- iv -
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1: Mô hình mạng IMT-2000 11
Hình 1.2: Tổng quan các kênh vật lý riêng của cdma2000 22
Hình 1.3. Tổng quan các kênh vật lý chung của cdma2000 23
Hình 1.4: Sơ đồ tổng quát mạng GPRS. 29
Hình 1.5: Minh hoạ về tri phổ CDMA 35
Hình 2.1: Mobile WiMAX System Profile 43
Hình 2.2: Basic Architecture of an OFDM System 45
Hình 2.3: Insertion of Cyclic Prefix (CP) 46
Hình 2.4: OFDMA Sub-Carrier Structure 47
Hình 2.5: DL Frequency Diverse Sub-Channel 49
Hình 2.6: Tile Structure for UL PUSC 49
Hình 2.7: WIMAX OFDMA Frame Structure 51
Hình 2.8: Mobile WIMAX QoS Support 55
Hình 2.9: Adaptive Switching for Smart Antennas 63
Hình 2.10: Multi Zone Frame Structure 64
Hình 2.11: Fractional Frequency Reuse 65
Hình 2.12: Embedded MBS Support with Mobile WIMAX MBS Zones 66
Hình 2.13: WIMAX Network Reference Model 71
Hình 2.14: WIMAX Network IP Based Architecture 71
Hình 3.1: Simulated Performance of Control Channel Coverage For TU Channel83
Hình 3.2: Sub MAP Burst 84
Hình 3.3: Spectral Efficiency improvement with Optimized WIMAX 87
Hình 3.4: Throughput with Varied DL/UL Ratios And Optimized WiMAX 88
Hình 3.5: Roadmap For Wimax Technology 92
Hình 4.1: Bản đồ vị trí thử nghiệm 102
Hình 4.2: Sơ đồ kết nối chi tiết 104
Hình 4.3: Sơ đồ kết nối tổng thể 105
- v -
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
Danh Mục các bảng
Bng 1.1: So sánh các tham số hệ thống 2G và 3G 20
Bng 1.2: Các tham số của CDMA2000 21
Bng 1.3: Dải tần tín hiệu đờng xuống 26
Bng 2.1: OFDMA scalability Parameters 50
Bng 2.2 Supported Code and Modulation 52
Bng 2.3 Mobile WIMAX PHY Data Rates With PUSC Sub-Channel 53
Bng 2.4 : Mobile WIMAX Applications and Quality of Service 56
Bng 2.5: Advanced Antenna Options 62
Bng 3.1: Mobile WiMAX System Parameters 78
Bng 3.2: OFDMA Parameters 79
Bng 3.3: Propagation Model 79
Bng 3.4: DL Link Budget for Mobile WiMAX 81
Bng 3.5: UL Link Budget for Mobile WIMAX 82
Bng 3.6: Multi Path Channel Models For Performance Simulation 85
Bng 3.7: Mixed User Channel Model For Performance Simulation 85
Bng 3.8: Mobile WIMAX Configuration Assumptions 86
Bng 3.9: Mobile WIMAX System Performance 87
Bng 3.10: WiMAX Application Classes 90
- vi -
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
Danh mục các Từ viết tắt
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
ATM Asynchronous Transfer Mode
BSC Base Station Controller
BSS
Base Station System
CCS Common Channel Signaling
CDMA Code Division Multiple Access
CID Connection Identifier
CPS Common Part Sublayer
CS Convergence Sublayer
DL Downlink
FDD Frequency Division Duplex
FDMA Frequency Division Multiple Access
LOS Line Of Sight
MAC Medium Access Control
NLOS Non Line Of Sight
NNI Network to Network Interface
PCU Packet Control Unit
PDU Protocol Data Unit
PHS Payload Header Suppression
PHY Physical Layer
PSTN Public Switched Telephone Network
PVC Permanent Virtual Circuit
QoS Quality of Service
SAP Service Access Point
SDU Service Data Unit
SS Subscriber Station
SVC Switched Virtual Circuit
TC Transmission Convergence Sublayer
TDD Time Division Duplex
TDMA Time Division Multiple Access
TE Terminal Equipment
UI User Interface
UNI User to Network Interface
VCI Virtual Channel Identifier
VPI Virtual Path Identifier
WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access
- Trang 1
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
mở đầu
1. GIớI THIệU
Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi. Với bất cứ ứng dụng hay
dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ đều có một giải pháp không
dây.Những công nghệ mới chuẩn bị ra đời vốn đợc hy vọng là sẽ hứa hẹn một
thế giới hoàn toàn không dây, do vậy ngời sử dụng máy tính có thể thấy một
thời gian không xa nữa với những sợi dây cáp mạng máy tính có lẽ sẽ không còn
đợc sử dụng nữa.
