Lời nói đầu
Ngày nay với các tiến bộ của kỹ thuật, mạng internet đang dần trở nên phổ
thông và tiện dụng. Người sử dụng có nhiều lựa chọn các dịch vụ internet khác
nhau từ ADSL, v.v và hướng tới để sử dụng các dịch vụ cao cấp hơn, chất lượng
tốt hơn. Công nghệ WiMax được nghiên cứu và triển khai để từng bước đáp ứng
những yêu cầu đó. Những dịch vụ theo thời gian thực, dịch vụ phục vụ công cộng
như giao thông; giáo dục v.v đã đưa khả năng sử dụng internet sang một phạm vi
mới.
Trong quá trình thực hiện đề tài “Phân tích và qui hoạch vùng phủ sóng
mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax” tôi đã được sự
hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn và các kỹ sư của Công ty
Điện toán và truyền số liệu khu vực 1 VDC.
Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới: Thầy giáo hướng dẫn TS.Đào Ngọc
Chiến - bộ môn Hệ thống viễn thông Khoa Điện tử Viễn Thông trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội; Kỹ sư Nguyễn Thanh Tùng - Trưởng phòng kỹ thuật Công ty
Điện toán và truyền số liệu khu vực 1 VDC; Các bạn trong phòng thí nghiệm anten
và siêu cao tần - tầng 6 thư viện Tạ Quang Bửu – Đại học Bách Khoa Hà Nội và
gia đình đã quan tâm, tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành bản đồ án.
Tóm tắt đồ án
WiMax (World Interoperability Microwave Access) là hệ thống truy cập vi
ba có tính tương tác toàn cầu dựa trên tiêu chuẩn kĩ thuật IEEE 802.16 – 2004.
Công nghệ truy nhập không dây đang được triển khai ứng dụng có triển vọng nhằm
bổ sung cho mạng thông tin di động. Mạng Wifi chủ yếu phục vụ cho mạng cục bộ
LAN còn WiMax phục vụ chủ yếu cho mạng đô thị MAN (Metropolitan Area
Network), cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao chất lượng tốt. WiMax ra đời
nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay
thế cho ADSL và Wifi. Nội dung đồ án được trình bày trong 4 chương. Trong đó:
- Chương 1: Khái quát chung về hệ thống thông tin vô tuyến đưa ra một cái nhìn
tổng quát về các hệ thống thông tin vô tuyến trước và đang sử dụng ngày nay đồng
thời giới thiệu qua về hệ thống WiMax.
- Chương 2: Giới thiệu tổng quan về công nghệ WiMax – chương này trình bày
những đặc điểm kỹ thuật chính của hệ thống WiMax.
- Chương 3: Xây dựng mô hình tính toán mạng Wireless 802.16 – đưa các tiêu chí,
phương pháp tính toán, các thông số mô phỏng để áp dụng tính toán xây dựng hệ
thống WiMax.
- Chương 4: Định hướng quy hoạch mạng internet sử dụng công nghệ WiMax – dựa
vào các điều kiện thực tế về kĩ thuật, kinh tế, tính khả thi để định hướng ứng dụng
và lựa chọn phát triển hệ thống WiMax.
Mục lục
Lời nói đầu . 1
Tóm tắt đồ án . 2
Mục lục . 3
Danh sách các hình vẽ . 6
Danh sách bảng biểu . 8
Danh sách các từ viết tắt . 9
CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
VÔ TUYẾN TẾ BÀO 10
1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 (1G) 10
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) 10
1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2,5 (2,5G) 11
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) 12
1.5 Giới thiệu về hệ thống WiMax 12
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 17
2.1 Khái niệm chung 17
2.2 Lớp vật lý (PHY) . 18
2.2.1 Cở sở OFDMA 18
2.2.2 Cấu trúc ký hiệu OFDMA và kênh con hoá . 22
2.2.3 S-OFDMA 24
2.2.4 Cấu trúc khung TDD . 25
2.2.5 Các đặc tính lớp PHY cao cấp khác 27
2.3 Mô tả lớp điều khiển truy nhập phương tiện (MAC-Media Access Control) 29
2.3.1 Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) 29
2.3.2 Dịch vụ lập lịch trình MAC (Media Access Control) . 32
2.4 Quản lý di động và nguồn năng lượng . 32
2.4.1 Quản lý di động . 32
2.4.2 Quản lý nguồn năng lượng . 32
2.5 Bảo mật trong WiMax . 34
2.6 Các đặc tính khác của WiMax di động 34
2.6.1 Sử dụng Anten thông minh . 34
2.6.2 Sử dụng lại tần số 37
2.7 Phân tích hiệu suất hệ thống di động WiMax 38
2.7.1 Các thông số hệ thống di động WiMax 38
2.7.2 Quỹ đường truyền WiMax di động . 43
2.7.3 Hiệu suất hệ thống WiMax . 43
2.7.4 Hỗ trợ dịch vụ và ứng dụng 48
2.7.5 Liên mạng và chuyển vùng (roaming) 48
2.8 Các ứng dụng, tiêu chuẩn áp dụng và tương lai của WiMax . 51
2.8.1 Các tiêu chuẩn mở của WiMax di động 51
2.8.2 Các ứng dụng WiMax di động 52
2.8.3 Các vấn đề về phổ của WiMax di động 52
2.8.4 Lộ trình cho các sản phẩm WiMax . 53
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN MẠNG WIRELESS
802.16 55
3.1 Khái quát về hệ thống được thiết kế 55
3.1.1 Vị trí và cân nhắc vị trí thực . 55
3.1.2 Nhận dạng các yêu cầu đối với thiết bị . 58
3.1.3 Năm chữ “C” trong thiết kế một hệ thống 61
3.2 Cấu trúc của hệ thống 62
3.2.1 Mô hình khả thi của hệ thống . 62
3.2.2 Tái sử dụng tần số và nhiễu giữa các cell lân cận . 65
3.2.3 Mô hình kênh truyền dẫn và nhiễu 68
3.2.4 Giả thiết mức mô hình hệ thống chung . 72
3.2.5 Các thông số đầu ra . 74
3.3 Các mô hình lưu lượng ứng dụng 75
3.3.1 Đặc điểm của mô hình lưu lượng HTTP . 75
3.3.2 Đặc tính của mô hình lưu lượng FTP . 77
3.3.3 Ứng dụng Video gần thời gian thật (NRTV - near real time video) . 78
3.3.4 Quan điểm trừu tượng về lớp PHY trong mô hình hệ thống 78
3.4 Tái sử dụng tần số và giao thoa giữa các cell 79
3.4.1 Tái sử dụng tần số . 79
3.4.2 Mô hình kênh truyền và giao thoa cho mô hình hệ thống 79
3.5 Các thông số cho hệ thống . 81
3.5.1 Các thông số kênh truyền theo mức . 81
3.5.2 Thông số cho BS và MS . 84
3.5.3 Các thông số định cỡ và thông số tham khảo . 85
3.5.4 Mô hình kênh truyền theo mức . 86
3.5.5 Suy hao đường truyền trong hệ thống WiMax . 94
3.5.6 Tạo ra các thông số của người sử dụng đối với các môi trường: cell lớn môi trường
thành phố và cell lớn môi trường vùng ngoại ô . 100
3.5.7 Đề xuất các thông số cho thuê bao trong môi trường cell nhỏ - thành phố 104
3.5.8 Tạo ra các hệ số kênh truyền 106
3.5.9 Định cỡ hệ thống theo mức . 108
CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH MẠNG INTERNET SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ WIMAX 113
4.1 Tính toán đường truyền . 113
4.2 Nghiên cứu, khảo sát tổng quát về một site . 116
Kết luận 124
Tài liệu tham khảo 125
125 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2498 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Phân tích và qui hoạch vùng phủ sóng mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ường NLOS với trễ lan truyền lớn. Nhờ ưu điểm của thời biểu trưng OFDM
và sử dụng một tiền tố vòng, dạng sóng OFDM đã loại bỏ được các vấn đề nhiễu
liên biểu trưng (inter-ký hiệu interference – ISI) và sự phức tạp của sự cân bằng
thích nghi. Bởi vì dạng sóng OFDM bao gồm nhiều sóng mang trực giao băng hẹp,
pha-đinh lựa chọn được định vị cho một tập con các sóng mang tương đối dễ cân
bằng. Một ví dụ chỉ ra dưới đây sẽ so sánh giữa một tín hiệu OFDM và một tín hiệu
sóng mang đơn, với thông tin được gửi song song cho OFDM và hàng loạt sóng
mang đơn.
Khả năng khắc phục trễ, đa đường và ISI một cách có hiệu quả cho phép tăng tốc độ
dữ liệu. Một ví dụ chỉ ra việc cân bằng các sóng mang OFDM riêng lẻ dễ dàng hơn
so với việc cân bằng tín hiệu sóng mang đơn.
Hình 3.18: Sóng mang đơn và tín hiệu thu OFDM
Hình bên trái là sóng mang đơn, nét chấm biểu diễn phổ phát, vùng nét liền biểu
diễn đầu vào phía thu.
Vì tất cả những lý do này, các tiêu chuẩn quốc tế đần đây (IEEE, 802.16, ETSI
BRAN, ETRI) thiết lập OFDM như một công nghệ để lựa chọn.
