2) Nội dung cỏc phần thuyết minh và tớnh toỏn:
3.5 CẤP PHÁT ĐỘNG MINISLOT
- Những ngƣời dựng trong một cell WiMAX đƣợc phục vụ theo cỏch TDMA/TDD sau khi kết nối đƣợc thiết lập. Một hoặc nhiều minislot đƣợc gỏn cho mỗi ngƣời dựng để phục vụ yờu cầu của họ. Một minislot đƣợc định nghĩa là một đơn vị cấp phỏt băng thụng hƣớng lờn/hƣớng xuống tƣơng đƣơng n ký hiệu vật lý, trong đú n = 2m và m là số nguyờn từ 0 đến 7. Số lƣợng ký hiệu vật lý trong mỗi frame là hàm theo tốc độ ký hiệu. Tốc độ ký hiệu đƣợc chọn để thu đƣợc số lƣợng ký hiệu vật lý trong mỗi frame là một số nguyờn. Vớ dụ, với tốc độ ký hiệu 20 Mbps, cú 5000 ký hiệu vật lý trong frame 1 ms.
- Ngoài những cơ chế đó đƣợc đề nghị bờn trờn, cấp phỏt minislot động để khụng chỉ nõng cao chất lƣợng cuộc gọi VoIP mà cũn hỗ trợ thờm nhiều cuộc gọi. Đối với codec G.729a, một gúi VoIP dài 60 byte (40 byte RTP/UDP/IP header và 20 byte tải trọng) đƣợc đƣa xuống lớp MAC của WiMAX. Ở lớp MAC, 6 byte header tổng quỏt đƣợc thờm vào đầu và một số byte mó FEC (tựy số lần phỏt lại frame này và hiệu suất codec) đƣợc thờm vào cuối để sửa lỗi. Do đú, việc phỏt một MPDU (chỉ chứa một MSDU) mất khoảng 8-10 s. Mặt khỏc, thời lƣợng minislot tối thiểu và tối đa lần lƣợt là 1 ký hiệu vật lý (0,2 s) và 128 ký hiệu vật lý (25,6 s), với tốc độ ký hiệu 20 Mbps. Do đú, thời lƣợng của minislot đƣợc cấp phỏt đúng vai trũ quan trọng đối với gúi VoIP. Nếu một minislot cú thời lƣợng nhỏ hơn kớch thƣớc MPDU tối thiểu đƣợc cấp phỏt cho một session thỡ khụng cú cỏch nào để MPDU cú thể gửi trong minislot đú. Do đú, loại cấp phỏt single slot này khụng thể dựng hiệu quả đƣợc. Tốt hơn hết là cấp phỏt nhiều minislot cho một ngƣời dựng để trỏnh lóng phớ minislot. Bõy giờ, cõu hỏi đặt ra là nờn gỏn bao nhiờu minislot cho một user và nờn dựng chớnh sỏch scheduling nào để giảm suy hao trễ. Vỡ mỗi luồng VoIP cú ngƣỡng trễ 177,3 ms nờn chớnh sỏch scheduling phải xem xột độ trễ mà luồng VoIP đó bị. Do đú, một chớnh sỏch scheduling trong đú trạm gốc tỡm cỏc luồng VoIP trong bộ đệm của nú, tớnh toỏn độ trễ của MPDU trong mỗi luồng, và gỏn minislot cho luồng nào bị delay nhiều nhất. Số lƣợng minislot đƣợc gỏn sao cho thời lƣợng của tất cả minislot cộng lại lớn hơn hoặc bằng MPDU đƣợc phỏt.
