Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 1 SVTH: Lê Thị Kim Cương
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

1.1 Tổng 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
1.2 Tổng 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
1.3 Ưu 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
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 2 SVTH: Lê Thị Kim Cương
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
2.2 Khả năng đột phá của WiMAX 29
2.3 WiMAX là gì? 30
2.4 Tại 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
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 3 SVTH: Lê Thị Kim Cương

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
3.12.1.10 Truy 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 84

4.4 Những ứng dụng khác 85

KẾT LUẬN 89

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………… ………… .101





Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 4 SVTH: Lê Thị Kim Cương
DANH MỤC HÌNH
Chương 1 Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây 8
Hình 1.1 Sự triển khai băng rộng 8
Hình 1.2 Những ứng dụng của Internet tốc độ cao 11
Hình 1.3 Các công nghệ và tốc độ truy cập 13
Hình 1.4 Các công nghệ truy cập Internet 14
Hình 1.5 Các thuê bao dịch vụ thoại cố định so với di động 16
Hình 1.6 - Sử dụng dữ liệu di động 21

Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX 32
Hình 3.1 Một giải pháp cho nhiều nhu cầu 33
Hình 3.2 Vùng phủ WiMAX với các loại trạm thuê bao khác nhau 38
Hình 3.3 Các loại WiMAX 40
Hình 3.4 Làm việc với anten thông minh 45
Hình 3.5 Dạng sóng OFDM 47
Hình 3.6 Kênh OFDM 49
Hình 3.7 Điều chế thích nghi 51

Hình 3.8 Mô hình phân lớp của chuẩn WiMAX 57
Hình 3.9 Các lớp của giao thức 802.16 58
Hình 3.10 Định dạng MAC PDU 59
Hình 3.11 Các giai đoạn truyền PSDU 60
Hình 3.12 Burst FDD - với Scheduling linh hoạt 65











Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 5 SVTH: Lê Thị Kim Cương

DANH MỤC BẢNG
Chương 1 Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây 8
Bảng 1.1 Thông lượng băng rộng của các loại truy cập theo thời gian 15
Bảng 1.2 Những đặc trưng của các tiêu chuẩn mạng không dây 18
Bảng 1.3 So sánh các công nghệ mạng cá nhân không dây (WPAN) 24

Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX 32
Bảng 3.1 Các số liệu cơ bản của chuẩn IEEE 802.16 55
Bảng 3.2 Các đặc điểm của 802.16 MAC 68
Bảng 3.3 Đặc điểm 802.16 PHY 70
Bảng 3.4 Cơ chế làm việc cho kết nối WiMAX 71

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 6 SVTH: Lê Thị Kim Cương

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
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 7 SVTH: Lê Thị Kim Cương
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 qu ý thầy trong bộ môn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hành


Lê Thị Kim Cương
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 8 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Chương 1 Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây
1.1 Tổng quan về băng rộng
Lịch sử công nghệ thông tin hiện đại bắt đầu khi Samuel Morse phát hiện ra
điện tín có dây vào năm 1832. Tuy nhiên, phát minh ra điện thoại của Alexander
Graham Bell vào năm 1874 đã dẫn tới sự phát triển của công nghệ thông tin ngày nay.

Đườ
ng
trụ
c

W
i

M
AX
Đường trục WiMAX
Đ
ường
t
rục WiMA
X

Hình 1.1 Sự triển khai băng rộng
Internet được phát triển đầu tiên vào năm khai 1973, ban đầu được gọi là
Arpanet, nó liên kết vài trường đại học, và các phòng thí nghiệm, sau đó đã phát triển
thành World Wide Web (WWW). Sự ra đời của mạng máy tính thực sự là cuộc cách
mạng về mặt xử lý thông tin, chia sẻ dữ liệu và lưu trữ dữ liệu. Vào những năm 1990,
Internet thậm chí hơn một cuộc cách mạng về mặt truyền thông và xa hơn quá trình
chia sẻ dữ liệu, từ mức độ cá nhân đến mức độ toàn cầu.
Trước năm 2004, các nhà cung cấp viễn thông đã dự báo về nhu cầu phát triển,
hỗ trợ và thiết kế mạng cho mục đích truyền dữ liệu số tốc độ cao thay cho các mạng
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 9 SVTH: Lê Thị Kim Cương
tập trung vào thoại. Vào khoảng những năm 1970 đến những năm 1980 sẽ được nhớ
như “Thời đại thông tin”, và những năm 1990 rõ ràng sẽ được chọn như bắt đầu của
“Thời đại Internet”, những thập niên đầu tiên của thế kỉ 21 có lẽ là “Thời đại băng
rộng”.
Ngày nay, các nguồn băng rộng như sợi quang, truy cập không dây và các
modem cáp cung cấp truy cập tốc độ rất cao để truyền thông tất cả các dịch vụ qua
mạng hợp tác và World Wide Web, tạo ra một môi trường luôn luôn mở. Mạng truy
cập băng rộng thì kết nối nhanh hơn quay số truyền thống. Mạng băng rộng đủ nhanh
để chuyển các dịch vụ khác nhau một cách đồng thời, chẳng hạn truyền file, đa
phương tiện (âm thanh và truyền hình) và quan trọng nhất là thoại.

