đồ án : WiMAX: CÔNG NGHỆ VÀ THỰC TIỄN TRIỂN KHAI

ÔNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA VIỄN THÔNG


ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Nguyễn Quang Huy
Lớp: D2003VT
Khoá: 2003 – 2008
Ngành học: Điện Tử - Viễn Thông
Tên đề tài:
GIAO DIỆN NGƯỜI MÁY CHO HỆ THỐNG ĐỊNH TUYẾN BIÊN ERX1400
Nội dung đồ án:
Đồ án đã tìm hiểu các đặc điểm cơ bản của hệ thống định tuyến biên 1400 bao
gồm vai trò cấu trúc cũng như khai thác quản lý vận hành bảo dưỡng, đồng thời đưa ra
được chương trinh mô phỏng giao diện người máy với hệ thống này. Nội dung của đồ
án được chia thành ba phần chính như sau:
 Giới thiệu hệ thống định tuyến biên ERX1400
 Quản lý, khai thác và bảo dưỡng hệ thống ERX 1400
 Giao diện người máy cho hệ thống ERX 1400
Ngày giao đồ án:……/ /2007
Ngày nộp đồ án: ……/11/2007
Hà Tây, Ngày …. tháng 11 năm 2007
Giáo viên hướng dẫn
TS. Lê Nhật Thăng
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG
***
Đồ án
tốt nghiệp đại học
Đề tài:

WiMAX: CÔNG NGHỆ VÀ THỰC TIỄN TRIỂN KHAI
Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp:
D2004-VT2
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Kim
Lan
Hà Nội, 11-2008
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………

Điểm: (bằng chữ ……………… )
Ngày tháng 11 năm 2008
Giáo viên hướng dẫn

TS. Nguyễn Kim Lan
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Điểm: (bằng chữ ……………… )
Ngày tháng 11 năm 2008
Giáo viên phản biện

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
Mục lục hình vẽ 4
Thuật ngữ viết tắt 7
CHƯƠNG I - Tổng quan WiMax 16
Hình 1.1. Cấu hình topo của WMAN 18
Hình 1.2. Khả năng hoạt động trong môi trường NLOS 20
Hình 1.3. Mã hóa và điều chế thích ứng 21
Hình 1.4. Hệ thống anten MIMO (nxn) 22
1.4 Tổng quan các công nghệ lõi của WiMax: OFDM, OFDMA, SOFDMA 23
1.4.1 OFDM 23
Hình 1.5: FDM với 9 sóng mang con 24
Hình 1.6: OFDM với 9 sóng mang con 24
Hình 1.7: OFDM với 256 sóng mang con 25
1.4.1.2 Miêu tả kí hiệu OFDM cho lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDM 25
Hình 1.8: Cấu trúc OFDM trong miền thời gian 25
Hình 1.9: OFDM trong miền tần số 26
1.4.2 OFDMA cho lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDMA 27
Hình 1.10: Ký hiệu OFDMA trong miền thời gian 27
Hình 1.11: Ký hiệu OFDMA trong miền tần số 28
1.4.3 OFDMA khả định cỡ (S-OFDMA) 28
CHƯƠNG II. Kiến trúc và chức năng mạng đầu cuối đầu cuối WiMAX 30
Hình 2.1 Mô hình tham khảo mạng 33
Hình 2.2.Mô hình chuyển mạng AAA tổng quát 42
Hình 2.3. Ngăn xếp giao thức cho nhận thực người sử dụng trong WiMAX.
43
Hình 2.4. Các thủ tục PKMv2 44
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Hình 2.5. Kiến trúc an ninh ASN và mô hình triển khai 47
Hình 2.6. Kiến trúc QoS đề xuất cho WiMAX 47