Với các dịch vụ băng rộng không dây mới đang làm cho giấc mơ về
Internet ở bất cứ đâu và ở khắp mọi nơi trở thành hiện thực. Ngày nay, ngời sử
dụng có thể đạt đợc tốc độ nhanh nh ADSL khi truy nhập Internet ở nhà hoặc
trên đờng mà không cần phải có một đờng dây đồng trục hoặc dây đồng. Với
việc đa vào sử dụng WiMax trong tơng lai, ngời ta hy vọng rằng tốc độ truy
nhập không dây có thể cạnh tranh đợc với ADSL.
Thuật ngữ WiMax có thể đợc hiểu tơng tự nh Wi-Fi, mặc dù trong khi
phạm vi của Wi-Fi đợc tính bằng mét thì phạm vi của WiMax đợc tính bằng ki
lô mét. Với phạm vi rộng lớn của WiMax, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ có thể
phủ sóng toàn bộ các khu vực đô thị với chỉ một vài tháp. WiMax không phải là
giải pháp duy nhất dành cho mạng băng rộng không dây - Hiperman của châu
Âu (Mạng khu vực đô thị vô tuyến hiệu năng cao) đang đợc phát triển nhng
không đợc xem nh một ứng viên nặng ký.
Trong tơng lai việc WiMax sẽ có các ứng dụng doanh nghiệp, thay thế
Wi-Fi trong các doanh nghiệp là rất khả thi. Phạm vi tăng thêm của WiMax sẽ
làm cho việc toàn bộ một toà nhà hay một khu trờng có thể đợc phủ sóng bởi
chỉ một điểm truy nhập đơn đợc quản lý trung tâm là hoàn toàn có thể.
Tốc độ của WiMax, cũng giống nh tốc độ của các công nghệ độc quyền
hiện nay, sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ lớn dải phổ mà các nhà cung cấp dịch vụ
- Trang 2
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
sẵn sàng mua và sử dụng và số lợng cell (ô) mà họ sẵn sàng mua. WiMax đợc
thiết kế để hoạt động trên một dải phổ rộng lớn vì vậy về mặt lý thuyết ít nhất tốc
độ dữ liệu tổng thể đến 70Mbit/s hoặc cao hơn là hoàn toàn có thể. Tuy nhiên,
phổ vô tuyến là không rẻ chút nào và chúng ta hy vọng rằng các nhà cung cấp
dịch vụ sẽ nỗ lực hết sức để theo kịp với ADSL chứ không phải chạy vợt xa nó.
Trớc hết, chuẩn 802.16 vốn quy định rằng WiMax hoạt động trong phạm
vi từ 10 đến 66GHz. 802.16 đợc theo sau bởi 802.11a vốn mở rộng dải phổ tới
phạm vi từ 2 tới 11GHz là dải mang tính thực tế hơn vì đây là phạm vi mà hầu
hết các nhà cung cấp đã có phổ. Nó có thể hoạt động trong các dải cha đợc
cấp phép nhng có thể gặp phải nhiễu nghiêm trọng trong những dải này.
Về lâu dài, thách thức chính đối với các mạng băng rộng không dây sẽ không
phải là công nghệ phân phát mà là phơng tiện để hỗ trợ những ngời muốn sử
dụng nó. Băng rộng không dây, giống nh các dạng khác của công nghệ không
dây, hoạt động theo kiểu môi trờng dùng chung. Nghĩa là ngời sử dụng phải
cạnh tranh để giành không gian trên sóng không trung với những ngời khác
cũng đang cố sử dụng nó. 70Mbit/s trên một cell với WiMax nghe có vẻ rất
nhiều nhng đó là 70Mbit/s dùng chung giữa mọi ngời sử dụng cell đó. Giả sử
hiện tại chúng ta có các dịch vụ ADSL cung cấp tốc độ 12Mbit/s. Tại tốc độ đó,
chỉ có 6 ngời có thể đồng thời sử dụng một cell WiMax-không hẳn là một
trờng hợp tiết kiệm cho nhà cung cấp (tất nhiên, các nhà cung cấp có quá nhiều
thuê bao sẽ giả định rằng không phải tất cả mọi ngời sẽ sử dụng dịch vụ cùng
lúc). Mặc dù vậy, khi số lợng ngời thuê bao tăng lên, thì việc xử lý các vấn đề
của một hệ thống dùng chung cũng sẽ là những giải pháp nan giải.
