Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng

LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ viễn thông đang phát triển không ngừng nhằm mục đích thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng lên về số lượng và chất lượng cũng như tính đa dạng về dịch vụ của người tiêu dùng. Các dịch vụ mà đa phần các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hướng đến đều đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạng cho phép truy nhập băng thông rộng. Hiện nay có nhiều công nghệ đa truy nhập đã được triển khai như công nghệ xDSL, truy nhập quang, truy nhập vô tuyến qua các hệ thống di động tổ ong GSM và CDMA, Wi-Fi. Tuy nhiên với các hệ thống di động GSM và CDMA để có thể cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu băng rộng đòi hỏi phải nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng, thiết bị đầu cuối và tiến lên thế hệ mới 3G. Công nghệ xDSL cũng có khá nhiều nhược điểm về truy nhập có dây nên chi phí đầu tư lớn. Wi-Fi cho phép truy nhập băng rộng nhưng bán kính phủ sóng hẹp và còn nhiều vấn đề về bảo mật. Có một công nghệ không dây băng rộng mới đang được nhiều nhà nghiên cứu, triển khai viễn thông trên thế giới quan tâm phát triển. Đó là WiMAX. WiMAX là viết tắt của từ Worldwide Interoperability for Microwave Access – khả năng tương tác toàn cầu cho truy cập vi ba. WiMAX là một công nghệ dựa trên các chuẩn, cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đầu cuối (last mile) như một phương thức thay thế cho cáp và xDSL. WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định (người sử dụng có thể di chuyển trong lúc kết nối), mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ) và di động mà không cần tầm nhìn thẳng (LOS) trực tiếp với một trạm gốc. WiMAX không phải là một công nghệ mới nhưng là công nghệ không dây đã được cải tiến rất nhiều để có được những tính năng ưu việt. Về cơ bản, công nghệ WiMAX có nhiều khác biệt so với công nghệ WiFi. WiFi được thực hiện trên bộ tiêu chuẩn kết nối mạng không dây nội bộ được phát triển bởi nhóm làm việc theo tiêu chuẩn IEEE 802.11 và được thiết kế để tạo ra kết nối không dây, cho phép kết nối Internet tới một nhóm các máy tính khác trong một tòa nhà, văn phòng làm việc trong một phạm vi nhỏ hẹp (100m). Trong khi đó WiMAX được thiết kế cho phép truy cập không dây băng rộng trong phạm vi rộng lớn (50 km), là phương thức mới để người sử dụng có thể truy cập Internet băng rộng mọi nơi, mọi lúc với giá thảnh rẻ hơn, thuận lợi hơn so với việc sử dụng các công nghệ dây dẫn khác DSL và cáp. Với các tính năng nổi trội của Wimax như đã nói ở trên đây cùng với nhu cầu băng rộng và khả năng cung cấp tại Việt Nam. Hiện tại thì việc triển khai Wimax tại Việt Nam đang được đặc biệt quan tâm của các nhà cung cấp dịch vụ. Một số doanh nghiệp đã được Bộ Thông Tin và Truyền Thông cấp giấy phép thử nghiệp WiMAX như: VNPT, FPT, Viettel, VTC. Chính vì vậy em đã chọn đề tài nghiên cứu khoa học là “Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng”. Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng quan về công nghệ WiMAX cũng như những kỹ thuật được sử dụng để có thể hiểu rõ thêm về những tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại. Đề tài được chia thành 4 chương: Chương 1: Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây Chương 2: Công nghệ truy cập băng rộng không dây WiMAX Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX Chương 4 : Ứng dụng Wimax Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong bộ môn Điện Tử Viễn Thông đã nhiệt tình giảng dạy chúng em trong suốt khóa học, đặc biệt cảm ơn Thầy Võ Trường Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đề tài. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài của em có nhiều thiếu sót và khuyết điểm, vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy trong bộ môn để đề tài của em được hoàn thiện hơn. MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH . 4 DANH MỤC BẢNG .5 LỜI MỞ ĐẦU .6 Chương 1 Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây 8 1.1Tổng quan về băng rộng 8 1.1.1 Băng rộng là gì? 9 1.1.2 Các công nghệ băng rộng . 11 1.1.2.1 Cáp . 11 1.1.2.2 Đường dây thuê bao số (DSL) và ADSL . 12 1.1.2.3 Vệ tinh 14 1.1.2.4 Không dây – Truy cập vô tuyến . 14 1.1.2.4.1 Vô tuyến tế bào . 14 1.1.2.4.2 Ethernet không dây . 15 1.1.2.5 Sợi quang . 15 1.2Tổng quan về vô tuyến và băng rộng . 16 1.2.1 Sức thu hút của vô tuyến . 16 1.2.2 WLAN . 17 1.2.2.1 Các tiêu chuẩn mạng không dây . 18 1.2.2.2 Hoạt động của mạng WLAN . 19 1.2.2.3 Các mạng vô tuyến . 19 1.3Ưu điểm của Băng rộng không dây 20 1.3.1 Sức thu hút của băng rộng không dây 21 1.3.2 Nhu cầu của băng rộng không dây . 21 1.3.3 Truy cập không dây băng rộng 22 1.3.4 Các mạng không dây băng rộng 22 1.3.4.1 Mạng diện rộng không dây (WWAN) . 23 1.3.4.2 Mạng nội bộ không dây (WLAN) 23 1.3.4.3 Mạng cá nhân không dây (WPAN) 23 1.3.4.4 Mạng vùng WRAN . 24 1.3.5 Các công nghệ không dây băng rộng . 25 1.3.5.1 Truy cập không dây cố định (FWA) 25 1.3.5.2 3G . 26 1.3.5.3 Wi-Fi 26 1.3.5.4 WiMAX . 27 1.3.5.5 Mobile-Fi . 27 Chương 2: WiMAX – Công nghệ truy cập băng rộng không dây . 28 2.1 Sự khác biệt giữa WiMAX với các công nghệ khác 28 2.1.1 Không giống với không dây băng hẹp: 28 2.1.2 Không giống không dây băng rộng có quyền sở hữu: . 28 2.1.3 Không giống với có dây băng rộng 28 2.1.4 Không giống WLAN: . 29 2.2Khả năng đột phá của WiMAX . 29 2.3WiMAX là gì? . 30 2.4Tại sao dùng WiMAX? 30 Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX 32 3.1 Các đặc tính kênh . 33 3.1.1 Tán xạ kênh 33 3.1.2 K-Factor . 33 3.1.3 Doppler . 34 3.1.4 Sự phân cực nối xuyên . 34 3.1.5 Sự tương quan anten . 34 3.1.6 Nhóm điều kiện . 34 3.2 RF và phần cứng . 34 3.2.1 Bộ chuyển đổi số/tương tự và tương tự/số (DAC/ADC) . 35 3.2.2 Đồng hồ DAC/ADC . 35 3.2.3 Bộ dao động chuyển đổi lên xuống 35 3.3 Tradeoff linh động 35 3.4 Các mạng WiMAX . 36 3.5 Các loại WiMAX . 38 3.5.1 Cố định . 39 3.5.2 Mang xách hoặc di động 40 3.6 Công nghệ WiMAX . 41 3.6.1 Chế độ khe thời gian động TDMA MAC 41 3.6.2 Chất lượng dịch vụ . 42 3.6.3 Liên kết thích nghi 42 3.6.4 Hỗ trợ tầm nhìn không thẳng . 42 3.6.5 Việc sử dụng phổ hiệu quả cao . 43 3.6.6 Băng thông kênh linh hoạt . 43 3.6.7 Hỗ trợ anten thông minh 44 3.6.8 Các kỹ thuật phát hiện lỗi 45 3.6.9 Điều khiển công suất 46 3.6.10 Bảo mật dữ liệu . 46 3.6.11 Công nghệ ghép kênh . 46 3.6.12 Công nghệ điều chế 50 3.6.13 Công nghệ song công . 52 3.7 Các chuẩn WiMAX 53 3.8 Các profile cơ bản . 56 3.8.1 Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) . 58 3.8.2 Lớp vật lý (PHY Layer) . 64 3.9 Xây dựng các khối của WiMAX 65 3.9.1 Trạm gốc WiMAX (BS) 66 3.9.2 Thiết bị nhận WiMAX . 70 3.9.3 Đường trục (backhual) . 71 3.9.4 Cơ chế làm việc . 71 3.10 Kiến trúc WiMAX 73 3.11 Cấu hình mạng (Topo mạng) . 75 3.11.1 Điểm tới điểm (Point to Point) . 75 3.11.2 Điểm tới đa điểm (Point-to-multipoint) 75 3.12 Ưu nhược điểm của WiMAX 76 3.12.1 Ưu điểm của WiMAX 76 3.12.1.1 Dung lượng cao . 76 3.12.1.2 Chất lượng dịch vụ . 76 3.12.1.3 Kiến trúc linh hoạt 76 3.12.1.4 Tính di động 76 3.12.1.5 Kết nối người sử dụng được cải thiện 77 3.12.1.6 Hoạt động lớp sóng mang mạnh . 77 3.12.1.7 Khả năng tỉ lệ (scalability) 77 3.12.1.8 Kết nối tầm nhìn không thẳng . 77 3.12.1.9 Hiệu quả chi phí 78 3.12.1.10Truy cập cố định và nay đây mai đó 78 3.12.2 Nhược điểm của WiMAX . 78 Chương 4: Ứng dụng của WiMAX 79 4.1 Mạng đô thị (MAN-Metropolitan Are Networks) 79 4.2 Truy cập Internet tốc độ cao Last Mile hoặc DSL không dây 81 4.2.1 Các xí nghiệp lớn và vừa . 81 4.2.2 Kinh doanh nhỏ và vừa 82 4.2.3 Truy cập Internet tốc độ cao thuộc nhà riêng và HO . 82 4.2.4 Các vùng sâu . 83 4.2.5 Băng thông theo nhu cầu 83 4.3 Backhaul 4.4 Những ứng dụng khác 85 KẾT LUẬN 89 CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT . 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .101

