a. Anten MIMO
Công nghệ anten MIMO trong lĩnh vực truyền thông là kỹ thuật sử dụng nhiều anten phát và nhiều anten thu để truyền dữ liệu. Công nghệ anten MIMO tận dụng sự phân cực (không gian, thời gian, mã hóa ...) nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu, tốc độ dữ liệu. Công nghệ anten MIMO ngày nay đang được ứng dụng rất rộng rãi như MIMO-Wifi, MIMO-UMTS...nhờ tính tối ưu trong việc sử dụng hiệu quả băng thông, tốc dộ dữ liệu cao.
Hình 2.18 : Công nghệ anten MIMO
Kỹ thuật MIMO tương đối đa dạng và phức tạp. Trong WiMAX, người ta sử dụng mã hóa thời gian không gian nhằm làm giảm dự trữ yêu cầu và tránh nhiễu. Đối với phân tập phát, rất nhiều các phương pháp được kết hợp nhằm cải
b. Công nghệ Anten thông minh
Đặc thù công nghệ anten thông minh gồm có vector phức hoặc ma trận hoạt động trên các tín hiệu nhờ có nhiều anten. OFDMA cho phép vận hành anten thông minh được thực hiện trên các sóng mang con vector phẳng. Cân bằng phức không được yêu cầu để bù lại pha đinh lựa chọn tần số. Vì vậy OFDMA thích hợp để hỗ trợ công nghệ anten thông minh. Thực tế, MIMO OFDM/OFDMA được mong đợi như là nền tảng cho các hệ thống thông tin băng rộng thế hệ tiếp theo. WIMAX di động hỗ trợ toàn bộ dải công nghệ anten thông minh để tăng hiệu suất hệ thống. Các công nghệ anten thông minh được hỗ trợ bao gồm:
• Tạo búp (beamforming): hệ thống sử dụng nhiều anten để phát các tín hiệu năng để cải thiện mật độ và công suất của hệ thống và giảm thiểu khả năng thiếu nguồn điện cung cấp.
• Mã không gian - thời gian (STC): phát phân tập giống như mã Alamouti được hỗ trợ để cung cấp phân tập không gian và giảm độ lệch pha
• Ghép kênh không gian (SM): ghép kênh không gian được hỗ trợđể tận dụng ưu điểm của tốc độ cao và tăng thông lượng. Với ghép kênh không gian, nhiều dòng tín hiệu sẽđược phát qua nhiều anten. Nếu máy thu cũng có nhiều anten, nó có thể tách rời ra các dòng khác nhau để đạt được thông lượng cao hơn so với các hệ thống anten đơn. Với MIMO 2x2, SM tăng tốc độ dữ liệu đỉnh gấp hai lần bằng cách phát hai dòng dữ liệu. Trong UL, mỗi người sử dụng chỉ có một anten phát, hai người sử dụng có thể phát cộng tác trong cùng một khe như thể hai dòng được ghép kênh không gian từ hai anten của cùng người sử dụng. điều này được gọi là UL cộng tác SM.
Bảng 2.5: Các tùy chọn của Anten cao cấp
WiMAX di động hỗ trợ chuyển mạch thích nghi giữa các tuỳ chọn để tối ưu lợi ích của công nghệ an ten thông minh trong các điều kiện kênh khác nhau, ví dụ
như SM được sử dụng để cải thiện thông lượng đỉnh. Tuy nhiên, khi điều kiện kênh kém, tỷ lệ lỗi gói có thể cao và do đó vùng bao phủ đối với ngưỡng BER có thể bị giới hạn. Mặt khác, STC cung cấp một vùng phủ lớn không quan tâm đến điều kiện kênh nhưng lại không cải thiện được tốc độ số liệu đỉnh. WiMAX di động hỗ trợ chuyển mạch thích nghi giữa đa chế độ MIMO để tối đa hoá hiệu suất phổ mà không giảm đi vùng phủ. Hình 2.19 chỉ ra kiến trúc cho việc hỗ trợ các đặc điểm an ten thông minh.
Hình 2.19: Chuyển mạch thích nghi cho anten thông minh
Bảng 2.6 cung cấp tổng kết về tốc độ số liệu đỉnh về mặt lý thuyết cho các tỷ số DL/UL với giả sử băng tần kênh 10 MHz, độ dài khung 5ms với 44 ký hiệu số liệu OFDM (trên 48 ký hiệu OFDM) và kênh con hoá PUSC.
