WiMAX dựa trên tiêu chuẩn 802.16 của IEEE và HiperMAN của ETSI. IEEE 802.16-2001: Chuẩn này đƣợc xây dựng từ tháng 9/2000 và đƣợc IEEE thông qua vào tháng 12/2001. 802.16-2001 xác định giao diện vô tuyến gồm lớp
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ MAC và PHY của hệ thống truy nhập vô tuyến cố định điểm – đa điểm với những mục đích:
- Cho phép triển khai nhanh chóng và rộng rãi các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng với chi phí hiệu quả.
- Đảm bảo khả năng tƣơng thích giữa các thiết bị truy nhập vô tuyến băng rộng của các hãng khác nhau.
- Tăng tốc quá trình thƣơng mại hóa ,phổ cập truy nhập vô tuyến băng rộng, đƣa ra các giải pháp thay thế cho truy nhập băng rộng hữu tuyến.
Hình 1.2 Các chuẩn của IEEE 802.16
Đặc điểm của 802.16-2001:
- Dải tần từ 10 – 66GHz kênh vật lý thƣờng là 25/28 MHz. - Đƣờng truyền LOS.
- Phƣơng pháp điều chế là QPSK,16/64QAM. - Tầm hoạt động từ 2-7 km.
Ta nhận thấy nhƣợc điểm của truyền LOS vì hầu hết trên thực tế là kiểu NLOS hoặc đƣờng truyền thẳng nhƣng có vật cản (OLOS), trƣớc những hạn chế đó thì bản 802.16.2 đƣợc đƣa ra.
IEEE 802.16.2-2001 đề cập vào tháng 10/2007 tập trung vào giải quyết vấn đề can nhiễu trong dải hoạt động cố định 10 – 66GHz, nhƣng đặc biệt quan tâm tới dải từ 23.5-43.5GHz.
IEEE802.16 Con 1-2003: chuẩn này công bố sự phù hợp về thực thi giao diện không gian MAN-SC vô tuyến trong dải 10-66GHz. Tiêu chuẩn này công bố sự phù
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ hợp về thực thi giao thức các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp của các trạm gốc và các trạm thuê bao dựa trên giao diện không gian MAN-SC (10-66GHz) đƣợc xác định trong tiêu chuẩn 802.16.
IEEE 802.16 Con 2-2003: Tiêu chuẩn này giới thiệu cấu trúc thiết bị đo và mục đích đo, kiểm tra sự phù hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của các trạm gốc và các trạm thuê bao dựa trên giao diện không gian đƣợc xác định trong chuẩn 802.16.
IEEE 802.16a . đƣợc thông qua tháng 1/2003. Phiên bản này bổ sung cho thiếu sót của 802.16-2001 với việc bổ xung thêm dải tần số 2- 11 GHz. Giúp cho việc truyền sóng trong môi trƣờng có vật cản và bị che khuất đễ dàng hơn, bổ sung các kỹ thuật cho lớp vật lý giúp tối ƣu kênh truyền theo bằng tần của ứng dụng.
IEEE 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tầng từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lƣợng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ƣu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau. Chuẩn này sau đó đã đƣợc kết hợp vào chuẩn 802.16a
IEEE 802.16c. đƣợc chấp nhận vào tháng 12/2002 đây là bản sửa đổi của chuẩn 802.16-2001 Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dải băng tầng từ 10- 66GHz với mục đích cải tiển thao tác gữa các phần(interoperability).
IEEE 802.16-2004 hay IEEE 802.16d đƣợc IEEE thông qua tháng 6/2004. Chuẩn này sử dụng băng tầng có bản quyền từ 2 – 11 Ghz. Đây là băng tầng thu hút đƣợc nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vƣợt đƣợc các chƣớng ngại trên đƣờng truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ đƣợc mở rộng.
IEEE 802.16-2004Tập trung vào các ứng dụng cố định và lƣu trú trong dải tần số 2 -11 GHz. Hai kỹ thuật điều chế đa sóng mang đƣợc hỗ trợ trong 802.16-2004:
- OFDM với 256 sóng mang và - OFDMA với 2048 sóng mang.
Các hồ sơ chứng nhận đầu tiên của. Diễn đàn WiMAX đều dựa trên OFDM, nhƣ đƣợc định nghĩa trong phiên bản này của tiêu chuẩn. Các thiết bị WiMAX hiện tại có trên thị trƣờng là dựa trên chuẩn này.