pdf101 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 3242 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
yền tải tối ưu cho lưu lượng VBR chẳng hạn video) Yêu cầu truyền lại tự động (ARQ) • Cải thiện hiệu suất end-to-end bằng cách ẩn lớp RF cảm ứng lỗi bằng các giao thức lớp trên. Hỗ trợ điều chế thích nghi • Tốc độ dữ liệu cao hơn được cho phép bởi điều kiện kênh, cải thiện dung lượng hệ thống Bảo mật và mật mã hóa (Triple DES) • Bảo vệ bí mật người sử dụng Điều khiển công suất tự động • Cho phép triển khai mạng tế bào bằng cách tối thiểu hóa tự gây nhiễu Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 70 SVTH: Lê Thị Kim Cương Bảng 3.3 - Đặc điểm 802.16 PHY Đặc điểm Lợi ích Dạng sóng FFT OFDM 256 điểm • Xây dựng để hỗ trợ cho đa đường trong môi trường LOS và NLOS ngoài trời. Điều chế thích nghi và mã hoá sửa lỗi thay đổi trên cụm RF (RF burst) • Đảm bảo một liên kết mạnh trong khi đó tối đa số bit/giây cho mỗi đơn vị thuê bao. Hỗ trợ song công TDD and FDD • Chỉ ra việc thay đổi các hiệu chỉnh rộng khắp, ở nơi mà một hoặc cả hai có thể được phép. Kích thước kênh linh hoạt (chẳng hạn 3.5MHz, 5MHz, 10MHz, …) • Cung cấp sự linh hoạt cần thiết để hoạt động trong nhiều băng tần số khác nhau với yêu cầu kênh thay đổi quanh thế giới. Được thiết kế để hỗ trợ các hệ thống anten thông minh. • Các anten thông minh trở nên có khả năng nhanh chóng, và chi phí giảm xuống, khả năng chống nhiễu và gia tăng độ lợi hệ thống sẽ trở nên quan trọng đến các triển khai BWA. 3.9.2 Thiết bị nhận WiMAX Một bộ thu WiMAX, cũng được đề cập như thiết bị phía khách hàng (CPE- customer premise equipment), có thể có một anten riêng biệt (tức là các thiết bị điện tử và anten là các modul riêng biệt) hoặc có thể là một hộp đứng một mình hoặc card PCMCIA gắn vào laptop hoặc máy tính. Truy cập đến trạm gốc WiMAX thì tương tự như truy cập một điểm truy cập vô tuyến trong mạng Wi-Fi, nhưng vùng phủ lớn hơn. Phụ thuộc vào nhu cầu người sử dụng, WiMAX có thể có dự trữ sẵn các loại CPE khác nhau. • Một modem được gắn lên anten trên nóc nhà bên ngoài. • Một modem với anten bên trong nhà. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 71 SVTH: Lê Thị Kim Cương • Anten được tích hợp vào silicon bởi chip chủ yếu người cung cấp cầm giữ, các CPE có thể được tích hợp và trong laptop, điện thoại và thiết bị khác. Một vài mong muốn cho CPE WiMAX • Chi phí thấp hơn • Plug and play • Thông lượng lớn hơn • Chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ gia tăng 3.9.3 Đường trục (backhual) Đường trục đề cập là kết nối từ điểm truy cập trở về nhà cung cấp và kết nối từ nhà cung cấp đến mạng lõi. Một backhual được sử dụng để kết nối hệ thống đến backbone (xương sống). Trong hầu hết các dự án triển khai WiMAX, nó cũng có khả năng kết nối vài trạm gốc với một cái khác bằng cách sử dụng liên kết sóng vi ba đường trục tốc độ cao. Điều này cũng sẽ cho phép chuyển vùng bởi một thuê bao WiMAX từ một vùng phủ trạm gốc đến một vùng phủ trạm gốc khác, tương tự như chuyển vùng được cho phép bởi các công ty điện thoại tế bào. 3.9.4 Cơ chế làm việc Cơ chế cơ bản của kết nối giữa thuê bao và trạm gốc trong một mạng WiMAX như bên dưới. Bảng 3.4 - Cơ chế làm việc cho kết nối WiMAX Trạm thuê bao (SS) Trạm gốc SS SS đi vào vùng phục vụ BS BS Phát quảng bá DL-MAP: Trường đồng bộ PHY (Phy Synchronisation field), Operator ID, Sector ID, độ dài thông điệp MAP. SS SS quét kênh DL : DL được đồng bộ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 72 SVTH: Lê Thị Kim Cương SS Thu các thông số UL BS Phát quảng bá DCD: Công suất BS , loại PHY, DL burst profile, Loại điều chế, FEC, đồng bộ Phy. BS Phát quảng bá BSID + UCD: trường đồng bộ PHY, BSID, chi tiết kỹ thuật PHY SS Ranging và điều chỉnh các thông số BS Range-Yêu cầu: DL burst profile được yêu cầu, địa chỉ SS MAC, Sự không bình thường Ranging , khả năng quản bá SS. BS Range-Đáp ứng: Điều chỉnh định thời, điều chỉnh mức công suất phát, điều chỉnh dịch Freq, trạng thái ranging, DL freq override, UL freq override, burst profile, địa chỉ MAC SS Mac, CID, SS Negotiate Basic Capabilities BS SS BC-Yêu cầu: CID, các thông số PHY được hỗ trợ, Cấp phát băng thông được hỗ trợ. BS SS BC-Đáp ứng: CID, Các thông số PHY được hỗ trợ, Cấp phát băng thông được hỗ trợ SS Đăng ký với BS BS Đăng ký-Yêu cầu: CID, Hashed Message Auth Code, phiên bản IP, ID người bán, khả năng CS, Các thông số ARQ BS Đăng ký-Đáp ứng: CID, Ok/Not, HMAC tuple, phiên bản IP, ID người bán, khả năng CS, các thông số ARQ SS Thiết lập kết nối IP Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 73 SVTH: Lê Thị Kim Cương BS DHCP-Yêu cầu: loại H/W = Ethernet, địa chỉ MAC, các thông số đựoc yêu cầu: mặt nạ mạng con (Subnet mask), bù thời gian (Time offset), BS lựa chọn Router, lựa chọn Timeserver, Nhận dạng loại người bán SS Thiết lập ToD BS DHCP-yêu cầu: địa chỉ IP, TFTP provisioning server name, Time offset, danh sách Router, BS ToD Request/Response SS Truyền các thông số hoạt động BS TFTP Configuration File (Download SS binary Configuration File) BS TFTP Complete: CID BS TFTP RSP: CID, OK/Not SS Thiết lập kết nối được chuẩn bị BS DSA-Request (SS or BS initiated): Service flow parameters, CS parameter encodings (802.3, 802.1p, 1q, ATM) BS DSA-Response): CID, Transaction ID, Confirmation Code, Service flow parameters, CS parameters encodings, Service flow error set, 3.10 Kiến trúc WiMAX Kiến trúc và việc sử dụng của WiMAX là sự tiến hoá hai giai đoạn: kết hợp truy cập cố định ban đầu với khả năng mang xách tiến đến di động hoàn toàn. Khả năng ứng dụng Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 74 SVTH: Lê Thị Kim Cương Kiến trúc sẽ thích hợp cho các triển khai 802.16 ở băng tần cấp phép và miễn cấp phép. Các kiểu nhà cung cấp dịch vụ: kiến trúc, nhất là RAN, sẽ phù hợp cho việc lựa chọn bởi tất cả các nhà hoạt động phía trên. Sự hài hoà/ảnh hưởng lẫn nhau: Kiến trúc sẽ cho phép hoạt động với mạng lõi IP đang tồn tại (chẳng hạn DSL, cáp, 3G) thông qua giao tiếp được dựa trên IP và không