Trong phạm vi bản luận văn tốt nghiệp này, tôi chỉ nghiên cứu về một
công nghệ truy nhập không dây băng thông rộng WIMAX và thử nghiệm dịch vụ
WiMax tại Việt Nam.
Bản luận văn này đợc hoàn thành là nhờ sự hớng dẫn tận tình, chu đáo của
thầy giáo, tiến sĩ Nguyễn Kim Khánh.
Tôi xin trân trọng cám ơn !
- Trang 3
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
2. Lý DO CHọN Đề TàI
Wimax là công nghệ mới xuất hiện trên thế giới. Tại Việt Nam, Bu điện
TP Hà Nội trực thuộc Tổng Công ty Bu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) là
doanh nghiệp tiên phong thử nghiệm công nghệ này. Khi đợc chính thức triển
khai dịch vụ này, sẽ có sự bùng nổ của ''triều đại'' Wimax trong tất cả các lĩnh
vực viễn thông nh Internet, điện thoại di động, điện thoại IP Phone, điện thoại
VoIP Đây là dịch vụ truy nhập Internet băng rộng vô tuyến. Đặc biệt, việc truy
nhập này có cả dịch vụ có thoại, nhng khác với các dịch vụ viễn thông khác,
trong công nghệ Wimax, thoại chỉ là 1 ứng dụng. Băng tần của di động là 800-
1.800 MHz còn băng tần của Wimax cao hơn, là 2.3 - 3.3 GHz, băng tần 3G là
1.900-2.100 và 2.200 GHz.
Việc sử dụng công nghệ WiMax đem lại nhiều lợi ích, nhất là ở khu vực
nông thôn, vùng sâu, vùng xa và những nơi dân c đông đúc khó triển khai hạ
tầng cơ sở mạng hữu tuyến băng thông rộng Hơn nữa, việc cài đặt WiMax dễ
dàng, tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ từ đó giảm giá thành dịch
vụ cho ngời sử dụng. Vì thế, WiMax đợc xem nh công nghệ có hiệu quả kinh
tế cao cho việc triển khai nhanh trong các khu vực mà các công nghệ khác khó
có thể cung cấp dịch vụ băng thông rộng. Hiện nay đối với các thành phố lớn
nh thành phố Hà Nội (có mật độ dân c cao), đã có các cơ sở hạ tầng mạng hữu
tuyến băng thông rộng khá vững chắc thì việc phát triển WiMax là không khả
thi. Nhng đối với các huyện ngoại thành nh huyện Đông Anh, Sóc Sơn có
đặc điểm dân c tha thớt, vùng rừng núi rộng lớn, khả năng kéo cáp đến từng
hộ dân c là rất khó khăn. Do vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng Wimax tại các
vùng này là rất khả thi.
Ưu điểm của công nghệ này 1 trạm BTS của Wimax có thể phủ sóng từ 10
đến 50km, lại chỉ cần ít trạm phát sóng, nhng chất lợng dịch vụ vẫn đợc đảm
bảo. Do đó, việc lắp đặt rất dễ triển khai, thuận lợi cho các doanh nghiệp cung
cấp dịch vụ.
- Trang 4
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
Với một trạm BTS Wimax, có thể quy định đợc 10 ngời ở chế độ u
tiên, trong khi vẫn đảm bảo đợc băng tần. Bên cạnh đó, nhà cung cấp dịch vụ có
thể cấp tiếp cho 50 ngời khác dùng dịch với với mức độ u tiên ít hơn. Do đó,
việc phân loại giá thành, cũng nh nhu cầu sử dụng dịch vụ phù hợp với từng đối
tợng dịch vụ cũng đa dạng hơn.