1.1.1 Băng rộng là gì?
Có nhiều định nghĩa khác nhau về băng rộng, và các định nghĩa thay đổi theo
không gian và thời gian. Một khái niệm đơn giản là bất cứ thứ gì có thể nhận biết
được tốt hơn một đường ISDN cơ bản. Điều này ngụ ý một tốc độ xung quanh hoặc
vượt quá 256 kbps, mặc dù khách hàng có thể nhận ít hơn. Một khái niệm chung
chung là “một dịch vụ luôn luôn mở, và tốc độ tối thiểu là 2 Mbps”.
Một số công nghệ truy cập băng rộng có một kênh riêng đến mỗi người sử dụng
(ví dụ ADSL hoặc cáp quang đến người sử dụng), trong khi những công nghệ khác có
một kênh chia sẻ đi đến nhiều người sử dụng. Một đặc điểm của loại thứ hai là sự
tranh chấp băng thông, bởi vì nó bị chia sẻ. Trong loại hệ thống này, băng thông tức
thời lớn nhất có thể lớn hơn băng thông trung bình một người sử dụng có được.
Nhiều ứng dụng được cho phép bởi các dịch vụ băng rộng, và mỗi ứng dụng có
các yêu cầu kỹ thuật riêng của nó. Sau đây là các ứng dụng và các dịch vụ phổ biến
nhất.
Loại 1: Các dịch vụ tin nhắn
Các dịch vụ này bao gồm email đơn giản, tin nhắn văn bản ngay lập tức, đăng
nhập từ xa, web đơn giản và truy cập Internet, kinh doanh và mua sắm điện tử, quản
lý và trò chuỵên điện tử. Các dịch vụ này có thể hoạt động ở các băng thông thấp nhất
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 10 SVTH: Lê Thị Kim Cương
từ 256 hoặc 512 kbps. Hầu hết người sử dụng nhận nhiều dữ liệu hơn họ gửi, vì thế
các dịch vụ này thích hợp với băng thông không đối xứng (dung lượng luồng xuống
cao hơn luồng lên).
Loại 2: Các dịch vụ truyền file lớn
Các dịch vụ này tương tự như gửi tin nhắn, nhưng các tin nhắn bao gồm lượng
dữ liệu lớn hơn, hàng trăm kilobyte hoặc megabyte. Chúng có thể vượt trội so với các
dịch vụ tin nhắn đơn giản, ví dụ truy cập Internet với nhiều nội dung, mua sắm bằng
catalogue điện tử, chăm sóc sức khoẻ từ xa, làm việc ở nhà, làm việc từ xa và mạng
riêng ảo kinh doanh (VPN). Các dịch vụ truyền file tốc độ lớn hơn bao gồm download
game, phần mềm, tài liệu giáo dục, phim ảnh và các nội dung giải trí khác. Các dịch

