1 anten thu 2 anten thu
1.3 So sánh giữa WiMax và Wi-F
Sự khác nhau cơ bản nhất giữa WiMax và Wi-Fi là chúng được thiết kế cho các ứng dụng hoàn toàn khác nhau. Wi-Fi là một công nghệ mạng vùng nội hạt LAN được thiết kế để tăng thêm tính di động cho các mạng LAN hữu tuyến riêng. WiMax một mặt khác được thiết kế để cung cấp một dịch vụ truy nhập không dây
Mã khối không gian
thời gian (2Tx 1Rx) Mã khối không gian thời gian (2Tx 2Rx) MIMO với hồi tiếp kênh (3Tx 2Rx)
MIMO với hồi tiếp kênh (3Tx 3Rx) T hô ng lư uợ ng (M b/ s)
Thông lượng trung bình lớp 1 Thông lượng trung bình lớp 2
băng rộng BWA cho mạng vùng thành thị MAN. Vì thế trong khi Wi-Fi hỗ trợ truyền dẫn trong phạm vị một vài trăm mét thì WiMax có thể hỗ trợ các người dùng ở trong bán kính tới hàng chục kilômét.
Bên cạnh sự khác nhau về phạm vi truyền dẫn, một số cải thiện về công nghệ liên kết vô tuyến là khác nhau giữa WiMax và Wi-Fi. Chuẩn IEEE 802.11 WLAN miêu tả bốn giao diện liên kết vô tuyến hoạt động trong băng tần vô tuyến không cấp phép 2.4 hoặc 5GHz. Các chuẩn WiMax bao gồm một dải rộng hơn các bổ sung tiềm năng để giải quyết các yêu cầu của các sóng mang khắp thế giới. Các băng tần WiMax sử dụng cả băng tần cấp phép và không cấp phép trong dải từ 2- 11GHz.
Trong các băng tần không cấp phép, các chuẩn WiMax kết hợp đặc điểm lựa chọn tần số động ở những nơi mà sóng vô tuyến tự động tìm kiếm một kênh chưa sử dụng. Trong các vùng ở xa, nhiễu có thể được giảm thiểu.
Trong khi với WiMax thì kênh đường lên và đường xuống sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian TDD và kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDD. Trong TDD với khe thời gian được ấn định cho đường lên và đường xuống tách biệt nhau vì thế kênh truyền là song công toàn phần. Trong khi giảm tốc độ truyền là 50% thì các hệ thống này chỉ sử dụng một nửa băng tần vô tuyến so với FDD.
Đối với Wi-Fi thì các hệ thống Wi-Fi là các hệ thống TDD trên cơ sở tranh chấp nơi mà điểm truy nhập và các trạm sử dụng chung một kênh. Bởi vì hoạt động môi trường dùng chung nên tất cả mạng Wi-Fi là bán song công. Wi-Fi sử dụng hai công nghệ tuyền dẫn vô tuyến cơ bản.
- 802.11b: Liên kết vô tuyến sử dụng một công nghệ trải phổ tuần tự trực tiếp được gọi là khóa mã bổ sung (CCK). Sau đó luồng bít được xử lý với mã đặc biệt và sau đó được điều chế sử dụng Khóa chuyển pha cầu phương (QPSK). - 802.11a và 802.11g sử dụng OFDM. Đầu phát mã hóa luồng bít trên 64 sóng
số thông tin được phát là không cần thiết, vì thế đầu thu không phải nhận tất cả các sóng mang con để khôi phục thông tin.
WiMax sử dụng công nghệ OFDM và OFDMA cho lớp vật lý để làm tăng quy mô và tốc độ cho mạng.
Cả WiMax và Wi-Fi đều sử dụng điều chế thích ứng và nhiều mức FEC để tối ưu hóa tốc độ truyền và hiệu suất lỗi. Khi một tín hiệu vô tuyến giảm công suất thì hay có nhiễu dẫn đến tỷ lệ lỗi sẽ tăng. Điều chế thích ứng có nghĩa là đầu phát sẽ tự động thay đổi để hiệu suất tăng lên hay thậm chí giảm đi.
Cơ chế hiệu chỉnh lỗi trước FEC nhằm khắc phục bớt lỗi và cải thiện hiệu năng truyền dẫn. Tuy nhiên lúc đầu Wi-Fi với chuẩn 802.11b chưa có FEC nhưng FEC mã xoắn đã được kết hợp trong 802.11a và 802.11g. WiMax sử dụng cả hai hệ thống FEC mã xoắn và Reed-Solomon.