Mức độ phổ cập dịch vụ phụ thuộc thiết bị đầu cuối cá nhân. Thiết bị đầu
cuối để sử dụng Wimax gồm PDA, điện thoại di động, máy tính có chức năng
thu vô tuyến. Có thể dùng Card cắm vào máy tính để truy nhập, nếu nhà ở xa
trạm phát (trên 5km) phải dùng 1 ăng-ten parabol nhỏ để thu tín hiệu.
Công nghệ này có thể đợc ví một giai đoạn bớc đệm cho việc triển khai
nhanh, quan trọng là đáp ứng đợc thuê bao di động cầm tay PDA, đáp ứng nhu
cầu thông tin cá nhân, có thể truy cập Internet. Thậm chí, việc triển khai công
nghệ này đơn giản hơn 3G, và có thể so sánh Wimax tơng đơng gần nh công
nghệ 4G.
Dự kiến, đến thời điểm năm 2008-2010, VNPT sẽ triển khai rộng khắp
mạng thế hệ mới cho hạ tầng mạng nội hạt. Và chắc chắn, thời gian sắp tới, các
dịch vụ Wimax sẽ ngày càng đợc phổ biến.
3. MụC TIÊU CủA Đề TàI
Việc nghiên cứu công nghệ mới WiMAX và áp dụng thử nghiệm tại Việt
Nam là cần thiết vì đây là một công nghệ độc lập cho phép truy cập băng rộng cố
định và di động.
Mục tiêu ứng dụng WiMAX là để đạt mục tiêu chi phí thấp hơn. Đây là điều
mà các giải pháp vô tuyến độc quyền không thể đạt đợc do những hạn chế về số
lợng. Các giải pháp WiMAX có khả năng tơng thích cho phép giảm bớt chi
phí sản xuất nhờ việc tích hợp các chip chuẩn, làm cho các sản phẩm đợc Diễn
đàn WiMAX chứng nhận có chi phí hợp lý để cung cấp các dịch vụ băng rộng
công suất cao ở những khoảng cách bao phủ lớn trong các môi trờng Tầm nhìn
thẳng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS). Đây là điều khả thi đối với
- Trang 5
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
WiMAX nhờ có sự hỗ trợ mạnh mẽ của ngành công nghiệp thông qua Diễn đàn
WiMAX với hơn 350 thành viên bao gồm các nhà cung cấp thiết bị, các nhà sản
xuất chip và các nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu.
WiMAX quan trọng vô tuyến băng rộng cố định để cung cấp truy cập băng rộng
cần thiết tới các doanh nghiệp và ngời sử dụng là hộ gia đình nh là một sự thay
thế cho các dịch vụ cáp và DSL đặc biệt là khi truy cập tới cáp đồng là rất khó
khăn.
WiMAX quan trọng trọng vô tuyến băng rộng di động, vì nó bổ sung trọn vẹn
cho 3G vì hiệu suất truyền dữ liệu luồng xuống cao hơn 1Mbit/s, cho phép kết
nối các máy laptop và PDA và bổ sung cho Wi-Fi nhờ độ bao phủ rộng hơn.
Cơ sở quan trọng của công nghệ WiMAX là sự tơng thích của thiết bị
WiMAX, đợc Diễn đàn WiMAX chứng nhận, tạo sự tin cậy và làm tăng số
lợng lớn cho nhà cung cấp dịch vụ khi mua thiết bị không chỉ từ 1 công ty và tất
cả đều tơng thích với nhau. Diễn đàn WiMAX lần đầu tiên tụ họp những công
ty hàng đầu trong ngành truyền thông và máy tính để tạo nên một nền tảng
chung cho việc triển khai các dịch vụ vô tuyến băng rộng IP trên toàn cầu.
Các cơ sở quan trọng khác là chi phí, độ bao phủ, công suất và chuẩn cho cả truy
cập vô tuyến cố định và di động.
4. Bố CụC CủA LUậN VĂN
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển vũ bão của công nghệ
thông tin toàn cầu, lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin nớc ta cũng đã
có những bớc phát triển mạnh mẽ tạo ra nhiều cơ hội cho các ngành khác phát
triển, nâng cao hiệu quả kinh tế, đời sống văn hoá, chính trị, xã hội và khoa học.
