2) Nội dung cỏc phần thuyết minh và tớnh toỏn:
1.5.3 Cỏc cụng nghệ anten tiờn tiến
- Cụng nghệ anten cú thể dựng để cải thiện truyền dẫn theo hai cỏch – sử dụng cụng nghệ phõn tập và sử dụng cỏc hệ thống anten cựng cỏc cụng nghệ chuyển mạch tiờn tiến. Cỏc cụng nghệ này cú thể cải thiện tớnh co dón và tỉ số tớn hiệu trờn tạp õm nhƣng khụng bảo đảm phỏt dẫn sẽ khụng bị ảnh hƣởng của nhiễu.
- Cỏc lƣợc đồ phõn tập đƣợc sử dụng để lợi dụng cỏc tớn hiệu đa đƣờng và phản xạ xảy ra trong cỏc mụi trƣờng NLOS. Bằng cỏch sử dụng nhiều ăng ten (truyền và/hoặc nhận), fading, nhiễu và tổn hao đƣờng truyền cú thể đƣợc làm giảm. Phõn tập truyền sử dụng mó thời gian khụng gian STC. Đối với phõn tập nhận, cỏc cụng nghệ nhƣ kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) mang lại ƣu điểm của hai đƣờng thu riờng biệt. Về MISO (nhiều đầu vào một đầu ra).
Hỡnh 1.12 MISO
- Mở rộng tới MIMO, sử dụng MIMO cũng sẽ nõng cao thụng lƣợng và tăng cỏc đƣờng tớn hiệu. MIMO sử dụng nhiều ăng ten thu và/hoặc phỏt cho ghộp kờnh theo khụng gian. Mỗi ăng ten cú thể truyền dữ liệu khỏc nhau mà sau đú cú thể đƣợc giải mó ở mỏy thu. Đối với OFDMA, bởi vỡ mỗi súng mang con là cỏc kờnh băng hẹp tƣơng tự, fading lựa chọn tần số xuất hiện nhƣ là fading phẳng tới mỗi súng mang. Hiệu ứng này cú thể sau đú đƣợc mụ hỡnh húa nhƣ là một sự khuếch đại khụng đổi phức hợp và cú thể đơn giản húa sự thực hiện của một mỏy thu MIMO cho OFDMA.
Hỡnh 1.13 MIMO
- Cỏc hệ thống anten thớch nghi (AAS) là một phần tựy chọn. Cỏc trạm gốc cú trang bị AAS cú thể tạo ra cỏc chựm mà cú thể đƣợc lỏi, tập trung năng lƣợng truyền để đạt đƣợc phạm vi lớn hơn. Khi nhận, chỳng cú thể tập trung ở hƣớng cụ thể của mỏy thu. Điều này giỳp cho loại bỏ nhiễu khụng mong muốn từ cỏc vị trớ khỏc.
Hỡnh 1.14 Beam Shaping
1.6 ỨNG DỤNG CỦ WIM X
- Núi tới WiMAX, ngƣời ta cú thể nghĩ tới rất nhiều giải phỏp thay thế mà cụng nghệ này cú thể mang lại. Đú chớnh là khả năng thay thế đƣờng xDSL giỳp tiếp cận nhanh hơn cỏc đối tƣợng ngƣời dựng băng rộng mà khụng cần phải đầu tƣ lớn. Đặc biệt, WiMAX rất hữu ớch để cung cấp dịch vụ băng thụng rộng ở những vựng xa xụi mà giải phỏp ADSL hoặc cỏp quang là rất tốn kộm. Ở những nƣớc đang phỏt triển nhƣ Việt Nam, nơi mà Internet băng thụng rộng chƣa phổ biến, WiMAX là một giải phỏp kinh tế. Ngoài ra WiMAX cũn giỳp việc triển khai WiFi thờm nhanh chúng do cỏc hotspot WiFi sẽ khụng cần đƣờng leased-line mà sẽ nối trực tiếp với WiMAX BS. Khả năng roaming giữa cỏc dịch vụ Wi-Fi và WiMax sẽ mang lại nhiều lợi ớch cho ngƣời sử dụng.
Hỡnh 1.15Minh họa một số ứng dụng dặm cuối của WiMAX
- Để cú thể dựng dịch vụ Internet băng thụng rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một ăng ten BS ở giữa khu dõn cƣ. Mỗi ngƣời dựng sẽ đƣợc cung cấp một ăng ten thu (CPE), lắp trờn mỏi nhà/cửa sổ. CPE cú thể đƣợc nối trực tiếp với mỏy vi tớnh hoặc thụng qua một Access Point WiFi. Việc triển khai khỏ đơn giản, mà giỏ thành lại thấp hơn nhiều so với cụng nghệ hiện hành.