Hình 2.7. Các kịch bản chuyển giao khác nhau trong WiMax 50
Hình 2.10. Các mô hình tham khảo chung cho RRM 55
Hình 8.21. Mô hình tham khảo mạng tìm gọi của WiMAX 56
CHƯƠNG III – WiMax Ecosystem 57
Hình 3.1. Quy trình cấp giấy chứng nhận của WiMAX Forum 63
Hình 3.2. Chứng chỉ WiMAX Forum Certified 64
Hình3.3 Mạng đô thị MAN 68
Hình 3.4 Mô hình kết nối không dây Backhaul 70
Hình 3.5 Mô hình mạng cho các doanh nghiệp 71
Hình 4.1 - Menu của chương trình 87
Hình 4.2 - Menu nhập thông số thiết bị 87
Hình 4.5 – Cửa sổ “Hình vẽ” 89
Hình 4.6 – Cửa sổ “Chi tiết” 89
Hình 4.7 Cấu trúc khung TDD 92
CHƯƠNG V – WiMax và LTE 103
Hình 5.1 : Sơ đồ phát triển của công nghệ WiMAX 104
Hình 6.1 Thành phố Jackson Hole 117
Hình 6.2 Asus F8Va-C2WM 118
Hình 6.3 Acer Aspires 6930 118
Hình 6.4 Toshiba Satellite U405-ST550W 119
Hình 6.5 Lenovo X301 119
Hình 6.6 Khách du lịch dùng WiMax vào Internet ở khách sạn Saigon
Morin 124
Hình 6.7 Dùng WiMax trên xích lô 125
Hình 6.8 Viễn thông Đà Nẵng đang thử nghiệm hệ thống WiMAX di động
126
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Mục lục hình vẽ
Hình 1.1. Cấu hình topo của WMAN 18

Hình 1.2. Khả năng hoạt động trong môi trường NLOS 20
Hình 1.3. Mã hóa và điều chế thích ứng 21
Hình 1.4. Hệ thống anten MIMO (nxn) 22
Hình 1.5: FDM với 9 sóng mang con 24
Hình 1.6: OFDM với 9 sóng mang con 24
Hình 1.7: OFDM với 256 sóng mang con 25
Hình 1.8: Cấu trúc OFDM trong miền thời gian 25
Hình 1.9: OFDM trong miền tần số 26
Hình 1.10: Ký hiệu OFDMA trong miền thời gian 27
Hình 1.11: Ký hiệu OFDMA trong miền tần số 28
Hình 2.1 Mô hình tham khảo mạng 33
Hình 2.2.Mô hình chuyển mạng AAA tổng quát 42
Hình 2.3. Ngăn xếp giao thức cho nhận thực người sử dụng trong WiMAX.43
Hình 2.4. Các thủ tục PKMv2 44
Hình 2.5. Kiến trúc an ninh ASN và mô hình triển khai 47
Hình 2.6. Kiến trúc QoS đề xuất cho WiMAX 47
Hình 2.7. Các kịch bản chuyển giao khác nhau trong WiMax 50
Hình 2.10. Các mô hình tham khảo chung cho RRM 55
Hình 8.21. Mô hình tham khảo mạng tìm gọi của WiMAX 56
Hình 3.1. Quy trình cấp giấy chứng nhận của WiMAX Forum 63
Hình 3.2. Chứng chỉ WiMAX Forum Certified 64
Hình3.3 Mạng đô thị MAN 68
Hình 3.4 Mô hình kết nối không dây Backhaul 70
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
4
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Hình 3.5 Mô hình mạng cho các doanh nghiệp 71
Hình 4.1 - Menu của chương trình 87
Hình 4.2 - Menu nhập thông số thiết bị 87
Hình 4.5 – Cửa sổ “Hình vẽ” 89

Hình 4.6 – Cửa sổ “Chi tiết” 89
Hình 4.7 Cấu trúc khung TDD 92
Hình 5.1 : Sơ đồ phát triển của công nghệ WiMAX 104
Hình 6.1 Thành phố Jackson Hole 117
Hình 6.2 Asus F8Va-C2WM 118
Hình 6.3 Acer Aspires 6930 118
Hình 6.4 Toshiba Satellite U405-ST550W 119
Hình 6.5 Lenovo X301 119
Hình 6.6 Khách du lịch dùng WiMax vào Internet ở khách sạn Saigon Morin.
124
Hình 6.7 Dùng WiMax trên xích lô 125
Hình 6.8 Viễn thông Đà Nẵng đang thử nghiệm hệ thống WiMAX di động126
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
5
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
6
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Thuật ngữ viết tắt
A
AAS Adaptive Atenna System Hệ thống anten thích ứng
ACK Acknowledge Xác nhận
AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hóa cao cấp
AG Absolute Grant Trợ cấp tự nguyện
AK Authentication Key Khóa nhận thực
AMC Adaptive Modulation and Codding Điều chế và mã hóa thích ứng
A-MIMO Adaptive Multiple Input
Multiple Output
Đa đầu vào đa đầu ra thích ứng
AMS Adaptive MIMO Switching Chuyển mạch MIMO thích ứng

ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu lặp lại tự động
ASN Application Service Network Mạng dịch vụ ứng dụng
ASN-GW ASN- Gateway Cổng ASN
B
BE Best Effort Cố gắng tối đa
BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit
BRAN Broadband Radio Access Network Mạng truy cấp vô tuyến băng rộng
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
C
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
7
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
CC Chase Combining Kết hợp theo đuổi
CCI Co-Channel Interference Nhiễu kênh chung
CCF Cumulative Distribution Function Chức năng phân bố tích luỹ
CINR Carrier to Interference +Noise
Ratio
Tỉ số tạp âm trên nhiễu sóng mang
CoA Care of Address Chăm sóc địa chỉ
CP Cyclic Prefix Tiền tố tuần hoàn
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh
CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ
CSN Connectivity Service Network Mạng dịch vụ tính kết nối
CSTD Cyclic Shift Transmit Diversity Phân tập phát dịch tuần hoàn
CTC Convolutional Turbo Code Mã turbo xoắn
D
DL Downlink Đường xuống
DSL Digital Subcriber Line Đường thuê bao số

DVB Digital Video Broadcast Quảng bá video số
E
EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận dạng mở rộng
EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng hữu hiệu
ErtPS Extended Real-time Polling
Service
Dịch vụ kiểm soát vòng mở rộng thời gian
thực
F
FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch trạm gốc nhanh
FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung
FDD Frequency Division Deplex Phân kênh phân chia theo tần số
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
8
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
FUSC Fully User Sub-Channel Kênh con người sử dụng toàn bộ
G
3GPP 3G Partnership Project
3GPP2 3G Partnership Project 2
H
HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu lặp lại tự động nhanh
HiperMAN High Performance Metropolitan
Area Network
Mạng vùng đô thị hiệu năng cao
HO Hand-off Chuyển giao
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
I
IE Information Element Phần tử thông tin
IETF Internet Engineering Task Force

IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fuorier nhanh ngược
IR Incremental Redundancy Tích luỹ tăng dần
ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu liên kí hiệu
L
LDPC Low-Density-Parity-Check Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp
LOS Line of Sight Tầm nhìn thẳng
M
MAC Media Access Control Điều khiển truy cập phương tiện
MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy cập
MAN Metropolitan Area Network Mạng vùng đô thị
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
9
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
MAP Media Access Protocol Giao thức điều khiển truy cập
MBS Multicast and Broadcast Service Dịch vụ đa hướng và quảng bá
MDHO Macro Diversity Hand Over Chuyển giao phân tập lớn
MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra
MMS Multimedia Message Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện
MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MS Mobile Station Trạm di động
N
NACK Not Acknowledge Không xác nhận
NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy cập mạng
NLOS Non Line of Sight Tầm nhìn không thẳng
NRM Network Reference Model Mô hình tham khảo mạng
nrtPS Non-Real-Time Polling Service Dịch vụ kiểm soát vòng phi thời gian
thực
NAS Network Access Server Server truy nhập mạng
NSP Network Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng
O

OFDM Orthogonal Frequency
Division Multiplex
Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao
OFDMA Orthogonal Frequency
Division Multiplex Access
Truy cập ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
P
PER Packet Error Rate Tốc độ lỗi gói
PF Proportional Fair
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
10
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
PKMv2 Privacy Key Management vesion 2 Quản lý khóa bí mật phiên bản 2
PUSC Partially Used Sub-Channel Kênh con người sử dụng một phần
Q
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc
R
RG Relative Grant Cấp tự nguyện
RR Round Robin Thư luân chuyển
RRI Reverse Rate Indicator Chỉ thị tốc độ ngược
RTG Receiver/Transmit Transition Gap Khoảng chuyển tiếp thu phát
rtPS Real-time Polling Service Dịch vụ kiểm soát vòng thời gian thực
S
SDMA Space Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian
thực
SF Spreading Factor Hệ số trải phổ