vụ này đòi hỏi 1 đến 2 Mbps hoặc cao hơn. Với các dịch vụ loại 1 và loại 2 thì thích
hợp với các liên kết không đối xứng và trễ có thể tha thứ.
Loại 3: Các dịch vụ thời gian thực đơn hướng
Các dịch vụ này chủ yếu là các dịch vụ quảng bá như các luồng âm thanh và
truyền hình, quảng bá radio và truyền hình. Các dịch vụ này cơ bản yêu cầu các băng
thông cao (ít nhất là 1.5 Mbps cho truyền hình) hoặc băng thông rất cao, và vốn đã
không đối xứng. Chúng có thể tha thứ trễ, khi đó luồng dữ liệu chỉ có một đường đi.
Loại 4: Các dịch vụ tin nhắn thời gian thực tương tác
Các dịch vụ tin nhắn này hoạt động giữa những người sử dụng, những người
này đang tương tác với một người khác, các dịch vụ thời gian thực hai hướng bao
gồm: hội nghị truyền hình, truyền hình tương tác, game tương tác, kinh doanh từ xa,
giáo dục từ xa và các dịch vụ họp mặt từ xa được cung cấp qua liên kết băng rộng và
mạng phạm vi rộng. Các dịch vụ này yêu cầu 1 đến 2 Mbps hoặc cao hơn, cần đối
xứng và không thể tha thứ trễ.


Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 11 SVTH: Lê Thị Kim Cương

Hình 1.2 Những ứng dụng của Internet tốc độ cao
1.1.2 Các công nghệ băng rộng
Có nhiều công nghệ truyền dẫn có thể được sử dụng để cung cấp truy cập băng
rộng. Mỗi công nghệ có ưu điểm và nhược điểm riêng của nó, và có thể cạnh tranh
với những công nghệ khác dựa trên việc thực hiện, giá cả, chất lượng dịch vụ, địa lý,
sự thân thiện của người sử dụng và các nhân tố khác.
Cáp và DSL là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay để cung cấp
truy cập băng rộng.
1.1.2.1 Cáp
Mạng cáp hiện nay cung cấp dịch vụ truyền hình đến người sử dụng và đang
được điều chỉnh để cung cấp truy cập băng rộng với tốc độ download lớn hơn, lên đến

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 12 SVTH: Lê Thị Kim Cương
6 Mbps. Các công ty cáp đã cung cấp truy cập băng rộng bằng cách mang các dịch vụ
thoại và dữ liệu thêm vào các dịch vụ truyền hình.
Hệ thống đầu cuối modem cáp (CMTS) liên lạc với modem cáp được đặt ở
phía khách hàng để cung cấp các dịch vụ truy cập băng rộng. Modem cáp cơ bản cung
cấp một giao tiếp Ethernet với một PC hoặc đến một router nhỏ khi nhiều PC được
kết nối. Tuy nhiên, việc chia sẻ mạng thì không đảm bảo vấn đề bảo mật.
Các mạng cáp ngày nay truyền dữ liệu với tốc độ download từ 50 kbps đến 6
Mbps và tốc độ upload là 128 kbps. Khi có nhiều khách hàng chia sẻ băng thông ở
cùng thời gian thì tốc độ bị giảm xuống.
1.1.2.2 Đường dây thuê bao số (DSL) và ADSL
DSL là một công nghệ điều chế và giải điều chế, nó chuyển đổi các đường dây
điện thoại đang tồn tại trên đây đồng thành hai đường dẫn dữ liệu tốc độ cao. Tốc độ
truyền dẫn dữ liệu cơ bản lên đến 3 Mbps cho đường xuống và 768 kbps cho đường
lên. Các tốc độ có thể phụ thuộc vào điều kiện đường dây điện thoại và khoảng cách
giữa CO và nhà thuê bao.
Công nghệ DSL là một công nghệ truyền dẫn trên vòng cáp đồng cho truyền
dẫn dữ liệu tốc độ cao qua các dây điện thoại thông thường. Một modem DSL được
lắp đặt ở phía khách hàng và ở văn phòng trung tâm (CO).
DSL không đối xứng, hoặc ADSL, chủ yếu được sử dụng cho các dịch vụ
thuộc nhà riêng. ADSL có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 8 Mbps theo hướng từ
mạng đến thuê bao, và lên đến 1 Mbps theo hướng từ thuê bao đến mạng. Tính không
đối xứng của ADSL phù hợp cho các ứng dụng ở nhà ngày nay, ở nơi mà phần lớn
băng thông được dùng theo hướng từ mạng đến người sử dụng.
ADSL sử dụng các tần số cao hơn các tần số được sử dụng cho thông tin thoại,
cả thoại và dữ liệu có thể được gửi qua đường dây điện thoại giống nhau. Do đó,
khách hàng có thể nói trên điện thoại của họ trong khi đó họ vẫn có thể online. Giống
như công nghệ cáp băng rộng, một đường ADSL luôn mở ngay cả khi quay số không
được yêu cầu. Tuy nhiên không giống với cáp, ADSL có ưu điểm là không bị chia sẻ