Bên cạnh đó WiMax được hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến hiện đại như các anten thông minh có thể làm giảm thiểu nhiễu và nâng cao tốc độ truyền. Kết hợp với tính đa dạng đầu phát, đa dạng đầu thu MIMO để cải thiện phạm vi bao phủ. Tốc độ truyền dữ liệu được hỗ trợ cho WiMax là rất cao, lên tới 100Mbps trong một kênh 20MHz, trong đó tốc độ được duy trì là 70Mbps. Đối với Wi-Fi, tốc độ truyền được hỗ trợ tối đa chỉ đạt 54Mbps.
Lớp MAC của WiMax và Wi-Fi hoàn toàn khác nhau. Đối với WiMax thì giao thức lớp MAC có thể chia sẻ kênh vô tuyến giữa hàng trăm người dùng trong khi vẫn đảm bảo QoS, WiMax sử dụng kỹ thuật yêu cầu/cấp phát loại trừ các tranh chấp đường lên hỗ trợ trễ nhất quán cho thoại và trễ biến đối cho các dịch vụ dữ liệu. Giao thức MAC của WiMax cũng có đặc điểm sửa lỗi sử dụng yêu cầu truyền lại tự động ARQ. Ngược lại trong Wi-Fi thì giao thức lớp MAC trên cơ sở tranh chấp. Giao thức MAC của Wi-Fi được gọi là đa truy nhập cảm ứng sóng mang và tránh xung đột (CSMA/CA). Trong khi WLAN là bán song công chia sẻ môi truờng, tất cả các trạm sẽ phát và thu trên cùng một kênh vô tuyến. Vấn đề cơ bản là các trạm không thể lắng nghe khi đang gửi và vì thế không thể phát hiện xung đột.
Vì thế một kỹ thuật đã được hỗ trợ cho Wi-Fi gọi là chức năng điều khiển phân tán (DCF-Distributed Control Function). Nền tảng kỹ thuật cơ bản là định nghĩa một hệ thống của các khoảng thời gian đợi và các bộ đếm thời gian lùi để giảm nhưng không hủy bỏ các xung đột. Một trạm Wi-Fi sẽ chỉ phát nếu nó cho rằng kênh rỗi. Tất cả việc truyền dẫn được xác nhận, vì thế nếu trạm gốc không được xác nhận, nó cho rằng xung đột đã xảy ra và thử lại sau một khoảng thời gian đợi ngẫu nhiên. Tác động của xung đột sẽ gia tăng khi lưu lượng tăng lên hay đang trong tình trạng trạm di động không thể lắng nghe các trạm khác (vấn đề node ẩn).
Trong mạng WiMax, giao thức yêu cầu/chấp nhận được hỗ trợ. Truy nhập đường lên sẽ được điều khiển bởi trạm gốc. Các người dùng muốn truyền đường lên đầu tiên phải gửi các yêu cầu trên một kênh truy nhập trên cơ sở tranh chấp. Cho phép dành riêng để dùng kênh đường lên sau đó được cấp phát bởi trạm gốc sử dụng một hệ thống chấp nhận. Chỉ có một trạm gốc được cho phép gửi trong một thời điểm, như vậy không có xung đột đường lên.
Do các lợi ích mà giao thức yêu cầu/chấp nhận mang lại nên WiMax hỗ trợ nhiều mức QoS. Kỹ thuật truy nhập của WiMax có thể hỗ trợ bốn loại dịch vụ cơ bản. Trong Wi-Fi thì chuẩn 802.16e có hỗ trợ QoS. Có hai kiểu hoạt động được sử dụng để cải thiện các dịch vụ thoại:
o Mở rộng đa môi trường Wi-Fi WME (Wi-Fi Multimedia Extensions).
o Đa môi trường được lập lịch Wi-Fi WSM (Wi-Fi Scheduled Multimedia) WME sử dụng một giao thức được gọi là truy nhập điều khiển phân tán nâng cao EDCA (Enhanced Distributed Control Access) là một phiên bản cải tiến của DCF. EDCA định nghĩa 8 mức ưu tiên truy nhập cho kênh vô tuyến chia sẻ. Giống như DCF ban đầu, truy nhập EDCA là một giao thức trên cơ sở tranh chấp mà sử dụng một khoảng thời gian đợi và các bộ đếm thời gian lùi để tránh xung đột. Tuy nhiên, với DCF tất cả trạm sử dụng cùng một giá trị và do đó có cùng độ ưu tiên cho việc phát trên kênh truyền. Với EDCA mỗi độ ưu tiên truy nhập khác nhau được ấn định một khoảng thời gian đợi và bộ đếm lùi khác nhau. Truyền dẫn với độ ưu tiên truy nhập cao hơn được gán khoảng thời gian ngắn hơn. Chuẩn cũng bao gồm một kiểu
packet-bursting cho phép một điểm truy nhập hay một trạm di động dự trữ kênh và gửi 3 đến 5 gói theo tuần tự.