- Bờn cạnh dịch vụ cố định, WiMAX cũn cung ứng cỏc dịch vụ di động. Trong tƣơng lai, cỏc thiết bị mobile mà hiện nay đƣợc tớch hợp WiFi sẽ đƣợc tớch hợp WiMAX. Khi đú, ngƣời dựng cú thể kết nối mạng mọi lỳc mọi nơi thụng qua WiMAX, và đặc biệt là vẫn cú thể dựng cỏc dịch vụ giống nhƣ những dịch vụ của mạng tế bào 3G. Hơn nữa, tốc độ truyền của WiMAX cao hơn hẳn 3G mà giỏ hứa hẹn sẽ rẻ. Đối với cỏc nhà cung cấp mạng, giỏ thành của một WiMAX BS rẻ hơn rất nhiều so với giỏ của một BS UMTS. Do đú, cú thể nhà cung ứng mạng 3G sẽ dựng WiMAX thay thế 3G ở những khu vực thƣa dõn cƣ.
- Trong tƣơng lai gần WiMAX sẽ đƣợc sử dụng nhiều nhất bởi cỏc nhà cung cấp dịch vụ viễn thụng và cỏc hóng lớn. Tiếp đến sẽ là cỏc ứng dụng với kết nối trực tiếp với ngƣời sử dụng. WiMAX sẽ giỳp đƣa ra những giải phỏp cho cỏc ứng dụng băng thụng rộng đa cấp.
- Điều quan tõm chủ yếu của cỏc nhà nhà cung cấp dịch vụ đang triển khai mạng WIMAX hiện nay là:
Giảm chi phớ vận hành.
Tăng lợi nhuận.
Giảm chi phớ đầu tƣ.
Tăng thị phần.
Đƣa cỏc dịch vụ mới vào nhằm làm tăng doanh thu trờn mỗi ngƣời sử dụng (ARPU).
- Thuật ngữ WiMax cú thể đƣợc hiểu tƣơng tự nhƣ Wi-Fi, mặc dự trong khi phạm vi của Wi-Fi đƣợc tớnh bằng một thỡ phạm vi của WiMax đƣợc tớnh bằng kilụmột. Với phạm vi rộng lớn của WiMax, cỏc nhà cung cấp dịch vụ sẽ cú thể phủ súng toàn bộ cỏc khu vực đụ thị với chỉ một vài thỏp. WiMax khụng phải là giải phỏp duy nhất dành cho mạng băng rộng khụng dõy - Hiperman của chõu Âu (Mạng khu vực đụ thị vụ tuyến hiệu năng cao) đang đƣợc phỏt triển nhƣng khụng đƣợc xem nhƣ một ứng viờn nặng ký.
- Ứng dụng cụng nghệ WiMAX cú thể phõn vào hai dạng chớnh: Khỏch hàng truy cập theo hỡnh thức cỏ nhõn, xõy dựng hệ thống truyền dẫn riờng và khỏch hàng ứng dụng WiMax để cung cấp mạng truy cập cụng cộng.
1.6.1 Mạng dựng riờng
- Sử dụng làm mạng đường trục cho cỏc mạng điện thoại di động tế bào (cellular backhaul):
Trong mụi trƣờng ngày càng cạnh tranh cỏc dịch vụ khụng dõy cấu trỳc theo kiểu tế bào, một nhà kinh doanh truy cập thụng tin liờn tục với mong muốn thụng tin nhanh, nhƣng giảm thiểu chi phớ bằng việc lựa chọn cỏc gúi cƣớc phự hợp. WiMAX sẽ cung cấp đƣờng truyền điểm – điểm với khoảng cỏch lờn đến 50 km, tốc độ dữ liệu hỗ trợ lờn đến tốc độ của cỏc trung kế E1, T1, thiết bị WiMAX xõy dựng nờn hạ tầng mạnh tại trạm gốc từ đú mở rộng ra cỏc cell ở xa.