chỉ rõ phạm vi nhà hoạt động. Điều này cho phép sử dụng lại của các phần mềm client di động xuyên qua các phạm vi nhà hoạt động. Sự cung cấp và quản lý Kiến trúc sẽ làm thích nghi với sự đa dạng của việc cung cấp client online và offline, sự kết nạp, và quản lý các sơ đồ dựa trên chuẩn công nghiệp triển khai rộng rãi, mở. Kết nối IP và các dịch vụ Kiến trúc sẽ được hỗ trợ sự pha trộn của các kết nối mạng IPv4 và IPv6 và các điểm đầu cuối thông tin và sự đa dạng của chuẩn IP. Kiến trúc sẽ hỗ trợ một phạm vi rộng của các ứng dụng thời gian thực và không thời gian thực TCP và UDP. Bảo mật Kiến trúc sẽ hỗ trợ nhận thực trạm thuê bao (SS). Cơ chế nhận thực như username/password, chứng nhận X.509, modul nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber Identity Module), SIM toàn cầu, Modul nhận dạng người sử dụng có thể dời đi được (RUIM-Removable User Identity Module), và cung cấp các dịch vụ như tính nguyên vẹn dữ liệu, bảo vệ dữ liệu, bí mật dữ liệu và không công nhận bằng cách sử dụng độ dài key lớn nhất. Quản lý di động Kiến trúc sẽ được triển khai từ truy cập cố định đến di động hoàn toàn với sự phát triển cơ sở hạ tầng, thậm chí hỗ trợ trễ thấp (nhỏ hơn 100 ms) và thực sự chuyển giao mất gói zero ở tốc độ di động 120km/h hoặc cao hơn. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 75 SVTH: Lê Thị Kim Cương 3.11 Cấu hình mạng (Topo mạng) Triển khai WiMAX có thể được thực hiện dựa trên ba cấu hình. 3.11.1 Điểm tới điểm (Point to Point) Các mạng không dây cố định điểm đến điểm (PTP) được triển khai để cung cấp liên kết riêng tốc độ cao giữa các nút mật độ cao trong một mạng. Hệ thống này có hiệu quả chi phí và có thể được triển khai một cách dễ dàng. Các hệ thống điểm tới điểm (PTP) cung cấp giải pháp last-mile hiệu quả cho các nhà cung cấp dịch vụ phía trên và có thể được sử dụng bởi các nhà cung cấp dịch vụ cạnh tranh để chuyển các dịch vụ một cách trực tiếp đến người sử dụng. 3.11.2 Điểm tới đa điểm (Point-to-multipoint) Điểm tới đa điểm là một khái niệm trong đó nhiều thuê bao có thể truy cập trên cùng nền vô tuyến, sử dụng cả hai phương pháp ghép kênh và hàng đợi (queuing). Nhiều lợi ích gần đây trong kỹ thuật điểm nối đa điểm mang đến cho nhà cung cấp dịch vụ một phương pháp của việc cung cấp truy cập nội hạt dung lượng cao, và ít tập trung vốn hơn giải pháp có dây, triển khai nhanh hơn có dây, và khả năng cung cấp sự kết hợp các ứng dụng. Mắc lưới (Mesh) Mesh Routing là một cấu hình mới, tự điều chỉnh và tự hồi phục, nó mở rộng vùng phủ, giảm nhiễu, cải thiện bảo mật và hiệu suất, và chi phí thấp hơn nhờ yêu cầu các điểm truy cập ít hơn. Mỗi thiết bị chỉ phát công suất đủ để tới thiết bị kế cận thay vì đến những cái ở xa. Hiệu suất được cải thiện bởi vì suy hao ít hơn qua khoảng cách, và bảo mật được cải thiện khi tín hiện không phát đi xa. Cấu hình mesh cung cấp kiến trúc linh hoạt, hiệu quả, tin cậy, kinh tế và có thể mang xách, nó có thể chuyển dữ liệu giữa các nút một cách hiệu quả trong khi duy trì lưu lượng cân bằng dọc theo mạng. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 76 SVTH: Lê Thị Kim Cương 3.12 Ưu nhược điểm của WiMAX 3.12.1 Ưu điểm của WiMAX Những ưu điểm của WiMAX được cho như sau: 3.12.1.1 Dung lượng cao Một trạm chính WiMAX đơn có thể phục vụ hàng trăm người sử dụng. Nó nhắm đến vùng phủ lên đến 30 dặm với chỉ tiêu phấn đấu tốc độ truyền dẫn vượt quá 100 Mbps. Bằng cách sử dụng điều chế cao hơn, băng thông có thể được gia tăng hơn nữa. Thông qua WiMAX, có thể truyền dữ liệu, thoại, Internet, hình ảnh truyền hình, tranh ảnh, hội nghị truyền hình,.. ở tốc độ dữ liệu rất cao. Vì thế WiMAX có thể cung cấp băng thông đầy đủ đến người sử dụng. 3.12.1.2 Chất lượng dịch vụ Lớp MAC của kiến trúc WiMAX chịu trách nhiệm cho QoS. Phân kênh và các sơ đồ mã hoá khác nhau cho phép QoS end-to-end. Tốc độ dữ liệu cao và scheduling linh hoạt có thể nân cao QoS. 3.12.1.3 Kiến trúc linh hoạt Kiến trúc của WiMAX có độ linh hoạt cao. Phụ thuộc vào yêu cầu nó có thể kết nối các trạm khác nhau trên cơ sở điểm tới điểm hoặc điểm tới đa điểm. Hơn nữa, vùng phủ có thể gia tăng nhờ sự giúp đỡ của các anten định hướng. 3.12.1.4 Tính di động Trong WiMAX, thiết bị người sử dụng có thể duy trì một phiên dịch vụ dữ liệu mạng đang hoạt động cho các ứng dụng thời gian thực khi nó di chuyển ở tốc độ xe cộ trong vùng phủ của mạng. Nó hỗ trợ kế hoạch chuyển giao tối ưu với trễ nhỏ hơn 50 ms để đảm bảo các ứng dụng thời gian thực như thoại qua giao thức Internet (VoIP) mà không suy giảm dịch vụ. Quản lý khoá linh hoạt bảo đảm rằng bảo mật được duy trì suốt quá trình chuyển giao. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 77 SVTH: Lê Thị Kim Cương 3.12.1.5 Kết nối người sử dụng được cải thiện Chuẩn IEEE 802.16 giữ nhiều người sử dụng được kết nối hơn theo băng thông kênh linh hoạt của nó và điều chế thích nghi. WiMAX sử dụng các kênh hẹp hơn các kênh cố định 20 MHz được sử dụng trong Wi-Fi. Nó có thể phục vụ những người sử dụng tốc độ dữ liệu thấp hơn mà không lãng phí băng thông. Điều chế thích nghi giúp kết nối người sử dụng trong điều kiện nhiễu hoặc cường độ tín hiệu thấp. 3.12.1.6 Hoạt động lớp sóng mang mạnh Khi nhiều người truy cập thì dữ liệu tăng, băng thông chung bị chia sẻ, do đó thông lượng riêng bắt đầu giảm tuyến tính. Sự giảm này thì ít hơn trong Wi-Fi. Vì chuẩn này được thiết kế cho hoạt động lớp sóng mang. 3.12.1.7 Khả năng tỉ lệ (scalability) Hệ thống WiMAX cung cấp khả năng tỉ lệ trong kiến trúc mạng cũng như trong công nghệ truy cập vô tuyến. Nó cung cấp rất nhiều tính linh động trong lựa chọn triển khai mạng và các đề nghị dịch vụ. Nó được thiết kế để làm việc trong các hình dạng kênh khác nhau từ 1.25 đến 20 MHz để tuân theo các yêu cầu toàn cầu bị biến đổi. Nó cũng có thể thực hiện các nhu cầu như cung cấp truy cập Internet đủ khả năng ở vùng nông thôn chống lại việc nâng cao dung lượng của của truy cập băng rộng ở vùng đô thị và ngoại ô. 3.12.1.8 Kết nối tầm nhìn không thẳng WiMAX dựa trên công nghệ OFDM và có thể thực hiện kết nối tầm nhìn không thẳng. Khả năng này giúp WiMAX thông tin trong môi trường tầm nhìn không thẳng, điều này là không thể với các sản phẩm không dây khác. Vùng phủ tầm nhìn không thẳng có thể được gia tăng hơn nữa bằng cách sử dụng các anten định hướng hoặc điều chế thích nghi. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 78 SVTH: Lê Thị Kim Cương 3.12.1.9 Hiệu quả chi phí Việc modul hóa của chuẩn và sử dụng các chipset chi phí thấp có thể giảm chi phí một cách đột ngột, kết quả của việc cạnh tranh giá cả sẽ cung cấp việc xem xét tiết kiệm chi phí cho nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng. Hơn nữa, nhu cầu trạm gốc và thiết bị trạm gốc không được lắp đặt toàn bộ lúc mới bắt đầu, nhưng có thể được triển khai qua một chu kỳ thời gian để định ra đoạn thị trường rõ ràng và các vùng địa lý của Internet đến nhà khai thác. 3.12.1.10 Truy cập cố định và nay đây mai đó WiMAX có thể cung cấp cả truy cập cố định và nay đây mai đó đến người sử dụng của nó. Trong truy cập cố định, thiết bị người sử dụng được giả định là cố định trong một vùng địa lý đơn trong suốt quá trình gia nhập mạng. Ở đó người sử dụng có thể kết nối hoặc ngắt kết nối từ mạng. Nó có thể lựa chọn trạm gốc tốt nhất trong lúc đi vào mạng. Người sử dụng chỉ được liên kết với cùng sector hoặc cell trạm gốc, và bất kỳ liên kết lại với cell khác được điều khiển bởi mạng. Trong truy cập nomadic, thiết bị người dùng được giả định là cố định ở một vị trí địa lý miễn là phiên dịch vụ dữ liệu mạng vẫn trong quá trình hoạt động nếu người sử dụng dịch chuyển đến vị trí mới trong cùng mạng không dây. Đăng kí người sử dụng được công nhận và một phiên dịch vụ dữ liệu mới được thiết lập. Thiết bị người sử dụng được liên kết với cùng một trạm gốc suốt phiên dịch vụ dữ liệu. Vì thế WiMAX bổ sung cho mạng di động thế hệ thứ ba bằng cách cung cấp truy cập băng rộng “nomadic”. Người bán có thể bán thiết bị của họ bây giờ, nó được lợi trên cơ sở khách hàng bởi việc cung cấp chi phí thấp hơn và cho phép truy cập băng rộng xuất hiện trên thị trường. 3.12.2 Nhược điểm của WiMAX Một nhược điểm chính của WiMAX là tình trạng gián đoạn thông tin do thời tiết xấu. Sự suy giảm tín hiệu xuất hiện qua khoảng cách, nó làm giảm tốc độ băng rộng. Ngoài ra nó vấp phải vấn đề sử dụng phổ. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 79 SVTH: Lê Thị Kim Cương Chương 4: Ứng dụng của WiMAX WiMAX là một phiên bản không dây của Ethernet và là một thay thế cho các công nghệ có dây (như các modem cáp, DSL và các liên kết T1/E1) để cung cấp truy cập băng rộng đến phía khách hàng. WiMAX đã phát triển để cung cấp truy cập không dây băng rộng chi phí thấp, chất lượng cao và linh hoạt sử dụng các thiết bị được chứng nhận, tương thích và có khả năng tương tác từ nhiều người bán khác nhau. Vì WiMAX dựa trên các hệ thống được kiểm chứng khả năng tương tác được xây dựng sử dụng chuẩn IEEE 802.16 dựa trên giải pháp silicon, di đó WiMAX sẽ giảm chi phí. WiMAX được đặt ở vị trí tốt để đối mặt với những thách thức được liên kết với các loại triển khai truy cập có dây truyền thống như: • Truy cập phạm vi vùng lớn: Phủ một vùng lớn (cũng được xem như Hotzone) xung quanh trạm gốc và cung cấp truy cập đến các client 802.16 REV E sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm (PMP). • Truy cập last-mile: kết nối các thuê bao thuộc nhà riêng hoặc phòng kinh doanh đến các trạm gốc sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm. • Backhaul: kết nối các phía thuê bao tổng hợp lại đến mỗi cái khác và đến trạm gốc xuyên qua khoảng cách dài sử dụng cấu hình điểm nối đa điểm. 4.1 Mạng đô thị (MAN-Metropolitan Are Networks) Ngày nay, các mạng đô thị (MAN) đang được thực hiện bởi nhiều công nghệ thay đổi như chạy cáp sợi quang xuyên qua các đường hầm hoặc sử dụng băng rộng qua đường dây power (BPL). Để đáp lại các kỹ thuật mới này, đã có tầm quan trọng đang lớn lên trong sự phát triển của các công nghệ không dây đã đạt đựơc kết quả như MAN truyền thống mà không cạnh tranh với sự cung cấp phương tiện vật lý thực tế cho truyền dẫn, như các đường cáp đồng hoặc sợi quang. Không thể phủ nhận mạng MAN không dây đang nổi lên như một giải pháp có thể đứng vững cho truy cập băng rộng. MAN được chờ đợi để phục vụ một vùng có Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 80 SVTH: Lê Thị Kim Cương phạm vi xấp xỉ một thành phố lớn; MAN phục vụ như mạng trung gian giữa các mạng nội hạt (LAN) và các mạng diện rộng (MAN). WMAN bao gồm một lắp đặt không dây cố định nó kết nối các vị trí trong vùng địa lý lớn. Bất chấp các thách thức, các giải pháp truy cập đô thị không dây tiếp tục tìm kiếm khi các giải pháp truy cập đô thị không dây được sử dụng ngày nay có hiệu quả chi phí hơn và linh động hơn các đối tác có dây của chúng. • Nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây (WISP) có thể cung cấp các dịch vụ băng rộng đến các vùng bị thách thức về địa lý (như các thị trấn nông thôn). • Chính quyền địa phương có thể cung cấp truy cập miễn phí các dịch vụ kinh doanh hoặc cấp cứu. (như cảnh sát và cứu hoả). • Các cơ quan giáo dục có thể mở rộng việc học thông qua sự cộng tác online giữa các sinh viên trong và ngoài khu trường sở. • Xí nghiệp và các mạng riêng lớn có thể thông tin và giám sát các hoạt động gần thời gian thực. Truy cập băng rộng không dây cung cấp dung lượng cao hơn ở chi phí thấp hơn DSL hoặc cáp cho sự mở rộng các mạng quang và hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng Internet nhanh trong xí nghiệp hoặc nhà ở. Nhưng nó đã bị ngăn lại bởi thiếu chuẩn, các giải pháp đã được dựa trên kết quả đạt được của người bán đơn lẻ, thuộc quyền sở hữu. Sự tiêu chuẩn hóa thông qua chuẩn IEEE 802.16 đề xuất tiềm năng để: • Làm không dây trở thành nền chủ yếu của tương lai bằng việc cung cấp giá trị nhiều hơn băng rộng có dây. • Mở rộng phạm vi của Wi-Fi đến mức sự tưởng tượng của không dây có mặt ở khắp nơi có thể trở thành sự thật cũng cung cấp sự thay thế hoặc bổ sung cho 3G. • Cung cấp một cơ sở hạ tầng thông tin có tính kinh tế cho các nước đang phát triển và các vùng vết đen di động ở các nước phát triển. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 81 SVTH: Lê Thị Kim Cương Một MAN không dây dựa trên chuẩn giao tiếp không khí WiMAX được cấu hình ở nhiều cách khác nhau như một mạng tế bào truyền thống với trạm gốc được xác định đúng vị trí, sử dụng kiến trúc điểm đến đa điểm để chuyển các dịch vụ qua bán kính lên đến vài km phụ thuộc vào tần số, công suất phát và độ nhạy máy thu. Ở những vùng mật độ dân cư cao, khoảng cách bị giới hạn bởi dung lượng hơn là khoảng cách bị giới hạn do lượng phổ có giá trị. Các trạm gốc được kết nối đến mạng lõi bằng sợi quang hoặc liên kết sóng vi ba điểm tới điểm đến các nút sợi quang có giá trị hoặc thông qua các đường dây cho thuê từ nhà hoạt động có dây phía trên. Phạm vi và khả năng NLOS làm công nghệ hấp dẫn và hiệu quả chi phí như nhau trong các môi trường khác nhau. Công nghệ được hình dung từ lúc bắt đầu như một cách để cung cấp truy cập băng rộng “last-mile” trong mạng đô thị (MAN) với hiệu suất và các dịch vụ có thể so sánh hoặc tốt hơn DSL truyền thống, cáp hoặc các dịch vụ đường dây cho thuê T1/E1. 4.2 Truy cập Internet tốc độ cao Last Mile hoặc DSL không dây Những nhà khai thác DSL lúc đầu tập trung triển khai vào các vùng thành thị dân cư dày đặc và các vùng đô thị, ngày nay được đòi hỏi để cung cấp các dịch vụ băng rộng ở các vùng ngoại ô và nông thôn. Chính phủ đang ưu tiên băng rộng như một mục tiêu chính trị chủ yếu cho tất cả công dân để vượt qua “khoảng trống băng rộng” cũng được biết như “sự phân chia số”. 