CHƯƠNG 4-Mễ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ
4.1 GIỚI THI U PHẦN MỀM Mễ PHỎNG OPNET
- Phần mềm OPNET đƣợc phỏt triển bởi cụng ty OPNET Technologies, Inc. Đõy là một cụng cụ phần mềm mạnh đƣợc sử dụng để mụ phỏng mạng, đó đƣợc cỏc nhà nghiờn cứu khoa học trờn thế giới đỏnh giỏ cao và những kết quả mụ phỏng bằng Opnet đó đƣợc cụng nhận trờn nhiều tờ bỏo khoa học và diễn đàn cụng nghệ thế giới. Opnet cú chứa một lƣợng thƣ viện rất lớn về cỏc mụ hỡnh mạng, mụ hỡnh node, mụ hỡnh liờn kết, bao trựm từ mạng hữu tuyến cho tới mạng vụ tuyến với rất nhiều cỏc giao thức sẵn cú. Opnet đƣợc thiết kế với cơ sở dữ liệu phõn lớp và hƣớng đối tƣợng, Opnet cso giao diện GUI Ngoài việc mụ phỏng mạng và cỏc giao thức của mạng, Opnet cũn cung cấp nhiều cụng cụ cho phộp phõn tớch hiệu suất, tớnh toỏn đƣờng đi, khởi tạo lƣu lƣợng, so sỏnh bằng đồ thị,… vụ cựng linh hoạt, từ đú khụng những chỉ tạo lập cỏc hệ thống mạng mà cũn giỳp đỏnh giỏ hoạt động của cỏc hệ thống mạng đú.
- Quy trỡnh làm việc của OPNET chớnh là cỏc bƣớc để xõy dựng một mụ hỡnh và chạy chƣơng trỡnh mụ phỏng, trung tõm xoay quanh mụi trƣờng Project Editor. Trong chƣơng trỡnh này, chỳng ta cú thể tạo một mụ hỡnh mạng, chọn số liệu thống kờ để thu thập từ mỗi mạng đối tƣợng hoặc từ mạng toàn bộ, thực hiện mụ phỏng, và xem kết quả. Project Editor là vựng thao tỏc chớnh cho việc tạo mụ phỏng mạng. Ta cú thể xõy dựng một mụ hỡnh mạng bằng cỏch sử dụng cỏc mụ hỡnh từ cỏc thƣ viện chuẩn, chọn cỏc thống kờ về mạng, chạy một mụ phỏng, và xem kết quả.
4.2 KẾT QUẢ Mễ PHỎNG
- Sơ đồ hệ thống
Thiết lập thụng số c bản cho cỏc module:
Hỡnh 4.2 Thiết lập thụng số cho BS
Hỡnh 4.4 Thiết lập thụng số điều chế wimax
Hỡnh 4.6 Thiết lập modul Application
Hỡnh 4.7 Thiết lập modul Profile
Hỡnh 4.8 So sỏnh Jitter của cỏc WS
- Dựa vào kết quả trờn cho ta thấy khoảng thời gian đầu Jitter cú sự biến thiờn lớn, sau đú Jitter dần dần ổn định hơn nhờ Wimax sử dụng kỹ thuật OFDM.
- Cỏc WS ở gần BS cú sự biến thiờn Jitter nhỏ hơn cỏc WS ở xa BS.
- Maximum Jitter nhỏ hơn 2ms cho nờn khụng ảnh hƣởng đỏng kể đến chất lƣợng cuộc gọi.
Hỡnh 4.9 So sỏnh mất g i giữa 2 WS ở xa BS
Hỡnh 4.10 So sỏnh mất g i giữa 2 WS gần BS
- Cỏc WS ở xa BS cú độ mất gúi lớn hơn cỏc WS ở gần BS. Độ mất gúi nhỏ hơn 10% thỡ cú thể chấp nhận đƣợc. Để giảm độ mất gúi tin ta cú thể tăng cụng suất phỏt và độ lợi anten của BS hoặc của WS.
Hỡnh 4.11 So sỏnh delay giữa 2 WS ở cỏc khoảng cỏch khỏc nhau
- Kết quả mụ phỏng cho thấy trễ end to end ở cả 2 khoảng cỏch gần và xa xấp xỉ 80ms nằm trong giới hạn cho phộp của cuộc gọi Voip.