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
IEEE 802.16e đƣợc thông qua tháng 12/2005. Diễn đàn WiMAX sẽ bắt đầu quá trình chứng nhận thiết bị ban đầu trong các băng tần 3.3 đến 3.8 GHz và 5.7 đến 5.8 GHz. Với khả năng đáp ứng cả các ứng dụng cố định cũng nhƣ các dịch vụ di động, nên còn đƣợc gọi là WiMAX di động. Chuẩn này đã và đang đƣợc thử nghiệm ở nhiều nƣớc. Hiện tại, WiMAX di động "Wave 2" dùng 2 ăng-ten phát và 2 ăng-ten thu đã cho tốc độ tối đa tầm 75Mbps.
IEEE 802.16e: Hỗ trợ cho việc khai thác sự kết hợp giữa dịch vụ cố định và di động tại các tần số dƣới 6 GHz.
Tiêu chuẩn này mở ra sự hỗ trợ SOFDMA (một biến thể của OFDMA), nó tính đến số lƣợng các sóng mang có thể biến đổi, ngoài các phƣơng thức OFDM và OFDMA đã đƣợc định nghĩa trƣớc đây. Việc gán sóng mang trong các phƣơng thức OFDMA đƣợc thiết kế để giảm thiểu tác động của can nhiễu tới thiết bị ngƣời dùng với các anten toàn hƣớng.
Tăng cƣờng hỗ trợ cho MIMO (Multiple Input Multiple Output) và các hệ thống anten thích nghi (AAS), cũng nhƣ chuyển vị (handoff) cứng và mềm. Nó cũng đã cải thiện đƣợc các khả năng tiết kiệm nguồn cho các thiết bị di động và các tính năng an toàn mạnh hơn. Cả hai sản phẩm dựa trên OFDM và trên OFDMA đều có thể tận dụng các dung lƣợng mới mở rộng.
Trong phần sau, chúng ta coi các định dạng của 802.16e WiMAX chủ yếu nhƣ là việc chấp nhận SOFDMA, còn các định dạng 802.16-2004 nhƣ là việc sử dụng OFDM với 256 sóng mang. Phiên bản mới của tiêu chuẩn 802.16 có tính tƣơng thích ngƣợc, cho nên các yêu cầu kỹ thuật mới của phƣơng thức OFDM là tƣơng thích với các phiên bản trƣớc. Tuy nhiên, các hƣơng thức OFDM và SOFDMA sẽ không tƣơng thích nếu chúng dựa trên hai kỹ thuật điều chế khác nhau. Kết quả là, loại CPE của OFDM chế độ đơn mode (single mode) sẽ không làm việc đƣợc trong một mạng SOFDMA và ngƣợc lại, một CPE của SOFDMA sẽ không làm việc trong một mạng OFDM.
IEEE 802.16j: Bây giờ IEEE đang bắt tay vào chuẩn hóa 802.16j để phục vụ cho việc Relay (WiMAX Mesh network).
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
Hình 1.3 Mô hình mạng Mesh trong WiMAX
Lợi ích của việc dùng những relay BS đã đƣợc liệt kê trong hình vẽ. Có thể kể đến các lợi ích sau:
- Thay vì liên lạc trực tiếp với BS, ngƣời dùng có thể liên lạc thông qua nhiều Relay BS với đƣờng truyền tốt hơn và tốc độ cao hơn, hiệu quả truyền cao hơn, v.v..
- Relay BS có thể dùng để tăng vùng phủ sóng của mạng WiMAX (relay BS rẻ hơn lắp đặt BS WiMAX)
- Ngƣời dùng sẽ không cần tiêu tốn một năng lƣợng lớn để liên lạc với BS (tiết kiệm năng lƣợng tiêu thụ ở thiết bị di động).
802.16m: Đang đƣợc nghiên cứu và chuẩn hóa. Chuẩn này hƣớng tới tăng tốc độ truyền của WiMAX lên 1Gbps bằng cách dùng MIMO trên nền công nghệ đa truy nhập OFDMA với số lƣợng ăngten phát và thu nhiều hơn WiMAX di động “Wave 2”. 802.16m trang bị 4 ăng-ten phát và 4 ăng-ten thu sẽ có thể đẩy tốc độ truyền lên lớn hơn 350Mbps, và vẫn tƣơng thích với WiMAX cố định và di động đã và đang đƣợc triển khai Theo dự kiến, WiMAX Release 2 với sự hoàn thiện của 802.16m sẽ hoàn thành vào cuối năm 2009 và có thể bắt đầu triển khai dịch vụ từ 2010.