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 13 SVTH: Lê Thị Kim Cương
giữa khách hàng và CO. Do đó, tốc độ truyền dẫn dữ liệu không giảm suốt thời gian
sử dụng Internet.
DSL đối xứng, hoặc SDSL, là một giải pháp có hiệu quả chi phí cho các xí
nghiệp nhỏ và trung bình, cạnh tranh thay thế cho các đường T1 và E1. Tiêu chuẩn
G.991.2 của ITU-T cũng được biết như G.shdsl, là tiêu chuẩn thay thế cho SDSL.
G.shdsl cho tốc độ dữ liệu từ 192 kbps đến 2.3 Mbps trong khi đó cung cấp khoảng
cách dài hơn 30% so với SDSL.
DSL tốc độ dữ liệu rất cao, hoặc VDSL, có thể hỗ trợ các dịch vụ đối xứng
hoặc không đối xứng. VDSL không đối xứng có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến
52 Mbps, phù hợp với việc truyền các ứng dụng tốc độ cao như truyền hình thời gian
thực.



Hình 1.3 Các công nghệ và tốc độ truy cập

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 14 SVTH: Lê Thị Kim Cương
1.1.2.3 Vệ tinh
Dịch vụ Internet băng rộng qua vệ tinh giống như cáp, là phương tiện bị chia
sẻ. Một nhược điểm khác của Internet qua vệ tinh là sự suy giảm tín hiệu khi thời tiết
xấu. Tuy nhiên, lợi ích to lớn của vệ tinh là giá trị toàn cầu của nó. Điều này làm cho
truy cập Internet vệ tinh là một giải pháp có thể triển khai cho các vùng nông thôn và
vùng xa mà các công nghệ khác không thể phục vụ được.

155 Mbps
14.4 Kbps
Analog modem

14.4-56 Kbps
56-128 KbpsISDN
ADSL Lite
128 Kbps – 1.5 Mbps
ADSL Full
2.5-8Mbps
56 kbps – 10 Mbps
Cabble modem (HFC)
1.5-45 Mbps
Không dây băng rộng
PON
Tốc độ truy cập bởi công nghệ

Hình 1.4 Các công nghệ truy cập Internet
1.1.2.4 Không dây – Truy cập vô tuyến
1.1.2.4.1 Vô tuyến tế bào
GSM được bắt đầu vào đầu những năm 1990. Các dịch vụ tế bào 2G hiện tại
chỉ cung cấp dữ liệu tốc độ 9.6 kbps. Các dịch vụ 2.5G sẽ gia tăng băng thông có
nghĩa đến người sử dụng. Về phía mạng 2.5G, có hai công nghệ chủ yếu: dịch vụ vô
tuyến gói tổng hợp (GPRS) và EDGE. Công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ
3 (3G) thậm chí hỗ trợ tốc độ cao hơn. Băng thông cao hơn cho phép tích hợp tín hiệu
thoại, dữ liệu, và truyền hình tốt hơn.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 15 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Tuy nhiên sự triển khai tế bào sau đó tăng tốc độ từ 384 kbps đến 2Mbps, và
không dừng lại ở 3G. Ngành công nghiệp thì đang hướng tới 200 Mbps ở 3.9G và
thậm chí trên 1 Gbps ở 4G.
HSPA (truy nhập gói tốc độ cao) là sự cải tiến của WCDMA (thỉnh thoảng
được xem như 3.9G) đã được thảo luận trong 3GPP.
1.1.2.4.2 Ethernet không dây