SFN Single Frequency Network Mạng tần số đơn
SGSN Serving GPRS Support Node
SHO Soft Hand-Off Chuyển giao mềm
SIM Subscriber Indentify Module Phần nhận dạng thuê bao
SIMO Single Input Multiple Output Một đầu vào đa đầu ra
SNIR Signal to Noise+Interference Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu+tạp âm
SLA Service Level Agreement Thảo thuận mức dịch vụ
SM Spatial Multiplexing Ghép kênh không gian
SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
11
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
S-OFDMA Scalable Orthogonal Frequency
Division Multiplex Access
Truy cập ghép kênh phân chia theo tần
số trực giao khả định cỡ
SS Subscriber Station Trạm thuê bao
STC SpaceTime Coding Mã thời gian không gian
T
TDD Time Division Duplex Phân kênh phân chia theo thời gian
TEK Traffic Encription Key Khóa mã hóa theo lưu lượng
TTG Transmit/receive Transition Gap Khoảng chuyển tiếp thu phát
TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn
TU Typical Urban Thành phố đặc trưng
U
UE User Equipment Thiết bị người sử dụng
UGS Unsolicited Grant Service Dịch vụ cấp tự nguyện
UL Uplink Đường xuống
UMTS Universal Mobile Telephone

System
V
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức IP
W
WiFi Wireless Fideliry
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây
WiBro Wireless Broadband Không dây băng rộng
WIMAX
Worldwide Interoperability
Khả năng khai thác liên mạng trên
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
12
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
for Microwave Access
toàn cầu đối với truy cập vi ba

Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
13
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
LỜI MỞ ĐẦU
Khi thế giới bước vào kỷ nguyên của Internet, thiết bị di động và truyền tải thông
tin băng rộng thì có rất nhiều công nghệ mới được nghiên cứu, thử nghiệm và đi vào sử
dụng. Trong vài năm lại đây, sự bùng nổ WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access) – tên thương mại của chuẩn 802.16 với nghĩa là khả năng tương
tác toàn cầu với viba – đã tạo ra sự quan tâm rất lớn đối với những người trong ngành và
các cơ quan chuyên môn. Là một công nghệ vô tuyến tiên tiến, WiMAX có những đặc
điểm vượt trội như là khả năng truyền dẫn tốc độ cực cao, chất lượng dịch vụ tốt, an ninh
đảm bảo, dễ dàng lắp đặt…chính vì vậy sự phát triển nhanh chóng của WiMAX là một tất
yếu. WiMAX truyền tải tốc độ dữ liệu cao nhờ công nghệ dựa trên chuẩn 802.16. Nó hỗ
trợ nhiều tính năng tiên tiến và các khả năng linh hoạt khi lựa chọn các phương án triển

khai cũng như cung cấp dịch vụ
Trải qua các giai đoạn phát triển, họ 802.16 được đưa ra nhiều chuẩn công nghệ
như là 802.16a, 802.16b, 802.16c, 802.16d, 802.16e, 802.16g…tuy nhiên hiện nay
các nhà khai thác đang thử nghiêm và sử dụng chủ yếu là họ chuẩn 802.16e do
đây là họ chuẩn phù hợp với nhiều lĩnh vực kinh doanh trên thị trường như là thiêt bị di
động, thiết bị cầm tay, và cả thiết bị cố định…chuẩn tấn số WiMAX khá rộng và
đa dạng, nhưng theo khuyến khích thì tần số sử dụng cho WiMAX tốt nhất ở các dải tần
như là: 2,3GHz, 2,4 GHz 2,5 GHz, 3,3 GHz, 3,5 GHz, 3,7 GHz, và 5,8 GHz. Đây là các
tấn số áp dụng tốt nhất cho chuẩn 802.16e.
Chính vì việc nghiên cứu và tìm hiều về công nghệ WiMax là vô cùng cần thiết. Đồ
án “WiMAX: Công nghệ và thực tiễn triển khai” được trình bày trong 6 chương với
nội dung cụ thể như sau.
Chương 1: Tổng quan WiMax
Chương 2: Kiến trúc và chức năng mạng đầu cuối đầu cuối WiMAX
Chương 3: WiMax Ecosystem
Chương 4: Tính toán vùng phủ và lưu lượng cho hệ thống WiMax
Chương 5: WiMax và LTE
Chương 6: Tình hình triển khai WiMax
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
14
CĐồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Trải qua một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, đúc kết dưới sự chỉ bảo tận tình
của các thầy cô giáo em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng như thời gian yêu
cầu của nhà trường đặt ra.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã giúp đỡ em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp, đặc biệt là T.S Nguyễn Kim Lan, người trực tiếp hướng dẫn em
làm đồ án này. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các kỹ sư Cao Uông
Thắng, Lê Huy Bình Yên và Nguyễn Việt Hùng thuộc Công ty Công nghệ Sao Vega đã
nhiệt tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong thời gian thực tập và làm đồ án!
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị em cùng toàn thể bạn bè giúp đỡ