- Mạng ngõn hàng:
Cỏc ngõn hàng trung tõm cú thể kết nối đến cỏc chi nhỏnh của mỡnh thụng qua mạng WiMAX cỏ nhõn để chuyển tải thoại, data và video. Thụng thƣờng cỏc ngõn hàng thƣờng nằm phõn bố ở trong cỏc khu vực rộng, nhƣng lại cần băng thụng lớn và an ninh cao, do vậy WiMAX chớnh là một giải phỏp rất tốt cho liờn lạc dữ liệu giữa cỏc bộ phận của một ngõn hàng.
- Mạng giỏo dục:
Cỏc tổ chức dựng mạng WiMAX để kết nối cỏc trƣờng và cỏc văn phũng trong cựng một khu vực quận, huyện. Chẳng hạn với yờu cầu băng thụng cao (lớn hơn 15Mbps), khả năng thụng tin điểm - điểm hoặc điểm - đa điểm với một vựng phủ súng trải rộng cung cấp cỏc dịch vụ nhƣ: điện thoại, data (số liệu về sinh viờn), email, internet, đào tạo từ xa giữa văn phũng ban phụ trỏch trƣờng với cỏc trƣờng trong quận hay giữa cỏc trƣờng với nhau. Trong mụi trƣờng giỏo dục đú, một camera ở trƣờng B cú thể truyền tớn hiệu từ lớp học (trong thời gian thực) đến trƣờng A.
WiMAX cú vựng phủ súng rộng, chi phớ hợp lý nờn sẽ đặc biệt hiệu quả đối với cỏc trƣờng ở nụng thụn nơi cú hạ tầng cơ sở truyền dẫn kộm, nơi mà cỏc giải phỏp kộo cỏp luụn đũi hỏi mức chi phớ cao.
- Đảm bảo an toàn cho cỏc truy nhập cụng cộng (Public Safety):
WiMAX cú thể ứng dụng để bảo vệ cỏc cơ quan chớnh phủ nhƣ: cụng an, chữa chỏy, cứu hộ. Cú thể dựng mạng WiMAX để hỗ trợ trong cỏc tỡnh huống cần trợ
giỳp khẩn cấp, cung cấp chức năng thoại hai chiều giữa trung tõm và cỏc đội ứng cứu v.v.. Chất lƣợng dịch vụ này cũng cho phộp thay đổi lƣu thoại theo những yờu cầu khỏc nhau. Giải phỏp WiMAX cú phủ súng rộng, điều đú giỳp cho cỏc đội cứu hộ tại nơi xảy ra tai nạn, cỏc sự kiện, sự việc hay cỏc thảm họa thiờn nhiờn cú thể cài đặt một mạng tạm thời trong một vài phỳt để gửi tớn hiệu về trung tõm. Họ cũng cú thể chủ động đƣợc lƣu lƣợng khi gửi tớn hiệu về trung tõm thụng qua mạng WiMAX.
Đối với mục tiờu di động cũng vậy, chẳng hạn nhƣ một ngƣời cảnh sỏt cú thể truy cập dữ liệu trờn một chiếc xe đang chạy, một ngƣời lớnh chữa chỏy cú thể truy cập thụng tin về đƣờng đi ngắn nhất đến nơi xảy ra hỏa hoạn. Một camera trờn xe cứu thƣơng cú thể đƣa hỡnh ảnh về tỡnh trạng của bệnh nhõn để chủ động cấp cứu trƣớc khi xe đƣa bệnh nhõn về đến bệnh viện. Tất cả trƣờng hợp trờn đều cú thể ứng dụng WiMAX băng thụng rộng, trong khi cỏc hệ thống băng thụng hẹp khỏc khụng thể đỏp ứng đƣợc.
- Thụng tin liờn lạc xa bờ:
WiMax cú thể ứng dụng trong cỏc cụng ty dầu khớ trong thụng tin liờn lạc giữa đất liền và giàn khoan.
Trong cỏc hoạt động thao tỏc thiết bị, đối diện với cỏc vấn đề phức tạp, cỏc cụng việc đũi hỏi mức độ giỏm sỏt cao và cần truy xuất dữ liệu núng…. Cỏc tớn hiệu này cú thể gửi về trạm ở đất liền để cỏc bộ phận chuyờn mụn kịp thời phõn tớch xử lý. Cụng việc khai thỏc dầu khớ cần đảm bảo yếu tố an toàn, trực cảnh bỏo, giỏm sỏt bằng camera, bờn cạnh đú truyền tải đƣợc cỏc thụng tin cơ bản nhƣ: thoại, internet, email , hội nghị truyền hỡnh.