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/
Bảng 1.3. So sánh các chuẩn 802.16 [4]
802.16 802.16a 802.16d 802.16e
Phổ (GHz) 10 – 66 2 – 11 2 – 11 2 – 6
Cấu hình Trực xạ Không trực xa Không trực xạ Không trực xạ Tốc độ bit 32 – 134 Mbps Kênh 28 MHz 75 Mbps Kênh 20 MHz <=70 MHz Kênh 20 MHz 15 Mbps (max 75 Mbps) Kênh 5 MHz Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM OFDM 256 sóng mang con QPSK ,16QAM ,64QAM OFDM 256 sóng mang con, BPSK QPSK ,16QAM ,64QAM OFDM 512/1024/2048 BPSK,QPSK ,16QAM ,64QAM Tính di dộng Cố định Cố định Cố định Di động Băng thông (MHz)
20, 25 ,28 1.5 tới 20 1.25 tới 20 1.5 tới 20 Bán kính cell 2 – 7 km 7-10 km max
50
2 -7 km 2 -7 km
Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang đƣợc triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa nhƣ 802.16g, 802.16f, 802.16h...
Điểm khác nhau giữa các phiên bản 802.16 nhƣ 802.16a,802.16-2004 và 802.16e
- Chuẩn 802.16a của IEEE tập trung vào truy cập băng rộng cố định.
- Chuẩn mở rộng 802.16-2004 của IEEE cải tiến hơn nhờ hỗ trợ cho CPE trong nhà.
- Chuẩn802.16e là một mở rộng của chuẩn 802.16-2004. Mục đích của chuẩn 802.16e là để bổ sung khả năng di động dữ liệu cho chuẩn hiện thời, mà ban đầu thiết kế chủ yếu dành cho cố định.
WiMAX 802.16-2004. Chuẩn này dựa trên phiên bản 802.16-2004 của IEEE 802.16 và ETSI - HiperMAN. Nó sử dụng Ghép kênh Phân chia theo tần số trực giao (OFDM -Orthogonal Frequency Division Multiplexing), hỗ trợ truy nhập cố định và di trú trong các môi trƣờng trực thị (LOS - Line of Sight ) và Không trực thị (NLOS – Non Line of Sight). Các hãng sản xuất đang triển khai
Số hóa bởi Trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ thiết bị khách hàng (CPE) trong nhà và ngoài trời và thẻ PCMCIA cho laptop. Các định dạng (profile) ban đầu của Diễn đàn WiMAX trong băng tần 3,5 GHz và 5,8 GHz. Các sản phẩm đƣợc chứng nhận đầu tiên đã xuất hiện vào cuối năm 2005.
WiMAX 802.16e. Tối ƣu hoá cho các kênh vô tuyến di động, phiên bản này dựa trên sự hiệu chỉnh 802.16e và hỗ trợ chuyển vị (handoff) và chuyển vùng (roaming). Nó sử dụng Truy nhập ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có thể mở rộng thang độ (SOFDMA – Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), một kỹ thuật điều chế đa sóng mang có sử dụng tạo kênh phụ (sub- channelization). Các nhà cung cấp dịch vụ đang triển khai 802.16e cũng có thể sử dụng mạng này để cung cấp dịch vụ cố định. Việc cấp chứng chỉ dự kiến sẽ đƣợc bắt đầu vào giữa năm 2006, khi khai trƣơng các phòng thí nghiệm chứng nhận WiMAX di động, với các sản phẩm đƣợc cấp chứng chỉ đầu tiên đã có mặt năm 2007
Điểm khác nhau giữa IEEE 802.16 và công nghệ WiMAX
Mục tiêu chính của Diễn đàn WiMAX là tạo ra một chuẩn tƣơng thích từ chuẩn 802.16 của IEEE và các chuẩn HiperMAN của ETSI. Điều này sẽ thực hiện đƣợc nhờ việc hình thành các mô tả hệ thống. Dựa trên những gì mà Diễn đàn WiMAX xem xét về các điều khoản của nhà cung cấp dịch vụ và các kế hoạch thiết bị của các nhà cung cấp, diễn đàn WiMAX đã quyết định tập trung trƣớc tiên vào các mô tả cho phƣơng thức PHY OFDM 256 của chuẩn 802.16 năm 2004, đƣợc IEEE thông qua vào tháng 6/2004. Lớp vật lý (PHY) sẽ đƣợc kết hợp với một bộ điều khiển truy nhập phƣơng tiện (MAC) độc lập đảm bảo một nền tảng thống nhất cho tất cả những triển khai WiMAX.
Tuân thủ theo chuẩn 802.16 không có nghĩa là thiết bị đƣợc Diễn đàn WiMAX chứng nhận hoặc có thể tƣơng thích với các thiết bị của các nhà cung cấp khác. Tuy nhiên nếu một thiết bị tuân thủ thiết kế đƣợc Diễn đàn WiMAX chứng nhận thì vừa tuân thủ chuẩn 802.16 và tƣơng thích với cả thiết bị của các nhà khai cấp khác.