Ethernet không dây là công nghệ được sử dụng cho hộ gia đình và xí nghiệp,
đang được sử dụng cho truy cập băng rộng ở các vùng công cộng như sân bay, khách
sạn, đấu trường thể thao, trung tâm hội nghị và các quán cà phê. Điều này cho phép
người sử dụng laptop và các thiết bị PDA truy cập Internet mọi lúc, mọi nơi.
1.1.2.5 Sợi quang
Công nghệ sợi quang chuyển các dịch vụ Internet, thoại và truyền hình ở tốc
độ từ 2 Mbps đến 100 Mbps và cao hơn. Trên mạng cáp sợi quang, dữ liệu được phát
như các xung ánh sáng dọc theo các bờ mỏng của thuỷ tinh silica.
Không giống như cáp đồng, cáp sợi quang không lệ thuộc vào nhiễu điện từ
bởi vì nó sử dụng ánh sáng, không sử dụng điện. Hơn nữa, các sợi quang có thể
truyền dữ liệu qua các khoảng cách dài; 6.2 đến 49.6 dặm qua cáp sợi quang đơn
mode.
Bảng 1.1 – Thông lượng băng rộng của các loại truy cập theo thời gian
Loại truy cập
2000 2003 2004 2005 2008
Có dây
512 kbps 1 Mbps 2 Mbps 4 Mbps 144 Mbps
Không dây cố
định
70 kbps 500 kbps 1 Mbps

2.8 Mbps 70 Mbps
Không dây di
động
9.4 kbps 300 kbps 600 kbps 2.4 Mbps 16 Mbps
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 16 SVTH: Lê Thị Kim Cương
1.2 Tổng quan về vô tuyến và băng rộng
Vào năm 1894, khi Guglielmo Marconi (người Ý) đã phát minh ra hệ thống có
thể gửi các thông điệp xuyên qua không khí. Tuy nhiên, Chính phủ Ý thậm chí bác bỏ

việc đưa ra những quyền lợi đầu tiên của ông bởi vì họ thấy rằng nó thì không sử
dụng được cho điện thoại.


1982
2005
Cố định
Di động
2 Tỉ

Hình 1.5 Các thuê bao dịch vụ thoại cố định so với di động
1.2.1 Sức thu hút của vô tuyến
Vài đặc tính vốn có của hệ thống truyền thông vô tuyến làm nó hấp dẫn người sử
dụng là:
Tính di động
Vô tuyến cho phép truyền thông tốt hơn, nâng cao năng suất và cho phép phục vụ
khách hàng tốt hơn. Một hệ thống truyền thông vô tuyến cho phép người sử dụng truy
cập thông tin ở xa bàn làm việc của họ và điều khiển kinh doanh từ bất cứ nơi nào.

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 17 SVTH: Lê Thị Kim Cương

Khoảng rộng
Hệ thống truyền thông vô tuyến thì nhanh hơn và dễ dàng hơn để triển khai so
với các mạng cáp.
Tính linh động
Hệ thống truyền thông vô tuyến cung cấp tính linh hoạt do một thuê bao có thể
điều khiển toàn bộ thông tin của họ. Khách hàng luôn luôn đượcc phục vụ bất cứ nơi
nào, và bất cứ thời gian nào trong ngày.
Chi phí

Chi phí ban đầu của một hệ thống truyền thông vô tuyến thì rẻ hơn so với hệ
thống có dây và cáp truyền thống.
Khả năng truy cập toàn cầu
Dịch vụ chuyển vùng được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ đảm bảo cho các
thuê bao có thể kết nối ở bất cứ nơi nào.
Khả năng dịch vụ thông minh
Hệ thống truyền thông vô tuyến có khả năng xử lý dữ liệu, chuyển các dịch vụ
thông minh khác nhau như SMS, MMS, M-Banking
1.2.2 WLAN
WLAN là viết tắt của mạng nội bộ không dây. Nó là một loại của mạng cục bộ sử
dụng sóng vô tuyến tần số cao hơn có dây để truyền thông giữa các nút. Mạng LAN
không dây được sử dụng để cung cấp dịch vụ cho hộ gia đình, doanh nghiệp nhỏ và
các tổ chức.
Tốc độ WLAN theo chuẩn Ethernet giảm xuống 2 Mbps nếu có nhiễu đáng kể
hoặc người sử dụng ở quá xa điểm truy cập (Access Point). Nếu Card giao tiếp mạng
(NIC) và điểm truy cập hỗ trợ chuyển vùng (roaming), người sử dụng có thể đi khắp
nơi quanh toà nhà hoặc khu tập thể và NIC sẽ tự động chuyển mạch giữa các Access
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 18 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Point dựa trên độ mạnh của tín hiệu dẫn đường nó nhận được từ các Access Point gần
nó. Tín hiệu mạnh nhất thì chiến thắng.
1.2.2.1 Các tiêu chuẩn mạng không dây
Có nhiều chuẩn mạng không dây mới, chúng được chỉ ra trong bảng dưới đây:
Bảng 1.2 - Những đặc trưng của các tiêu chuẩn mạng không dây
Chuẩn Tốc độ dữ liệu Điều chế Bảo mật
IEEE 802.11 Lên đến 2Mbps ở
băng tần 2.4GHz
FHSS hoặc
DSSS
WEP & WPA