WiMAX triển khai lắp đặt nhanh chúng, cần thiết điều chuyển đến nơi mới cũng dễ dàng, cú thể khụng cần ngƣời trực thiết bị, thiết bị tự hoạt động bằng cỏch trang bị thờm pin năng lƣợng.
- Kết nối nhiều khu vực:
WiMAX cú thể dựng để kết nối nhiều tũa nhà trong phạm vi một khu vực địa lý nào đú thay vỡ phải dựng cỏc đƣờng cỏp hữu tuyến.
- Cỏc cụng trỡnh xõy dựng (mang tớnh tạm thời):
Cỏc cụng ty xõy dựng cú thể dựng mạng WiMAX để thiết lập đƣờng liờn lạc đến văn phũng trung tõm tại cụng trƣờng nơi đang xõy dựng tại nơi chỉ huy tại chỗ: những ngƣời quản đốc, cỏc kỹ sƣ, kiến trỳc sƣ cú thể liờn lạc với văn phũng của mỡnh qua WiMAX.
Trong trƣờng hợp này ứng dụng WiMAX dựa trờn ƣu điểm triển khai nhanh, điều này quan trọng đối với cỏc cụng trỡnh đang thi cụng vỡ nú cho phộp cung cấp nhanh thụng tin về cụng trƣờng bao gồm cả thoại lẫn dữ liệu, cung cấp cả dịch vụ theo dừi qua hỡnh ảnh tại những điểm núng trong điều kiện giỏm sỏt khú khăn. Cũng cú thể cài đặt một điểm hotspot tại cụng trƣờng cho phộp một cỏ nhõn cú thể thụng tin liờn lạc, trao đổi dữ liệu, thụng tin về cỏc tiến trỡnh cụng việc đang diễn ra.
Giống nhƣ trong cỏc trƣờng hợp ứng dụng khỏc nếu đũi hỏi về chất lƣợng dịch vụ thỡ WiMAX đƣợc xem xột đầu tiờn. Vỡ thiết bị WiMAX nhỏ gọn, thỏo lắp đặt dễ dàng, điều chuyển đến cỏc nơi khỏc nhau theo yờu yờu cầu cụng việc xõy dựng tiện lợi.
- Cỏc khu vực cụng cộng:
WiMAX cú thể đƣợc lắp đặt ở những khu vực vui chơi giải trớ, cỏc hoạt động ngoài trời, cỏc hoạt động giao dịch, trờn xe buýt và cỏc dịch vụ vận tải khỏc.
Ở đõy WiMAX cú thể hỗ trợ lƣu thoại băng thụng rộng hai chiều gửi từ một trung tõm điều khiển, hỡnh ảnh giỏm sỏt bao quỏt toàn cụng viờn, kiểm soỏt dữ liệu truy cập, giỏm sỏt tỡnh trạng tại chỗ, video theo yờu cầu. Giao tiếp điện thoại phục vụ vừa cố định vừa di động, tớnh bảo mật cao, suy hao thấp, vựng phủ súng rộng, việc di chuyển lắp đặt dễ dàng ứng biến với cỏc thay đổi xảy ra là một sự ƣu tiờn lựa chọn thiết bị WiMAX trong những khu vực nhƣ thế.
1.6.2 Cỏc mạng phục vụ cộng đồng
Đối với mạng cụng cộng, tài nguyờn đƣợc xem là của chung, nhiều ngƣời sẽ cựng truy xuất và chia sẻ. Xõy dựng một mạng cụng cộng núi chung yờu cầu một chi phớ hiệu quả, mà cung cấp đƣợc vựng phủ súng lớn và ngƣời sử dụng cú thể ở nhiều vị trớ khỏc nhau cú thể cố định hoặc thay đổi. Những đỏp ứng chớnh của cỏc mạng cụng cộng là thoại và dữ liệu, truyền hỡnh ảnh trực tuyến. Đồng thời an ninh mạng cũng là một yờu cầu quan trọng, mức độ phức tạp cao vỡ cú nhiều ngƣời đối tƣợng sử dụng, một số ứng dụng WiMAX mụi trƣờng trong mạng cụng cộng nhƣ sau: - Mạng truy nhập WSP:
WiMAX cú thể mở rộng phạm vi cung cấp dịch vụ đối với cỏc cỏc nhà cung cấp dịch vụ khụng dõy (WSP).