Với 2*2 MIMO, người sử dụng DL tốc độ dữ liệu đỉnh của sector được gấp đôi. Tốc độ dữ liệu đỉnh DL tối đa là 63.36 Mbps khi tất cả ký hiệu dữ liệu được gấp đôi trong khi tốc độ dữ liệu đỉnh người sử dụng là không đổi. Tốc độ dữ liệu đỉnh người sử dụng UL và tốc độ dữ liệu đỉnh sector là 14.11Mbps và 28.22 Mbps tương ứng khi tất cả ký tự dữ liệu là UL. Bằng cách áp dụng các tỷ số DL/UL khác nhau, băng tần có thể được điều chỉnh giữa DL và UL để đảm bảo cho các mẫu lưu lượng khác nhau. Chú ý là trường hợp toàn DL hoặc toàn UL là
hiếm được sử dụng. Profile WiMAX hỗ trợ tỷ số DL/UL thay đổi từ 3:1 tới 1:1 để thoả mãn các profile mẫu lưu lượng khác nhau.
Bảng 2.6: Các tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO 2.6.2 Sử dụng lại tần số phân đoạn
WiMAX di động hỗ trợ việc sử dụng lại tần số, nghĩa là tất cả các cell/sector hoạt động cùng một tần số để tối đa hiệu quả băng tần. Tuy nhiên, do xuyên nhiễu kênh lớn (CCI) trong việc triển khai một tần sốđược sử dụng lại, người sử dụng tại biên của các cell có thể chịu sự suy giảm về chất lượng kết nối. Với WiMAX di động, người sử dụng có thể hoạt động trên các kênh con, mà chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn thể băng tần kênh, vấn đề xuyên nhiễu biên của cell có thể được giải quyết dễ dàng bằng việc sử dụng kênh với cấu hình phù hợp.
Trong WiMAX di động, kênh con được sử dụng mềm dẻo bằng cách phân mảnh kênh con và vùng hoán vị. Một đoạn là một phân vùng của một kênh con OFDMA khả dụng (một đoạn có thể bao gồm tất cả các kênh con). Một đoạn được sử dụng cho việc triển khai một MAC đơn.
Vùng hoán vị là một số các ký hiệu OFDMA liền kề trong DL hoặc trong UL mà sử dụng cùng hoán vị. Khung con DL hoặc UL có thể chứa nhiều hơn một vùng hoán vị nhưđược chỉ ra trong hình 2.20
Hình 2.20: Cấu trúc khung đa miền
Mẫu sử dụng lại kênh con có thể được cấu hình để người sử dụng gần trạm gốc hoạt động tại vùng với tất cả kênh con khả dụng, còn đối với người sử dụng biên, mỗi cell hoặc sector hoạt động trong vùng với một phần của tất cả các kênh.
Hình 2.21: Sử dụng lại tần số
Trong hình 2.21, F1, F2, F3 đại diện các tập hợp kênh con trong cùng một kênh tần số. Với cấu hình này, việc sử dụng lại tần số được duy trì cho người sử dụng trung tâm để tối ưu hoá độ hiệu suất phổ và sử dụng lại tần số một phần được thực hiện cho người sử dụng biên đểđảm bảo chất lượng kết nối và thông lượng. Quy hoạch sử dụng lại kênh con có thểđược tối ưu tựđộng qua các sector hoặc
cell dựa trên tải mạng và điều kiện can nhiễu trên một khung. Do đó, tất cả các cell hoặc sector có thể hoạt động cùng một kênh tần số mà không cần quy hoạch tần số.
2.6.3 Dịch vụ Multicast và Broadcast (MBS)
MBS được hỗ trợ bởi WiMAX di động kết hợp các đặc điểm tốt nhất của DVB-H, Media FLO và 3GPP E-UTRA và thoả mãn các yêu cầu sau:
Tốc độ số liệu cao và vùng phủ sử dụng mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network).
Phân bổ mềm dẻo các nguồn tài nguyên vô tuyến
Tiêu thụ công suất MS thấp
Hỗ trợ chuyển dữ liệu (casting-data), luồng video và audio.