• Kênh con hóa:
Kênh con hoá (sub-channelization) trên đường lên là tuỳ chọn trong công nghệ
WiMax, khi không sử dụng kênh con hóa, những sự hạn chế điều tiết và yêu cầu các
CPE chi phí hiệu quả gây lên quỹ đường truyền không đối xứng, điều này cũng dẫn
đến phạm vi hệ thống trên đường truyền lên bị hạn chế. Kênh con hoá cho phép quỹ
đường truyền được cân bằng làm cho độ tăng ích (gain) của hệ thống là tương tự
nhau đối với cả đường truyền lên và xuống. Kênh con hoá tập trung công suất phát
vào một vài sóng mang OFDM; điều này làm tăng độ tăng ích hệ thống và mở rộng
90
hệ thống, khắc phục được tổn hao thâm nhập tòa nhà hoặc giảm công suất tiêu thụ
của CPE.
Việc sử dụng kênh con hoá còn được mở rộng hơn trong truy nhập đa sóng mang
phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) cho phép sử dụng linh hoạt hơn tài
nguyên cung cấp cho di động.
Hình 3.19: Hiệu ứng kênh con hoá (sub channelization)
b. Anten trong các ứng dụng không dây cố định
Các anten định hướng tăng độ dự trữ (fade margin) bằng cách thêm vào độ lợi, điều
này làm tăng độ khả dụng của đường truyền được chỉ ra bởi hệ số K - hệ số so sánh
giữa anten định hướng và anten đẳng hướng. Độ trễ truyền dẫn sẽ giảm bởi anten
định hướng tại cả trạm gốc và CPE. Mô hình anten ngăn bất kỳ tín hiệu đa đường
nào nhận được tại búp sóng chính (sidelobes) và búp sóng phụ (backlobes). Mức độ
hiệu quả của phương pháp này được chứng minh và thể hiện ở việc triển khai thành
công dịch vụ vận hành dưới sự ảnh hưởng đáng kể của pha-đinh NLOS.
Các hệ thống anten thích ứng (Adaptive antenna systems – AAS) là một phần tuỳ
chọn trong chuẩn 802.16. Chúng có các thuộc tính tạo tia mà có thể hướng sự tập
chung vào một hoặc nhiều hướng xác định. Điều này có nghĩa là trong khi truyền,
tín hiệu có thể bị giới hạn tới hướng yêu cầu của bộ thu như một tia sáng. Ngược lại
khi thu, hệ thống AAS có thể được thiết kế để chỉ tập chung vào hướng tín hiệu đến.
Chúng cũng có đặc tính khử nhiễu đồng kênh từ các trạm khác. Các hệ thống AAS
được coi là sự phát triển trong tương lai và thậm chí có thể cải tiến đế tái sử dụng lại
phổ và dung lượng của mạng WiMax.
91
Hình 3.20: Ứng dụng của hệ thống anten mimo đối với các trường hợp sử dụng
khác nhau
• Phân tập thu phát:
Nguyên lý phân tập được sử dụng để thu những tín hiệu đa đường và phản xạ xuất
hiện trong trường hợp truyền NLOS. Phân tập là một đặc điểm tuỳ chọn trong
WiMax. Thuật toán phân tập được cung cấp bởi WiMax trên cả phía phát và phía
thu làm tăng độ khả dụng của hệ thống. Tuỳ chọn phân tập trong WiMax sử dụng
mã hoá không gian thời gian để cung cấp tính độc lập nguồn phát; điều này làm
giảm yêu cầu về dự trữ suy giảm và chống nhiễu. Đối với phân tập thu, các kỹ thuật
kết hợp khác nhau có sẵn cải thiện được độ khả dụng của hệ thống. Ví dụ, tỉ số
truyền kết hợp cực đại (Maximum Radio Combining – MRC) mang lại lợi ích cho
hai chuỗi thu khác nhau giúp khắc phục pha-đinh và giảm tổn hao đường truyền.
Phân tập đã được chứng minh là một công cụ hiệu quả cho truyền NLOS.
• Điều chế thích nghi:
Điều chế thích nghi (adaptive modulation) cho phép hệ thống WiMax điều chỉnh
nguyên lý điều chế tín hiệu theo tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) của đường truyền vô
tuyến. Khi đường truyền vô tuyến có chất lượng cao, nguyên lý điều chế cao nhất
92
được sử dụng làm tăng thêm dung lượng hệ thống. Trong quá trình suy giảm tín
hiệu, hệ thống WiMax có thể chuyển sang một nguyên lý điều chế thấp hơn để duy
trì chất lượng và sự ổn định của đường truyền. Đặc điểm này cho phép hệ thống
khắc phục hiệu ứng pha-đinh lựa chọn thời gian. Đặc điểm quan trọng của điều chế
thích nghi là khả năng tăng dải sử dụng của nguyên lý điều chế ở mức độ cao hơn,
do đó hệ thống có tính mềm dẻo đối với tình trạng pha-đinh thực tế. Hình dưới mô
tả tương quan bán kính cell trong điều chế thích nghi
Hình 3.21: Bán kính cell
• Các kĩ thuật hiệu chỉnh lỗi:
Các kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi đã được kết hợp vào WiMax để giảm yêu cầu tỉ lệ SNR
của hệ thống. Mã hoá xoắn vòng Reed Solomon FEC và các thuật toán ghép xen
được sử dụng để phát hiện và hiệu chỉnh các lỗi để cải tiến thông lượng. Các kỹ
thuật hiệu chỉnh lỗi tốt giúp khôi phục lại các khung bị lỗi đó là các khung bị mất do
pha-đinh lựa chọn tần số hoặc lỗi cụm. Thuật toán yêu cầu tự động gửi lại – ARQ
được sử dụng để hiệu chỉnh các lỗi mà không sửa được bằng thuật toán FEC. Thuật
toán này đã cải tiến đáng kể hiệu suất BER đối với cùng một mức ngưỡng
• Điều khiển công suất:
Các thuật toán điều khiển công suất được sử dụng để cải tiến hiệu suất tổng thể của
hệ thống, nó được thực hiện nhờ trạm gốc gửi thông tin điều khiển công suất tới
từng CPE để ổn định mức công suất phát sao cho mức thu được tại trạm gốc luôn ở
mức định trước. Trong một môi trường pha-đinh thay đổi không ngừng mức hiệu
suất định trước này có nghĩa là CPE chỉ truyền đủ công suất theo yêu cầu, ngược lại
mức công suất phát của CPE sẽ không phù hợp. Công suất phát sẽ làm giảm năng
lượng tiêu thụ tổng của CPE và nhiễu tiềm ẩn từ các trạm gốc lân cận. Với LOS,
93
công suất phát của CPE xấp xỉ tỉ lệ với khoảng cách của nó tới trạm gốc, với NLOS
nó phụ thuộc rất nhiều vào khoảng trống và trướng ngại vật.
c. Các định nghĩa, các tham số và các giả thiết tổng quát
Tín hiệu nhận được tại MS bao gồm: N lần trễ đa đường của tín hiệu truyền
“N paths” này được xác định bằng năng lượng và trễ được lựa chọn ngẫu nhiên theo
kênh truyền thông thường. Mỗi đường truyền bao gồm M đường truyền phụ
Hình 3.22: Các thông số góc của trạm gốc và thuê bao
Thông số góc của trạm gốc và thuê bao:
ߗௌ: chùm tia định hướng của anten BS, xác định bằng sự lệch giữa toàn bộ các
hướng của mạng anten BS và hướng tham chiếu chính Bắc.
ߠௌ: hướng LOS AoD giữa trạm gốc và thuê bao với toàn bộ các hướng của mạng
anten trạm gốc
ߪ , AoD: AoD cho ݊đườ ௧௨௬ề (n = 1, 2,…,N) tương ứng với LOS AoD ߠ
߂,, : AoD của ݉đườ ௧௨௬ề ụ (m = 1, 2,...,M) của ݊đườ ௧௨௬ề tại trạm gốc
tương ứng với toàn bộ các hướng của mạng anten trạm gốc.
ߗெௌ: chùm tia định hướng của anten thuê bao, được xác định bằng toàn bộ các
hướng mạng anten thuê bao và hướng tham chiếu chính bắc.
ߠெௌ: góc xác định giữa BS-MS LOS và MS broadside.
ߪ , AoA: góc tới của ݊đườ ௧௨௬ề (n = 1, 2,….,N) tương ứng với LOS AoA ߠ,ெௌ
߂,, : khoảng cách thẳng góc với đường chính cho ݉đườ ௧௨௬ề ụ (m = 1,
2,….,M) của ݊đườ ௧௨௬ề ߪ , AoA.
94
ߪ,, : hướng chính của góc tới AoA cho ݉đườ ௧௨௬ề ụ ݉đườ ௧௨௬ề ụ của
݊đườ ௧௨௬ề tại trạm gốc tương ứng với toàn bộ các hướng của mạng anten trạm
gốc
v: tốc độ di chuyển của thuê bao
ߠ௩: góc của vectơ vận tốc tương ứng với toàn bộ các hướng của mạng anten thuê
bao
ߠ௩ ൌ arg ሺݒሻ
3.5.5 Suy hao đường truyền trong hệ thống WiMax
Suy hao đường truyền:
Trong thông tin vô tuyến điểm đến điểm do anten đặt cao, nên suy hao đường
truyền tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách R giữa anten thu và phát (ܴଶ).
Để tính toán suy hao đường truyền người ta lập các mô hình truyền sóng khác nhau.
Do đặc điểm truyền sóng không ổn định nên các mô hình có mang tính thực
nghiệm. Dưới đây ta xét một số mô hình truyền sóng thường được sử dụng để tính
toán suy hao đường truyền:
a. Mô hình Hata- Okumura
Hầu hết các công cụ truyền sóng sử dụng một dạng biến đổi của mô hình Hata. Mô
hình Hata là quan hệ thực nghiệm được rút ra từ báo cáo kĩ thuật của Okumura bao
gồm một chuỗi các lưu đồ được sử dụng để lập mô hình thông tin vô tuyến.