EDCA không có kỹ thuật để phân phát dịch vụ trễ nhất quán. Nó chỉ đảm bảo truyền thoại sẽ đợi ít hơn truyền dữ liệu. Trễ nhất quán chính xác có thể được cung cấp với tùy chọn WSM. WSM hoạt động gần giống chức năng điều khiển điểm PCF (Point Control Fuction). Trong WSM, điểm truy nhập theo định kỳ quảng bá một bản tin điều khiển bắt buộc tất cả các trạm phải xử lý kênh khi bận và không cố gắng để truyền. Trong chu kỳ đó, điểm truy nhập kiểm soát vòng mỗi trạm được định nghĩa dịch vụ cảm biến với thời gian. Để sử dụng VSM, thiết bị đầu tiên phải gửi một tham số lưu lượng miêu tả các yêu cầu băng thông, trễ và jitter. Nếu điểm truy nhập không có đủ tài nguyên để đáp ứng tham số lưu lượng, nó gửi lại một tín hiệu bận. Nguyên nhân mà WSM là một đặc điểm tùy chọn là tất cả các điểm truy nhập có thể gửi lại một thông báo dịch vụ chưa sẵn sàng tới các yêu cầu tham số của trạm gốc. WIMAX WI-FI Đặc điểm kỹ thuật Băng tần cấp phép và không cấp phép Hỗ trợ cả TDD, FDD và HFDD
Lớp MAC theo kiểu yêu cầu/chấp nhận
Hỗ trợ anten hiện đại
Băng tần không cấp phép Chỉ hỗ trợ TDD
Lớp MAC trên cơ sở tranh chấp
Hệ thống anten thông thường
Phạm vi Bán kính bao phủ lên tới 50km Hỗ trợ cho hàng ngàn người dùng Hỗ trợ truyền theo LOS và NLOS theo kiến trúc điểm-đa điểm và cả kiểu mắt lưới
Bán kính tối đa 100m Hỗ trợ tối đa cho hàng chục người dùng
Truyền tín hiệu điểm- điểm
Vùng phủ sóng Ngoài trời, xuyên qua các tòa nhà Trong nhà QoS Hỗ trợ nhiều mức QoS tùy thuộc
vào loại dịch vụ
Dung sai trễ đa đường lên tới 10ms
Không hỗ trợ QoS
Dung sai trễ đa đường bé 0.8ms
Tính mở của hệ thống
Băng thông mềm dẻo có thể thay đổi từ 1.5 đến 20MHz Băng thông cố định và lớn 20MHz Điều chế, mã hóa BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Mã xoắn, Reed-Solomon QPSK, BPSK, 16-QAM, 64-QAM Mã xoắn
Bảng 1.3: So sánh giữa Wi-Fi và Wi-Max
Về bảo mật, điểm khác nhau chính giữa WiMax và Wi-Fi là riêng tư hay khả năng để bảo vệ các truyền dẫn không bị lấy trộm. Bảo mật là một trong các thiếu sót quan trọng trong Wi-Fi, mặc dù các hệ thống mật mã hóa tốt hơn là có sẵn. Trong Wi-Fi, mật mã hóa là tùy chọn, và có ba dòng công nghệ khác nhau được định nghĩa:
o Wired Equivalent Privacy (WEP): mật mã hóa 104 bit hoặc 40 bit trên cơ sở RC4 với khóa tĩnh.
o Wi-Fi Protected Access (WPA): Một chuẩn mới sử dụng khóa WEP 104 hoặc 40 bit nhưng thay đổi khóa trên mỗi gói để cản trở những kẻ trộm khóa. Giao thức chuyển khóa được gọi là giao thức toàn vẹn khóa theo thời gian TKIP (Temporal Key Integrity Protocol).
o IEEE 802.11i/WPA2: Chuẩn này dựa trên công nghệ mật mã hóa mạnh được gọi là chuẩn mật mã nâng cao AES (Advanced Encryption Standard)
Mật mã trong WiMax ban đầu là chuẩn mật mã số 3DES. Sau đó kết hợp với chuẩn mật mã nâng cao AES và đảm bảo tính bảo mật cao.
Về tính di động trong WiMax và Wi-Fi cũng có những khác biệt. Trong khi chuẩn 802.16 của WiMax được thiết kế cho truy nhập băng rộng di động đảm bảo tốc độ cao và chuyển giao không gián đoạn, đảm bảo tốc độ di chuyển của phương tiện giao thông. Với Wi-Fi tính di động bị hạn chế và chỉ đảm bảo cho việc di chuyển tốc độ thấp.