để em hoàn thành bản đồ án trong thời gian sớm nhất !
Xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 29/10/2008
Sinh viên
Nguyễn Mạnh Hùng
Nguyễn Mạnh Hùng-D2004_VT2
15
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
CHƯƠNG I - Tổng quan WiMax
1.1. Lịch sử, quá trình phát triển
1.1.1. Lịch sử
Ngày nay sự phát triển của mạng viễn thông với dịch vụ ngày càng đa dạng đã làm
cho các công nghệ truy nhập tiên tiến ngày càng được phát minh và đưa vào phục vụ.
Hiện nay chúng ta biết đến truy nhập Internet với các dịch vụ quay số Modem thoại,
ADSL hay các đường thuê bao riêng hoặc sử dụng các hệ thống vô tuyến như điện thoại
di động hay mạng WiFi. Mỗi phương pháp truy nhập mạng đều có đặc điểm riêng:
• Với Modem quay số điện thoại thì thốc độ thấp.
• ADSL có tốc độ lên tới 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối.
• Các đường thuê bao riêng thì giá thành đắt mà lại khó triển khai với các khu vực
có địa hình phức tạp.
• Hệ thống thông tin di động hiện nay cung cấp tốc độ truyền 9,6Kb/s là rất thấp so
với nhu cầu của người sử dụng.
• GSM (2G),GPRS (2,5G) cho phép truy nhập ở tốc độ 172,2Kb/s hay EDGE ở 300
đến 400Kb/s cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ
Internet
• Hệ thống di động 3G thì tốc độ truy nhập Internet cũng không vượt quá 2Mb/s.
• Mạng WiFi (hay LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi
thông tin khoảng cách ngắn.
Với thực tế các công nghệ như vậy, WIMAX (Worldwide Interoprability for
Microwave Access) đã ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy nhập Internet

không dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi. Hệ thống WIMAX có thể
cung cấp đường truyền với tốc độ lên tới 70Mb/s và có bán kính phủ sóng của một trạm là
50Km. Mô hình phủ sóng của WIMAX tương tự như mạng tế bào. Hoạt động của
WIMAX rất mềm dẻo và tương tự như của WiFi khi truy nhập mạng tức là khi một máy
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
tính có nhu cầu truy nhập mạng thì nó sẽ tự động kết nối đến trạm anten WIMAX gần
nhất.Điều quan trọng nhất WIMAX xây dựng dựa trên tiêu chuẩn IEEE.802.16.
1.1.2. Quá trình phát triển
Nhóm công tác IEEE 802.16 là nhóm đầu tiên chịu trách nhiệm phát triển chuẩn
802.16 bao gồm giao diện vô tuyến cho truy nhập không dây băng rộng. Hoạt động của
nhóm khởi đầu trong một cuộc họp vào 08/1998. Ban đầu nhóm tập trung vào việc phát
triển các chuẩn và giao diện vô tuyến cho băng tần 10-60GHz. Sau đó dự án sửa đổi dẫn
đến việc tán thành chuẩn IEEE 802.16a tập trung vào băng tần 2-11GHz. Các chi tiết kĩ
thuật giao diện vô tuyến 802.16a được phê chuẩn cuối cùng vào 01/2003.
ETSI đã tạo ra chuẩn MAN không dây cho băng tần 2-11GHz vào 10/2003 còn
được gọi là HiperMAN. Chuẩn HiperMAN về cơ bản là theo sự hướng dẫn 802.16.
Chuẩn HiperMAN cung cấp việc truyền thông cho mạng không dây trong các băng tần 2-
11GHz ở Châu Âu. Nhóm làm việc HiperMAN tận dụng lược đồ điều chế OFDM FFT
256 điểm. Đó là một trong những lược đồ điều chế được định nghĩa trong chuẩn IEEE
802.16a.
Wimax Forum giữ vai trò hỗ trợ phát triển các sản phẩm MAN vô tuyến dựa trên
các chuẩn của Viện nghiên cứu của các kĩ sư điện và điện tử (IEEE) và viện nghiên cứu
các chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI). Wimax Forum tin rằng một chuẩn chung cho truy
nhập vô tuyến băng rộng (BWA) sẽ làm giảm chi phí thiết bị và thúc đẩy việc cải thiện
hiệu năng. Bên cạnh đó, các nhà khai thác BWA sẽ không bị ràng buộc với một nhà cung
cấp thiết bị duy nhất do các trạm gốc (BS) sẽ tương thích với thiết bị truyền thông cá nhân
CPE của nhiều nhà cung cấp. Wimax Forum ban đầu tập trung vào truyền thông cố định
cho dải tần 10-66GHz, việc mở rộng quy mô lớn bắt đầu vào 01/2003 và chuyển sang cả
lĩnh vực di động. Wimax dựa trên cơ sở tương thích toàn cầu được kết hợp bởi các chuẩn
IEEE 802.16-2004 và IEEE 802.16e của IEEE và ETSI HiperMAN của ETSI. Trong đó