- Ở khoảng cỏch xa khoảng 6km so với BS thời gian trễ end to end bị ảnh hƣởng do mụi trƣờng và cỏc yếu tố khỏc.
Kết quả mụ phỏng khi thay đổi một vài thụng số c bản:
Khi tăng cụng suất và độ lợi anten của cỏc WS là 1W, 15dBi:
Hỡnh 4.13 Mất g i giữa 2 WS ở xa BS Hỡnh 4.14 Mất g i giữa 2 WS ở gần BS khi thay đổi thụng số của WS khi thay đổi thụng số của WS
Hỡnh 4.15 Delay của cỏc WS khi thay đổi thụng số của WS
- Khi tăng cụng suất và độ lợi anten của cỏc WS lờn 1W, 15dB: cả 3 thụng số Jitter, delay ổ định hơn và tỉ lệ mất gúi giảm xấp xỉ 5% cho 2 khoảng cỏch xa và gần.
Hỡnh 4.16 Jitter của cỏc WS khi thay đổi thụng số của BS
Hỡnh 4.17 Mất g i giữa 2 WS ở xa BS Hỡnh 4.18 Mất g i giữa 2 WSở gần BS khi thay đổi thụng số của BS khi thay đổi thụng số của BS
Hỡnh 4.19 Delay giữa cỏc WS khi thay đổi thụng số của BS
- Khi tăng cụng suất phỏt của BS là 15W: Jitter thỡ ổn định hơn trƣờng hợp trờn, tỉ lệ mất gúi thỡ tăng, delay thỡ khụng ảnh hƣởng nhiều lắm.
Khi tăng cụng suất, độ lợi anten của WS 15dBi, 1W và cụng suất phỏt của BS là 15W:
Hỡnh 4.21 Mất g i giữa 2 WS ở xa BS Hỡnh 4.22 Mất g i giữa 2 WS ở gần BS khi thay đổi thụng số của WS và BS khi thay đổi thụng số của WS và BS
Hỡnh 4.23 Delay giữa cỏc WS khi thay đổi thụng số của WS và BS
- Jitter và delay thỡ khụng chịu ảnh hƣởng nhiều bằng việc thay đổi cụng suất và độ lợi của WS và BS, riờng tỉ lệ mất gúi thỡ phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi cụng suất và độ lợi anten của WS và BS.
Với mục tiờu là tỡm hiểu việc ứng dụng Voip vào trong mạng truy cập vụ tuyến băng rộng Wimax thỡ sau khi phõn tớch, đỏnh giỏ. Nhúm thực hiện đề tài rỳt ra đƣợc một số kết luận nhƣ sau:
- Trong khi cỏc cụng nghệ truy cập khụng dõy mới đang đƣợc phỏt triển, WiMAX đang nổi bật lờn nhƣ là một trong những cụng nghệ băng rộng đầy hứa hẹn cú thể hỗ trợ rất đa dạng cỏc dịch vụ thời gian thực nhƣ Voip, Iptv...
- Một ƣu điểm đỏng kể đến nữa của Wimax là hỗ trợ khoảng cỏch xa lờn đến hàng Km với chất lƣợng cuộc gọi vẫn cú thể chấp nhận đƣợc. Wimax đƣợc hỗ trợ Qos cho cỏc dịch vụ dữ liệu và cỏc ứng dụng. Đõy là một ƣu điểm vƣợt trội của Wimax so với Wi-Fi.
- Cụng nghệ OFDM với những tớnh năng nổi trội nhƣ khả năng chống nhiễu, khả năng sử dụng phổ cao, cho phộp truyền tin với tốc độ cao...đƣợc sử dụng trong WiMAX cố định đó cho phộp hệ thống cú khả năng làm việc tốt trong mụi trƣờng NLOS và tốc độ truyền tin cao.