Vùng thành phố:
ܮ = 69,55 + 26,16lg ݂ - 13,82lg݄ - a(݄) + (44,9 – 6,55lg݄)lgRdB
(Phương trình 3.11)
Trong đó:
݂ = tần số (MHz)
ܮ = tổn hao trung bình
݄ = độ cao anten trạm gốc (m)
a(݄) = hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB)
R = khoảng cách từ trạm gốc (km)
Dải thông số sử dụng được cho mô hình Hata là:
150 ݂ 1500 MHz
95
30 ݄ 200m
1 ݄ 10m
1 ܴ 20km
a(݄) được tính như sau:
Đối với thành phố nhỏ và trung bình:
a(݄) = (1,1lg ݂ – 0,7) ݄ - (1,56lg ݂ - 0,8)dB
Đối với thành phố lớn:
a(݄) = 8,29(lg1,54݄)2 – 1,1dB ݂ 200MHz
hay:
a(݄) = 3,2(lg11,75݄)2 – 4.97 dB ݂ 400MHz
Vùng ngoại ô:
ܮ = ܮሺ௧à ốሻ – 2
Hình 3.23: Hình vẽ mô phỏng mô hình Hata
Mô hình Hata không xét đến mọi hiệu chỉnh cho đường truyền cụ thể được sử dụng
trong mô hình Okamura. Mô hình Okumura có khuynh hướng trung bình hóa một
số tình trạng cực điểm và không đáp ứng nhanh sự thay đổi nhanh của mặt cắt
đường truyền vô tuyến. Khoảng cách của mô hình Okumura phù hợp với các giá trị
đo. Mô hình Okumura yêu cầu thực hiện đánh giá thiết kế khá lớn, đặc biệt khi lựa
chọn các yếu tố môi trường phù hợp. Cần có các dữ liệu để có khả năng dự đoán các
nhân tố môi trường trên cơ sở tính chất vật lý của các tòa nhà xung quanh máy thu
di động. Ngoài các nhân tố về môi trường phù hợp, cần thực hiện hiệu chỉnh theo
đường truyền cụ thể để biến đổi dự đoán tổn hao đường truyền trung bình của
Okumura và dự đoán cho đường truyền cụ thể đang được khảo sát. Các kỹ thuật của
96
Okumura để hiệu chỉnh mặt đất bất thường và các đặc điểm khác của đường truyền
cụ thể đòi hỏi các diễn giải thiết kế.
b. Mô hình Walfish-Ikegami
Mô hình này được sử dụng để đánh giá tổn hao đường truyền ở môi trường thành
phố cho hệ thống thông tin di động mạng tổ ong. Mô hình này là sự kết hợp giữa
mô hình thực nghiệm và xác định để đánh giá tổn hao đường truyền ở vùng thành
phố trong dải tần 800-2000MHz. Trước hết mô hình này được sử dụng ở châu Âu
cho hệ thống GSM và ở một số mô hình truyền sóng ở Mỹ. Mô hình này chứa ba
phần tử: Tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ mái nhà phố và tổn hao tán xạ và tổn
hao do nhiều vật chắn.
Các biểu thức sử dụng cho mô hình này như sau:
ܮ = ܮ + ܮ௧௦ + ܮ௦ (Phương trình 3.12)
Hay ܮ = ܮ khi ܮ௧௦ + ܮ௦ 0
Trong đó: ܮ = tổn hao trong không gian tự do
ܮ௧௦ = nhiễu xạ mái nhà phố và tổn hao tán xạ
ܮ௦ = tổn hao các vật che chắn
Tổn hao không gian tự do được tính như sau:
ܮ = 32,4 + 20lgR + 20lg ݂ (dB)
Nhiễu xạ nóc nhà phố và tổn hao phân tán tính như sau:
ܮ௧௦ = (-16,7) – 10lgW + 10lg ݂ + 20lgΔ݄ + ܮ (dB)
Trong đó:
W = độ rộng phố (m)
Δ݄ = ݄ - ݄ (m)
ܮ = - 9,646 dB 0 ≤ Φ ≤ 55 (độ)
ܮ = 2,5 + 0,075(Φ – 55) (dB) 55 ≤ Φ ≤ 90 (độ)
Trong đó:
Φ là góc đến so với trục phố
Tổn hao các vật chắn xác định như sau:
ܮ௦ = ܮ௦ + ݇ + ݇ௗlgR + ݇lg ݂ – 9lgb
Trong đó:
97
b = khoảng cách giữa các toàn nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m)
Hình 3.24: Mô phỏng mô hình Walfish-Ikegami
ܮ௦ = - 18lg11 + Δ݄݄ > ݄
ܮ௦ = 0 ݄ < ݄
݇ = 54 ݄ > ݄
݇ = 54 – 0,8݄ R ≥ 500m, ݄ ≤ ݄
݇ = 54 – 1,6Δ݄R R < 500m, ݄ ≤ ݄
Lưu ý:
Cả ܮ௦ và ݇ đều tăng tổn hao đường truyền khi độ cao anten trạm gốc thấp hơn
݇ௗ = 18݄ < ݄
݇ௗ = 18 - ଵହ್ ݄ ≥ ݄
݇ = 4 + 0,7ቀ ଽଶହ െ 1ቁ đối với thành phố trung bình và vùng ngoại ô có mật độ cây
trung bình.
݇ = 4 + 1,5ቀ ଽଶହ െ 1ቁ đối với trung tâm thành phố
Dải thông số cho mô hình Walfish – Ikegami phải thỏa mãn:
800 ݂ 2000 MHz
4 ݄ 50m
1 ݄ 3m
0,02 ܴ 5km
Có thể sử dụng các giá trị mặc định sau cho mô hình:
b = 20 – 50 m
W = b/2
98
Φ = b/2
Nóc nhà = 3 m cho nóc nhà có độ cao và 0 m cho nóc nhà phẳng
݄ = 3(số tầng) + nóc nhà
Ta tính toán tổn hao đường truyền từ mô hình Hata và Walfish – Ikegami theo các
số liệu dưới đây và so sánh kết quả trên bảng dưới đây:
݂ = 880 MHz; ݄ = 30m
݄ = 1,5m; Φ = 90
݄ = 30m; b = 30m
Nóc nhà = 0m; W = 15m
Khoảng
cách (km)
Tổn hao đường truyền (dB)
Mô hình Hata Mô hình Walfish – Ikegami
1 126,16 139,45
2 136,77 150,89
3 142,97 157,58
4 147,37 162,33
5 150,79 166,01
Bảng 3.11: Bảng so sánh tổn hao đường truyền từ mô hình Hata và Walfish –
Ikegami
Tổn hao đường truyền dự đoán theo mô hình Hata thấp hơn 13- 16 dB so với mô
hình Walfish – Ikegami. Mô hình Hata bỏ qua ảnh hưởng của độ rộng phố, nhiễu xạ
phố và các tổn hao tán xạ. Các ảnh hưởng này được xét ở mô hình Walfish –
Ikegami.
c. Mô hình IMT – 2000
Vì ITU IMT - 2000 là tiêu chuẩn toàn thế giới, nên các mô hình được đề để xuất
đánh giá các công nghệ truyền dẫn sẽ xét nhiều đặc tính môi trường gồm các thành
phố lớn, nhỏ, ngoại ô, vùng nhiệt đới, vùng nông thôn và các vùng sa mạc. Các
thông số chính của môi trường là:
- Trễ truyền lan, cấu trúc của nó và các thay đổi của nó
- Quy tắc tổn hao địa lý và các đường truyền bổ sung
- Pha-đinh che tối
- Các đặc tính của pha đinh nhiều đường
99
- Tần số công tác vô tuyến
• Mô hình môi trường trong nhà:
Mô hình này được đặc trưng bởi các ô nhỏ và công suất phát thấp. Trạm gốc và
người sử dụng đều ở Indoor. Trễ truyền lan trung bình nằm trong dải từ 35 đến 460
ns. Quy tắc tổn hao thay đổi vì sự phân tán và suy hao do tường và các cấu trúc kim
loại như: các vách ngăn và các tủ tài liệu.
Các vật này gây ra ảnh hưởng che tối. Che tối này có thể có luật Logarit chuẩn với
dịch chuẩn 12dB. Các đặc tính pha-đinh thay đổi từ Rician đến Rayleigh với dịch
tần Doppler phụ thuộc vào tốc độ đi bộ. Mô hình tổn hao cho môi trường này là:
ܮ = 37 + 30lgR + 18,3ܨሾሺிାଶሻ/ሺிାଵሻି,ସሿ
Trong đó: R là khoảng cách giữa máy phát và máy thu (m)
F là số tầng trên đường truyền.
• Môi trường giữa trong nhà và vỉa hè:
Môi trường được đặc trưng bởi các ô nhỏ và công suất phát thấp. Các trạm gốc với
anten thấp được đặt ngoài trời, người đi bộ ngoài phố, bên trong nhà hoặc bên trong
biệt thự. Trễ trung bình quân phương thay đổi từ 100 đến 1800 ns. Quy tắc tổn hao
địa lý ܴିସ được áp dụng. Nếu đường truyền có tầm nhìn thẳng trên phố dạng hẻm
núi thì tổn hao đường truyền tuân theo quy tắc ܴିଶ.