IEEE 802.11a
(Wi-Fi)
Lên đến 54Mbps ở
băng tần 5GHz
OFDM WEP & WPA
IEEE 802.11b
(Wi-Fi)
Lên đến 11Mbps ở
băng tần 2.4GHz
DSSS với CCK WEP & WPA
IEEE 802.11g
(Wi-Fi)
Lên tới 54Mbps ở
băng tần 2.4GHz
OFDM trên
20Mbps, DSSS
với CCK dưới
20Mbps
WEP & WPA
IEEE 802.16
(WiMAX)
WiMAX ở dải tần
10 đến 66 GHz
OFDM DES3 và AES
IEEE 802.16 a
(WiMAX)
Hỗ trợ cho dải 2
đến 11 GHz.
OFDM DES3 and AES
Bluetooth Lên đến 2 Mbps ở

băng tần 2.45 GHz
FHSS PPTP, SSL or VPN
HomeRF Lên đến 10 Mbps ở
băng tần 2.4 GHz
FHSS Các địa chỉ IP mạng
độc lập cho mỗi
mạng. Dữ liệu được
gửi với thuật toán mật
mã hóa 56 bit.
HiperLAN/1 Lên đến 20 Mbps ở CSMA/CA Mật mã hóa phiên làm
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 19 SVTH: Lê Thị Kim Cương
(Europe) băng tần 5 GHz việc và nhân thực cá
nhân.
HiperLAN/2
(Europe)
Lên đến 54Mbps ở
băng tần 5GHz
OFDM Đặc tính bảo mật
mạnh mẽ với hỗ trợ
cho nhận thực cá nhân
và khóa mật mã trên
phiên làm việc.
OpenAir Giao thức Pre-
802.11 sử dụng
hopping tần số và
tốc độ 0.8 và 1.6
Mbps
CSMA/CA với
truyền lại MAC

OpenAir không thực
hiện bất kỳ mật mã
hóa nào ở lớp MAC,
nhưng phát ra ID
mạng dựa trên
password (Securiry
ID)

1.2.2.2 Hoạt động của mạng WLAN
Các mạng LAN không dây sử dụng sóng vô tuyến điện từ để truyền dữ liệu giữa
các máy tính trong mạng nội bộ (LAN.
1.2.2.3 Các mạng vô tuyến
Sóng vô tuyến thường được gọi là các sóng mang vô tuyến khi chúng được sử
dụng để mang thông tin. Dữ liệu cần truyền sẽ được chồng lên sóng mang vô tuyến
bằng các kỹ thuật điều chế khác nhau, nó cho phép dữ liệu được khôi phục chính xác
ở đầu thu.
Dãy tần số cần để chứa một sóng vô tuyến được gọi là một kênh. Đầu thu sẽ nhận
các tín hiệu trong một kênh và từ chối các tín hiệu trên các kênh khác. Các tín hiệu vô
tuyến đến (hoặc từ) nhiều người sử dụng có thể cùng tồn tại với nhau ở cùng thời
gian và địa điểm mà không bị nhiễu với những tín hiệu khác nếu sóng vô tuyến được
truyền ở công suất nhỏ nhất cần thiết trong các kênh vô tuyến khác nhau.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 20 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Trong cấu hình WLAN thương mại cơ bản, một bộ phát/thu (máy thu phát) được
gọi là điểm truy cập không dây (WAP), kết nối đến mạng có dây từ một vị trí cố định
bằng cách sử dụng kết nối cáp Ethernet chuẩn IEEE 802.3. WAP cơ bản bao gồm một
anten (có thể ở bên trong hoặc bên ngoài) làm việc với tín hiệu điện được kết nối với
cáp đồng trục.
Người sử dụng truy cập mạng LAN thông qua các WLAN Adapter, nó thực hiện
như các card PCIMCIA trong các máy tính notebook, hoặc sử dụng ISA hoặc PCI

adapter trong các máy tính để bàn hoặc các thiết bị được tích hợp đầy đủ trong các
máy tính cầm tay. Các WLAN adapter cung cấp giao diện giữa hệ thống vận hành
mạng khách (NOS) và sóng vô tuyến (thông qua anten). Bản chất của kết nối vô tuyến
là trong suốt đến NOS.
1.3 Ưu điểm của Băng rộng không dây
Một số ưu điểm của băng rộng không dây bao gồm:
 Tự do truy cập
Khách hàng đang sử dụng các công nghệ băng rộng có tự do để truy cập Internet
tốc độ cao từ các quán cà phê, đang di chuyển trên xe lửa, và ở sân sau của riêng
họ.
 Thiết bị mở trên toàn thế giới
Khách hàng có thể truy cập Internet bằng cách sử dụng các thiết bị đơn giản - để
gọi điện thoại, thanh toán hoá đơn điện tử và truy cập giải trí và dữ liệu - tất cả
với kết nối vô tuýên tốc độ cao.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 21 SVTH: Lê Thị Kim Cương

Hình 1.6 - Sử dụng dữ liệu di động
1.3.1 Sức thu hút của băng rộng không dây
Các công nghệ thoại vô tuyến cho phép người sử dụng di chuyển hàng ngày,
họ luôn luôn được kết nối bất kể thế nào và nơi nào họ đang ở. Tương tự, các công
nghệ băng rộng không dây truy cập thông tin một cách dễ dàng trong lúc di chuyển.
Các công nghệ không dây có khả năng tới được các vùng địa lý xa xôi, cụ thể là
vùng nông thôn và vùng sâu, những nơi mà không thể phục vụ hiệu quả bởi những
công nghệ khác. Bởi vì công nghệ không dây không đòi hỏi việc đi dây đồng, cáp
hoặc sợi quang đến nhà riêng, do đó chi phí của việc triển khai thường thấp hơn các
công nghệ khác.
1.3.2 Nhu cầu của băng rộng không dây
Một đặc điểm duy nhất để phân biệt công nghệ băng rộng không dây với các
công nghệ khác là khả năng của để cung cấp khả năng mang xách và tính di động

Nhiều ứng dụng ngày nay có thể được cung cấp bởi băng rộng không dây. Các ứng
dụng đó bao gồm:
 Hotspots và hotzones (các cửa hiệu, sân bay, thành phố, trụ sở)
 Mạng tập thể (thành phố tự trị, các quốc gia, chính phủ)
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 22 SVTH: Lê Thị Kim Cương
 Đang trên đường đi (tàu lửa, quốc lộ và tàu bè)
 Các ứng dụng an toàn công cộng (liên lạc giữa cảnh sát ở chiến trường với sở
của họ, cho phép truyền thông nhanh hơn các thông tin khẩn cấp)
 Ứng dụng giám sát (bảo vệ toà nhà, bảo vệ căn cứ quân đội, cải thiện việc giám
sát vận tải, ngăn chặn trộm vào các trung tâm mua sắm)
 Truy cập di động cá nhân đến giải trí nhạc và truyền hình
 Các ứng dụng giáo dục (tạo một “wireless campus” kết nối sinh viên với mạng
trường)
1.3.3 Truy cập không dây băng rộng
Truy cập không dây băng rộng (BWA) cung cấp hiệu quả chi phí, băng thông vô
tuyến ở mọi nơi. Một số ưu điểm của công nghệ không dây bao gồm:
• Các công nghệ BWA có khả năng phục vụ khách hàng mọi nơi và cung cấp
dung lượng thích hợp với chi phí thích hợp và vẫn kết nối khi di chuyển.
• BWA hứa hẹn các dịch vụ dữ liệu, thoại và video tốc độ cao.
• BWA cung cấp kết nối dặm-cuối (last-mile), khi nhiều khách hàng ở bên
ngoài phạm vi của DSL hoặc cáp băng rộng.
• BWA cung cấp thời gian nhanh hơn đến khách hàng, và chi phí tổng cộng
thấp. Hơn nữa, nó nhanh hơn để triển khai, và linh hoạt hơn
• BWA sẽ không bị hạn chế bởi khoảng cách, chi phí, truy cập và thời gian.
• Việc kinh doanh có thể tạo ra lợi tức trong khoảng thời gian ngắn thông qua
việc triển khai các giải pháp không dây bởi vì một hệ thống không dây có thể
thu thập và mang trực tuyến với khoảng thời gian ngắn từ 2 đến 3 giờ.
• Các công nghệ không dây mở rộng phạm vi hoạt động của cáp, sợi quang,
DSL một cách nhanh chóng và hiệu quả.