4.2.1 Các xí nghiệp lớn và vừa Kết nối Internet băng rộng là nhiệm vụ cho nhiều nhà kinh doanh. Trên thị trường ngày nay, các mạng sợi quang phục vụ chỉ 5% cấu trúc thương mại toàn thế giới, phương pháp chính cho các xí nghiệp lớn nhất để truy cập các dịch vụ dữ liệu băng rộng, đa phương tiện. Trong thế giới có dây, các mạng này được mở rộng đến nhà kinh doanh hoặc nhà riêng thông qua cáp hoặc DSL, cả hai đều đắt đỏ bởi vì cơ sở hạ tầng được yêu cầu thay đổi. DSL hoạt động điển hình ở 128 Kbps đến 1.5 Mbps và chậm hơn cho luồng xuống. Hơn nữa các tổng đài nội hạt phải mất ba tháng hoặc Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 82 SVTH: Lê Thị Kim Cương hơn để cung cấp một đường T1 cho khách hàng kinh doanh, nếu dịch vụ không sẵn sàng trong toà nhà. Các toà nhà cũ ở các vùng đô thị có thể bị lộn xộn bởi quá nhiều dây, điều này có thể làm nó khó khăn để triển khai các kết nối băng rộng đến người thuê kinh doanh được chọn. Các xí nghiệp có thể sử dụng WiMAX thay thế cho T1 xung quanh 10% chi phí. Công nghệ 802.16a cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ với tốc độ so sánh với có dây. 4.2.2 Kinh doanh nhỏ và vừa Thị trường này thường ở vùng sâu hơn là ở các môi trường thành thị có tính cạnh tranh cao.Với nhiều nhà kinh doanh nhỏ, nó nằm bên ngoại phạm vi của DSL hoặc không là phần của cơ sở hạ tầng cáp thuộc nhà riêng, 802.16 miêu tả một cách dễ dàng, hiệu quả để được kết nối đến băng rộng. Công nghệ WiMAX có thể đáp ứng các yêu cầu có hiệu quả chi phí của các nhà kinh doanh kích cỡ nhỏ và vừa trong môi trường mật độ thấp và cũng có thể cung cấp thay thế hiệu quả chi phí ở các vùng thành thị cạnh tranh với DSL và các dịch vụ đường dây cho thuê. 4.2.3 Truy cập Internet tốc độ cao thuộc nhà riêng và HO Sự thay thế chi phí thấp có thể kết thúc chiến tranh giữa các nhà khai thác cáp và ADSL và thực sự làm cho cuộc cách mạng băng rộng xãy ra. Ngày nay, thị trường này cơ bản phụ thuộc vào tính sẵn có của DSL hoặc cáp. Ở vài vùng, các dịch vụ có sẵn có thể không đáp ứng được những mong muốn của khách hàng cho hiệu suất và độ tin cậy và/hoặc quá đắt. Ở nhiều vùng nông thôn, các khách hàng ở nhà riêng bị giới hạn đến các dịch vụ dial up tốc độ thấp. Ở các nước phát triển, có nhiều vùng không có các phương tiện giá trị cho truy cập Internet. Các phân tích sẽ chỉ ra rằng, công nghệ WiMAX sẽ cho phép nhà khai thác chỉ ra thị trường một cách kinh tế và có trường hợp kinh doanh thắng lợi dưới các điều kiện thuộc về nhân khẩu học khác nhau. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 83 SVTH: Lê Thị Kim Cương 4.2.4 Các vùng sâu Thị trường sinh lợi nhất cho những nhà buôn bán BWA có chủ quyền đã có ở các vùng xa, đặc biệt ở các nước phát triển nhưng cũng như ở các vùng nông thôn của Mỹ, nơi mà không có cơ sở hạ tầng mạng có dây hoặc tế bào. Sự thay thế chính cho BWA ở thị trường này là vệ tinh. Vẫn còn sớm trong vòng đời của nó – và công nghệ có sức mạnh tiềm năng để tích hợp với WiMAX-vệ tinh có những giới hạn khắt khe của băng thông đường lên, phổ và cũng chịu trễ cao. Thị trường vùng sâu bao gồm các thị trấn nông thôn, và thậm chí các triển khai ngoại ô mới hơn. Vùng sâu là bất cứ nơi nào mà ở đó hầu hết các nguyên nhân kinh tế, kiến trúc mạng có dây hoặc không dây tốc độ cao không bao giờ được xây dựng. Nguyên nhân chính vẫn còn thị trường ở vùng sâu là bởi vì nó hầu như không có khả năng để phát triển kế hoặc kinh doanh chắc chắn cho việc cung cấp dịch vụ ở đó. Quỹ công cộng đóng vai trò lắp đầy lỗ hổng đó. 4.2.5 Băng thông theo nhu cầu Một khía cạnh của chuẩn 802.16 đang tồn tại sẽ làm nó thu hút các nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng là sự cung cấp cho nhiều mức độ đa dịch vụ. Do đó, chẳng hạn tốc độ dữ liệu bị chia sẻ của 75 Mbps được cung cấp bởi một trạm gốc đơn lẻ có thể hỗ trợ, đến khách hàng kinh doanh với tốc độ 2Mbps được đảm bảo (tương đương luồng E1), cũng như tốc độ 128 kbps không được đảm bảo đến khách hàng ở nhà riêng. Các thông số chủ yếu của WiMAX nhận được nhiều quan tâm là có liên quan với khả năng của nó để cung cấp các dịch vụ khác nhau. Chất lượng dịch vụ (QoS) cho phép hoạt động NLOS mà không có méo gay gắt của tín hiệu từ các tòa nhà, thời tiết và xe cộ. Nó cũng hỗ trợ sự ưu tiên thông minh của các dạng lưu lượng khác nhau theo sự cấp bách của nó. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 84 SVTH: Lê Thị Kim Cương 4.3 Backhaul Đường trục tế bào Nhà cung cấp backbone Internet ở Mỹ được yêu cầu cho thuê đường dây đến Những nhà cung cấp dịch vụ ở Mỹ được yêu cầu để cho thuê đường dây đến những nhà cung cấp dịch vụ thứ ba, một sự sắp xếp đã được sắp xếp để tạo nên đường trục không dây liên quan đến kết quả đạt được. Kết quả là chỉ có 20% tháp tế bào là đường trục không dây ở Mỹ. Với khả năng di chuyển của yêu cầu cho thuê bởi FCC, nhà cung cấp dịch vụ Mỹ cũng sẽ nhìn thấy đường trục không dây như một thay thế hiệu quả chi phí hơn. Băng thông thiết thực của 802.16 làm cho nó là một lựa chọn xuất sắc cho đường trục cho các xí nghiệp thương mại như hotspot cũng như các ứng dụng đường trục điểm tới điểm. Cũng vậy, những nhà vận hành tế bào công nghệ WiMAX sẽ có cơ hội để giảm nhỏ sự độc lập trên các thiết bị đường trục được cho thuê từ các đối thủ cạnh tranh. Đường trục dung lượng cao • Phục vụ nhiều cell • Dung lượng để mở rộng các dịch vụ di động trong tương lai • Giải pháp chi phí thấp hơn đường trục có dây truyền thống Hotspot Wi-Fi Hotspot Wi-Fi đang được lắp đặt rộng khắp trên thế giới ở một tốc độ nhanh chóng. Nhà vận hành hotspot Wi-Fi có thể xây dựng một spot với thiết bị đáng giá vài ngàn đô la, nhưng sau đó họ cần kết nối nó đến mạng công cộng, và điều này được làm thông thường với T1 hoặc DSL đắt đỏ. Wi-Fi cung cấp chứng nhận cho thông tin máy khách đến điểm truy cập (AP) IEEE 802.11. Tuy nhiên, sự thực thi của AP đến AP và AP đến nhà cung cấp dịch vụ (đó là các ứng dụng đường trục) thì chủ yếu cần cho last-mile và vùng hotzone vẫn còn là sở hữu, do đó cung cấp ít hoặc không có khả năng tương tác. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 85 SVTH: Lê Thị Kim Cương 4.4 Những ứng dụng khác Những ứng dụng không dây có thể được phân loại bởi thị trường-người tiêu dùng, công ty kinh doanh, và chính phủ và nhìn chung rơi và một của sáu loại sau: • Truy cập Internet • Các dịch vụ thuộc về tài chính • Chơi game và giải trí • Các dịch vụ dựa trên định vị • Thương mại và giao dịch • Quảng cáo Mức độ mà băng rộng được yêu cầu phụ thuộc vào nhu cầu của các ứng dụng cụ thể, giá trị của dữ liệu thời gian thực, và lượng dữ liệu đang được phát. Kiến trúc tốt cho các ứng dụng không dây giải thích cho những ràng buộc được giới thiệu bởi vùng phủ, tốc độ truyền dẫn và hạn chế thiết bị. VoIP vô tuyến VoIP phục vụ các dịch vụ thoại truyền thống khác nhau bởi vì cuộc đàm thoại thì đựơc phát qua mạng băng rộng có sở hữu hoặc mạng Internet công cộng. Điều này cho phép nhà cung cấp VoIP bỏ qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) đắt đỏ và sử dụng một kết nối băng rộng đơn để phát cả thoại và dữ liệu. Điều này không chỉ giảm chi phí cho nhà cung cấp thoại các điểm đặc trưng lớp như các tin nhắn không hợp nhất và Web dựa trên điều khiển cuộc gọi thông qua sự hội tụ của thoại và dữ liệu. Thoại vô tuyến qua IP là một dịch vụ đơn giản và hiệu quả chi phí, nó cho phép một thuê bao sử dụng thoại qua dịch vụ IP trong khi di chuyển. Điều này có khả năng bởi vì WiMAX có thể cung cấp kết nối cấp độ sóng mang trong khi vô tuyến. Nó mang lại tính kinh tế và lợi ích của VoIP và sự linh động của công nghệ không dây với nhau. Video theo nhu cầu (VoP) Video theo nhu cầu là một trong những công nghệ có thể nhận được ngày nay. Với WiMAX ứng dụng này có giá cả phù hợp hơn cho nhu cầu của khách hàng. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 86 SVTH: Lê Thị Kim Cương WiMAX làm chúng vươn tới nhiều người cần dịch vụ hơn. Một phần thú vị khác là các video và các nội dung luân phiên liên quan đến việc học, huấn luyện có thể trở thành một cơ chế tạo lợi nhuận do giá trị tài chính hiển nhiên. Máy rút tiền tự động (ATM) Khả năng để cung cấp vùng phủ ở bất cứ nơi nào ở vùng đô thị cung cấp một công cụ cho các ngân hàng để lắp đặt các ATM chi phí thấp ở tất cả vùng nông thôn, ngoại ô, nó là một khả năng hạ giá hoàn toàn ngày nay bởi vì chi phí của các liên kết vệ tinh và bảo mật đưa ra với các khác của đường trục. WiMAX có thể mang ATM, các kiosk dịch vụ đến khách hàng ngân hàng ở vùng ngoại ô xa và vùng nông thôn. Điều đó có nghĩa là thoải mái cho khách hàng và nâng cao việc kinh doanh của ngân hàng. Trò chơi trực tuyến Nếu bất cứ thứ gì có sức lôi cuốn ngày nay thì đó là trò chơi trực tuyến. WiMAX sẽ là công nghệ có thể cung cấp trò chơi trực tuyến đến những người ở nông thôn, thành thị, ở nhà hoặc lúc di chuyển. Các ứng dụng an ninh và giám sát Từ trung tâm mua sắm đến hệ thống vận tải và căn cứ quân sự - đang bị thách thức để lắp đặt giám sát truyền hình ở các vùng quá xa, quá đắt đỏ hoặc không có khả năng về mặt vật lý để vươn tới cáp truyền thống. WiMAX đơn giản nhảy qua lớp rào chắn này, cho phép số lượng camera giám sát video hầu như không bị giới hạn để triển khai một cách nhanh chóng, dễ dàng và hiệu quả chi phí ở một hệ thống an ninh mới hoặc được mở rộng. Video phân giải cao, thời gian thực từ mỗi camera an ninh được phát trực tiếp đến trạm WiMAX trong một văn phòng bảo vệ hoặc trung tâm bảo vệ vùng. Từ đây, mạng không dây có thể điều khiển một cách từ xa các camera. Truyền thông đa phương tiện Công nghệ băng rộng không dây dựa trên IP có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phân phát truyền thông đa phương tiện, thông tin và giải trí mà thuê bao đang yêu cầu - với tiện lợi truy cập bất cứ thời gian nào, bất kỳ địa điểm nào. Chat Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 87 SVTH: Lê Thị Kim Cương hình và hội nghị truyền hình là hai dịch vụ với chất lượng khác nhau và điểm đặc trưng khác nhau. Các mạng cảm biến Hầu hết các ứng dụng mạng mắc lưới, đặc biệt trong khu vực thương mại, tập trung vào máy tính dựa trên PC truyền thống. Tuy nhiên, nhà nghiên cứu cũng bị thu hút trong việc sử dụng công nghệ mạng mắc lưới để tạo ra các mạng của các phần tử cảm biến tự quản – các thiết bị nhỏ có thể được lắp đặt ở các vị trí khác nhau để cung cấp việc đọc nhiệt độ, chất lượng không khí và các nhân tố khác. Bằng sự kết hợp chặt chẽ một chipset không dây với phần mềm mạng mắc lưới, phần tử cảm biến có thể trở thành mạng nhận biết. Sau khi chúng được lắp đặt và bật nguồn, phần tử cảm biết có thể gia nhập vào mạng và tạo ra dữ liệu của chúng có thể tới được những cái khác trên mạng. Trong nhiều tình huống, cả bên trong toà nhà và ngoài trời, việc lắp đặt mắc lưới nhỏ cho phép phần tử cảm biến ở nhiều vị trí sẽ được thích hơn để lắp đặt mạng cáp để kết nối các phần tử cảm biến hoặc điều khiển bằng tay việc tập trung lưu lượng từ các phần tử cảm biến. Telematics và Telemetry Telematics, sự kết hợp của viễn thông và máy tính, được dự đoán là vùng phát triển tiếp theo trong điện tử tự động. Việc sử dụng Telematics tự động trong “xe cộ điện tử” nó có email âm thanh và trình duyệt web, DVD, Truyền hình số và radio, cũng như hướng dẫn đường,.. được dự đoán phát triển đến hơn 11 triệu thuê bao vào năm 2004 ở Mỹ Một vài ứng dụng đột phá của WiMAX có thể là • Giám sát từ xa các dấu hiệu thuộc về sự sống của bệnh nhân trong các thiết bị chăm sóc sức khoẻ để cung cấp thông tin liên tục và đáp ứng ngay lập tức các biến cố của sự lên cơn bệnh nhân. • Truyền dẫn di động các bản đồ, sơ đồ nhà và bản vẽ kiến trúc để giúp đỡ lính cứu hoả và đáp ứng cá nhân khác trong việc giải cứu các cá nhân bị mắc míu trong các tình huống khẩn cấp • Giám sát thời gian thực, cảnh giác và điều khiển trong các tình huống bao gồm việc xử lý các vật liệu nguy hiểm Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 88 SVTH: Lê Thị Kim Cương • Truyền dẫn vô tuyến dấu vân tay, bức ảnh, giấy phép và hình ảnh khác. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 89 SVTH: Lê Thị Kim Cương KẾT LUẬN Trong những năm gần đây, nhu cầu truy cập băng thông rộng đang phát triển rất nhanh chóng. WiMAX là một công nghệ truy cập không dây băng rộng (WBA- Wireless Broadband Access) do Diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) xây dựng và hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di động. WiMax có thể cung cấp tốc độ hàng Mbit/s tới người sử dụng (end-user) và trong khoảng cách hàng km. Do nỗ lực của các nhà sản xuất trong việc quảng bá, hiện nay WiMAX đang được nói đến nhiều, đôi khi còn được đánh giá là công nghệ chiếm lĩnh thị trường viễn thông trong tương lai, hay là công nghệ 4G. Nhưng thực tế thì WiMAX là công nghệ đang trong quá trình được xây dựng và hoàn thiện. Hiện nay, công nghệ WiMAX đang thu hút rất nhiều nghiên cứu và ứng dụng trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam. Hầu hết các nước đã và đang xem xét việc xây dựng qui hoạch băng tần cho hệ WiMax. Sử dụng công nghệ WiMAX mang lại nhiều lợi ích, nhất là để triển khai các dịch vụ băng rộng ở khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa và những nơi dân cư đông đúc khó triển khai hạ tầng cơ sở mạng dây dẫn băng rộng... Vì thế, WiMAX được xem như công nghệ có hiệu quả kinh tế cao cho việc triển khai nhanh trong các khu vực mà các công nghệ khác khó có thể cung cấp được dịch vụ băng thông rộng. Xét về tiềm năng phát triển, công nghệ WiMAX là một công nghệ mới với nhiều tính năng kỹ thuật nổi trội, ưu việt đặc biệt là khả năng sử dụng băng thông rộng, trong tương lai sẽ hoàn thiện công nghệ di động. Xét về mặt đầu tư triển khai mạng lưới và dịch vụ, WiMax là công nghệ vô tuyến, bán kính phủ sóng rộng, do đó có khả năng triển khai nhanh, suất đầu tư không quá cao. Tuy nhiên, sự phát triển thực tế còn phụ thuộc vào thị trường, đặc biệt là thị trường toàn cầu. Tại Việt nam công nghệ WiMax có nhiều cơ hội và tiềm năng phát triển vì mật độ điện thoại ở Việt nam mới đạt khoảng 25%, thị trường vẫn còn nhiều để các doanh nghiệp kinh doanh. Vì vậy, sự thành công của WiMax cần thời gian để có câu trả lời và các chính sách quản lý cũng cần tính đến khía cạnh này. Nhiều