Pha-đinh che tối logarit chuẩn với lệch chuẩn 10dB cho ngoài trời và 12dB cho
trong nhà là hợp lý. Tổn hao truy nhập toàn nhà trung bình là 18dB với lệch chuẩn
10dB là phù hợp. Tốc độ pha-đinh Rayleigh hoặc pha-đinh Rician thường phụ thuộc
tốc độ đi bộ, nhưng đôi khi xảy ra pha-đinh nhanh hơn do các xe chuyển động. Mô
hình sau được đề xuất cho môi trường này:
ܮ = 40lgR + 30lg ݂ + 49 dB
Trong đó ݂ là tần số sóng mang
Mô hình này chỉ đúng cho trường hợp không theo tầm nhìn thẳng và mô tả truyền
sóng tốt nhất và pha-đinh che tối chuẩn có lệch chuẩn 10 dB. Tổn hao truy nhập tòa
nhà trung bình 18 dB với lệch chuẩn 10 dB
• Môi trường xe cộ:
Môi trường này gồm các ô lớn và công suất phát cao. Trễ trung bình quân phương
từ 0,4 ms đến khoảng 12 ms có thể xảy ra ở các lộ đường dốc ở vùng núi đồi. Quy
100
tắc tổn hao địa lý ܴିସ và pha đinh che tối logarit chuẩn với lệch chuẩn 10 dB được
sử dụng ở các vùng thành phố và ngoại ô. Tổn hao trung truy nhập tòa nhà trung
bình 1 dB với lệch chuẩn 10 dB. Tại các vùng nông thôn có địa hình phẳng, tổn hao
đường truyền thấp hơn so với vùng thành phố và ngoại ô. Với các vùng đồi núi, nếu
có thể tránh được che chắn đường truyền bằng cách đặt các trạm gốc thì tổn hao gần
với ܴିଶ. Tốc độ pha-đinh Rayleigh phụ thuộc vào tốc độ xe. Tốc độ pha-đinh thấp
phù hợp cho các ứng dụng sử dụng các đầu cuối cố định. Mô hình được sử dụng cho
môi trường này là:
ܮ = 40(1 – 4.10ିଶΔ݄)lgR – (18lg Δ݄) + 21lg ݂ + 80 dB (Phương trình 3.13)
Trong đó: R là khoảng cách giữa trạm gốc và thuê bao
݂ là tần số sóng mang (MHz)
Δ݄ là độ cao anten trạm gốc so với mức trung bình của mái nhà.
3.5.6 Tạo ra các thông số của người sử dụng đối với các môi trường: cell lớn
môi trường thành phố và cell lớn môi trường vùng ngoại ô
Hình 3.25: Mô hình WiMax đối với các môi trường khác nhau
- Bước 1: Chọn cell lớn môi trường thành phố hay cell lớn môi trường vùng ngoại ô
- Bước 2: Xác định rõ các thông số khoảng cách và thông số định hướng
Vị trí của thuê bao tương ứng với mỗi trạm gốc được xác định theo vị trí bố trí cell
Tại vị trí này:
- Khoảng cách từ thuê bao đến trạm gốc là d
101
- LOS định hướng tương ứng với trạm gốc và thuê bao là ߠௌ và ߠெௌ
- Chùm tia định hướng của anten thuê bao là Ωெௌ (0 đến 360ሻ
- Vận tốc v của thuê bao có độ lớn ԡݒԡ
- Hướng của ߠ௩ (0 đến 360ሻ
- Bước 3: Xác định DS, AS và LN: tương ứng với ߪௌ, ߜௌ, ߜே
- Bước 4: Xác định khoảng trễ ngẫu nhiên cho mỗi thành phần của N đa đường:
+ Đối với môi trường cell lớn: N = 6 (thông số trong Bảng 3.1)
Tạo ta các thông số thay đổi từ τଵᇱ ,…, τேᇱ theo công thức sau:
τேᇱ = - Γௌ. ߪௌ.logܼ (Phương trình 3.14)
Với n = 1,…, N
Với ܼ (n = 1,…, N) ngẫu nhiên với giá trị phân phối không đổi U(0,1)
Γௌ được đưa ra trong khoảng 0 đến 3
ߪௌ xác định trong bước 2 ở trên
Các giá trị thay đổi này theo trình tự:
τሺேሻᇱ > τሺହሻᇱ >…> τሺଵሻᇱ
Và giá trị bé nhất ở đây là trừ đi tất cả, do đó trễ đầu tiên luôn có giá trị = 0
Những trễ này đã được lượng tử hóa đúng với thời điểm gần nhất ଵଵ khoảng chip và
6 trễ được tính bằng:
τே = ்ଵ.floorቈ
தሺಿሻᇲ ି தሺభሻᇲ
భల
0,5 (Phương trình 3.15)
Với n = 1,…, N
floorሾݔሿ là giá trị phần nguyên của x và ܶ là khoảng chip (chip interval)
ܶ =
ଵ
ଷ,଼ସ.ଵల (s) trong 3GPP
ܶ =
ଵ
ଵ,ଵଶ଼଼.ଵల (s) trong 3GPP2
Sau đó 6 trễ được đưa ra:
τே = τሺேሻᇱ - τሺଵሻᇱ ; với n = 1,…, N
( với τே > τହ > … > τଵ)
- Bước 5: Xác định năng lượng ngẫu nhiên xấp xỉ cho mỗi thành phần N đa đường:
ܲᇱ = ݁
ቀభష ವೄሻሺ ಜሺಿሻᇲ ష ಜሺభሻᇲ ሻ
ವೄ.ವೄ . 10ି ఌ (Phương trình 3.16)
102
Với n = 1,…, 6
ߝ (n = 1,…, 6) là giá trị Gaussian ngẫu nhiên với ߪோேଶ = 3dB
Lưu ý rằng năng lượng được xác định sử dụng thì không lượng tử hóa trễ kênh
truyền
Tổng năng lượng trung bình cho 6 đường truyền:
ܲ =
ᇲ
∑ ᇲలసభ
- Bước 6: Xác định các AoD cho mỗi thành phần N đa đường
ߜᇱ ~ η(0,ߪଶ ) ; n = 1,…, N
Với ߪ = Γௌ * ߪௌ
Giá trị Γௌ trong bảng và phụ thuộc vào môi trường cell lớn ở vùng thành phố hay
vùng ngoại ô.
Với ߪௌ xác định trong bước 3, các giá trị ở đây được tính theo độ và các giá trị ߜ
tăng dần:
หߜሺଵሻᇱ ห < หߜሺଶሻᇱ ห < … < หߜሺேሻᇱ ห
ܣܦ௦: n = 1,…, N xác định cho ߜ, = ߜሺሻᇱ ; n = 1,…, N
- Bước 7: Liên quan đến trễ đa đường với ܣܦ௦
݊௧ trễ ߬ ở bước 3 liên quan đến ݊௧ AoD ߜ, tính được ở bước 6
- Bước 8: Xác định năng lượng, pha, và bù cho ܣܦ௦ của M = 20 đường truyền phụ
(subpath) trong N đường truyền tại trạm gốc. Tất cả 20 đường truyền phụ liên kết
với n đường truyền có giá trị năng lượng giống hệt nhau = ଶ với ܲ lấy từ Bước 5.
ߔ, = 0 đến 360
m đường truyền phụ (m = 1,…,M)
߂,, là giá trị cố định trong bảng 0-4
Ví dụ: Đối với cell lớn vùng đô thị và vùng ngoại ô, phần bù cho đường truyền phụ
thứ 1 và đường truyền phụ thứ 2 là :
߂,ଵ, = 0,0894 độ
߂,ଶ, = - 0,0894 độ
- Bước 9: Xác định góc tới (ܣܣ௦) cho mỗi thành phần của đa đường (hiệu ứng đa
đường)
103
Giá trị AoA theo Gaussian thay đổi:
ߜ, ~ η(0,ߪଶ,AoA) ; n = 1,…, N
Với ߜ, = 104.12ሾ1 െ ݁ݔሺെ0,2175|10 logଵሺ ܲሻ|ሻሿ
Với ܲ là năng lượng của n đường truyền ở Bước 5
Bước 10: Xác định bù góc tới tại UE (user equipment – thiết bị của người sử dụng)
của M = 20 đường truyền phụ tại 1 trong N đường truyền tại vị trí thuê bao
Như trong bước 8 đối với bù cho AoD, sự liên quan giữa bù của m đường truyền
phụ (m = 1,…, M) là ߂,, là cố định trong bảng.