1.3.4 Các mạng không dây băng rộng
Các công nghệ mạng không dây có thể được phân loại như sau:
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 23 SVTH: Lê Thị Kim Cương

Hình 1.7 – Các loại mạng không dây
1.3.4.1 Mạng diện rộng không dây (WWAN)
Được thiết kế để cho phép người sử dụng truy cập vào Internet thông qua card
truy cập mạng diện rộng không dây (WWAN) và thiết bị số cá nhân (PDA) hoặc
laptop. Trong đó tốc độ dữ liệu rất nhanh so với tốc độ dữ liệu công nghệ viễn thông
di động, khoảng cách của chúng cũng cao hơn. Các mạng di động tế bào và di động
dựa trên CDMA và GSM là những ví dụ của WWAN.
1.3.4.2 Mạng nội bộ không dây (WLAN)
Được thiết kế cho phép người sử dụng truy cập vào Internet ở các ‘hotspots’ cố
định thông qua card truy cập WLAN và một thiết bị số cá nhân (PDA) hoặc laptop.
Trong đó, tốc độ tương đối nhanh so với các tốc độ dữ liệu công nghệ viễn thông di
động, khoảng cách ngắn. Trong WLAN, Wifi được xem là phổ biến và phổ cập nhất.
1.3.4.3 Mạng cá nhân không dây (WPAN)
Được thiết kế để cho phép người sử dụng truy cập Internet thông qua card truy
nhập mạng cá nhân không dây (WPAN) và thiết bị số cá nhân (PDA) hoặc laptop.
Trong đó tốc độ dữ liệu rất nhanh so với các tốc độ dữ liệu công nghệ viễn thông di
động, khoảng cách rất ngắn.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 24 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Bảng 1.3 – So sánh các công nghệ mạng cá nhân không dây (WPAN)
Công nghệ Tốc độ tối
đa
Có hiệu lực Ưu điểm Khuyết điểm Bottom-line
Bluetooth 723.2Kbp
s

2001 Chi phí
thấp
Nhiễu, bảo
mật
Thay thế cáp
Hồng ngoại
(Infrared)
115Kbps Chi phí rất
thấp
Tầm nhìn
thẳng
Bị thay thế
bởi
Bluetooth
802.15.1 723.2Kbp
s
2002 Chi phí
thấp
Nhiễu, bảo
mật
Bluetooth
được nghi
thức hoá
802.15.3 tốc độ
cao
>20Mbps 2003 Tốc độ dữ
liệu cao
Đắt, không
có tính
tương thích

ngược
Trường hợp
này chưa
được chứng
minh
Công nghệ siêu
băng rộng
(UWB)
>20Mbps 2006 Tốc độ
cao,
không có
tần số
riêng
Không được
phê chuẩn,
đắt
Dưới cường
điệu. Công
nghệ cách
mạng tiềm
năng.
1.3.4.4 Mạng vùng WRAN
Được thiết kế cho phép người sử dụng truy cập Internet và các dịch vụ đa
phương tiện thông qua mạng WRAN. Trong đó tốc độ dữ liệu rất nhanh so với tốc độ
dữ liệu công nghệ viễn thông di động cũng như các công nghệ mạng không dây khác,
phạm vi cũng khá quan trọng.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 25 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Hình 1.8 – Các công nghệ BWA khác nhau
1.3.5 Các công nghệ không dây băng rộng

Một số công nghệ không dây băng rộng bao gồm:
1.3.5.1 Truy cập không dây cố định (FWA)
FWA cung cấp truy cập băng rộng không dây cố định. Các mạng được xem là
“không dây cố định” khi các bộ thu ở các vị trí cố định
Có hai loại hệ thống FWA cơ bản dựa trên cấu hình mạng của chúng bao gồm
điểm-đến-điểm (P-P: point-to-point) và điểm tới đa điểm (P-MP: point-to-multipoint).
P-P là cấu hình mà trong đó một trạm gốc có thể cung cấp truy cập băng rộng không
dây đến một thuê bao đơn. Trong khi đó, trạm gốc của P-MP có thể cung cấp truy cập
băng rộng không dây đến nhiều thuê bao.