IEEE 802.16-2004 cho cố định và IEEE 802.16e cho dữ liệu di động tốc độ cao.
1.2. Tổng quan họ tiêu chuẩn IEEE 802.16
Họ tiêu chuẩn IEEE (giao điện vô tuyến mạng vùng đô thị không dây) cho truy nhập
băng rộng (BWA: Broadband Wireless Access) cung cấp công nghệ truy nhập “km cuối
cùng” cho các điểm nóng với các dịch vụ số liệu, video và thoại tốc độ cao. Ưu điểm nổi
bật nhất của BWA là giá thành lắp đặt và bảo dưỡng thấp so với các truy nhập mạng cáp
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
đồng và cáp quang nhất là đối với các vùng xa xôi và khó lắp đặt các mạng truy nhập hữu
tuyến. BWA có thể mở rộng các mạng cáp quang và cung cấp dung lượng cao hơn các
mạng cáp đồng hay các đường dây thuê bao số (DSL: Digital Subscriber Line). Các mạng
không dây này có thể được lắp đặt rất nhanh bằng cách sử dụng một số trạm gốc (BS:
Base Station) đặt trên các toà nhà cao tầng hoặc một số cột để tạo nên các hệ thống truy
nhập không dây tốc độ cao.
Hình 1.1. Cấu hình topo của WMAN
Thành viên đầu tiên của họ BWA là chuẩn IEEE 802.16. Chuẩn này được dự thảo
đầu tiên vào 12/2001 và phiên bản cuối cùng được công bố 8/4/2002. Băng thông công
tác của chuẩn này là 10-66 GHz, với truyền sóng trực xạ. Cấu hình topo của chuẩn này
dựa trên mạng điểm - đa điểm trong đó lưu lượng được truyền giữa một trạm gốc (BS:
Base Station) và nhiều trạm thêu bao (Subscriber Station). Tiêu chuẩn IEEE 802.16 được
công bố vào 9/2001, với tiêu đề “Đồng tồn tại với các hệ thống truy nhập băng rộng
không dây cố định” cũng bao phủ 10-66GHz. Tiêu chuẩn 802.16c “Các hồ sơ chi tiết cho
10-66 GHz” được dự thảo đầu tiên vào 24/5/2002 và phiên bản cuối cùng được phát hành
vào 15/1/2003.
BTS
BTS BTS
Mạng cho các
doanh nghiệp
Các điểm truy
cập WiFi
Thuê bao