Giá trị bù được lựa chọn theo mong muốn trên từng đường truyền là: 1 góc có giá
trị 35 độ
- Bước 11: Sự liên quan giữa các đường truyền và đường truyền phụ của trạm gốc
và thuê bao:
n đường truyền tại trạm gốc (xác định bằng các thông số của chính n đường
truyền này: trễ ߬, năng lượng ܲ, AoD ߜ,) liên quan với n đường truyền tại
thuê bao (được xác định bằng các thông số của chính nó: AoA ߜ,)
với “1 cặp đôi” n đường dẫn, cặp đôi ngẫu nhiên của một trong M đường truyền
phụ tại trạm gốc (xác định bằng giá trị bù ߂,, và pha ߔ, của bản thân nó)
với một trong M đường truyền con của thuê bao (xác định bằng thông số bù
߂,, của nó)
- Bước 12: Xác định độ tăng ích anten của các đường truyền phụ tại trạm gốc và
thuê bao theo các giá trị tương ứng của đường truyền con là ܣܦ௦ và ܣܣ௦
Trong n đường truyền, AoD của m đường truyền phụ (tương ứng với antenna array
broadside của trạm gốc):
ߠ,, = ߠௌ + ߜ, + ߂,, (Phương trình 3.17)
Tương tự, AoA của m đường truyền phụ trong n đường truyền (tương ứng với
antenna array broadside của thuê bao):
ߠ,, = ߠெௌ + ߜ, + ߂,, (Phương trình 3.18)
Độ tăng ích của anten phụ thuộc vào những giá trị của đường truyền phụ là ܣܦ௦ và
ܣܣ௦
104
Đối với trạm gốc và thuê bao, các thông số tương ứng là ܩௌ(ߠ,,) và
ܩெௌ(ߠ,,)
Lưu ý: Đối với sự phát triển của các kênh truyền không gian, lưu ý các mối quan hệ
được thống kê giữa các góc và năng lượng, trễ và năng lượng
߁ௌ = ఙೝễఙವೄ
߁ௌ = ఙಲವఙವೄ
3.5.7 Đề xuất các thông số cho thuê bao trong môi trường cell nhỏ - thành phố
Môi trường đô thị microcell khác với môi trường macrocell
Chỉ duy nhất N = 3 (thay cho 6) đường dẫn được mô hình hóa bởi vì trễ suy hao
trong các cell nhỏ. Chính vì thế các bước trong phần này có trình tự và đặc điểm
khác so với các bước trong cell lớn.
- Bước 1: Lựa chọn môi trường cell nhỏ trong thành phố
- Bước 2: Xác định khoảng cách thay đổi và các thông số định hướng
- Bước 3: Xác định DS, AS và LN
- Bước 4: Xác định các giá trị trễ ngẫu nhiên cho một trong các thành phần của N
đường truyền
Cho môi trường Microcell: N = 6, trễ ߬ : n = 1,…, N. PDP bao gồm 6 đường
truyền riêng biệt được phân bố sau khoảng thời gian từ 0 đến 1,2 micrô giây.
- Bước 5: Xác định giá trị năng lượng xấp xỉ cho một trong các thành phần của N
đường truyền. PDP bao gồm 6 đường truyền riêng biệt được phân bố sau khỏang
thời gian từ 0 đến 1,2 micrô giây
Năng lượng trên mỗi đường truyền giảm dần theo hàm thời gian theo quy luật hàm
mũ: giá trị này độc lập với trễ đường truyền.
ܲ = 10ିሺఛା ሻ
߬: được xác định bằng micrô giây
ܼ (n = 1,…, N)
- Bước 6: Xác định ܣܦ௦ cho một trong những thành phần của N đường truyền
AoD (trong môi trường LOS): - 40 đến + 40
ߜ, ~ U(- 40; 40) ; n = 1,…, N
105
Lưu ý: khác so với môi trường cell lớn, AoD không cần được phân loại trước khi
được gán cho 1 giá trị năng lượng đường truyền
- Bước 7: Liên quan giữa trễ đa đường và ܣܦ௦
- Bước 8: Xác định năng lượng, pha và bù AoD của M = 20 đường truyền phụ cho
một trong N đường truyền tại trạm gốc. Giá trị bù được đưa ra trong bảng và kết
quả góc AS trên mỗi đường dẫn là 2/ 1cell lớn
- Bước 9: Xác định góc tới AoA cho một trong những thành phần đa đường:
ߜ, ~ η(0,ߜ,ଶ ) ; n = 1,…, N
Với ߜ, = 104.12ሾ1 െ ݁ݔሺെ0,265|10 logଵሺ ܲሻ|ሻሿ
Và ܲ xác định từ bước 5
- Bước 10: Xác định bù góc tới của M = 20 đường truyền phụ cho một trong N
đường truyền tại thuê bao
- Bước 11: Mối quan hệ giữa các đường truyền và các đường truyền phụ của trạm
gốc và thuê bao
- Bước 12: Xác định độ tăng ích anten của trạm gốc và đường truyền phụ của thuê
bao là ܣܦ௦ và ܣܣ௦
ࢤ,,ࡰ (độ) ࢤ,,ࡰ (độ) ࢤ,, (độ)
1,2 ± 0,0894 ± 0,2236 ± 1,5649
3,4 ± 0,2826 ± 0,7064 ± 4,9447
5,6 ± 0,4948 ± 1,2461 ± 8,7224
7,8 ± 0,7431 ± 1,8578 ± 13,0045
9,10 ± 1,0257 ± 2,5642 ± 17,9492
11,12 ± 1,3594 ± 3,3986 ± 23,7899
13,14 ± 1,7688 ± 4,4220 ± 30,9538
15,16 ± 2,2961 ± 5,7403 ± 40,1824
17,18 ± 3,3089 ± 7,5974 ± 53,1816
19,20 ± 4,3101 ± 10,7753 ± 75,4274
Bảng 3.12: Độ lệch đường truyền phụ góc lệch và góc tới
106
3.5.8 Tạo ra các hệ số kênh truyền
Với các thông số đưa ra ở phần trên, chúng ta sử dụng để tạo ra các hệ số cho kênh
truyền.
Một thành phần S của chùm tia từ trạm gốc và một thành phần U của chùm tia của
thuê bao, hệ số kênh truyền cho 1 trong những thành phần N đa đường được đưa ra
bởi 1 “S – by – U” – ma trận biên độ
Giá trị trên có ý nghĩa là: Ma trận kênh truyền cho n thành phần đa đường (n = 1,…,
N) như ܪሺݐሻ được xác định từ công thức sau:
݄ሺ௦,௨,ሻሺ௧ሻ
ൌ ඨ ܲܯ ටܩௌ൫ߠ,, ൯
ெ
ୀଵ
݁ݔ ቀ݆݇݀௦ݏ݅݊൫ߠ,, ൯ቁ
· ටܩெௌ൫ߠ,, ൯݁ݔൣ݆൫݇݀௨ sin൫ߠ,,൯ ߔ,൯൧
· ݁ݔൣ݆݇ԡݒԡܿݏ൫ߠ,, െ ߠ௩൯ݐ൧ (Phương trình 3.19)
là năng lượng của n đường truyền (Bước 5)
M = số đường truyền phụ/đường truyền
ߠ,, là giá trị AoD của m đường truyền phụ trong n đường truyền (Bước 12)
ߠ,, là giá trị AoA của m đường truyền phụ trong n đường truyền (Bước 12)
ܩௌሺߠ,, ሻ là độ tăng ích của anten trạm gốc (Bước 12)
ܩெௌሺߠ,, ሻ là độ tăng ích của anten thuê bao (Bước 12)
j với ݆ଶ = - 1
k là số sóng = ଶగఒ với λ là bước sóng của sóng mang (tính theo m)
݀௦ (m) là khoảng cách từ thành phần s của anten trạm gốc
(tham khảo lấy giá trị s = 1) ; u = 1 thì ݀ଵ = 0
ݑ (m) là khoảng cách từ thành phần u của anten thuê bao
(tham khảo lấy giá trị u = 1, ݀ଵ = 0 )
ߔ,: pha của m đường truyền phụ trong n đường truyền (Bước 8)
ԡݒԡ : giá trị độ lớn vận tốc của thuê bao (Bước 2)
ߠ௩ : góc của vectơ vận tốc (Bước 2)
107
a. Trong tầm nhìn thẳng
Mô hình LOS có thể được lựa chọn cho vùng đô thị lớn hoặc nhỏ
LOS không được lựa chọn trong trường hợp vùng ngoại ô
- Đối với môi trường NLOS, nhân tố Rice được đặt = 0, do đó pha-đinh xác
định là tổng hợp các đường truyền phụ (mô tả ở phần đầu của mô hình)
Đối với môi trường LOS, nhân tố Rice K được dựa trên công thức
K = 13 – 0,03.d (dB) (Foster 1994)
Với d là khoảng cách giữa trạm gốc và thuê bao (m)
- Đối với môi trường LOS hay NLOS phụ thuộc vào các yếu tố của môi
trường bao gồm:
Hướng tán xạ, street canyons và khoảng cách:
P(LOS) = ቊ
ଷ ି ௗ
ଷ ; 0 ൏ ݀ ൏ 300݉
0 ; ݀ 300݉
Thông số K được xác định bằng tỷ số năng lượng trong LOS trên tổng năng lượng
tán xạ trong NLOS. Đường truyền LOS xảy ra cùng thời điểm với đường truyền tán
xạ đầu tiên (sớm nhất). Khi ghép đôi các tia phụ giữa bên phát và bên thu, các thành
phần trực tiếp được ghép đôi là biểu hiện cho đường truyền LOS
b. Các tiêu chuẩn đối với vùng đô thị
Khi mô hình cho vùng đô thị được lựa chọn, mô hình thay đổi giá trị AoA của
đường truyền tới từng thuê bao, được sử dụng cho vùng đô thị lớn và nhỏ.
Các tiêu chuẩn cho vùng đô thị tồn tại trong khu vực đô thị đông đúc và phục vụ
cho các cell lớn và tại rooftop của các cell nhỏ.
Các thông số sau xác định cho thiết bị đầu cuối của người sử dụng:
1) Xác định sự định hướng bất kỳ từ U(0,360) = sự định hướng của UE
2) Lựa chọn ngẫu nhiên sự định hướng cho anten của thuê bao từ U(0,360)
3) Giá trị α = 0,9 được đưa ra xác định trước tín hiệu của UE trong hiệu úng đối
với vùng đô thị được lựa chọn đồng bộ ngẫu nhiên cho tham số β
4) Nếu β ≤ α, lựa chọn ܣܣ௦của UE cho tất cả các tín hiệu đến là bằng nhau
Nếu β > α, lựa chọn hướng của tín hiệu tới cho tất cả đường truyền sử dụng
chuẩn mô hình SCM cho AoA của UE được đưa ra ở phần đầu.