Thời gian chuyển mạch kênh thấp
Hình 2.22: Hỗ trợ MBS nhúng với những vùng WiMAX-MBS di động
Profile WiMAX phiên bản 1 xác định một tập hợp MBS. Dịch vụ MBS có thể được hỗ trợ bởi hoặc xây dựng một vùng MBS riêng trong khung DL cùng với dịch vụ unicast (MBS) hoặc một khung tổng thể có thểđược dành cho MBS (chỉ có trong DL) cho dịch vụ phát quảng bá độc lập (broadcast standalone). Hình 2.22 chỉ ra việc xây dựng vùng khi có việc trộn giữa dịch vụ broadcast và unicast được hỗ trợ. Vùng MBS hỗ trợ mô hình MBS đa BS sử dụng hoạt động trong mạng đơn tần (SFN) và khoảng thời gian linh hoạt của các vùng MBS cho
phép phân chia theo tỉ lệ các tài nguyên vô tuyến cho lưu lượng MBS. Chú ý rằng các vùng đa MBS cũng có thể thực hiện được. MS có thể truy nhập DL MAP bằng việc xác nhận ban đầu vùng MBS và phân bổ MBS MAP trong mỗi vùng. Sau đó MS có thểđọc lần lượt MBS MAP mà không tham chiếu DL MAP trừ khi sự đồng bộ tới MBS MAP bị mất. MBS MAP IE chỉ ra cấu hình PHY vùng MBS và xác định sự phân bổ của mỗi vùng MBS qua tham số offset ký hiệu OFDMA. MBS MAP được phân bổ tại kênh con số một của ký hiệu OFDM số một của vùng MBS. Đa BS MBS không yêu cầu MS được đăng ký tới bất cứ trạm gốc nào. MBS có thể truy cập khi MS trong chế độ Idle để cho phép công suất tiêu thụ thấp. Độ mềm dẻo của WiMAX di động để hỗ trợ MBS tích hợp và dịch vụ unicast cho phép một khoảng rộng hơn các ứng dụng. [6] Như vậy, chương II đã cung cấp cho chúng ta các kiến thức tổng quan về WiMAX di động. Chương III là chương cuối, cũng là chương quan trọng nhất của luận văn sẽ trình bày về dự án thử nghiệm WiMAX di động trên mạng Viettel.
CHƯƠNG III: TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ
THỐNG WIMAX DI ĐỘNG TẠI VIETTEL
3.1 Đặt vấn đề
Tính đến tháng 6/2009, số thuê bao Internet băng rộng ở Việt Nam khoảng 2,4 triệu người. So với dân số Việt Nam là hơn 80 triệu người, thị trường băng rộng còn rất nhiều tiềm năng để phát triển, do vậy đây là cơ hội to lớn để Viettel phát triển dịch vụ băng rộng trên toàn quốc. Nếu triển khai mạng truy nhập cố định thì sẽ rất tốn kém, do vậy WiMAX là giải pháp thích hợp cho Viettel triển khai mạng cung cấp dịch vụ băng rộng.
Dịch vụ Wimax cố định đã được cấp phép thử nghiệm cho 4 doanh nghiệp viễn thông là Viettel, VTC, VNPT và FPT Telecom từ đầu năm 2006. Mặc dù có những kết quả rất khả quan từ báo cáo thử nghiệm của các doanh nghiệp, song việc cấp phép WiMAX cố định vẫn chưa được thực hiện vì nhiều lý do. Trong đó nguyên nhân chính là giá thiết bị đầu cuối còn khá cao, gây khó khăn trong việc thương mại hóa dịch vụ (giá của một thiết bị đầu cuối PCMCIA năm 2007 là 150 USD, đến tháng 6/2008 đã là 75 USD). Hơn nữa các doanh nghiệp cũng không mặn mà với WiMAX cố định mà chuyển sang đề nghị cấp phép dịch vụ WiMAX di động theo chuẩn 802.16e có khả năng hỗ trợ cả phương thức truy nhập cốđịnh và di động.
Đầu năm 2008, năm doanh nghiệp viễn thông Việt Nam vừa được Bộ TT- TT cấp phép cung cấp dịch vụ thử nghiệm công nghệ Wimax di động là: VNPT, Viettel, EVN Telecom và FPT Telecom và SPT (Saigon Postel). Thời hạn được thử nghiệm dịch vụ trong vòng 01 năm với quy mô không quá 1000 thuê bao. Cụ thể, Tập đoàn VNPT được thử nghiệm ở băng tần 2.5 GHz tại Hà Nội, TP.HCM và Đà Nẵng; EVN Telecom thử nghiệm tại băng tần 2.3-2.4 GHz khu vực Hà Nội và Đồng Nai; FPT Telecom được thử nghiệm công nghệ WiMAX di động ở băng tần 2.3-2.4 GHz tại Hà Nội và Hải Phòng; SPT thử nghiệm tại băng tần 2.3-2.4 GHz tại TP. HCM và 1 tỉnh thành lân cận, còn Viettel sử dụng băng tần 2.3-2.4 GHz tại Hà Nội và Thái Nguyên.
Các doanh nghiệp sẽ được phép thử nghiệm chủ yếu các loại hình dịch vụ viễn thông băng rộng. Wimax di động chủ yếu cung cấp dịch vụ cho các sản phẩm di động như: máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây… Với Wimax di động, người tiêu dùng có thể truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.