cá nhân
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
Sự sửa đổi bổ sung này đã cập nhật và mà mở rộng điều khoản 12 của tiêu chuẩn
IEEE 802.16.2001 liên quan đến các hồ sơ về các tập tính năng và chức năng áp dụng cho
các trường hợp thực hiện khai điển hình. Tuy nhiên BWA ngày càng được sử dụng nhiều
cho các vùng dân cư, nên truyền trực xạ không còn thích hợp do địa hình và cây cối.
Ngoài ra nhiễu đa đường truyền và giá thành sử dụng lắp đặt anten ngoài trời cao. Vì thế
cần sửa đổi bổ sung cho chuẩn 802.16 hiện hữu. Đây là lý do ra đời tiêu chuẩn 802.16a
được ban hành vào 1/4/2003. Chuẩn này bao hàm các sửa đổi lớp MAC (Media Access
Control) và nhiều đặc tả lớp vật lý cho cả băng tần cấp phép và miễn phép. Một sửa đổi
đang kể của lớp MAC là các chế độ lưới tùy chọn. Điểm khác biệt giữa chế độ điểm đa
điểm (PMP) và lưới là ở chỗ, trong chế độ PMP lưu lượng chỉ xảy ra giữa BS và các SS,
còn trong chế độ lưới lưu lượng có thể định tuyến qua các SS khác và có thể trực tiếp giữa
các SS. Ưu điểm của chế độ này là hoạt động vẫn được đảm bảo ngay cả khi có chướng
ngại lớn như núi đồi chặn đường truyền trực xạ giữa SS và BS. Các SS bị chặn này có thể
kết nối gián tiếp đến BS thông qua các SS khác. Một thay đổi đáng kể khác của lớp MAC
là nó hỗ trợ nhiều đặc tả lớp vật lý, trong đó mỗi đặc tả phù hợp cho một môi trường khai
thác đặc thù. Trong chuẩn 802.16a ba cấu trúc lớp vật lý (PHY) được định nghĩa: SC
(Single Carrier: đơn sóng mang), 256-OFDM và 2048-OFDMA.
Chuẩn IEEE 802.16-2004 được công bố vào năm 2004 đã hợp nhất và sửa đổi các
chuẩn 802.16-2001, 802.16c và 802.16a thành bộ chuẩn chung. Trong đó 802.16-2001
cho hoạt động trong dải tần từ 10-66 GHz trực xạ trước đây có tên mới trong chuẩn này là
WirelessMAN 802.16-SC, còn 802.16a cho băng tần dưới 11 GHz không trực xạ có ba
chế độ lớp vật lý với ba tên mới sau đây: WirelessMAN 802.16-SCa, WirelessMAN
802.16-OFDM và WirelessMAN 802.16-OFDMA.
Cả hai 802.16 và 802.16a đều được sử dụng cho truy nhập không dây băng rộng cố
định. Trên cơ sở chuẩn 802.16a, nhóm công tác IEEE 806.16e đã xây dựng chuẩn 802.16e
bao gồm “các lớp vật lý và MAC cho khai thác cố định và di động trong băng tần cấp
phép”. Trong chuẩn này tính di động được bổ sung cho các SS trước đây chỉ hỗ trợ kết
nối mạng cố định trong các băng tần từ 2 đến 6GHz.

1.3. Các tính năng tiên tiến của Wimax
WiMAX là giải pháp truy nhập vô tuyến băng rộng cho phép hỗ trợ nhiều tính năng
tiên tiến và các khả năng linh hoạt khi lựa chọn các phương án triển khai cũng như cung
cấp dịch vụ. Trong phần này ta sẽ xét các tính năng tiên tiến của WiMAX.
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
Lớp vật lý dựa trên OFDM: Lớp vật lý của WiMAX được xây dựng trên cơ sở
OFDM cho phép chống lại phađinh đa đường và hoạt động trong môi trường NLOS.
Hình 1.2. Khả năng hoạt động trong môi trường NLOS
Tốc độ số liệu đỉnh rất cao: WiMAX có khả năng hỗ trợ các tốc độ số liệu đỉnh rất
cao. Trong thực tế, tố độ số liệu đỉnh lớp vật lý có thể đạt đến 74Mbps khi sử dụng băng
thông 20MHz. Thông thường băng thông 10MHz với sơ đồ TDD được sử dụng theo tỷ lệ
đường xuống trên đường lên 3:1 cho phép đạt được tốc độ vào khoảng 25Mbps cho
đường xuống và 6,7Mbps cho đường lên. Các tốc độ đỉnh này đạt được khi sử dụng sơ đồ
điều chế 64QAM với mã hóa kênh hiệu chỉnh lỗi có tỷ lệ mã 5/6 (viết tắt là 5/6 64QAM).
Hỗ trợ băng thông và tốc độ số liệu khả định cỡ: WiMAX có kiến trúc lớp vật lý
khả định cỡ cho phép dễ dàng định cỡ băng thông khả dụng. Khả năng định cỡ được hỗ
trợ trong chế độ OFDMA, trong đó có thể định cỡ kích thước FFT theo băng thông kênh.
Chẳng hạn hệ thống WiMAX có thể sử dụng 128-FFT, 512-FFT hay 1028-FFT tuỳ theo
băng thông là 1,25MHz; 5MHz hay 10MHz. Việc định cỡ có thể thực hiện động để hỗ trợ
người sử dụng khi chuyển vùng giữa các mạng có băng thông khác nhau.
Mã hóa và điều chế thích ứng (AMC): WiMAX hỗ trợ nhiều sơ đồ mã hoá và điều
chế và cho phép thay đổi các sơ đồ này theo từng khung đối với từng người sử dụng tuỳ
theo điều kiện kênh. AMC là một kỹ thuật để đạt được thông lượng cực đại trong kênh
thay đổi theo thời gian.
M
S
Hình 1.3. Mã hóa điều chế thích ứng.
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
Hình 1.3. Mã hóa và điều chế thích ứng
Giải thuật thích ứng dẫn tới sử dụng sơ đồ điều chế và mã hoá phù hợp nhất đối với