nước khi phân bổ băng tần đã áp dụng chính sách Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 90 SVTH: Lê Thị Kim Cương độc lập về công nghệ, chỉ quy định mục đích không quy định cụ thể loại công nghệ. Việc lựa chọn loại hình công nghệ nào sử dụng trong băng tần đó là do chính nhà khai thác quyết định và tự chịu trách nhiệm. Hai xu hướng trong lĩnh vực công nghệ mạng viễn thông hiện đại là xu hướng băng thông rộng và xu hướng không dây. Công nghệ WiMax (Khả năng khai thác liên mạng toàn cầu đối với truy cập viba) kết hợp cả hai xu hướng này. WiMax cung cấp khả năng truy cập Internet băng thông rộng tốc độ cao qua liên kết không dây. Do có khả năng kết nối ở cự li xa nên WiMax được coi là một giải pháp hiệu quả cho việc kết nối băng thông rộng không dây cho những người dùng gia đình, và tạo ra những điểm truy cập nóng (hot spot) để kết nối không dây ở những nơi công cộng như sân bay, nhà ga, trường học và những địa điểm cộng đồng khác. Việc kết nối ở những cự li tương đối xa luôn khó khăn và tốn kém đối với các nhà cung cấp dịch vụ băng thông rộng. Với WiMax, việc này thực hiện rất dễ dàng. Không như các công nghệ không dây khác, WiMax không đòi hỏi tầm nhìn thẳng giữa các nguồn và điểm đầu cuối. Cư li cung cấp dịch vụ của WiMax có thể đạt tới 50 km, với tốc độ dữ liệu lên tới 70 Mbps, đủ phục vụ truy cập tốc độ cao cho hàng ngàn người dùng cùng một thời điểm. Dựa trên cơ sở chuẩn giao diện vô tuyến IEEE 802.16, WiMAX cũng có kiến trúc kết nối từ một điểm tới nhiều điểm, một phương pháp lý tưởng cho các nhà khai thác dịch vụ cung cấp kết nối băng thông rộng đến những nơi mà kết nối mạng có dây khó thực hiện hoặc chỉ thực hiện được với chi phí lớn. Đây cũng là một giải pháp hữu dụng để cung cấp băng thông rộng tới những vùng nông thôn hẻo lánh nơi mà các đường truyền tốc độ cao chưa vươn tới được. Kết nối WiMax cũng có thể dùng cho mục đích bắc cầu hoặc định tuyến tới các mạng cục bộ (LAN) có dây hoặc không dây hiện nay đang rất phát triển. Cơ hội cho mạng không dây WiMAX tại thị trường Việt nam là rất lớn nhưng bên cạnh đó cũng có rất nhiều thách thức. Thứ nhất chính là khả năng phủ sóng trong nhà (indoor coverage). Điều này bắt nguồn từ thực trạng thiết kế kiến trúc nhà ở tại Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 91 SVTH: Lê Thị Kim Cương Việt Nam. Nhà ở Việt Nam quy hoạch cao thấp không thực sự đều rất dễ ảnh hưởng tới chất lượng sóng WiMAX. Thách thức thứ hai đối với WiMAX chính là hệ thống mạng 3G – trong đó điển hình là công nghệ truyền dữ liệu tốc độ cao HSPDA - sắp được cấp phép triển khai tại Việt Nam. Bên cạnh đó là thực trạng các quy định pháp lý đối với công nghệ mạng WiMAX tại Việt Nam vẫn còn tương đối hạn chế. Một thách thức nữa mà các nhà cung cấp dịch vụ muốn triển khai WiMAX tại Việt Nam phải đối với mặt là việc làm thế nào có thể tạo ra được nhiều dịch vụ giá trị gia tăng có sức hấp dẫn cao đối với người dùng. Một vấn đề nữa là chi phí đầu tư triển khai mạng WiMAX. Để triển khai một hệ thống mạng WiMAX cần phải có một nguồn đầu tư rất lớn. Điều này thực sự là một thách thức trong bối cảnh kinh tế thế giới đang lâm vào tình trạng khủng hoảng như hiện nay. Nhưng việc tiến lên mạng không dây băng thông rộng là một xu hướng tất yếu trong tương lai gần. Bởi vì công nghệ mạng di dộng không dây còn có chức năng thúc đẩy sự phát triển của kinh tế và giúp chúng ta nhanh chóng thoát khỏi những khó khăn. Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 92 SVTH: Lê Thị Kim Cương CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 16-QAM 16-Phase Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương pha 16 mức. 1G The first generation of analogue mobile phone technologies including AMPS, TACS and NMT Thế hệ thứ nhất của công nghệ điện thoại di động bao gồm AMPS, TACS và NMT 2.5G The enhancement of GSM which includes technologies such as GPRS Sự nâng cấp của GSM bao gồm các công nghệ như GPRS 2G The second generation of digital mobile phone technologies including GSM, CDMA IS-95 and D-AMPS IS-136 Thế hệ thứ hai của các công nghệ điện thoại số bao gồm GSM, CDMA IS-95 và D-AMPS IS-96 3G The third generation of mobile phone technologies covered by the ITU IMT- 2000 family Thế hệ thứ ba của các công nghệ điện thoại di động được bao phủ bởi họ ITU IMT-2000 3GPP The 3rd Generation Partnership Project, a grouping of international standards bodies, operators and vendors with the responsibility of standardising the WCDMA based members of the IMT- 2000 family Dự án hùng vốn thế hệ thứ ba, sự họp thành nhóm của các nhóm tiêu chuẩn, nhà hoạt động và người bán quốc tế với nhiệm vụ tiêu chuẩn hóa WCDMA dựa trên các thành viên của IMT-2000 3GPP(2) Third Generation Partnership Project (2) Dự án hùng chung vốn thế hệ thứ 3 (2) 64-QAM 64-Phase Quadrature Amplitude Điều chế biên độ cầu Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 93 SVTH: Lê Thị Kim Cương Modulation phương pha 64 mức ADC Analog-to-Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự-số ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mật mã cao cấp Air interface In a mobile phone network, the radio transmission path between the base station and the mobile terminal Trong mạng điện thoại di động, đường truyền dẫn vô tuyến giữa trạm gốc và đầu cuối di động ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đối xứng ATM-CS ATM Convergence Sublayer Lớp con hội tụ ATM BER Bit Error Rate; the percentage of received bits in error compared to the total number of bits received Tỉ lệ lỗi bit, Phần trăm của bit nhận được bị lỗi so với tổng số bit nhận được BS Base Station Trạm gốc BWA Broadband Wireless Access Truy cập vô tuyến băng rộng CID Caller Identification Nhận dạng người gọi CPE Customer Premises Equipment; all the equipment on the end user’s side of the network interface Thiết bị phía khách hàng; tất cả thiết bị trên phía đầu cuối người sử dụng của giao tiếp CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung CRC Cyclic Redundancy Code Mã dư chu kỳ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 94 SVTH: Lê Thị Kim Cương D/A Digital to Analogue conversion Chuyển đổi số sang tương tự DAC Digital to Analogue Convertor Bộ chuyển đổi số sang tương tự DES Digital Encryption Standard Chuẩn mật mã số DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DL Downlink Đường xuống DSL Digital Subscriber Line Đường dây số Duplex The wireless technique where one frequency band is used for traffic from the network to the subscriber (the downlink) and another, widely separated, band is used for traffic from the subscriber to the network (the uplink) Công nghệ không dây ở đó một băng tần được sử dụng cho lưu lượng từ mạng đến thuê bao (đường xuống) và băng tần khác được tách biệt nhau được sử dụng cho lưu lượng từ thuê bao đến mạng (đường lên) E1 Wired digital transmission format supporting 2.048 Mbit/s Định dạng truyền dẫn số có dây hỗ trợ 2.048 Mbps EDGE Enhanced Data rates for Global