Nhằm đáp ứng đợc yêu cầu đòi hỏi hiện nay của ngành Bu chính Viễn
thông trong giai đoạn hiện nay là đi tắt, đón đầu công nghệ mới, Tôi đã đợc
Thầy giáo, Tiến Sỹ Nguyễn Kim Khánh giúp đỡ nghiên cứu công nghệ Wimax
để ứng dụng thử nghiệm tại Việt Nam, đề tài này bao gồm 5 chơng đợc chia
nh sau:
- Trang 6
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
Mở đầu:
Phần mở đầu nêu rõ lý do chọn đề tài và mục tiêu, nội dung nghiên cứu của đề
tài.
Chơng I:
Chơng I là chơng giới thiệu tổng quan về công nghệ mạng không dây và di
động hiện nay. Chơng này giới thiệu các chuẩn thông tin di dộng và mạng
không dây, giới thiệu tổng quan các chuẩn trong đó có các chuẩn về thông tin di
động và Wimax.
Chơng II:
Chơng II là chơng nêu tổng quan kiến trúc giao thức cùng số lợng lớn giao
thức. Một sự giải thích chi tiết hơn cho phân lớp con MAC và lớp con có thuộc
tính riêng đợc thực hiện bởi các phân lớp đó là những phân lớp quan trọng đối
với sự bảo mật của giao thức. Trong chơng này cũng bao gồm sự phát triển của
giao thức. Từ khi có sự phê chuẩn nó đầu tiên vào năm 2001, những phiên bản
khác nhau đã đợc phê chuẩn. Một số chứng chỉ là những nâng cấp của phiên
bản trớc và một số phiên bản hoàn toàn mới và bởi vậy cung cấp những đặc
trng mới cho giao thức.
Chơng III:
Chơng III có nội dung đa ra các vấn đề cần giải quyết khi triển khai công nghệ
WiMax trong đó đánh giá các vấn đề về mặt công nghệ, các bài toán kinh tế
cũng nh khả năng áp dụng công nghệ Wimax ở Việt Nam.
Chơng IV:
Thực hiện đề xuất một giải pháp triển khai công nghệ Wimax cho thành phố Hà
Nội và đánh giá phơng án đợc đề xuất.
Chơng V:
Kết luận, đánh giá kết quả của đề tài và các phơng hớng phát triển.
- Trang 7
Luận văn tốt nghiệp cao học
Nguyễn Việt Hồng lớp cao học XLTT&TT 2004
CHƯƠNG I
TổNG QUAN Về CáC MạNG KHÔNG DÂY Và
THÔNG TIN DI ĐộNG
1.1. GIớI THIệU TổNG QUAN CáC CÔNG NGHệ MạNG KHÔNG
DÂY
1.1.1. Tổng quan
Năm 1985, uỷ ban liên lạc liên bang Mỹ FCC (cơ quan quản lý viễn thông
của nớc này) quyết định mở cửa một số băng tần của dải sóng không dây, cho
phép sử dụng chúng mà không cần giấy phép của chính phủ. Đây là một điều
khá bất thờng vào thời điểm đó. Song trớc sự thuyết phục của các chuyên viên
kỹ thuật, cơ quan quản lý Viễn thông đã đồng ý mở 3 dải sóng công nghiệp,
khoa học và y tế cho giới kinh doanh Viễn thông.
Ba dải sóng này đợc gọi là các băng tần (900MHz, 2,4GHz, 5,8MHz),
đợc phân bổ cho các thiết bị sử dụng vào mục đích ngoài liên lạc, chẳng hạn
nh lò nớng vi sóng sử dụng các sóng radio để đun nóng thức ăn. FCC đã đa
các băng tần này vào phục vụ mục đích liên lạc dựa trên cơ sở: bất cứ thiết bị nào
sử dụng các dải sóng đó đều phải đi vòng để tránh ảnh hởng của việc truy cập
từ các thiết bị khác. Điều này đợc thực hiện bằng công nghệ gọi là phổ rộng
(vốn đợc phát triển do quân đội Mỹ sử dụng) có khả năng phát tín hiệu radio
qua một vùng nhiều tần số, khác với phơng pháp truyền thống là truyền trên
cùng một tần số đơn lẻ đợc xác định rõ.
1.1.2. Một số chuẩn của mạng không dây
Chuẩn 802.11a (Chuẩn A) : các thiết bị thuộc chuẩn này hoạt động ở tần số
5GHz và có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa 54Mbps nhng chỉ trong
phạm vi khoảng 75 feet (khoảng 25 mét)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét