Tìm hiểu công nghệ WiMAX

MỞ ĐẦU*** Ngày nay nhu cầu thông tin liên lạc của con người ngày càng cao, nhất là đối với các thiết bị không dây tốc độ cao, băng thông rộng như điện thoại không dây, internet không dây . để mọi người có thể liên lạc với nhau ở mọi lúc, mọi nơi và quan trọng hơn là việc mở rộng dân trí cho người dân ở các vùng xa xôi hẻo lánh trên đất nước ta, nơi mà cơ sở hạ tầng viễn thông chưa đến được. Hiện nay đã có rất nhiều hệ thống mạng không dây ra đời như là WiFi, bluetooth . và một trong số đó có thể đáp ứng được nhu cầu trên là WiMax. WiMAX chủ yếu cung cấp dịch vụ internet không dây với giá thành rẻ, tốc độ truyền cao kết nối đến các thiết bị đầu cuối trong một khoảng cách truyền lớn. Hiện nay, ở nước ta WiMAX đang được thử nghiệm ở tỉnh miền núi như: Lào Cai,Cao Bằng. Mặc dù có những khó khăn bước đầu, nhưng em tin với sự đầu tư đúng hướng của Đảng và nhà nước dành cho Wimax thì nó sẽ được phát triển ra toàn quốc. Tuy nhiên, việc triển khai hệ thống còn gặp nhiều khó khăn do nhiều nguyên nhân khách quan cũng như chủ quan. Vì vậy, em chọn đề tài “ Tìm hiểu công nghệ WiMAX ”. Trong giới hạn đồ án này, em đã tìm hiểu kĩ thuật và những khó khăn của công nghệ WiMAX khi áp dụng rộng rãi ở nước ta. Đồ án gồm có bốn chương: Chương 1: Tổng quan về hệ thống WiMAX. Chương 2: Các kĩ thuật sử dụng trong WiMAX Chương 3: Đặc điểm công nghệ WiMAX. Chương 4: Ứng dụng. Để hoàn thành đồ án này em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Quốc Trung và các thầy cô giáo trong Khoa Kĩ thuật – Công nghệ, trường đại học Qui Nhơn. Đồ án còn nhiều thiếu sót, mong các thầy cô và các bạn nhiệt tình góp ý để đồ án được hoàn thiện. Qui nhơn, tháng 6 năm 2009 Sinh viên Trần Thiện Tôn MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC CÁC BẢNG MỤC LỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WIMAX 13 1.1. WiMAX là gì? 13 1.2. Các chuẩn của WiMAX 16 1.2.1. Chuẩn IEEE 802.16-2001 16 1.2.2. Chuẩn IEEE 802.16a . 17 1.2.3. Chuẩn IEEE 802.16-2004 . 18 1.2.4. Chuẩn IEEE 802.16e . 18 1.3. Phổ WiMAX 19 1.3.1. Băng tần đăng ký . 19 1.3.2. Băng tần không dăng ký 20 1.3.3. Các băng tần được đề xuất cho WiMAX trên thế giới . 20 1.3.4. Các băng tần ở Việt Nam có khả năng dành cho WiMAX . 21 1.4. Truyền sóng 23 1.4.1. Công nghệ OFDM 24 1.4.2. Công nghệ OFDMA . 25 1.4.3. Điều chế thích nghi . 26 1.4.4. Công nghệ sửa lỗi . 27 1.4.5. Điều khiển công suất 27 1.4.6. Các công nghệ vô tuyến tiên tiến 27 1.5. So sánh WiMAX với WiFi và 3G. 28 1.5.1. WiFi 29 1.5.2. 3G 29 1.6. Kết luận 31 Chương 2: CÁC KĨ THUẬT SỬ DỤNG TRONG WiMAX 32 2.1. Kĩ thuật OFDM 32 2.1.1. Sự ảnh hưởng của môi trường đến việc truyền dẫn 32 2.1.2. Đa sóng mang . 32 2.1.3. Công nghệ OFDM với khả năng hạn chế nhiễu . 34 2.1.4. Sự trực giao (Orthogonal) 37 2.1.5. Trực giao miền tần số . 38 2.1.6. Tạo và thu OFDM . 39 2.1.7. Điều chế tải phụ . 39 2.1.8. Các sơ đồ điều chế 40 2.1.9. Khoảng bảo vệ (GUARD PERIOD) . 41 2.1.10. Bảo vệ chống lại ISI 42 2.1.11. Độ dịch Doppler 43 2.1.12. Tạo kí hiệu OFDM . 44 2.1.13. Mô tả kí hiệu OFDM . 45 2.1.14. Các thông số và tín hiệu được phát của kí hiệu OFDM 46 2.1.15. Cấu trúc khung . 48 2.2. Kĩ thuật OFDMA cho mạng WiMAX 49 2.2.1. Nguyên lý cơ bản 50 2.2.2. Những đặc tính vượt trội 50 2.2.3. Các giao thức OFDMA 51 2.2.4. Cấu trúc kí hiệu OFDMA và phân kênh con 53 2.2.5. OfDMA theo tỉ lệ (scalable) 55 2.2.6. Cấu trúc khung TDD . 56 2.2.7. Tổng quát về khung (Frame) 57 2.2.8. Các thành phần trong khung (Frame Parts) . 58 2.3. Kết luận chương 59 Chương 3: ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ WiMAX 60 3.1. WiMAX cố định – IEEE 802.16d-2004 60 3.1.1. Lớp MAC . 60 3.1.2. Lớp PHY 69 3.2. WiMAX di động – IEEE 802.16e- 2005 75 3.2.1. Lớp PHY . 75 3.2.2. Lớp MAC 81 3.3. Kết luận chương 86 Chương 4: ỨNG DỤNG .87 4.1. Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế mạng WiMAX 87 4.1.1. Mô hình triển khai WiMAX với các yêu cầu truy cập di đông . 87 4.1.2. Mô hình triển khai WiMAX với các yêu cầu truy cập cố định . 88 4.1.3. Các vấn đề kĩ thuật cần quan tâm khi thiết kế và triển khai mạng WiMAX . 90 4.2. Tình hình ứng dụng WiMAX ở Việt Nam 115 4.2.1. Ưu điểm 115 4.2.2. Thách thức 116 4.2.3. Tình hình thực tế 118 4.3. Xu hướng của WiMAX trong thời gian tới trên qui mô thế giới 126 4.4.Tiềm năng cho WiMAX ở Việt Nam 128 4.4.1.WiMAX cố định 128 4.4.2.WiMAX di động 128 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO

doc134 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 24/04/2013 | Lượt xem: 5021 | Lượt tải: 37download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tìm hiểu công nghệ WiMAX, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bị ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh) hoạt động trong khu vực tất cả các kênh con sẵn có, có nghĩa là được hoạt động trên tất cả các kênh con sẵn có. Còn đối với người dùng ở đường biên mỗi cell chỉ hoạt động trên vùng chỉ có một phần của tất cả các kênh con sẵn có. Sự phân đoạn kênh các kênh con được cấp phát sao cho các đường biên của các cell liền kế sẽ hoạt động trên các tập hợp các kênh con khác nhau.Sự phân đoạn tái sử dụng tần số trong Mobile wimax dựa trên ưu điểm là các user phát trên các kênh con mà không phát trên toàn bộ kênh như 3G. Trong hình dưới: F1, F2 và F3 biểu thị các tập kênh con khác nhau trong cùng một kênh tần số.Còn F = F1 + F2 + F3 là toàn bộ các kênh con được cấp cho người sử dụng ở trung tâm của cell. Hình 4.6 thể hiện phân đoạn tần số trong 1 cell. Hình 4.6: Phân đoạn tần số trong một cell Với cấu hình như vậy, một mẫu sử dụng lại tần số đủ tải sẽ được duy trì cho người dùng ở trung tâm để tối đa hiệu suất phổ và sử dụng lại tần số một phần được hực hiện cho các thuê bao ở đường biên để đảm bảo thông lượng và chất lượng kết nối. Kế hoạch sử dụng lại kênh con có thể được tối ưu theo cell trên cơ sở tải mạng và tình trạng nhiễu khung. Do vậy tất cả các cell có thể hoạt động trên cùng kênh tần số mà không cần hoạch định tần số. Quá trình này liên quan tới việc khi có một hệ số sử dụng lại của 1 - đôi khi được gọi là "reuse-1" hoặc "universal frequency reuse" - và rất phổ biến với các nhà cung cấp dịch vụ mạng ngày nay bởi vì từ khi nó sẽ giảm thiểu các nhu cầu đối với việc hoạch định vô tuyến của mạng cụ thể. Chuẩn WiMAX di động cũng cung cấp khả năng phân chia trực giao các nguồn tài nguyên trong 1 cell đồng thời vẫn định vị ngẫu nhiên các sóng mang con giữa các cell. Phân chia trực giao trong cell đảm bảo rằng hiện tượng nhiễu giữa các sector gần nhau là rất ít hoặc không xảy ra, trong khi hiện tượng định vị các sóng mang con giữa các cell đảm bảo rằng hiện tượng chồng chéo giữa các sóng mang con được sử dụng trong các thuê bao cụ thể tại các cell liền kề là rất ít. Điều này làm giảm khả năng nhiễu giữa các cell và cho phép các kết nối vô tuyến hoạt động với hiệu quả điều chế cao hơn, dẫn đến thông lượng dữ liệu cao hơn. Hình 4.7 thể hiện phân đoạn tái sử dụng tần số trong một site gồm 3 cell. Hình 4.7: Phân đoạn tái sử dụng tần số trong một site gồm 3 cell 4.1.3.5 Anten và các công nghệ nâng cao 4.1.3.5.1 Đặc tính định hướng của Anten. Việc lựa chọn anten ảnh hưởng lớn tới công suất và độ bao phủ của các hệ thống không dây cố định. Sự lựa chọn này được dựa trên tần số hiệu dụng (efficitent frequency), dải thông và các đặc tính định hướng của anten. Đối với người thiết kế hệ thống, các đặc tính quan trọng nhất của anten là mô hình phát xạ (radiation pattern), đặc tính định hướng (directivity), và hệ số tăng ích (gain). Ngoài ra, dải thông (bandwidth) và độ phân cực (polarization) của anten cũng cần được xem xét khi thiết kế hệ thống. 4.1.3.5.2 Vùng phủ sóng của anten trạm gốc Một mạng điểm – đa điểm (PMP) bao gồm nhiều vùng phủ sóng trạm gốc, mỗi vùng kết nối tới nhiều CPE. Trong trạm gốc, mỗi anten khu vực phục vụ cho một vùng phủ sóng theo một hướng nhất định nào đó. Anten khu vực (sector antens): là anten có tính định hướng với góc mở của anten thay đổi từ 150 đến 3600. Góc mở của anten phụ thuộc vào cả hai yếu tố: vùng dịch vụ và dung lượng yêu cầu của hệ thống. Vùng phủ sóng của Sector Antenna được chỉ ra trong hình 4.8: Hình 4.8: Vùng phủ sóng của Sector Antenna Anten đẳng hướng: Trường sóng bức xạ của Anten ra mọi hướng là như nhau. Một trạm gốc chỉ sử dụng một anten vô hướng omni (góc mở 3600) (omnidirectional anten) sẽ có dung lượng chỉ bằng 1/4 hệ thống sử dụng 4 anten khu vực, mỗi anten có góc mở 900. Hình 4.9 thể hiện vùng phủ sóng của một Omni Antenna. Hình 4.9: Vùng phủ sóng của Omni Antenna Loại anten được dùng trong anten khu vực phụ thuộc vào băng tần số được sử dụng. Tại dải tần nhỏ hơn 10 GHz, anten khu vực thường sử dụng thành mạng anten lưỡng cực hoặc khe, trong cả hai loại cấu hình tuyến tính hay hai chiều. 4.1.3.5.3 Anten của CPE Loại anten của CPE phụ thuộc vào khả năng truyền NLOS của hệ thống. Trong mạng FBWA truyền trong tầm nhìn thẳng LOS, anten của CPE có tính định hướng cao và được đặt ngoài trời bởi một kỹ thuật viên chuyên nghiệp (vì nó đòi hỏi công đoạn tinh chỉnh hướng tính của anten tương đối phúc tạp mà không phải kỹ thuật viên nào cũng có thể làm được). Trong hệ thống NLOS, góc mở của các anten của CPE thường lớn, và trong trường hợp này người ta thường dùng anten Omni-directional. Hình 4.10 và 4.11 là hai loại anten khác nhau của CPE. Hình 4.10: CPE với Anten tích hợp bên trong Hình 4.11: CPE với Anten ngoài 4.1.3.5.4 Các công nghệ Anten nâng cao Hệ thống Anten thông minh có liên quan tới loại công nghệ Anten được thiết kế để tăng cường độ tín hiệu nhận được trong mạng truy cập không dây. Mục đích là để làm tăng CINR (carrier-to-interference plus noise ratio). Sử dụng công nghệ Anten thông minh có thể vừa làm tăng cường độ tín hiệu nhận được và làm giảm mức độ nhiễu để tăng phần lớn công dụng trong một mạng giao tiếp di động. Tạo chùm tia (Beam-Forming) Việc truyền phát các tín hiệu đi từ nhiều ăngten ở các pha cân bằng cụ thể có thể được sử dụng để tạo chùm tia hẹp hơn. Hiện tượng này gọi là beam forming. Beam-forming mang đến các cải tiến đáng kể trong ngân sách đường kết nối theo cả 2 hướng uplink và downlink bằng cách tăng độ lợi của Anten, ngoài ra để làm giảm sự suy giảm cường độ tín hiệu do tác động bởi nhiễu. Beam-forming yêu cầu thông tin về vị trí của thuê bao đặc biệt là đối với thuê bao đang di chuyển với tốc độ lớn. Tuy nhiên, theo số liệu thống kê mạng cellular, đa số thuê bao hoặc không chuyển động, hoặc chuyển động với tốc độ chậm, vì thế beam-forming mang đến các lợi ích quan trọng cho hầu hết các mô hình sử dụng. Công nghệ tạo chùm tia đơn được thể hiện trong hình 4.12: Hình 4.12: Công nghệ tạo chùm tia đơn Ví dụ, cấu hình beam-forming gồm 4 ăngten có thể hỗ trợ tăng cường tín hiệu có độ lợi 6dB trong khi vẫn cải tiến được tín hiệu truyền phát bị suy giảm. Kết quả là Beam-forming đem lại khả năng mở rộng hơn, thông lượng cao hơn và là tăng khả năng phủ sóng trong nhà (indoor). Với số lượng trạm gốc ít hơn để đạt được một dung lượng cụ thể trong môt hệ thống, beam-forming có thể tiết kiệm 50% chi phí đầu tư vốn và 30% chi phí vận hành. Công nghệ Anten thông minh Beam forming được hợp nhất trong thông số kỹ thuật WiMAX di động để tăng dung lượng hệ thống và tính năng trong các mạng di động băng thông rộng. Mã hoá không gian-thời gian Mã hoá không gian- thời gian (STC - Space-time coding) là kỹ thuật thực hiện phân tập truyền phát (transmission diversity). Wimax di động sử dụng kỹ thuật phân tập truyền phát trên đường downlink để phân tập từng phần nhằm tăng cường chất lượng tín hiệu truyền đến một thuê bao cụ thể nằm tại bất cứ điểm nào trong dải chùm tia anten phát ra. Mặc dù cung cấp độ lợi tín hiệu thấp hơn beam-forming nhưng đối với người sử dụng di động thì sự phân tập truyền phát càng cần thiết hơn bởi vì nó không yêu cầu các kiến thức hiểu biết trước về đặc tính đường dẫn của kênh tần số cụ thể của một thuê bao. Công nghệ STC, được biết đến như Alamouti Code, được công bố vào năm 1998 và nó hợp nhất với chuẩn WiMAX. Hình 4.13: Mã hóa không gian – thời gian Space time BS ánh xạ và đánh giá kênh MISO (2 anten phía BS, 1 anten phía SU) tại phía phát tạo phân tập trên đường truyền, ổn định hệ thống và giảm fading từ 5 – 10 dB tùy thuộc vào môi trường truyền sóng. Ghép kênh không gian (Spactial Multiplexing) Công nghệ này hỗ trợ ghép kênh không gian để tận dụng tốc độ đỉnh cao hơn và tăng thông lượng. Nhờ ghép kênh không gian, nhiều luồng sẽ được truyền trên hệ thống nhiều anten. Nếu phía thu cũng có hệ thống nhiều anten, nó có thể phân tách các luồng khác nhau để đạt được thông lượng cao hơn so với các hệ thống đơn anten. Một trong những công nghệ đó là công nghệ MIMO (Multi In Multi Out). Công nghệ đa cổng vào ra (MIMO) miêu tả các hệ thống sử dụng nhiều hơn 1 radio và hệ thống Anten tại một điểm cuối của đường kết nối không dây. Trước đây, chi phí để kết hợp nhiều anten và các radio trong một đầu cuối khách hàng là rất cao. Các cải tiến gần đây trong công nghệ tích hợp và triển khai quy mô nhỏ cho hệ thống vô tuyến làm tăng tính khả thi và chi phí hiệu quả. Phối hợp nhiều tín hiệu nhận được sẽ đạt được các lợi ích tức thời khi tăng cường độ tín hiệu nhận được, tuy nhiên công nghệ MIMO cũng cho phép truyền phát các luồng dữ liệu song song để đạt được thông lượng lớn hơn. Trong hệ thống Điểm-Đa điểm sử dụng MIMO, mỗi Anten trạm gốc phát đi luồng dữ liệu khác nhau và mỗi thiết bị đầu cuối khách hàng nhận nhiều thành phần của tín hiệu phát khác nhau với mỗi Anten thiết bị thuê bao khách hàng được minh hoạ trong hình 4.14 dưới đây. Hình 4.14: Hệ thống Anten MIMO Bằng cách sử dụng thuật toán thích hợp, thiết bị đầu cuối khách hàng có thể phân chia và giải mã các luồng dữ liệu nhận được trong cùng một lúc. Ví dụ, trong một MIMO 2x2 (tức là gồm 2 phần tử phát và 2 phần tử thu), với hệ thống Điểm - Điểm 2 phân cực, các tần số cấp cho carrier có thể được sử dụng 2 lần , làm tăng tốc độ truyền dữ liệu gấp 2 lần, SM đã tăng tốc độ lên gấp đôi nhờ sử dụng 2 luồng số liệu. Ở đường lên (UL), mỗi người dùng chỉ có một anten phát, 2 người dùng có thể truyền cùng với nhau trong cùng một khe thời gian giống như hai luồng được ghép kênh không gian từ hai anten của cùng một người dùng. Quá trình như vậy gọi là UL hợp tác SM. Nhiều anten phát MS phát cùng 1 lúc tạo thành hệ thống nhiều anten ảo,làm tăng dung lượng mạng. Bảng 4.2 dưới đây tổng kết tốc độ dữ liệu đỉnh lý thuyết với các tỉ lệ DL/UL khác nhau giả định băng thông kênh la 10MHz, độ rộng khung là 5ms gồm 44 biểu trưng dữ liệu OFDM (trong tổng số 48 biểu trưng OFDM) và kênh con hoá kiểu PUSC. Bảng 4.2 Tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO Tỷ số DL/UL 1:0 3:1 2:1 3:2 1:1 0:1 Tỷ lệ tối đa user (Mbps) SIMO (1 x 2) DL 31.68 23.04 20.16 18.72 15.84 0 Tỷ lệ tối đa user (Mbps) SIMO (1 x 2) UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 17.11 Tỷ lệ tối đa user (Mbps) MIMO (2 x 2) DL 63.36 46.08 40.32 37.44 31.68 0 Tỷ lệ tối đa user (Mbps) MIMO (2 x 2) UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 16.11 Tỷ lệ tối đa sector (Mbps) SIMO (1 x 2) DL 31.68 23.04 20.16 18.72 15.84 0 Tỷ lệ tối đa sector (Mbps) SIMO (1 x 2) UL 0 4.03 5.04 6.05 7.06 14.11 Tỷ lệ tối đa sector (Mbps) MIMO (2 x 2) DL 63.36 46.08 40.32 37.44 31.6 0 Tỷ lệ tối đa sector (Mbps) MIMO (2 x 2) UL 0 8.06 10.08 12.10 14.12 28.22 Tốc độ dữ liệu đỉnh tối đa hướng xuống (DL) là 63.36 Mbps khi tất cả biểu trưng dữ liệu chỉ dành cho hướng xuống (DL). Với đường lên UL hợp tác SM, tốc độ dữ liệu đỉnh sector UL được nhân đôi trong khi tốc độ dữ liệu đỉnh người dùng không đổi. Tốc độ dữ liệu đỉnh người dùng hướng lên và tốc độ dữ liệu đỉnh sector lần lượt là 14.11 Mbps và 28.22 Mbps khi tất cả các biểu trưng dữ liệu chỉ dành cho hướng lên (UL). Bằng cách áp dụng các tỉ lệ DL/UL khác nhau, băng thông có thể được điều chỉnh giữa DL và UL để cung cấp các mẫu lưu lượng khác nhau. Chuẩn Wimax hỗ trợ tỉ số DL/UL trong phạm vi từ 3:1 đến 1:1 để cung cấp các chuẩn lưu lượng khác nhau. Chuẩn Wimax di động bao gồm công nghệ mã hoá MIMO cho tới 4 Anten tại mỗi điểm cuối đường kết nối, (4x4 MIMO) được thể hiện trong hình 4.15 dưới đây. Hình 4.15: Hệ thống Anten MIMO 4x4 Lựa chọn MIMO thích nghi WiMAX di động hỗ trợ khả năng chuyển đổi lựa chọn thích nghi để khai thác tối đa lợi ích của các công nghệ anten thông minh trong các tình trạng kênh truyền khác nhau. Ví dụ, SM cải thiện thông lượng đỉnh. Mặc dù, điều kiện kênh không tốt, tỉ lệ lỗi gói tin PER có thể cao và do vậy vùng phủ sóng với tỉ lệ PER yêu cầu sẽ bị hạn chế. Còn STC theo 1 cách khác sẽ cung cấp khả năng phủ sóng rộng bất chấp tình trạng kênh truyền nhưng lại không cải thiện được tốc độ dữ liệu gói. WiMAX di động còn hỗ trợ lựa chọn MIMO thích nghi (Adaptive MIMO Switching – AMS) giữa các chế độ đa MIMO để sử dụng tối đa hiệu suất phổ mà vùng phủ sóng không bị giảm. Hình 4.16 chỉ ra cấu trúc hỗ trợ các đặc tính anten thông minh. Hình 4.16: Chuyển mạch thích ứng cho Anten thông minh 4.1.3.6 Quản lý sự di động (Đối với ứng dụng Mobile WiMAX) Nguồn năng lượng và chuyển giao là hai vấn đề then chốt cho ứng dụng di động. Mobile WiMAX hỗ trợ Chế độ Ngủ (Sleep Mode) và chế độ rỗi (Idle Mode) để nguồn của trạm MS hoạt động hiệu quả. Mobile WiMAX cũng hỗ trợ chuyển giao liền mạch khi MS chuyển từ một BS này sang một BS khác với tốc độ di chuyển mà không bị ngắt kết nối. Quản lý nguồn năng lượng Mobile WiMAX hỗ trợ hai chế độ sử dụng nguồn hiệu quả - Sleep Mode và Idle Mode. - Sleep Mode là trạng thái mà mà MS ở trong giai đoạn trước khi có bất cứ trao đổi thông tin gì với trạm gốc qua giao diện vô tuyến. Nhìn từ phía trạm gốc, những giai đoạn này có đặc điểm là không khả dụng với MS cho cả hướng xuống (DL) hay hướng lên (UL). Chế độ Sleep Mode cho phép MS tối thiểu năng lượng tiêu thụ và tối thiểu tài nguyên vô tuyến của trạm gốc. Chế độ Sleep Mode cũng cung cấp khả năng linh hoạt cho MS để dò các trạm gốc khác để thu thập thông tin hỗ trợ chuyển giao (handoff) trong chế độ Sleep Mode. - Idle Mode cung cấp một cơ chế cho MS để sẵn sang nhận các tin quảng bá hướng xuống(UL) một cách định kì mà không cần đăng kí với một trạm gốc xác định nào khi MS di chuyển trong một môi trường có đường truyền vô tuyến được phủ sóng bởi nhiều trạm gốc. Chế độ Idle Mode làm lợi cho MS bằng cách loại bỏ yêu cầu chuyển giao(handoff) và các hoạt động bình thường khác, làm lợi cho mạng và trạm gốc bằng cách loại bỏ giao diện vô tuyến và lưu lượng chuyển giao(handoff) của từ các MS không hoạt động trong khi vẫn cung cấp một phương pháp đơn giản để báo cho MS về lưu lượng DL đang xử lý. Chuyển giao Có ba phương pháp chuyển giao được chuẩn 802.16e hỗ trợ - Chuyển giao cứng (Hard Handoff – HHO), Chuyển trạm gốc nhanh (Fast Base Station Switching – FBSS) và Chuyển giao phân tập vĩ mô (Macro Diversity Handover – MDHO). - Hard Handoff - đây là chức năng chuyển vùng dạng “phá vỡ trước khi thực hiện” "break before make" khi các thiết bị đầu cuối khách hàng không kết nối với bất kỳ trạm gốc nào trước khi kết nối với trạm gốc tiếp theo. - FBSS- mạng chuyển vùng thuê bao giữa các trạm gốc trong khi vẫn duy trì sự kết nối mạng lõi với trạm gốc. - MDHO(Macro-diversity handover) – thuê bao duy trì một kết nối với đồng thời 2 hay nhiều trạm gốc để tạo sự chuyển vùng không bị gián đoạn với chất lượng kết cao nhất. Trong đó, chuyển giao HHO là bắt buộc còn FBSS và MDHO là hai chế độ tuỳ chọn. Diễn đàn Wimax đã phát triển một vài công nghệ chuyển giao cứng rất thích cực trên nền tảng chuẩn 802.16e. Những cải tiến này được phát triển với mục đích giữ cho trễ chuyển giao lớp 2 ít hơn 50 ms. Tại chế độ chuyển giao cứng HHO, MS chỉ duy trì kết nối với chỉ một BS duy nhất trong cùng một thời điểm. Kết nối của MS với trạm BS cũ sẽ được phá vỡ trước khi kết nối mới được thiết lập. Chuyển giao được thực hiện sau khi cường độ tín hiệu ở các cell kế cận vượt quá cường độ tín hiệu tại cell hiện thời. Phần ranh giới giữa các cell được coi như là nơi có sự chuyển giao cứng xảy ra. Hình 4.17 thể hiện mức tín hiệu khi chuyển giao cứng HHO Hình 4.17: Chuyển giao cứng HHO Khi được hỗ trợ FBSS, MS và BS duy trì một danh sách các BS mà liên quan đến FBSS với MS. Tập này gọi là một tập tích cực (Set Active). Trong FBSS, MS tiếp tục theo dõi các trạm gốc trong tập Active Set. Khi hoạt động trong FBSS, MS chỉ trao đổi với Anchor BS cho các bản tin đường lên và đường xuống chứa các kết nối lưu lượng và quản lý. Việc chuyển từ một Anchor BS đến trạm khác (chẳng hạn chuyển giao BS) được thực hiện mà không cần có sự hiện diện của các bản tin báo hiệu HO. Các thủ tục cập nhật “mỏ neo” được thực hiện bởi cường độ tín hiệu giữa trạm gốc phục vụ thông qua kênh CQI. Một chuyển giao FBSS bắt đầu một quyết định dựa trên MS nhận hoặc phát dữ liệu từ trạm anchor BS mà nó có thể được thay đổi trong tập tích cực. MS dò tìm các BS lân cận và lựa chọn trạm nào thích hợp nhất trong tập tích cực. Hình 4.18 mô tả việc một MS chuyển giao trạm gốc nhanh. Hình 4.18: Chuyển trạm gốc nhanh (FBSS) MS gửi báo cáo cho BS được chọn và thủ tục cập nhật tập tích cực được thực hiện bởi BS và MS. MS tiếp tục theo dõi cường độ tín hiệu của các BS trong tập tích cực và lựa chọn một BS để trở thành anchor BS. MS gửi báo cáo đến BS lựa chọn trên kênh CQICH hoặc MS khởi tạo bản tin yêu cầu HO. Một yêu cầu quan trọng của FBSS là dữ liệu sẽ được truyền đồng thời đến tất cả các phần tử của tập các BS hoạt động sẵn sang phục vụ MS. Đối với các MS và BS hỗ trợ MDHO, MS và BS duy trì một tập các BS hoạt động mà có chế độ MDHO với MS, được gọi là tập phân tập (Diversity Set) . Tập này được định nghĩa cho mỗi MS ở trong mạng. Trong số các BS của tập các trạm gốc hoạt động, một BS mỏ neo được định nghĩa. Chế độ thông thường để hoạt động chính là một trường hợp cụ thể của MDHO với tập các trạm gốc hoạt động chỉ gồm một BS đơn lẻ. Khi hoạt động trong chế độ MDHO, MS trao đổi với tất cả BS trong tập các trạm gốc hoạt động thông qua các bản tin đơn hướng cả hướng lên và hướng xuống. Một phiên MDHO bắt đầu khi một MS quyết định truyền và nhận lưu lượng và bản tin đơn hướng từ nhiều BS trong cùng khoảng thời gian. Hình 4.19 mô tả việc một MS chuyển giao phân tập. Hình 4.19: Chuyển giao phân tập MDHO Đối với MDHO đường xuống, có hai hoặc nhiều hơn BS cung cấp khả năng truyền đồng bộ cho dữ liệu đường xuống MS và như vậy kết hợp phân tập được thực hiện ở MS. Đối với đường lên MDHO, việc truyền dẫn từ MS được thu bởi nhiều BS ở đó thông tin phân tập lựa chọn nhận được thực hiện. Trạm BS cũng có thể nhận được tín hiệu kết nối giữa các MS với các trạm BS khác, tuy nhiên khi đó cấp độ cường độ tín hiệu không đủ để được coi như là một BS kế cận. 4.1.3.7 Trung tâm quản lý Trung tâm quản lí là nơi bắt buộc phải có đối với các các mạng nói chung và WiMAX nói riêng. Các WiMAX BS sẽ được kết nối về một điểm tập trung duy nhất. Và các trung tâm quản lý sẽ được hình thành tại những điểm tập kết này. Trung tâm quản lí là nơi làm nhiệm vụ giao tiếp giữa mạng WiMAX và các mạng khác, nơi kiểm soát thông tin truyền trong mạng WiMAX, nơi kiểm tra các trạm WiMAX SS,… Trung tâm quản lý được mô tả như hình 4.20: Hình 4.20: Trung tâm quản lý mạng WiMAX Về cơ bản, trung tâm quản lý cần có các thành phần sau: Hệ thống tiếp nhận kết nối: đảm nhận vai trò kết nối trung tâm quản lý và tất cả các BS. Ngoài ra, hệ thống này còn phải hỗ trợ giao diện LAN để kết nối với các thành phần còn lại trong trung tâm quản lý. Subscriber Gateway: cửa ngõ dành cho thuê bao. Nhiệm vụ chính của nó là quản lý tất cả thông tin về thuê bao. Việc chứng thực người dùng hay tính cước khai thác Internet đều phải thông qua Gateway này. Chính vì lẽ đó, Subcriber Gateway luôn được dặt tại cửa ngõ liên thông Internet duy nhất của toàn hệ thống cho từng miền. Với đặc thù này, Cisco Building Broadband Service Manager (BBSM) là một sự lựa chọn lý tưởng cho vai trò của một Subcriber Gateway. BBSM sẽ kết nối với hệ thống tiếp nhận kết nối qua giao diện LAN để tiếp nhận các yêu cầu của thuê bao từ xa gửi về. Từ đó, nó sẽ thực thi nhiệm vụ của mình để cho phép hoặc không cho phép khách hàng thuê bao được đi ra Internet, hay ghi nhận thông tin cho việc tính cước đối với các khách hàng này. Hệ thống Firewall: có nhiệm vụ chính là bảo vệ cho trung tâm quản lý nói riêng và toàn bộ hệ thống WiMAX cục bộ cho từng miền nói chung. Vì toàn hệ thống chỉ sử dụng một cửa ngõ đi Internet duy nhất nên hệ thống Firewall tại đây đòi hỏi phải có thông lượng khá tốt, hoạt động hiệu quả và ổn định. Đối với những đòi hỏi đặc thù như vậy Cisco PIX Firewall thường là một sự lựa chọn tốt cho nhà cung cấp dịch vụ. Hệ thống máy chủ chức năng: bao gồm Radius server, Bulling Server, DBMS server và các LAN server khác. Mỗi máy chủ sẽ đảm nhiệm vai trò của một chức năng đặc thù. Tuy nhiên, việc kết hợp chúng lại với nhau trong một hệ thống của trung tâm quản lý sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ quản lý người dùng đầu cuối của mình một cách chặt chẽ và hiệu quả về mặt cước phí, mô hình này cũng cho phép dịch vụ WiMAX cung cấp đa dạng hình thức tính cước cho người dùng đầu cuối, một cách tương tự như các dịch vụ VNN1260,1269 đã có từ lâu. 4.1.3.8 Sơ đồ kết nối mạng WiMAX Hình vẽ 4.21 mô tả sơ đồ kết nối của mạng WiMAX: Hình 4.21: Sơ đồ kết nối của mạng WiMAX Trong mô hình tổ chức logic như hình vẽ trên chúng ta có thể chia mạng WiMAX thành 3 phân khúc kết nối: Phân khúc kết nối với khách hàng (Access): các trạm gốc BS phát sóng WiMAX tới các thuê bao khách hàng SS. .- Phân khúc kết nối từ BS về Bộ tập trung (backhaul): Kết nối các trạm gốc WiMAX về bộ tập trung tại bưu điện trung tâm của các tỉnh. - Phân khúc kết nối từ bộ tập trung về hệ thống Server (backbone): kết nối tín hiệu từ các bộ tập trung về trung tâm quản lý. Kết nối này dựa trên hạ tầng mạng hiện có của VNPT. Hiện nay, VNPT đã có mạng cáp quang với tốc độ lên đến nhiều Gbps kết nối với các bưu điện tỉnh với nhau, giữa bưu điện tỉnh với trung tâm vùng đặt tại Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Các trung tâm miền này lại nối với nhau thông qua hệ thống đường trục quốc gia lên tới hàng chục Gbps. Hạ tầng cáp quang này đủ lớn để có thể chạy thêm dịch vụ WiMAX, kết nối các trạm BS về trung tâm quản lý và không có gì đặc biệt. Điều chúng ta quan tâm nhất trong phần này đó là kết nối backhaul. Như đã chỉ ra trong hình vẽ trên, tùy thuộc vào điều kiện cơ sở hạ tầng nơi đặt BS mà chúng ta sẽ lựa chọn một trong 4 phương thức kết nối Backhaul khác nhau: Kết nối backhaul bằng mạng cáp: khi mà điểm đặt BS có sẵn mạng cáp quang kéo từ bưu điện trung tâm tới chân BS hoặc khoảng cách từ BS tới bưu điện trung tâm ngắn, chi phí kéo cáp là không cao. Với băng thông yêu cầu lớn, mạng cáp được khuyến nghị sử dụng là cáp quang. - Kết nối backhaul bằng viba: nếu BS được lắp ngay tại điểm cao của trạm Viba thì đây là lựa chọn tối ưu, hoặc là BS đặt ở một vùng sâu vùng xa mà gần đó có trạm vi ba, và việc dựng thêm trạm vi ba để kết nối backaul cho WiMAX là không lớn. - Kết nối backhaul bằng chính WiMAX: công nghệ WiMAX cố định có thể được khuyến nghị để dùng làm backhaul cho các trạm gốc của Mobile WiMAX. Khi đó hai kết nối WiMAX backhaul và access phải chạy trên các tần số khác nhau. Kết nối backhaul bằng vệ tinh: đây là lựa chọn tối ưu và gần như là duy nhất cho các vùng sâu, vùng xa, hải đảo,…những nơi mà việc triển khai backhaul bằng ba phương pháp trên là không thể thực hiện, hoặc có thể thực hiện nhưng với chi phí vô cùng lớn để triển khai, vận hành và bảo dưỡng . 4.2. Tình hình ứng dụng WiMAX ở Việt Nam 4.2.1. Ưu điểm Đất nước Việt Nam có địa hình và vị trí địa lý thích hợp với triển khai và khai thác dịch vụ băng rộng trên nền tảng công nghệ WiMAX. Với địa hình nhiều sơn địa ở các vùng xa, vùng cao, với chiều dài đất nước kéo dài và nhỏ hẹp việc triển khai các hình thức truyền dẫn hữu tuyến chưa phải là giải pháp tối ưu, có những đặc điểm mà hữu tuyến chưa đáp ứng được thì vô tuyên mà điển hình là WiMAX lại đáp ứng được và hơn nữa còn tỏ ra rất phù hợp. Tiếp đến ta phải kể đến thị trường sử dụng internet và các thiết bị di động tại Việt Nam là rất có tiềm năng và có khả năng kinh doanh cao. Hơn nữa theo đánh giá của các nhà chuyên gia thì WiMAX là công nghệ rất phù hợp với các nước đang phát triển như Việt Nam, lấy ví dụ như Pakistan, Thái Lan hay Banglades… 4.2.2. Thách thức Những trở ngại chính để triển khai Wimax ở Việt Nam Thứ nhất là về băng tần. Chúng ta sẽ phải đợi những “ông lớn” trên thế giới triển khai trước rồi mới vào Việt Nam. Thứ hai, mặc dù công nghệ hứa hẹn vậy nhưng rất có thể các công ty viễn thông liên lạc hẳn sẽ ngần ngại trong việc triển khai Wimax vì lo ngại sẽ gây thất thu cho các dịch vụ SMS và voice. Và cuối cùng, thách thức lớn nhất của Wimax là việc đã bị các đối thủ đi trước chiếm hết thị phần. Xét về mặt khác, công nghệ WiMAX rất ưu việt nhưng vẫn có không ít những khó khăn khác. Đó là giá cả thiết bị đầu cuối hiện còn đắt; có số lượng hạn chế các nhà sản xuất các thiết bị đầu cuối; việc chuẩn hoá thiết bị khó đồng nhất do khả năng mềm dẻo; linh hoạt (flexibility) của WiMAX. Bên cạnh đó, do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần nghiên cứu cụ thể. WiMAX là một giải pháp tuyệt vời về mặt công nghệ kết nối nhưng sẽ cần một chi phí lớn phải bỏ ra để phát triển hạ tầng cho một hệ thống mới trong khi hệ thống cũ vẫn còn chưa được sử dụng hết. Quả thực, nếu phải đầu tư một khoản kinh phí để triển khai WiMAX trên một quy mô lớn trong khi công nghệ 3G vẫn là tiềm năng chưa khai thác hết thì chắc chắn các công ty viễn thông sẽ phải tính toán và cân nhắc hết sức kỹ lưỡng trước khi bỏ tiền đầu tư cho việc phát triển dịch vụ này. Thực tế triển khai WiMAX tai Lào Cai bên cạnh những tín hiệu tích cực thì quá trình thử nghiệm cũng đã xuất hiện những dấu hiệu không mấy khả quan. Dù kỳ vọng lớn vào Wimax, song kiểm tra trực tiếp tại 3 điểm thu sóng thì kết quả lại chưa như mong muốn. - Điểm thu sóng tại trạm Viba Cam Đường, cách trạm phát 9,5 km, máy thu chỉ hiện 3/9 vạch sóng, dù điểm thu ở vị trí tương đối cao, không bị che chắn. - Điểm thu ngay trong thị xã Lào Cai, cách trạm phát sóng trung tâm 3 km, bị cây xanh che chắn, đặt máy thu trên mái nhà thu được 4 vạch sóng. Trường hợp đặt máy thu dưới đất thì chỉ thu được 2 vạch sóng. - Tại nhà nghỉ của Bưu điện tỉnh Lào Cai, cách trạm phát trung tâm 3,2 km, nếu đặt đúng hướng có thể thu được đến 5 vạch sóng. Tuy nhiên, các chuyên gia Viện KHKT bưu điện trực tiếp đi đo, đánh giá hệ thống, nhận thấy: Trong điều kiện thời tiết bình thường, sóng phát từ trạm phản xạ vào các vật cản trước khi đến đầu thu, ăng ten định hướng mới thu được. Từ đó có thể kết luận, sóng Wimax không ổn định, phụ thuộc nhiều vào biến động của vật cản, thời tiết… Trong 19 điểm thu sóng Wimax ngày đầu tiên thì một điểm không thu được sóng như tính toán và đã phải chuyển sang địa điểm khác. Theo các chuyên gia viễn thông, cần cân nhắc, lưu ý đặc biệt việc thu sóng phản xạ Wimax trước khi triển khai rộng, nhất là tại các thành phố lớn vật cản liên tục thay đổi. Khi một công nghệ mới ra đời, luôn có những ý kiến khác nhau về công nghệ đó và WiMax cũng không phải là một ngoại lệ. Với những tính năng ưu việt và khả năng ứng dụng to lớn WiMax đã mau chóng giành được sự quan tâm đặc biệt của các nhà sản xuất thiết bị, các tổ chức, các doanh nghiệp và cả cá nhân. Song cũng không ít người còn tỏ ra hoài nghi về công nghệ này và cũng như khả năng của nó sẽ làm thay đổi dịch vụ kết nối mạng Internet trong tương lai và những lý do của sự hoài nghi. Trước hết về mặt kĩ thuật WiMax còn có một số nhược điểm sau: - Về mặt dải tần mà WiMax sử dụng không tương thích tại mọi quốc gia điều này sẽ hạn chế khả năng phổ biến của WiMax tại những quốc gia này. - Vấn đề bảo mật của WiMax được đánh giá là còn rất nhiều lỗ hổng do đó đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải mau chóng giải quyết vấn đề này. - Về chuẩn của WiMax cũng rất đáng nói tới bởi vì WiMax là một chuẩn công nghệ nhưng lại chưa được chuẩn hoá ''Hiện tại thì WiMax đang sử dụng tới 10 công nghệ khác nhau và có tới 3 dạng nền cơ sở chưa thể liên thông tương thích''. - Về khía cạnh kinh nghiệm thì dự án WiMax vẫn chưa thực sự hứa hẹn gì nhiều, chính điều này khiến các giới kim doanh tỏ ra nản lòng. Đặc biệt, hiện nay thời gian kết thúc giai đoạn thử nghiệm sắp hết mà tín hiệu thu chưa thực sự ổn định là một câu hỏi lớn cần được những người triển khai dự án xem xét. - Về mặt thị trường thì WiMax còn phải chịu sự cạnh tranh mạnh mẽ với các công nghệ khác như : Wi-Fi một công nghệ đã trở nên phổ biến đối với các nước phát triển, kết nối Internet có dây dẫn như DSL, của mạng điện thoại di động vốn đang phát triển một cách hết sức năng động và các công nghệ thay thế khác như mạng đô thị của các nước châu Âu hay công nghệ HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) dành cho điện thoại di động. Khi câu hỏi về giá của những thiết bị phục vụ cho việc triển khai, lắp đặt Wimax còn đang bỏ ngỏ, thì nhiều người đã băn khoăn về vấn đề “Tần số chuẩn cho Wimax”. Bởi lẽ, những dải tần chuẩn Wimax không thể cấp cho quá nhiều người.. Không ai có thể phủ nhận dự án triển khai Wimax tại Lào Cai là một dự án mang tính xã hội cao, hứa hẹn làm thay đổi cuộc sống cho những người dân miền núi, vùng cao Việt Nam, tạo điều kiện cho họ được tiếp xúc với công nghệ mới. Tuy nhiên, triển khai thế nào cho hiệu quả, cho phù hợp với nhu cầu và khả năng kinh tế của địa phương mới là vấn đề đáng nói. 4.2.3. Tình hình thực tế. Thực trạng WiMAX ở Việt Nam hiện nay là rất có triển vọng. Sau thử nghiệm ở Lào Cai tuy chưa được đánh giá cao lắm tuy nhiên hiện nay các nhà khai thác dịch vụ đang tích cực triển khai và thử nghiệm công nghệ mới này, vd: ngày 16/10/2007, Motorola đã tổ chức buổi hội thảo chuyên đề về WiMAX với nhiều thông tin về tình hình WiMAX trên thế giới và một số khuyến nghị cho Việt Nam. VNPT là tập đoàn đi đầu trong việc triển khai thử nghiệm công nghệ WiMAX. Chúng ta sẽ đi theo lộ trinh thử nghiệm WiMAX của VNPT 4.2.3.1 Tình hình triển khai WiMax tại Lào Cai. Những thành công ban đầu. Hiện tại thì Lào Cai đang là tâm điểm chú ý của việc triển khai thí điểm WiMax tại Việt Nam. Trong giai đoạn từ tháng 7 đến 12/2006, tập đoàn Intel, VDC và Cơ quan hợp tác phát triển quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) phối hợp thử nghiệm công nghệ băng rộng không dây cố định Fixed WiMax 802.16-2004 Rev. d với tần số 3.3 GHz - 3.4 GHz tại 19 điểm ở Lào Cai gồm các trường học, cơ sở y tế, điểm bưu điện văn hoá, ủy ban xã, doanh nghiệp vừa và nhỏ và một gia đình nông dân chưa từng tiếp xúc với công nghệ hiện đại. Dịch vụ được đưa vào thử nghiệm là thoại và Internet tốc độ cao, có tổng chi phí 500. 000 USD - 600. 000 USD. Bước đầu thì quá trình triển khai thí điểm WiMax tại Lào Cai đã đạt được những thành công ban đầu như: ƒ Tại trường THCS Vạn Hòa thì học sinh ở đây đã có cơ hội tiếp cận với Internet tốc độ cao ngoài ra thầy cô và các em học sinh ở đây còn được dùng điện thoại Internet với chất lượng khá tốt. ƒ Tại trung tâm y tế xã Bắc Cường các y tá ở trung tâm đã được tiếp cận với Internet tốc độ cao và thoại IP tất cả đều hoạt động tốt và phát huy được hiệu quả. Trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu này cũng gặp phải những khó khăn và trở ngại như đã nhắc đến ở phần trên đây. Tháng 5/2007, VNPT tiếp tục cung cấp thử nghiệm tại 11 điểm của Tả Van chủ yếu là các hộ dân, UBND xã, trạm y tế, trường trung học cơ sở, điểm BĐVH xã. Hình 4.22: Toàn cảnh thung lũng Tả Van Sau khi có các thông tin về kết quả dự án thử nghiệm WiMAX tại Lào Cai sau 6 tháng của một số phương tiện thông tin đại chúng, đại diện cho nhà sản xuất thiết bị WiMAX - Alvarion (Israel) và đại diện Công ty Điện toán và Truyền số liệu (VDC) đã có buổi làm việc và trực tiếp lên Lào Cai kiểm tra, xem xét lại toàn bộ hệ thống WiMAX đã thử nghiệm thời gian qua. Qua kiểm tra toàn bộ hệ thống, ông Nguyễn Minh Đức - đại diện cho Alvarion đã đưa ra một số nhận định rằng tại Trường PTCS Vạn Hoà là điểm xa nhất của hệ thống, có cự ly là 4,7 km (đo trên bản đồ ) hệ thống WiMAX vẫn hoạt động rất tốt trong suốt quá trình thử nghiệm. Đồng thời 1 điểm lắp đặt khác tại xã Vạn Hoà, cách 4 km cũng luôn hoạt động tốt là “Điểm bưu điện Văn hoá” xã. Ngoài ra các điểm khác tại phường Bắc Cường với 4 điểm thử nghiệm WiMAX là trường PTCS Bắc Cường, nhà ông Vương Trung Thìn, Công ty đầu tư xây dựng Công trình và Trạm y tế xã Bắc Cường hiện tại hoạt động tốt. Tuy nhiên, trước đó có ý kiến cho rằng tại hộ ông Vương Trung Thìn, tín hiệu WiMAX không tốt. Nguyên nhân là do lỗi phần nhúng chứ hoàn toàn không liên quan đến phần cứng thiết bị. Vấn đề này đã được VDC xử lý xong. Tại Trạm y tế Bắc Cường, ông Đức kiểm tra thì thấy CPE không thu được tín hiệu. Nguyên nhân là do tại thời điểm lắp đặt (tháng 9/2006), CPE hướng về ăngten trạm gốc. Tuy nhiên, sau đó khoảng 3 tháng, công an xã Bắc Cường xây dựng trụ sở làm việc. Mái ngói của toà nhà chắn ngang đường thu sóng của CPE và xung quanh đó không có các toà nhà/vật chắn khác để tạo sóng phản xạ nên CPE không thu được tín hiệu nhìn thẳng đồng thời cũng không thu được sóng phản xạ. Các bên đã xử lý Nâng cao CPE thêm 2 mét và dùng thiết bị SAU để đo mức tín hiệu của CPE đạt 7/9 vạch sóng. Hiện tại toàn bộ thiết bị đã hoạt động tốt. Trạm y tế xã Vạn Hoà là một trong những điểm dự kiến thử nghiệm, tuy nhiên vào tháng 9/2006, cán bộ kỹ thuật của VDC và đại diện của nhà sản xuất thiết bị WiMAX đã kiểm tra và thấy không thuận lợi nên đã chuyển sang thử nghiệm tại Sở Nội Vụ thành phố. Nguyên nhân là do tại điểm Vạn Hoà chưa có điều kiện để xây cột ăngten lắp CPE, chỉ có ngôi nhà thấp khoảng cách xa (hơn 7km) bị che chắn nhiều bởi đồi núi. Tại điểm khác như Điểm Văn hoá xã Vạn Hoà, điều kiện tầm nhìn bị che chắn tuy nhiên tín hiệu thu phát vẫn rất tốt nhờ công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao-OFDM và có môi trường cho sóng phản xạ. Đối với chất lượng thoại VoIP trên nền Công nghệ WiMAX, theo khảo sát của Bưu điện Tỉnh Lào Cai cũng như VDC hay Viện khoa học kỹ thuật bưu điện thì chất lượng dịch vụ VoIP trên nền công nghệ WiMAX là tốt, âm thanh rõ ràng, không có tiếng vọng, hiện tượng vỡ tiếng. Hình 4.23: Hình ảnh về thiết bị trạm gốc BS được lắp trên nóc nhà điểm BĐVHX Tuy nhiên trong ba loại thiết bị VoIP sử dụng giao thức SIP được sử dụng trong lần thử nghiệm này bao gồm IP Phone, ATA – Analog phone và Wifi phone thì chất lượng thiết bị của Wifi phone không tốt bằng hai loại còn lại, đôi khi có hiện tượng vỡ tiếng, pin kém – chỉ thực hiện được vài cuộc gọi mỗi cuộc 5 phút là hết pin. Quá trình thử nghiệm cho thấy nếu cải thiện được chất lượng pin thì Wifi phone này có thể sử dụng được. Do vậy mà chất lượng thoại không ổn định nguyên nhân là do lỗi của thiết bị VoIP chứ không phải lỗi của công nghệ WiMAX . Hình 4.24: Hình ảnh thực tế thiết bị Out door phía khách hàng Về việc VoIP chưa được sử dụng nhiều ở một số địa điểm thử nghiệm là do: trong khuôn khổ dự án thử nghiệm, có 4 line thoại để kết nối giữa hệ thống VoIP thử nghiệm và hệ thống điện thoại truyền thống PSTN nên chỉ có tối đa 4 cuộc gọi có thể thực hiện, đồng thời do đó xảy ra tình trạng tắc nghẽn khi nhiều hơn 4 thuê bao cùng thực hiện cuộc gọi ra ngoài mạng PSTN; 4 line thoại để gọi ra ngoài này, chúng ta cấu hình chặn các cuộc gọi di động và liên tỉnh, chỉ thực hiện được các cuộc gọi nội tỉnh nên nhu cầu sử dụng rất hạn chế ở một số đối tượng người sử dụng như các doanh nghiệp hay cơ quan hành chính địa phương. Hình 4.25 Hình ảnh người dân Tả Van truy cập Internet Các thuê bao VoIP đặt tại bưu điện văn hoá xã Vạn Hoà, một xã vùng sâu vùng xa là hoạt động nhiều nhất, phục vụ cho nhu cầu của những hộ dân của xã này. Trung bình mỗi ngày tại đây phát sinh hơn 10 cuộc gọi. Những người dân xung quanh đây chưa có điều kiện trang bị các thuê bao điện thoại PSTN cũng như rất nghèo nên hệ thống đã phát huy tác dụng rất tốt tại điểm này. Dựa trên những căn cứ đó, đại diện phía nhà sản xuất đưa ra nhận định chất lượng dịch vụ VoIP trên nền công nghệ WiMAX là tốt. Việc VoIP chưa được dùng nhiều ở một số địa điểm thử nghiệm là do chủ quan người sử dụng chứ không phải do yếu tố công nghệ. Tại những điểm thực sự khó khăn về hạ tầng viễn thông, điểm Internet công cộng thì sử dụng rất hiệu quả. Về khả năng chịu ẩm và nhiệt độ của thiết bị WiMAX, đại diện nhà sản xuất khẳng định khả năng chống chịu với thời tiết của thiết bị là rất tốt và khi tính toán các thông số kỹ thuật nhà sản xuất đã tính đến khả năng chống chịu của thiết bị khi đặt ngoài trời. Ngoài ra, thiết bị WiMAX thử nghiệm được sản xuất bởi hãng Alvarion – Israel và đã được triển khai, kiểm nghiệm thực tế tại hơn 200 điểm lắp đặt tại hơn 80 quốc gia trên thế giới và đều thu được kết quả rất tốt. Trong thời điểm này việc triển khai WiMAX đang diễn ra hết sức nhanh chóng. Các doanh nghiệp được cấp giấy phép đang tích cực thi công thử nghiệm WiMAX trên địa bàn Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. VNPT, Vietteltelecom, Saigon Postel…là những doanh nghiệp đi đầu và xúc tiến nhanh nhất. 4.2.3.2. Sơ lược tiềm năng phát triển. Bất kỳ một công nghệ mới nào ra đời cũng đều cần đến một khoảng thời gian tiếp cận thị trường, WiMAX cũng không nằm ngoài quy luật này. Tuy nhiên, xét trên góc độ thị trường rộng lớn là thị trường toàn cầu, kể từ khi ra đời cho đến nay WiMAX với những bước tiến nhanh chóng, mạnh mẽ và vững chắc thì cho dù vẫn đang trong giai đoạn này nhưng WiMAX đã cho thấy là một công nghệ ưu việt, do đó rất dễ thích nghi với thị trường khách hàng đông đảo và khó tính. Do vậy theo dự báo của các nhà chuyên môn giàu kinh nghiệm thì thời gian tiếp cận thị trường của WiMAX sẽ không phải đợi quá lâu. Về phía khách hàng, người ta không quan tâm nhiều về mặt kỹ thuật, công nghệ mà họ quan tâm nhiều đến khả năng cung cấp của dịch vụ giá cả họ phải trả để sử dụng dịch vụ. Đối với WiMAX đây không phải là điều gì quá khó khăn vì là một công nghệ tiên tiến hiện nay cho nên nó có khả năng cung cấp được những loại hình dịch vụ băng rộng mà hiện đang có trên thị trường trên băng thông rộng của nó từ giải trí đến học tập nghiên cứu…hơn nữa theo dự tính của các công ty thử nghiệm thì giá cả của WiMAX sẽ không quá cao bởi vì nó còn đang trên con đường cạnh tranh với công nghệ ADSL hiện nay. Motorola cũng cho biết Motorola đã tiến hành một cuộc thăm dò về WiMAX tại Malaysia, Hồng Kông, và Singapore trong 1 tháng cho thấy có tới 99,2% số người được hỏi muốn có WiMAX trong khu vực họ sinh sống. Gần một nửa số người được hỏi (45.5%) muốn có WiMAX để sử dụng dịch vụ băng thông rộng cá nhân - được kết nối Internet băng thông rộng tại nhà, nơi làm việc hay bất cứ đâu. Cuộc thăm dò dư luận trực tuyến này được thực hiện trong vòng một tháng từ 11/4/2007 đến 11/5/2007 với 1388 người yêu thích công nghệ tại Đông Nam Á ở độ tuổi trung bình là 25. Theo cuộc thăm dò này, nhu cầu sử dụng phổ biến thứ hai (33.1%) là WiMAX cho kết nối di động - khả năng duy trì kết nối liên tục khi di chuyển. Công nghệ Wi-Fi hiện nay chỉ duy trì kết nối cho từng người sử dụng trong phạm vi truy cập nhất định, WiMAX di động giúp duy trì kết nối liên tục khi người sử dụng di chuyển từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khác. Một lý do khác nữa mà người tiêu dùng muốn có WiMAX là tốc độ download nhanh, ví dụ như tải video, truy cập từ xa tới IPTV và VoIP. Đối với nhà cung cấp, họ quan tâm đến lợi nhuận đạt được, theo như dự tính, tuy chi phí ban đầu khá cao nhưng giá thành cho WiMAX không phải là không cạnh tranh được với ADSL hiện thời và là công nghệ mới cho nên rất có tiềm năng phát triển. Điều này đang thôi thúc hướng tới công nghệ mới của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông, thêm một lý do khác đó là thị trường khách hàng rộng mở đang chờ đợi họ, nó sẽ thúc đẩy quá trình thử nghiệm và khai thác WiMAX trên quy mô thế giới. Đối với chính phủ các nước, WiMAX phát triển đồng nghĩa với việc tạo điều kiện phát triển cho mạng lưới quản lý chính phủ thông qua mạng viễn thông. Họ sẽ dễ dàng hơn trong việc quản lý công dân, hoàn chỉnh bước tiến chính phủ điện tử, tăng khả năng phổ cập tiếng nói và quảng bá cho nhà nước…do vậy chính phủ các nước, từ những nước phát triển cho đến nước đang phát triển đều khuyến khích và đang mở rộng cấp phép cho các thử nghiệm WiMAX ra đời. Đối với liên minh viễn thông quốc tế ITU, họ rất coi trọng phát triển WiMAX vì đây là công nghệ mới được đưa vào thực tế. Còn theo một tờ báo điện tử khác WiMAX sẽ là một trong 5 công nghệ phát triển trong năm 2008 cùng với nhau : - Web di động - Máy tính siêu di động - IPTV - VoiIP di động Từ những nhận định trên ta thấy rằng WiMAX trên thị trường thế giới có tiềm năng phát triển rất lớn, hội tụ đầy đủ các yếu tố kỹ thuật công nghệ cũng như kinh tế (cung và cầu). Cùng với sự cấp phép của chính phủ các nước WiMAX sẽ phát triển toàn diện trong một tương lai không xa. 4.3. Xu hướng của wimax trong thời gian tới trên qui mô thế giới Như đã nhận định ở phần trên WiMAX là công nghệ có tiềm năng phát triển rất lớn cả về chiều rộng lẫn chiều sâu: - Chiều rộng: sẽ tiếp tục có nhiều giấy phép cho thử nghiệm và khai thác trên nền WiMAX, hiện thời có trên 80 quốc gia cho phép thử nghiệm WiMAX, con số này sẽ còn tăng lên một cách nhanh chóng trong thời gian tới do nhu cầu sử dụng mạng viễn thông trên thế giới ngày càng nhiều và hiện đang bị quá tải… - Chiều sâu: các nhà nghiên cứu, các cán bộ kỹ thuật có trách nhiệm đang và sẽ tiếp tục nghiên cứu từ các chuẩn hiện tại để ngày càng hoàn thiện công nghệ WiMAX 3G này. Hiện nay, theo nghiên cứu của công ty nghiên cứu thị trường viễn thông Maravedis, mặc dù tình hình kinh tế ảm đạm nhưng thị trường dịch vụ mạng băng thông rộng vẫn đang tăng trưởng đặc biệt là dịch vụ WiMAX. Công ty Yota (Nga) là công ty đầu tiên triển khai cung cấp dịch vụ băng thông rộng WiMAX, công ty đã có 350.000 khách hàng sau sáu tháng kể từ khi đi vào hoạt động 06/2009 và tiếp tục có khoảng 3.000 khách hàng đăng kí mỗi ngày, ngoài việc tiếp tục phát triển thị trường trong nước thì Yota cung triển khai mạng WiMAX ở Managua, Nicaragua và có kế hoạch tại các thị trường Belarus,Peru. Mỹ cũng đang triển khai mạng WiMAX tại các thành phố Kansas (hơn 12.000 dặm vuông), Houston (1.900 dặm vuông với 4 triệu người dùng), ngoài ra đến cuối năm 2010 họ mở rộng tới các thành phố Los Angeles, Miami, St Louis, Cincinnati, Cleveland,...với 120 triệu thuê bao. Tại Châu Á, WiMAX đã được một số nước quan tâm ứng dụng vào thực tiễn; cụ thể tại Tây Bắc Ấn Độ và Indianapolis, người ta đã sử dụng WiMAX để truyền các thông tin về giao thông giúp các lái xe có thể chủ động hơn; tại Đài Loan, khách hàng của hãng taxi M có thể xem phim, lướt Web, nghe nhạc trực tuyến khi đi xe, khách hàng có thể sử dụng với một màng hình gắn ở ghế sau của xe taxi (ảnh dưới). Hình 4.26 WiMAX trên taxi 4.4. Tiềm năng cho wimax ở Việt Nam 4.4.1 WiMAX cố định Như đã nói ở trên, tiềm năng viễn thông trên thị trường Việt Nam là rất khả quan, đặc biệt là với công nghệ băng thông rộng. Tuy hiện nay mới chỉ có 5 nhà khai thác được cấp giấy phép triển khai thử nghiệm và kinh doanh công nghệ WiMAX nhưng tiềm năng cho phát triển công nghệ này là hết sức rộng mở cho tất cả các công ty viễn thông kinh doanh trên thị trường Việt Nam. Sau những thử nghiệm thành công thì có lẽ VNPT sẽ là doanh nghiệp đi đầu trong việc mở rộng kinh doanh các loại hình dịch vụ băng rộng trên nền tảng công nghệ mới – công nghệ WiMAX . Tiếp theo đó là rất nhiều các công ty có tiềm lực và sẵn sàng nhập cuộc khi đã được cấp phép như Viettel telecom,VDC, FPT telecom , viễn thông Sài Gòn. Hay là đối với những công ty khác như EVN telecom, Gtel, HT mobile….tuy chưa chính thức được cấp phép nhưng đã và đang có tiềm năng về kinh tế cũng như nhân lực mạnh mẽ luôn sẵn sàng thử nghiệm và áp dụng công nghệ mới. 4.4.2. WiMAX di động Nếu nói về WiMAX di động ở những năm mới hình thành công nghệ thì quả là tiềm năng cho WiMAX di động là rất khiêm tốn khi những chuẩn ban đầu chú trọng nhiều đến mảng di động, ví dụ như chuẩn 802.16a, chuẩn 802.16d mới chỉ là giành cho truy nhập đối với thiết bị cố định. Tuy nhiên từ khi ra đời và hoàn thiện, chuẩn 802.16e đã làm cho tiềm năng WiMAX di động trở thành thực tế và tương lai rộng mở do chuẩn mới chú trọng và hoàn thiện công nghệ cho phép truy nhâp của các thiết bị di động phù hợp với đặc tính và khả năng của thiết bị di động như là không yêu cầu một anten cỡ lớn, thiết bị có thể nhỏ gọn và truy nhập tốt. Ở nước ta hiện nay các nhà cung cấp thử nghiêm đang mở rộng thử nghiệm với chuẩn 802.16e nên tiềm năng cho WiMAX cố định cũng như WiMAX di động mang tính đồng hành và cùng phát triển. Điều này không mang tính mâu thuẫn do nhu cầu khách hàng không phải là chỉ theo một nhu cầu nhất định mà có những bộ phận yêu cầu tính di động cao còn có những người lại yêu cầu một chất lượng tốt hơn nhiều mà không phải là tính di động thật cao. Đối với các thiết bị di động tất nhiên được sử dụng với hệ thống cấu hình vật thể càng nhỏ gọn càng tiện lợi sẽ làm giảm khả năng tương tác với trạm gốc, còn với thiết bị cố định tại nhà thì do không yêu cầu về khả năng di chuyển nên thiết bị có thể có được kích cỡ to hơn nên hiệu suất máy thu sẽ tốt hơn. Với số lượng khách hàng đông đảo và nhu cầu băng rộng rất lớn, Việt Nam là thị trường tiềm năng của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông dựa trên cơ sở công nghệ WiMAX với những ưu điểm nổi bật và tiện ích của nó. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Với mục tiêu là tìm hiểu công nghệ truy nhập vô tuyến WiMAX và khả năng triển khai Việt Nam, qua nghiên cứu, phân tích, so sánh và đánh giá thực hiện trong nội dung luận văn có thể rút ra kết luận như sau: - WiMAX là công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng được phát triển dựa trên họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 với hai tiêu chuẩn chủ yếu được áp dụng đã được thông qua là IEEE 802.16-2004 là cơ sở cho phiên bản WiMAX cố định và tiêu chuẩn IEEE 802.16 e là cơ sở cho phiên bản WiMAX di động. - Diễn đàn WiMAX là một tổ chức gồm các công ty cung cấp thiết bị, nhà cung cấp dịch vụ, nội dung... để cùng lựa chọn ra các tiêu chuẩn trong các tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 và IEEE802.16e để đưa ra các profile cho WiMAX. Các profile về WiMAX đã được diễn đàn WiMAX thông qua và là cơ sở cho việc sản xuất thiết bị, điều này cho phép các nhà sản suất có khả năng hợp tác để cùng phát triển thiết bị, giảm các chi phí cho nghiên cứu phát triển, giảm giá thành sản phẩm. - Công nghệ OFDM với những tính năng nổi trội như khả năng chống nhiễu, khả năng sử dụng phổ cao, cho phép truyền tin với tốc độ cao.. được sử dụng trong WiMAX cố định đã cho phép hệ thống có khả năng làm việc tốt trong môi trường NLOS và tốc độ truyền tin cao. - Phiên bản WiMAX di động dựa trên tiêu chuẩn IEE802.16e là sự bổ sung các yêu cầu cho tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 đã bổ sung những tính năng mềm dẻo và hiệu quả hơn. Việc sử dụng OFDMA trong phiên bản WiMAX di động cho phép sử dụng linh hoạt và hiệu quả hơn băng thông, cũng như tăng cường các khả năng cho an ten, .. Ngoài ra với phiên bản này còn hỗ trợ thêm nhiều tính năng khác như chất lượng dịch vụ, bảo mật vv... - So với các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng có cùng phạm vi ứng dụng, WiMAX là công nghệ đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của cả các nhà sản xuất cũng như người cung cấp dịch vụ và người sử dụng nhờ các đặc tính nổi trội của nó, đặc biệt khi nhu cầu truy nhập dữ liệu ngày càng mạnh. Với việc WiMAX được tối ưu cho dịch vụ dữ liệu, WiMAX có thể song song tồn tại cùng với các mạng như 3G được tối ưu cho thoại. Tùy thuộc mục đích của nhà cung cấp, yêu cầu khách hàng, các mạng sẽ có sự phát triển tương ứng. Với khả năng cung cấp các dịch vụ truy nhập băng rộng cho cả cố định và di động, WiMAX sẽ là lựa chọn mang tính quyết đinh cho các nhà cung cấp dịch vụ trong thời gian tới nhằm chiếm lĩnh thị trường cũng như tăng khả năng cạnh tranh của mình. Hiểu rõ các đặc điểm kỹ thuật, vận dụng vào các điều kiện thực tế để triển khai hệ thống một cách nhanh chóng và hiệu quả sẽ đem lại những khả năng hết sức lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ và cả người sử dụng. Việc triển khai WiMAX tại Việt Nam sẽ đáp ứng được các đòi hỏi ngày một lớn về nhu cầu truy nhập băng rộng, góp phần thúc đầy kinh tế phát triển, đặc biệt là các khu vực nông thôn, miền núi và các khu đô thị mới. Hướng phát triển đề tài Trong phạm vi đề tài này, em đã tìm hiểu công nghệ của mạng truyền dẫn không dây WiMAX. Trên đây em chỉ tìm hiểu hai chuẩn thông dụng của WiMAX là 802.16-2004 và 802.16e. Hiện nay, người ta đang nghiên cứu nhiều hơn để hoàn thiện. Đồng thời đây là một hệ thống truyền dẫn không dây nên cần nghiên cứu kĩ hơn về bảo mật của hệ thống. Do đó, đề tài này còn có thể phát triển theo nhiều hướng khác nhau để cho đề tài này gần với thực tế hơn. Hướng phát triển đề tài như sau: Mở rộng tìm hiểu các chuẩn khác nhiều mức hơn; chẳng hạn như 802.16-2009, 802.16f,.... Đi sâu tìm hiểu biện pháp bảo mật của hệ thống. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, bạn bè, gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp của mình. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Trung là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện và chỉ bảo cho em trong suốt thời gian em hoàn thành đồ án. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. IEEE 802.16 – 2004, (October, 2004), Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems. [2]. IEEE 802.16e, (February, 2005), Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems. [3]. Hassan Yagoobi, Intel Technology Journal, (Vol 08, August 2004) Scalable OFDMA Physical Layer in IEEE 802.16 WirelessMAN4. [4]. WiMAX Forum, (2006), Mobile WiMAX – Part I: A Technical Overview and Performance Evaluation. [5]. WiMAX Forum, (March, 2006) Mobile WiMAX – Part II: A Comparative Analysis. [6]. 3GPP TS 25.308, (Sep. 2004), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) Overall Description. [7]. 3rd Generation Partnership Project 2 “3GPP2”, (March 2004) CDMA2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification . [8]. John Wiley & Sons, Ltd, (2006), The Business of WiMAX [9]. WiMAX Forum white paper, WiMAX’s technology for LOS and NLOS environments. [10]. WiMAX Forum white paper, The business case for Fixed Wireless Access in Emerging countries. [11]. WiMAX Forum, (November 2005), Fixed, nomadic, portable and mobile applications for 802.16-2004 and 802.16e WiMAX networks. [12]. WiMAX Forum white paper, IEEE 802.16 Standard and WiMAX igniting Broadband Wireless Access. [13]. West Technology Reseach Solutoins, LLC (May, 2005), WiMAX market trends & Technology Futures [14]. www.ieee.org [15]. www.quantrimang.com [16]. www.svbkol.org [17]. www.vnpt.com.vn [18]. www.wimaxforum.org [19]. www.wimaxpro.org [20]. www.wimax.com [21]. www.3c.com.vn

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docĐồ án Tôn.doc