108
Hình 3.26
3.5.9 Định cỡ hệ thống theo mức
Chip rate ở UMTS là 3,84 Mcps
Với các giá trị đầu vào lựa chọn ngẫu nhiên ta có các giá trị đầu ra được đo lại như
sau:
Hình 3.27
109
Hình 3.28: Trễ trải
Hình 3.29:
Tôpô mạng:
Có 5 tôpô mạng chính được sử dụng phổ biến trong hệ thống mạng hữu tuyến là:
Tôpô bus, star, tree, ring, mesh. Tôpô mesh không có nhiều ưu điểm so với tôpô star
ngoại trừ việc không cần một trạm gốc trung tâm
110
Hình 3.30: Tôpô Mesh
Ưu điểm của tôpô mesh: giá rẻ, độ tin cậy cao khi sử dụng ở trong một tòa nhà, giữa
các building hoặc trong một khu vực đô thị. [1]
Ở tại một wireless node đều có AP (access point – điểm truy cập) và thiết bị định
tuyến không dây (wireless router) tạo ra nhiều đường truyền cho tín hiệu vô tuyến.
a. Loại đường truyền sử dụng trong hệ thống WiMax:
Một hệ thống WiMax có thể sử dụng các kiểu kết nối sau:
Point to point (điểm đến điểm) và Point to multipoint (điểm đến đa điểm)
Hình 3.31: Tôpô điểm đến điểm
111
Băng tần sử dụng:
Một số công nghệ không dây có thể được triển khai trên 4 băng tần, chưa đăng ký
thành 2 băng là ISM (Industrial, Scientific, Medical – Công nghiệp, khoa học, y tế)
và U_NII (Unlicensed National Information Infrastructure - Cơ sở hạ tầng thông tin
quốc gia không cần đăng ký)
Từ điểm đến đa điểm: giới hạn maximum power của anten là 1W
Dải tần số
(MHz)
Băng thông
(MHz)
Năng lượng
max của anten
Max EIRP Chú giải
2400 –
2483,5
83,5
1 W (+30 dBm)
1 W (+30 dBm)
4W
(+36dBm)
Điểm đến điểm
Điểm đến đa điểm
theo quy tắc 3:1
5150 – 5250 100 50mW
200mW
(+23dBm)
Sử dụng trong
nhà
5250 – 5350 100
250 mW
(+24 dBm)
1W
(+30 dBm)
5725 – 5825 100 1W (+30 dBm)
200W
(+53 dBm)
Bảng 3.13: Dải tần số và sự liên quan đến giới hạn năng lượng
Năng lượng tại
anten (mW)
Năng lượng tại
anten (dBm)
Độ tăng ích lớn
nhất của anten (dB)
EIRP
(watts)
EIRP
(dBm)
1000 30 6 4 36
500 27 9 4 36
250 24 12 4 36
125 21 16 4 36
63 18 19 4 36
31 15 21 4 36
15 12 24 4 36
8 9 27 4 36
4 6 30 4 36
Bảng 3.14: Từ điểm đến đa điểm: hoạt động ở băng tần: 2,4 GHz ISM
112
Năng lượng tại
anten (mW)
Năng lượng tại
anten (dBm)
Độ tăng ích lớn
nhất của anten (dB)
EIRP
(watts)
EIRP
(dBm)
1000 30 6 4 36
794 29 9 6,3 38
631 28 12 10 40
500 27 15 16 42
398 25 18 25 44
316 25 21 39,8 46
250 24 24 63,1 48
200 23 27 100 50
157 22 30 157 52
Bảng 3.15: Từ điểm đến điểm: hoạt động ở băng tần: 2,4 GHz ISM
Năng lượng tại
anten (mW)
Năng lượng tại
anten (dBm)
Độ tăng ích lớn nhất
của anten (dB)
EIRP
(watts)
EIRP
(dBm)
1000 30 6 4 36
1000 30 9 8 39
1000 30 12 16 42
1000 30 15 316 45
1000 30 18 63,1 48
1000 30 21 125 51
1000 30 23 250 53
Bảng 3.16: Từ điểm đến điểm: hoạt động ở băng tần: 5,8 GHz U_NII
113
CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH MẠNG
INTERNET SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ WIMAX
4.1 Tính toán đường truyền
Tính toán đường truyền là một phần cần thiết trong việc lập kế hoạch xây dựng
mạng. Việc tính toán đường truyền giúp ta xác định quy mô của yêu cầu phủ sóng,
dung lượng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của mạng
Nếu xét riêng đối với một đường truyền WiMax, cần phải tính toán 2 quỹ kết nối là:
+ Kết nối từ trạm gốc tới thuê bao
+ Kết nối từ thuê bao tới trạm gốc
Hình 4.1: Mô hình truyền và phát tín hiệu của một trạm WiMax
Một quỹ kết nối được dựa trên: Tổng tăng ích và suy hao năng lượng phát (tính
bằng dB) truyền giao cho bên thu.
Để bên thu nhận được cường độ tín hiệu đủ lớn theo yêu cầu giá trị năng lượng tại
phía thu phải tối thiểu bằng độ nhạy thu.
• Năng lượng phát:
Năng lượng phát đầu ra
Năng lượng tăng ích của anten
• Suy hao đường truyền:
Trong môi trường bên ngoài trời, trong không gian tự do:
114
ܮ = 20logd + 20logf + 36,6 dB (Phương trình 4.1)
Với d tính theo m và f tính theo MHz
Tại tần số 2,4 GHz
ܮ = 20logd + 40 dB
Công thức trên đúng trong điều kiện LOS (tầm nhìn thẳng)
Trong điều kiện trong nhà, công thức này phức tạp hơn và phụ thuộc vào nhiều
thông số khác như: bản chất vật liệu, tính chất kết cấu, đồ đạc…
Tại tần số 2,4 GHz:
ܮ = 55 dB + 0,3 dB/m
Tại tần số 5,7 GHz:
ܮ = 63 dB + 0,3 dB/m
• Tăng ích anten thu:
Ở phía thu, cũng như anten phát, bổ sung thêm tăng ích cho quỹ đường truyền. Bổ
sung thêm tăng ích cho một anten để cân bằng lượng tăng ích cho cả 2 phía phát và
thu.
• Dự trữ đường truyền:
Giá trị dự trữ tổn hao (dB) khác giữa độ lớn của tín hiệu thu tại đầu vào thu và giá
trị nhỏ nhất của tín hiệu được xác định để hoạt động ổn định.
Những đường truyền có giá trị dự trữ tổn hao càng lớn thì càng tin cậy. Giá trị dự
trữ tổn hao cần thiết phụ thuộc vào yêu cầu về độ tin cậy của đường truyền nhưng
giá trị thích hợp nằm trong khoảng: 20 đến 30 dB.
• Suy hao nhiễu xạ:
Trong điều kiện tầm nhìn thẳng (LOS), giá trị của suy hao do nhiễu xạ có thể nhỏ
hơn 6 dB. Ngược lại trong điều kiện tầm nhìn che khuất (NLOS) thì giá trị suy hao
do nhiễu xạ có thể từ 20 đến 40 dB
• Suy hao do cáp và điểm nối:
Suy hao tại các đầu nối có thể xấp xỉ 0,5 dB trên một điểm nối
Suy hao do cáp bao gồm: loại cáp, độ dày và chiều dài cáp
115
Loại cáp Tần số 2,4 GHz Tần số 5,8 GHz
dB/100 ft dB/100 m dB/100 ft dB/100 m
RG-58 32,2 105,6 51,6 169,2
RG-8X 23,1 75,8 40,9 134,2
LMR-240 12,9 42,3 20,4 66,9
RG213/214 15,2 49,9 28,6 93,8
9913 7,7 25,3 13,8 45,3
LMR-400 6,8 22,3 10,8 35,4
3/8”LDF 5,9 19,4 8,1 26,6
LMR-600 4,4 14,4 7,3 23,9
1/2”LDF 3,9 12,8 6,6 21,6
7/8”LDF 2,3 7,5 3,8 12,5
11/4”LDF 1,7 5,6 2,8 9,2
15/8”LDF 1,4 4,6 2,5 8,2
Bảng 4.1: Bảng mô tả các thông số suy hao do cáp ở dải tần số từ 2,4 đến 5,8 GHz
Để tối ưu hóa làm sao cho giá trị suy hao do cáp là bé nhất nên đặt thiết bị thu phát
vô tuyến càng gần anten càng tốt [5]
• Suy hao do mưa và sương mù:
Khi triển khai một hệ thống trong khu vực khí hậu có mưa và sương mù, cần phải
tính thêm suy hao tín hiệu do mưa và sương mù
Ví dụ: Ở tại băng tần 2,4 GHz:
Suy hao 0,05 dB (0,08 dB/dặm) khi có mưa to (4 inches/giờ)
Suy hao do sương mù dày gây ra: 0,02 dB/km (0,03 dB/dặm)
Ở tại băng tần 5,8 GHz:
Khi có mưa to gây ra suy hao: 0,5 dB/Km (0,8 dB/dặm)
Suy hao do sương mù dày gây ra: 0,07 dB/Km (0,11 dB/dặm)
• Suy hao do cây cối:
Cây cối cũng là một nguồn gây ra suy hao đường truyền:
Loại cây, cây khô hay ướt, mật độ cây….Là các thông số ảnh hưởng đến việc truyền
tín hiệu.