Cỏc nhà cung cấp dịch vụ khụng dõy dựng mạng WiMAX để cung cấp kết nối cho cả khỏch hàng là ngƣời dựng riờng lẻ (thoại, dữ liệu và truyền hỡnh) hay cụng ty (thoại và internet tốc độ cao).
WiMAX tạo ra một hạ tầng mạng cung cấp dữ liệu thoại và video với chất lƣợng cao đến ngƣời tiờu dựng trờn cơ sở dựng chung một hoỏ đơn tớnh tiền duy nhất và đƣợc tớnh dựa trờn lƣu lƣơng dữ liệu truyền tải.
- Triển khai ở vựng nụng thụn xa xụi hẻo lỏnh:
Triển khai cụng nghệ WiMAX cú thể thực hiện ở cỏc vựng nụng thụn, hoặc cỏc nơi tập trung dõn cƣ hay cỏc khu vực ở ngoại ụ thành phố. Việc kết nối đến những vựng nụng thụn xa xụi là một trong những mục tiờu trọng điểm phỏt triển xó hội của một quốc gia trong việc phục vụ những nhu cầu thiết yếu nhƣ thoại và Internet. Những nơi đú cơ sở hạ tầng gần nhƣ khụng cú và vấn đề kộo cỏp là khụng khả thi, do vậy giải phỏp WiMAX đƣợc đề cập đến nhƣ một phƣơng thức cho vựng phủ súng rộng, tiết kiệm chi phớ.
1.7 WIM X VỚI CÁC CễNG NGH TRUY CẬP Vễ TUYẾN BĂNG RỘNG KHÁC
- Một loạt cỏc chuẩn về mạng truy nhập vụ tuyến băng rộng đó đƣợc nhiều tổ chức nghiờn cứu, xõy dựng và phỏt triển. Theo phạm vi ứng dụng, cỏc chuẩn này đƣợc phõn chia thành cỏc mạng nhƣ sau:
Hỡnh 1.16 Cỏc chuẩn về mạng truy nhập vụ tuyến băng rộng
- Mạng cỏc nhõn (PAN): Chuẩn WPAN đƣợc ứng dụng trong phạm vi gia đỡnh, hoặc trong khụng gian xung quanh của 1 cỏ nhõn, tốc độ truyền dẫn trong nhà cú thể đạt 480 MB/giõy trong phạm vi 10m. Trong mụ hỡnh mạng WPAN, cú sự xuất hiện của cỏc cụng nghệ Bluetooth, 802.15 (hiện nay 802.15 này đang đƣợc phỏt triển thành 802.15.3 đƣợc biết đến với tờn cụng nghệ Ultrawideband - siờu băng thụng).
- Mạng nội bộ (LAN): mạng WirelessLAN sử dụng kỹ thuật 802.11x bao gồm cỏc chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, IPERLAN1/2.. WLAN là một phần của giải phỏp vǎn phũng di động, cho phộp ngƣời sử dụng kết nối mạng LAN từ cỏc khu vực cụng cộng nhƣ văn phũng, khỏch sạn hay cỏc sõn bay. Cụng nghệ này cho phộp ngƣời sử dụng cú thể sử dụng, truy xuất thụng tin, truy cấp Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phƣơng thức truy nhập giỏn tiếp truyền thống.
- Mạng đụ thị (MAN): Mạng WMAN sử dụng chuẩn 802.16, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện khụng gian WirelessMAN cho cỏc mạng vựng đụ thị. Việc đƣa ra chuẩn này mở ra một cụng nghệ mới truy nhập vụ tuyến băng rộng WIMAX cho phộp mạng vụ tuyến mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50 km và cú thể truyền dữ liệu, giọng núi và hỡnh ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với đƣờng truyền cỏp hoặc ADSL. Đõy sẽ là cụng cụ hoàn hảo cho cỏc ISP muốn mở rộng hoạt động vào những vựng dõn cƣ rải rỏc, nơi mà chi phớ triển khai ADSL và đƣờng cỏp quỏ cao hoặc gặp khú khăn trong quỏ trỡnh thi cụng.
- Mạng diện rộng (WAN): Trong tƣơng lai, cỏc kết nối Wireless WAN sẽ sử dụng chuẩn 802.20 để thực hiện cỏc kết nối diện rộng, hiện nay cỏc chuẩn này đang đƣợc chuẩn húa.
1.7.1 So sỏnh WiM X cố định và LMDS, MMDS
- Phiờn bản WiMAX 802.16-2004 nhằm cung cấp cỏc truy nhập cố định hoặc lƣu