tình trạng kênh để vẫn đảm bảo chất lượng đường truyền nhưng cho phép truyền dẫn với
tốc độ cao nhất.
Phát lại lớp vật lý: Đối với các kết nối đòi hỏi độ tin cậy cao, WiMAX hỗ trợ yêu
cầu phát lại tự động (ARQ) tại lớp vật lý. Các kết nối được phép ARQ sẽ yêu cầu phía thu
xác nhận gói được truyền. Các gói không được xác nhận sẽ bị coi rằng đã bị mất và phải
phát lại. WiMAX cũng cho phép chọn HARQ (ARQ linh hoạt) để áp dụng linh hoạt mã
hoá kênh sửa đổi cho ARQ.
Hỗ trợ TDD và FDD: IEEE 802.16-2004 và IEEE.16e-2005 hỗ trợ cả ghép song
công phân chia theo thời gian (TDD) và ghép song công phân chia theo tần số (FDD)
cũng như ghép bán song công phân chia theo tần số (HFDD) để có thể thực hiện hệ thống
với giá thành thấp. TDD sẽ trở thành ứng dụng chính vì có một số ưu việt sau: (1) cho
phép linh hoạt sử dụng tỷ lệ tốc độ số liệu giữa đường xuống và đường lên, (2) khả năng
sử dụng tính đối lẫn của kênh, (3) khả năng áp dụng trong điều kiện phổ đơn, (4) thiết kế
máythu phát ít phức tạp hơn. Tất cả các hồ sơ ban đầu của WiMAX đều dựa trên TDD
ngoại trừ hai hồ sơ WiMAX cố định trong dải tần 3,5 GHz.
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA): OFDMA tạo điều kiện
để thực hiện phân tập tần số và phân tập người sử dụng nhờ vậy cải thiện đáng kể dung
lượng hệ thống.
CĐồ án tốt nghiệp đại học Chương I-Tổng quan WiMax
Ấn định tài nguyên linh hoạt và động cho từng người sử dụng: Ấn định tài
nguyên đường lên lẫn đường xuống đều được thực hiện dưới sự điều khiển bởi bộ lập
biểu của BS. Các người sử dụng chia sẻ dung lượng tuỳ theo yêu cầu bằng cách sử dụng
sơ đồ ghép cụm theo thời gian. Khi sử dụng chế độ OFDMA-PHY (OFDMA lớp vật lý),
ghép kênh còn được thực hiện trong miền tần số bằng cách ấn định các tập con sóng
mang cho các người sử dụng khác nhau. Tài nguyên cũng có thể được ấn định trong miền
không gian bằng cách sử dụng các hệ thống anten tiên tiến (AAS). Tiêu chuẩn tiên tiến
cho phép ấn định các tài nguyên băng thông trong miền thời gian, tần số và không gian và
có kỹ thuật kinh hoạt để truyền tin về ấn định tài nguyên theo từng khung.
Hỗ trợ các kỹ thuật tiên tiến: WiMAX đưa vào thiết kế lớp vật lí một số tính năng
cho phép sử dụng các kỹ thuật đa anten như tạo búp, mã hóa không gian thời gian và ghép

kênh không gian. Các sơ đồ này được sử dụng để cải thiện tổng dung lượng hệ thống
bằng cách sử dụng nhiều anten tại máy phát hoặc (và) nhiều anten tại máy thu.
Hình 1.4. Hệ thống anten MIMO (nxn).
Hỗ trợ QoS: Lớp MAC có kiến trúc định hướng theo kết nối được kết nối để hỗ trợ
các ứng dụng khác nhau bao gồm cả tiếng và các dịch vụ đa phương tiện. Hệ thống cho