116
Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào khoảng cách mà tín hiệu phải truyền qua và do
đó phải tăng lên tần số cao.
Ở tần số 2,4 GHz: suy hao do cây cối là 0,35 dB/m
• Suy hao do vật liệu thủy tinh (Fiber glass): từ 0,5 đến 1 dB
Kính: Kính cửa sổ gây suy hao là 3 dB ở tần số 2,4 GHz
Hầu hết các loại kính không ảnh hưởng đến tín hiệu siêu cao tần, chỉ có một vài loại
gây suy hao tín hiệu
Ví dụ: Kính “High E glass” để giữ nhiệt gây suy hao cho tín hiệu của 2 chuẩn
802.11 và 802.16
Suy hao do các vật liệu của một tòa nhà được mô tả dưới bảng sau:
Loại vật liệu Giá trị suy hao gây ra
Tường gạch 2 dB
Cửa sổ kính khung kim loại 6 dB
Tường văn phòng 6 dB
Cửa kim loại trong văn phòng 6 dB
Tường gạch xỉ 4 dB
Cửa kim loại ở tường gạch 12,4 dB
Tường gạch kế bên cửa kim
loại
3 dB
Bảng 4.2: Thông số suy hao của các vật liệu
4.2 Nghiên cứu, khảo sát tổng quát về một site
• Lập kế hoạch sử dụng tần số:
Lựa chọn băng tần cho WiMax:
Các băng được WiMax Forum tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần
số các nước phân bổ cho WiMax là: 3600-3800 MHz, 3400-3600 MHz (băng 3,5
GHz), 3300-3400 MHz (băng 3,3 GHz), 2500-2690 MHz (băng 2,5 GHz), 2300-
2400MHz (băng 2,3 GHz), 5725-5850 MHz (băng 5,8 GHz) và băng 700-800 MHz
(dưới 1 GHz). [11]
117
Băng 3400-3600 MHz (băng 3,5 GHz)
Băng 3,5Ghz là băng tần đó được nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không
dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc cho hệ thống truy cập không dây
băng rộng (WBA). WiMax cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử
dụng băng tần này cho WiMax. Vì vậy, WiMax Forum đó thống nhất lựa chọn băng
tần này cho WiMax.
Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16-2004 để cung cấp các
ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3,5 MHz hoặc 7 MHz, chế độ
song công TDD hoặc FDD. Một số nước quy định băng tần này chỉ dành cho các hệ
thống cung cấp các dịch vụ cố định, không có ứng dụng nomadic, nên để triển khai
được WiMax cần thiết phải sửa đổi lại quy định này.
Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat
nên hiện tại không thể triển khai cho WiMax.
Băng 3600-3800 MHz
Băng 3600-3800 MHz được một số nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA. Tuy
nhiên, do một phần băng tần này (từ 3,7-3,8 GHz) đang được nhiều hệ thống vệ tinh
viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là ở khu vực châu Á, nên ít khả
năng băng tần này sẽ được chấp nhận cho WiMax ở châu Á.
Băng 3300-3400 MHz (băng 3,3 GHz)
Băng tần này đó được phân bổ ở Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam đang xem xét
phân bổ chính thức. Do Ấn Độ và Trung Quốc là hai thị trường lớn, nên dù chưa có
nhiều nước cấp băng tần này cho WBA, nhưng thiết bị WiMax cũng đã được sản
xuất.
Chuẩn WiMax áp dụng ở băng tần này tương tự như với băng 3,5 GHz, đó là
WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3,5 MHz hoặc
7MHz.
Do Ấn Độ chỉ cho phép sử dụng đoạn băng tần 3316-3400 MHz, nên các thiết bị
WiMax hiện tại cũng chỉ làm việc trong đoạn này với tối đa 2x9 kênh 3,5 MHz. Vì
vậy, nếu cứ 4 nhà khai thác sử dụng băng tần này thì thường mỗi nhà khai thác chỉ
được cấp sử dụng 2x2 kênh 3,5 MHz. Trong khi đó, theo ý kiến của các chuyên gia
118
Alvarion, một trong những hãng cung cấp thiết bị WiMax, thì để khai thác hiệu quả,
mỗi nhà khai thác nên được cấp ít nhất 2x3 kênh 3,5 MHz.
Băng 2500-2690MHz (băng 2,5 GHz)
Băng tần này là băng tần được WiMax Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di động
theo chuẩn 802.16-2005. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các
băng trên 3 GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích hợp cho các ứng
dụng di động. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử
dụng WBA bao gồm cả WiMax. WiMax ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz,
chế độ song công TDD, FDD.
Băng tần này trước đây được sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền hình
MMDS trên thế giới, nhưng do MMDS không phát triển nên Hội nghị Thông tin Vô
tuyến thế giới năm 2000 (WRC-2000) đã xác định có thể sử dụng băng tần này cho
hệ thống di động thế hệ 3 (3G hay IMT-2000 theo cách đặt tên của ITU). Tuy nhiên,
khi nào IMT-2000 được triển khai ở băng tần này cũng chưa có câu trả lời rõ ràng.
Vì vậy, hiện đã có một số nước như Mỹ, Brazil, Mexico, Singapore, Canada, Liên
hiệp Anh (UK), Australia cho phép sử dụng một phần băng tần tần này cho WBA.
Trung Quốc và Ân Độ cũng đang xem xét.
Ví dụ, Singapore đã chia băng 2,5 GHz thành 15 khối 6 MHz cho WBA để đấu
thầu, theo đó nhà khai thác được cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic và di động,
không yêu cầu phải sử dụng một công nghệ cụ thể nào. Các nhà khai thác trúng thầu
có trách nhiệm tự phối hợp với nhau và với các nhà khai thác của các nước láng
giềng để tránh can nhiễu. Tại Mỹ, Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) chia băng
2,5 GHz thành 8 khối, mỗi nhà khai thác có thể được cấp 22,5 MHz, gồm một khối
phổ có độ rộng 16,5 MHz kết hợp với khối 6 MHz. Do ITU xác định băng tần này
cho IMT-2000, nên WiMax Forum đang có kế hoạch tham gia vào các nhóm nghiên
cứu của ITU để thúc đẩy việc đưa chuẩn 802.16 thành một nhánh của họ tiêu chuẩn
IMT-2000.
Với Việt Nam, Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt cuối năm 2005 đã quy định băng tần 2500-2690 MHz sẽ được sử dụng
cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị
khác trong băng tần này. Vì vậy, có thể hiểu công nghệ WiMax di động cũng là một
119
đối tượng của quy định này, nhưng băng tần này sẽ được sử dụng cho loại hình
công nghệ cụ thể nào vẫn còn để mở.
Băng 2300-2400 MHz (băng 2,3 GHz)
Băng 2.3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2,5 GHz nên là băng
tần được WiMax Forum xem xét cho WiMax di động. Hiện có một số nước phân bổ
băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada,
Singapore. Singapore đã cho đấu thầu 10 khối 5 MHz trong dải 2300-2350 MHz để
sử dụng cho WBA với các điều kiện tương tự như với băng 2,5 GHz. Úc chia băng
tần này thành các khối 7 MHz, không qui định cụ thể về công nghệ hay độ rộng
kênh, ưu tiên cho ứng dụng cố định. Mỹ chia thành 5 khối 10 MHz, không qui định
cụ thể về độ rộng kênh, cho phép triển khai cả TDD và FDD. Đối với Việt Nam,
đây cũng là một băng tần có khả năng sẽ được sử dụng để triển khai
WBA/WiMax.
Băng 5725-5850 MHz (băng 5,8 GHz)
Băng tần này được WiMax Forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho
phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các đoạn
băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250 MHz, 5250-5350 MHz), vốn thường
được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà. Theo WiMax Forum thì băng tần này
thích hợp để triển khai WiMax cố định, độ rộng phân kênh là 10 MHz, phương thức
song công được sử dụng là TDD, không có FDD.
Băng dưới 1 GHz
Với các tần số càng thấp, sóng vô tuyến truyền lan càng xa, số trạm gốc cần sử dụng
càng ít, tức mức đầu tư cho hệ thống thấp đi. Vì vậy, WiMax Forum cũng đang xem
xét khả năng sử dụng các băng tần dưới 1 GHz, đặc biệt là băng 700-800 MHz.
Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang
truyền hình số, nên sẽ giải phóng được một phần phổ tần sử dụng cho
WBA/WiMax. Ví dụ, Mỹ đó cấp đoạn băng tần 699-741 MHz trước đây dùng cho
kênh 52-59 UHF truyền hình và xem xét cấp tiếp băng 747-801 MHz (kênh 60-69
UHF truyền hình).
Với Việt Nam, do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh
trong giải 470- 806 MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ
120
thống truyền hình tương tự. Hiện chưa có lộ trình cụ thể nào để chuyển đổi các hệ
thống truyền hình tương tự này sang truyền hình số, nên chưa thấy có khả năng có
băng tần để cấp cho WBA/WiMax ở đây
Nên ở đây ta có đưa ra một số băng tần giả sử cho WiMax:
Ví dụ: Về kế hoạch sử dụng tần số: Tái sử dụng tần số ở băng tần 2,4 GHz
Băng tần 2,4 GHz có 11 kênh rộng 22 MHz được xác định bằng các khoảng 5 MHz
từ 2,412 đến 2,462 GHz
Băng tần 2,4 GHz có 3 kênh không lặp (1, 6, 11)
• Lựa chọn thiết bị:
Một thông số rất quan trọng trong thiết bị vô tuyến là độ nhạy thu
Độ lớn yêu cầu của tín hiệu trong tài liệu phải lớn nhiễu kênh truyền
Ví dụ: Độ nhạy thu = -86 dBm là đạt yêu cầu
Nhưng nếu giá trị này = -91 dBm thì tốt hơn
Một thông số nữa là của đầu ra máy phát tính bằng mW hay dBm
Điển hình giá trị này 20 mW (13 dBm) và 100 mW (20 dBm)
Đó là thông số mong muốn để điều khiển năng lượng đầu ra để có thể giảm nhiễu.