Evolution Tốc độ dữ liệu nâng cao cho tiến triển toàn cầu FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Hiểu chỉnh lỗi trước Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 95 SVTH: Lê Thị Kim Cương FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh Gbit/s A unit of data transmission rate equal to one billion bits per second Đơn vị của tốc độ truyền dẫn dữ liệu bằng với một triệu bit trên giây GHz A unit of frequency equal to one billion Hertz per second Đơn vị tần số bằng một một triệu Hertz trên giây. GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp GSM Global System for Mobile communication Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động GSM Global System for Mobility Hệ thống toàn cầu cho di động Handoff The transfer of control of a cellular phone call in progress from one cell to another, without any discontinuity Chuyển điều khiển của một cuộc gọi điện thoại tế bào từ một cell này đến một cell khác mà không có bất kỳ gián đoạn HIPERLAN High Performance Radio Local Access Network; a wireless local area network being standardised by ETSI (Also HIPERLAN2) Mạng truy cập nội hạt vô tuyến hiệu suất cao; một mạng nội hạt không dây đang được chuẩn hóa bởi ETSI (cũng HIPERLAN2) IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện của kỹ sư điện và điện tử Internet A loose confederation of autonomous databases and networks. Originally developed for academic use the Internet is now a global structure of millions of Một liên bang tự trị lỏng lẻo cơ sở dữ liệu và mạng. Ban được phát triển cho học viện, Internet ngày Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 96 SVTH: Lê Thị Kim Cương sites accessible by anyone nay là một cấu trúc toàn cầu của hàng triệu vị trí có thể tới được bởi bất cứ người nào IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv6 The next generation of IP addressing designed to replace the current system IPv4 which uses a 32 bit address code which limits the number of possible addresses. IPv6 uses a 128 bit code ensuring that the possible number of IP addresses will be virtually limitless Thế hệ tiếp theo của IP địa chỉ được thế kế để thay thế cho hệ thống Ipv4 hiện hành sử dụng 32 bit địa chỉ giới hạn số địa chỉ có khả năng. Ipv6 sử dụng 128 bit đảm bảo số địa chỉ IP có khả năng sẽ gần như vô hạn ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ LAN Local Area Network Mạng nội hạt LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng MAC Media Access Control; the lower sublayer of the OSI system Điều khiển truy cập môi trường; lớp con thấp hơn của hệ thống OSI MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng đô thị Mbit/s Megabit: a unit of data transmission speed equal to one million bits per second Đơn vị của tốc độ truyền dẫn dữ liệu bằng với một triệu bit trên giây Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 97 SVTH: Lê Thị Kim Cương MBWA Mobile Broadband Wireless Access Truy cập vô tuyến băng rộng di động MHz Megahertz; a unit of frequency equal to one million Hertz Đơn vị tần số bằng với một triệu Hertz NLOS Non-Line-of-Sight Tầm nhìn không thẳng Node B The element in a UMTS network which interfaces with the mobile station, analogous to a BTS in a GSM network Một thành phần của mạng UTMS nó giao tiếp với trạm di động, giống với BTS trong mạng GSM OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OSI Open Systems Interconnection; a seven layer model for protocols defined by ISO Kết nối hệ thống mở; Một mô hình bảy lớp cho các giao thức được định nghĩa bởi ISO PCMCIA Personal Computer Memory Card Interface Association Hội liên hiệp giao tiếp thẻ nhớ máy tính các nhân. PHY Physical Layer Lớp vật lý PKI Public Key Infrastructure Hạ tầng cơ sở khóa công cộng PTP Point to Point Điểm tới điểm QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 98 SVTH: Lê Thị Kim Cương QoS Quality of Service; a broad term to describe the performance attributes of an end-to-end connection Chất lượng dịch vụ; một tên thông thường để mô tả thuộc tính hiệu quả của kết nối end to end QPSK Quadrature Phase-Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương RF Radio Frequency Tần số vô tuyến Roaming A service unique to GSM which enables a subscriber to make and receive calls when outside the service area of his home network e.g. when travelling abroad Một dịch vụ duy nhất với GSM cho phép một thuê bao thực hiện và nhận cuộc gọi khi bên ngoài vùng dịch vụ của mạng nhà của anh ấy chẳng hạn khi du lịch ra nước ngoài Router A device which forwards information in a network on a connectionless basis Một thiết bị định hướng thông tin trong mạng trên cơ sở không kết nối SAP Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ T1 Wired digital transmission format supporting 1.544 Mbit/s Định dạng truyền dẫn số có dây hỗ trợ 1.544 Mbps TDD Time Division Duplex; a radio technology for use in unpaired spectrum. WCDMA/UMTS includes a band for TDD mode usage and both PHS and DECT use this technology Song công phân chia theo thời gian; Công nghệ vô tuyến cho việc sử dụng phổ không có đôi, WCDMA/UMTS bao gồm một băng tần cho sử dụng chế độ TDD và ccar PHS Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 99 SVTH: Lê Thị Kim Cương và DECT sử dụng công nghệ này TDMA Time Division Multiple Access; a technique for multiplexing multiple users onto a single channel on a single carrier by splitting the carrier into time slots and allocating these on a as-needed basis Đa truy cập phân chia theo thời gian; một chông nghệ cho ghép kênh nhiều người sử dụng thành một kênh đơn trên một sóng mang bằng cách cắt sóng mang thành nhiều khe thời gian và cấp phát các khe này khi được yêu cầu UL Uplink Đường lên UWB Ultra Wide Band Băng cực rộng VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức Internet VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WAP Wireless Application Protocol; Giao thức ứng dụng không dây WCDMA Wide Band Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng WDSL Wireless Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số không dây WiMAX Worldwide Interoperability of Microwave Access Khả năng tương tác toàn cầu cho truy cập vi ba Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 100 SVTH: Lê Thị Kim Cương WISP Wireless Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội hạt không dây Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 101 SVTH: Lê Thị Kim Cương TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. WiMAX: Broadband Wireless Access, Deepek Pareek, 2005. 2. Mobile WiMAX, Kwang Cheng Chen, J. Roberto B. de Marca, 2008 3. WiMAX Applications, Syed Ahson Mohammad Ilyas, 2008. 4. Air Interface for broadband wireless access system, IEEE STD 802.16, 2004. 5. WiMAX.com, Applications and Depployment, 2007. 6. Wirelessvn.com, Công nghệ WiMAX, 2008

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfNghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng.pdf
Luận văn liên quan