- Với những ƣu điểm nổi trội đó trỡnh bày, WiMAX cú thể song song tồn tại cựng với cỏc mạng nhƣ 3G việc triển khai WiMAX tại Việt Nam sẽ đỏp ứng đƣợc cỏc đũi hỏi ngày một lớn về nhu cầu truy nhập băng rộng, đặc biệt là cỏc khu vực nụng thụn, miền nỳi và cỏc khu đụ thị mới.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
- Nghiờn cứu ứng dụng cuộc gọi Voip qua mạng Wimax trờn phạm vi lớn hơn qua nhiều mạng khỏc nhau nhƣ IP,PSTN…
- Nghiờn cứu nõng cao chất lƣợng cho cỏc dịch vụ thời gian thực khỏc qua mạng WiMAX nhƣ dịch vụ video, truyền hỡnh hội nghị…
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
AAS Adaptive Antenna systems
ASN Access Service Network
ATM Asynchronous Transfer Mode
BS Base Station
CC Convolutional Code
CID Connection Identification
CP Cyclic Prefix
CPE Customer Premier Equipment
CPL Call Processing Language
CPS Common Part Sublayer
CS Convergency Sublayer
CSN Connectivity Serving Network
CTC Convolutional Turbo Code
DFS Dynamic Frequency Selection
DQDB Distributed Queue Dual Bus
EAP Extensible authentication protocol
FDDI Fiber-Distributed Data Interface
FEC Forward Error Corection
HTTP Hyper Text Transfer Protocol
ICI Inter Channel Interference
ISI Inter Symbol Interference
ISP Internet service provider
LAN Local Area Network
LMDS Local Multi-point Distribution System
MAN Metropolitan Area Network
MIMO Multi Input Multi Output
MMDS Multichannel multipoint distribution service
MOS Mean Opinion Score
MPDU MACpacketdataunits
MSDU MAC Service Data Units
NAP Network Access Provider
NSP Network Service Provider
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
PAN Personal Area Network
PDA Personal Digital Assistant
PKM Privacy key management
PPS Packets Per Second
QoS Quality of Service
RAS Registration, Admissions, and Status
RSVP Resource Reservation Protocol
RTCP Real-time Transport Control Protocol
RTP Real-time Transport Protocol
RTT Round Trip Time
SAP Service Access Point
SAP Session Announcement Protocol
SCTP Stream Control Transmission Protocol
SDP Session Description Protocol
SIP Session Ineitiation Protocol
SNMP Simple Network Management Protocol
SS Subscriber Station
TA Telephony Adapter
TCP Transmission Control Protocol
VOIP Voice over Internet Protocol
WAN Wide Area Network
WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access
TÀI LI U TH M KHẢO
[1] S.Sengupta,M.Chatterjee,S.Ganguly,andR.Izmailov.Improving R-score of VoIP
Streams over WiMax.Proc.IEEEInt’lConf.Comm, vol.2,pp.866-871,June2006.
[2] Sengupta, S. Chatterjee, M. Ganguly. Improving Quality of VoIP Streams over WiMax. IEEE transactions on computers, vol. 57, no. 2, February 2008.
[3] MarcosD.Katz, FrankH.P.Fitzek.WiMAX Evolution Emerging Technologies and
Applications.
[4] Jeremy Yoo. Performance Evaluation of Voice Over IP on WiMAX and Wi-Fi Based Networks.2009.
[5] Meghanathan, N.; Boumerdassi, S.; Chaki, N.; Nagamalai, D.Recent Trends in
Networks and Communications.International Conferences, NeCoM 2010, WiMoN
2010, WeST 2010,Chennai, India, July 23-25, 2010.
[6] Nguyễn Hồng Sơn. Kỹ thuật điện thoại qua IP và Internet. NXB Lao động xó hội, 8/2003.
[7] Lờ Quang Đạo. Cụng nghệ Wimax nghiờn cứu và xõy dựng mụ hỡnh mẫu triển khaicho vựng địa hỡnh đặc thự tại Việt Nam. Đại học Bỏch Khoa Hà Nội, 2007.