Sự kết hợp giữa độ nhạy thu và phát có ý nghĩa quan trọng
4.2 Quy hoạch mạng dựa trên các tiêu chí sau:
b. Xác định kích cỡ mạng
c. Quy hoạch lưu lượng và vùng phủ sóng
d. Tối ưu hóa mạng
a. Giai đoạn xác định kích cỡ mạng:
Sẽ đưa ra dự tính số đài trạm, số trạm gốc, cấu hình các trạm gốc và các phần tử
mạng khác trên cơ sở các yêu cầu nhà khai thác và truyền sóng trong khu vực
Định cỡ phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung
lượng và chất lượng phục vụ. Đồng thời xét đến tổn hao đường truyền.
Định kích cỡ mạng là một quá trình mà thông qua đó ta có thể ước tính được các
cấu hinh có thể có và số lượng thiết bị trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác:
+ Các vùng phủ sóng
+ Thông tin kiểu vùng
+ Các điều kiện truyền sóng
121
Dung lượng: Phổ khả dụng, dự báo tăng thuê bao, thông tin về mật độ lưu lượng.
Chất lượng dịch vụ: Xác suất phủ, Dung lượng, thông lượng của người sử dụng
dạng đầu cuối.
b. Quy hoạch dung lượng và vùng phủ sóng:
Trong giai đoạn quy hoạch chi tiết cần có số liệu truyền sóng từ vùng được quy
hoạch cùng với đánh giá mật độ người sử dụng và lưu lượng của người sử dụng. Kết
quả nhận được từ quy hoạch vùng phủ và dung lượng là vị trí, cấu hình, thông số
của trạm gốc
e. Công cụ quy hoạch mạng:
Ở các thế hệ thông tin di động thứ hai, quy hoạch chi tiết chủ yếu tập trung lên quy
hoạch vùng phủ, Trong các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 hay các hệ thống
thông tin vô tuyến khác cần phải phân tích dung lượng và quy hoạch nhiều chi tiết
hơn việc chỉ đơn giản tối ưu vùng phục vụ. Và ở đây ta cũng phải xét tương tự đối
với hệ thống WiMax. Công cụ sẽ hỗ trợ cho người quy hoạch tối ưu các cấu hình
của vùng phủ, chọn anten, hướng anten và thậm chí cả vị trí đặt trạm để đáp ứng
chất lượng dịch vụ, dung lượng và các yêu cầu dịch vụ.
Để đạt được kết quả tối ưu, công cụ phải biết được các thuật toán quản lý tài nguyên
vô tuyến để thực hiện các thao tác và đưa ra quyết định giống như ở mạng thực tế.
Lặp lại đường lên, xuống: Mục đích là để ấn định các công suất phát trạm gốc phù
hợp cho từng người sử dụng dịch vụ cho đến khi tín hiệu ở thuê bao đáp ứng được
c. Tối ưu mạng:
Là quá trình nhằm cải thiện chất lượng mạng tổng thể và đảm bảo các tài nguyên
của mạng được sử dụng một cách hiệu quả hơn. Tối ưu mạng bao gồm phân tích về
các cải thiện mạng về cấu hình và hiệu năng Quá trình chuyển đổi từ quy hoạch
vùng phủ và dung lượng mạng chi tiết sang khai thác và tối ưu mạng diễn ra một
cách liên tục
Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM: radio resource management)
RRM gồm:
- Chuyển giao
- Điều khiển công suất
- Điều khiển cho phép
122
- Điều khiển tải
- Các chức năng lập biểu gói
Điều khiển công suất cần thiết để duy trì mức nhiễu tối thiểu trên giao diện vô tuyến
và đảm bảo chất lượng yêu cầu của dịch vụ
Chuyển giao để xử lý tính di động của thuê bao (đối với các thiết bị ứng dụng chuẩn
WiMax di động 802.16e) khi thuê bao sử dụng thiết bị di chuyển từ vùng phủ sóng
ô này sang vùng phủ sóng của ô khác
Phân tích chất lượng mạng đưa ra một cái nhìn tổng quan về chất lượng và hiệu
năng của mạng bao gồm: lập kế hoạch về trường hợp đo, đo tại hiện trường và đo
bằng hệ thống quản lý mạng.
Dựa theo cự ly, tổ chức viễn thông quốc tế chia làm 4 vùng:
- Mạng khu vực cá nhân PAN, có cự ly từ 1m đến 10m.
- Mạng cục bộ LAN từ 10m đến 100m
- Mạng đo thị MAN từ 100m đến 50km.
- Mạng khu vực rộng WAN trên 50km.
Công nghệ truy nhập không dây được thiết kế để phù hợp với đặc điểm của từng
vùng. Chẳng hạn như trong khu vực cá nhân PAN, thì công nghệ truy nhập siêu
băng rộng UWB có mật độ phổ cực thấp, tốc độ truyền file rất nhanh, phù hợp với
khu vực này.
Hình 4.2: Kết hợp giữa WiMax và Wifi
123
Với cự ly xa hơn thì Wi-Fi và WiMax có ưu thế hơn. Cự ly thông tin của Wi-Fi là
900 m, tốc độ kết nối là 54 Mbit/s. Trong vùng đô thị MAN, thì WiMax với đặc
điểm đã được phân tích ở trên có băng thông mềm dẻo từ 1,25 MHz đến 20 MHz
tốc độ kết nối tới 75Mbit/s có khả năng làm việc đảm bảo QoS trong cự ly 15 km.
Trong tương lai, mạng Wi-Fi kết hợp với mạng WiMax để nâng cao hiệu quả mạng
truy cập không dây: Wi-Fi có tính cơ động, WiMax vươn tới cự ly xa.
Đối với Hà Nội hiện tại các dịch vụ WiMax di động chưa triển khai được thực tế
nhưng với sự phát triển của các trạm Wifi như hiện nay, khả năng triển khai theo
hướng kết hợp giữa Wifi và WiMax sẽ mang tính khả quan nhất.
124
Kết luận
Sau khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài, phần trình bày của em đưa ra
khái niệm về công nghệ WiMax, nhấn mạnh các đặc điểm kĩ thuật nổi bật và từng
bước xây dựng các tiêu chí cần thiết đối với vấn đề quy hoạch vùng phủ sóng cho
mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax. Phần trình bày đã
khái quát chung được yêu cầu tính toán, bài toán công nghệ đồng thời chi tiết riêng
các thông số mô phỏng thực tế với mong muốn truyền tải những khái niệm cũng
như quá trình tính toán quy hoạch mạng.
Hiện nay công nghệ WiMax đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, tùy vào
đặc điểm của mỗi quốc gia, vùng địa lý, dân số, nhu cầu sử dụng v.v… sẽ có những
giải pháp quy hoạch riêng. Xây dựng hệ thống WiMax cố định để kết hợp với hệ
thống Wifi có sẵn đồng thời phát triển tiếp theo hướng chuẩn WiMax di động trong
thời gian tới có thể sẽ là xu hướng chung và sẽ nhận được nhiều sự quan tâm từ các
nhà cung cấp dịch vụ cũng như nhà quản lý.
125
Tài liệu tham khảo
[1] Daniel Sweeny, WiMax operator manual, building 802.16 wireless network
(Second edition), Apress, 2006.
[2] WiMax forum, Mobile WiMax – part I: A technical overview and performance
evaluation, WiMax forum, August 2006.
[3] WiMax forum, Mobile WiMax – part II: A comparative analysis, WiMax forum,
May 2006.
[4] Ron Olexa, Implementing 802.11, 802.16 and 802.20 Wireless networks
Planning, troubleshooting and operations; Newnes, 2005.
[5] Frank Orhtman, WiMax handbook Building 802.16 Wireless Network, McGraw
– Hill Communications, 2005.
[6] Deepak pareek, WiMax: broadband access technology, IDEA group, 2006
[7] WiMax forum, WiMax’s technology for LOS and NLOS environment, WiMax
forum, 2006.
[2], [3], [7] available:
[8] Raj jain, WiMax system modeling methodology; AAWG interim meeting,
AT&T, NJ; WiMax forum , June 1, 2006
[9] IEEE, 802.16a Air interface for fixed broadband Wireless Access System, IEEE
inc ; 1 Apirl 2003.
[10] IEEE, 802.16e Air interface for fixed broadband Wireless Access System, IEEE
inc; 28 February 2006.
[11] Lê Văn Tuấn, Các băng tần WiMax, tạp chí BCVT, 26-10-2006
[12] Alvarion, Thị trường và hướng phát triển WiMax, tạp chí BCVT, 1-03-2007
[13] Đỗ Ngọc Anh, WiMax trong môi trường LOS và NLOS, tạp chí BCVT, 07-06-
2006
[14] Đỗ Ngọc Anh, WiMax di động – Tổng quan kỹ thuật đánh giá, tạp chí BCVT,
03-11-2006
[11], [12], [13], [14] available:
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Phân tích và qui hoạch vùng phủ sóng mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax.pdf