Là nhà cung cấp số 1 dịch vụ không dây đối với khách hàng và doanh nghiệp Việt Nam, Viettel đã nhận thấy sự phát triển của công nghệ WiMAX trong tương lai, và dự định sẽ triển khai mạng WiMAX di động dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16 2005, điều này giúp cho Viettel có khả năng hỗ trợ thuê bao di động, nomadic, lẫn thuê bao cố định, ngoài ra còn hướng tới thị trường băng rộng cố định không dây. Mạng lưới mới sẽ chủ yếu tập trung vào dịch vụ data, các khách hàng mong muốn chủ yếu là các hộ gia đình sử dụng dịch vụ băng rộng.
Theo kế hoạch của Viettel, mạng WiMAX thử nghiệm sẽđược triển khai ở tỉnh Thái Nguyên. Quy mô của mạng thử nghiệm sẽ được tiến hành tại một số vùng trọng điểm của tỉnh Thái Nguyên, với 500 thuê bao.
3.2 Giải pháp thử nghiệm WiMAX tại Viettel.
Vị trí địa lý và phạm vi hành chính:
Tỉnh Thái Nguyên, là trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ; phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và phía Nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội (cách 80 km); diện tích tự nhiên 3.562,82 km².
Với vị trí rất thuận lợi về giao thông, cách sân bay quốc tế nội bài 50 km, cách biên giới Trung Quốc 200 km, cách trung tâm Hà Nội 75 km và cảng Hải Phòng 200 km. Thái Nguyên còn là điểm nút giao lưu thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sông hình rẻ quạt kết nối với các tỉnh thành, đường quốc lộ 3 nối Hà Nội đi Bắc Kạn; Cao Bằng và cửa khẩu Việt Nam – Trung Quốc; quốc lộ 1B Lạng Sơn; quốc lộ 37 Bắc Ninh, Bắc Giang. Hệ thống đường sông Đa Phúc - Hải Phòng; đường sắt Thái Nguyên - Hà Nội - Lạng Sơn. [3]
Dân số, nguồn nhân lực, truyền thông văn hoá và ngành nghề của dân cư:
Dân số Thái Nguyên khoảng 1,2 triệu người, trong đó có 8 dân tộc chủ yếu sinh sống đó là Kinh, Tày, Nùng, Sán dìu, H’mông, Sán chay, Hoa và Dao. Ngoài ra, Thái Nguyên được cả nước biết đến là một trung tâm đào tạo nguồn nhân lực lớn thứ 3 sau Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh với 6 Trường Đại học, 11 trường Cao đẳng và trung học chuyên nghiệp, 9 trung tâm dạy nghề, mỗi năm đào tạo được khoảng gần 100.000 lao động. [3]
Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội:
Tình hình kinh tế - xã hội của tỉnh trong những năm gần đây có nhiều thuận lợi trong hoạt động sản xuất kinh doanh, một số ngành nghề trọng điểm đều có sự tăng về năng lực sản xuất; các thành phần kinh tếđều có sự tăng trưởng, nhất là kinh tế ngoài quốc doanh đã khẳng định vị trí của mình trong nền kinh tế nhiều thành phần...
Cùng với tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, GDP bình quân đầu người cũng có sự tăng đáng kể. Cơ cấu kinh tế trên địa bàn tiếp tục chuyển dịch theo hướng tích cực. Trong những năm qua, tốc độ tăng trưởng khu vực Công nghiệp – Xây dựng tăng nhanh và cao hơn nhiều so với mức bình quân chung , khu vực Dịch vụ tăng xấp xỉ mức bình quân chung toàn tỉnh, trong khi đó khu vục Nông lâm nghiệp và thuỷ sản tăng chậm nên cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng giảm
tỷ trọng khu vực Nông lâm thuỷ sản và tăng tỷ trọng khu vực Công nghiệp – Xây dựng.
Với quyết tâm tăng trưởng cao từ 12,5% một năm trở lên, Thái Nguyên sẽ tiếp tục mời gọi các doanh nghiệp đầu tư có tiềm năng vào các lĩnh vực: Sản xuất công nghiệp có nguồn gốc từ sắt thép, các lĩnh vực sản xuất phụ tùng ô tô, xe máy, điện, điện tử và các sản phẩm từ chè; Các dự án đầu tư lớn để nâng cấp các Khu du lịch Hồ Núi Cốc lên thành Khu du lịch trọng điểm Quốc gia; Khu Du lịch sinh thái - lịch sử Thần Sa Võ Nhai, Hồ Suối Lạnh; Các Dự án Sân golf ở Hồ Núi Cốc, khu Sinh thái Lương Sơn – thành phố Thái Nguyên, khu Hồ Suối