như một hạt của một khe nhỏ, trong đó độ dài khe nhỏ là 2m khe vật lý (m từ 0 đến 7). Số lượng các khe vật lý đối với mỗi khung là nhiệm vụ của tỷ lệ ký hiệu. Tỷ lệ ký hiệu được lựa chọn để thu được toàn bộ số các khe vật lý trong mỗi khung. Ví dụ, với một tỷ lệ dữ liệu 20 MBd, có 5000 khe vật lý trong một 1ms khung.

Khung con đƣờng lên

Cấu trúc của khung con đường lên sử dụng TDD được minh hoạ trong hình 2.4. Khung con đường lên bắt đầu với phần mào đầu, tiếp theo là phần điều khiển của khung, chứa DL-MAP ( và UL-MAP bắt đầu các khe vật lý với các cụm (cụm (burst)) bắt đầu. Phần TDM tiếp theo chứa dữ liệu, được tổ chức thành các cụm (burst) với các hiện trạng cụm (burst) khác nhau và vì thế các mức truyền mạnh khác nhau. Các cụm (burst) được truyền để giảm bớt sức mạnh.

Mỗi trạm thuê bao nhận và giải mã thông tin điều khiển của đường lên và tìm kiếm phần đầu MAC chỉ ra dữ liệu cho trạm thêu bao đó trong phần còn lại của khung con đường lên.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình 2.4: Cấu trúc khung con đường lên TDD

Trong trường hợp FDD, cấu trúc của khung con đường lên được minh hoạ trong hình 2.5. Giống như trường hợp TDD, khung con đường lên bắt đầu với một phần mào đầu của khung, sau đó là phần điều khiển khung và một phần TDM được tổ chức thành các cụm (burst) được phát giảm sức mạnh hiện trạng cụm (burst). Phần TDM của khung con đường lên này chứa dữ liệu được truyền tới một hoặc nhiều phần dưới đây:

- Các SS song công đầy đủ

- Các SS bán song công được lập lịch để phát sau đó trong khung hơn chúng nhận

- Các SS bán song công được lập lịch để truyền trong khung này.

Khung con đường lên FDD tiếp tục với một phần TDMA được sử dụng để truyền dữ liệu tới bất kỳ SS bán song công nào được lập lịch để phát sớm hơn chúng nhận trong khung này. Điều này cho phép SS riêng lẻ giải mã một phần đường lên xác định mà không cần giải mã toàn bộ khung con đường lên.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình 2.5: Khung con DL FDD

Định vị cụm (burst) đƣờng lên (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Những phần dữ liệu đường lên được sử dụng để phát dữ liệu và điều khiển thông điệp tới các trạm thuê bao cụ thể. Dữ liệu này luôn luôn được mã hoá sửa lỗi trước (FEC) và được phát ở sự điều biến của các trạm thuê bao riêng lẻ hoạt động ở thời điểm hiện tại. Trong phần TDM, dữ liệu sẽ được phát để giảm sức mạnh hiện trạng cụm (burst). Trong trường hợp phần TDMA, dữ liệu được nhóm thành các cụm (burst) được mô tả tách biệt nhau mà không cần loại mạnh. Thông điệp DL-MAP chứa một lược đồ bắt đầu ở khe vật lý mà hiện trạng cụm (burst) xuất hiện thay đổi. Trong trường hợp TDMA, nếu dữ liệu đường lên không phủ hoàn toàn khung con đường lên, bên truyền sẽ dừng lại. Mã hoá từ FEC trong một cụm (burst) được sắp xếp ở dạng nén sắp xếp các đường biên mức bit. Điều này có nghĩa là, trong khi từ mã FEC lần đầu bắt đầu ở đường biên khe vật lý đầu tiên. Các từ mã kế tiếp thậm trí có thể bắt đầu trong một ký tự điều biến hoặc trong một PS nếu từ mã FEC tiếp theo kết thúc ở một ký tự điều biến hoặc trong một PS. Điều kiện liên kết chính xác phụ thuộc vào các thông số hiện trạng cụm (burst).

Thông thường, số các khe vật lý i (là một số nguyên) cấp cho một cụm (burst) đặc biệt có thể được tính toán từ DL-MAP, nó cho biết vị trí bắt đầu của mỗi cụm (burst) cũng như các hiện trạng cụm (burst). Đặt n là giá trị nhỏ nhất

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v của các PS được yêu cầu cho một từ mã FEC của hiện trạng cụm (burst) được

đưa ra đầy đủ (n không nhất thiết là một số nguyên). Khi đó i=kn+j+q trong đó k là số mã từ FEC đầy đủ thích hợp trong cụm (burst), j (không nhất thiết là một số nguyên) là số các khe vật lý đang sử dụng bằng từ mã được rút ngắt nhiều nhất có thể, và q (0 q 1) là số các khe vật lý đang sử dụng bởi các bit đệm được chèn vào cuối cụm (burst) để bảo đảm rằng i là một số nguyên. Trong sự hoạt động từ mã cố định, j luôn bằng 0. Nhớ lại rằng một từ mã có thể một phần kết thúc qua một ký tự điều biến cũng như phần qua qua một PS. Khi điều này xuất hiện, từ mã tiếp theo sẽ bắt đầu ngay lập tức, không chèn các bít đệm. Ở phần cuối của cụm (burst) (tức là không có từ mã tiếp theo), thì 4q ký tự được thêm vào như là làm đệm (nếu được yêu cầu) để hoàn thành PS được định rõ trong DL-MAP. Số các bit đệm trong các ký tự đệm này bằng 4q lần mật độ điều biến, trong đó mật độ điều biến của QPSK là 2, 16-QAM là 4, 64-QAM là 6. Chú ý rằng các bit đệm có thể được yêu cầu có hoặc không ngắn hơn. k,j không đồng thời bằng 0. Giả sử j 0, đủ lớn sao cho b lớn hơn các bít FEC, r, được cộng bởi lược đồ FEC cho cụm (burst). Số các bit (tốt nhất là một số nguyên của các byte) có giá trị trong dữ liệu người sử dụng trong từ mã FEC được ngắn lại là b-r. Một từ mã không thể có ít hơn 6 byte thông tin.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình 2.6: Các sử dụng các khối FEC được thu ngắn lại - trường hợp TDM

Tầng con hội tụ truyền theo đƣờng lên

Sự tải theo đường lên sẽ được phân đoạn thành các khối dữ liệu được thiết kế vừa đúng kích thước của từ mã sau khi byte con trỏ CS được thêm vào. Chú ý rằng độ dài tải vào có thể thay đổi, phụ thuộc vào sự rút ngắn của các từ mã được cho phép hoặc không đối với tình trạng cụm (burst) này. Một byte con trỏ sẽ được thêm vào mỗi đoạn tải vào được minh hoạ trong hình 2.7

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.v

Hình 2.8: Các sử dụng các khối FEC được thu ngắn lại - trường hợp TDMA

Trường con trỏ nhận dạng số byte trong gói tin, nó chỉ ra rằng hoặc phần đầu của PDU MAC bắt đầu trong gói tin hoặc phần đầu của bất kỳ byte vật liệu nào đến trước MAC PDU tiếp theo. Byte đầu tiên trong gói tin xem như là byte số 1. Nếu không MAC PDU hoặc các byte vật liệu bắt đầu ở gói tin CS, thì con byte con trỏ được đặt là 0. Khi dữ liệu không được phép phát, một mẫu byte vật liệu có một 1 giá trị (0xFF) sẽ được sử dụng để làm đầy bất kỳ khoảng trống nào

Mục lục