Đồ án tốt nghiệp CÔNG NGHỆ WiMAX NGHIÊN cứu và xây DỰNG mô HÌNH mẫu TRIỂN KHAI CHO VÙNG địa hinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ WiMAX
NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẪU TRIỂN KHAI
CHO VÙNG ĐỊA HÌNH ĐẶC THÙ TẠI VIỆT NAM
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
MÃ SỐ:
LÊ QUANG ĐẠO
Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN XUÂN DŨNG
Hà Nội – 2007
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo
TS. Nguyễn Xuân Dũng đã tận tình hướng dẫn tận tôi trong suốt thời gian làm luận
văn vừa qua.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cũng như lãnh đạo phòng Tích hợp và
phát triển hệ thống, lãnh đạo công ty Điện toán và truyền số liệu (VDC) đã tạo điều
kiện về mặt công tác giao cho tôi nhiệm vụ trưởng nhóm kỹ thuật thử nghiệm Công
nghệ WiMAX tại Lào Cai của công ty mà nhờ đó tôi có thể tiếp cận, nghiên cứu,
thiết kế, triển khai hệ thống WiMAX cũng như quá trình nghiên cứu, đánh giá các
yếu tố kỹ thuật công nghệ, kinh tế, xã hội và giáo dục từ những dự án thử nghiệm
để khái quát hóa thành nghiên cứu điển hình ứng dụng WiMAX trong việc mang
Internet tốc độ cao và thoại VoIP tới các khu vực có địa hình đặc thù của Việt Nam.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới những người bạn của tôi từ Tập
đoàn Intel, đặc biệt là TS. Bernd Nordhausen, chuyên gia cao cấp về WiMAX của
tập đoàn Intel đã cùng phối hợp tốt và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện
những nghiên cứu thông qua việc triển khai dự án thử nghiệm WiMAX tại Lào Cai.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo của Khoa Điện tử viễn
thông, những người thân trong gia đình và bạn bè - những người đã hướng dẫn, giúp

đỡ tôi suốt thời gian học tập tại trường cũng như trong việc hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là Luận văn nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
công bố trong bất kỳ Luận văn nào khác. Các số liệu mô phỏng được chú
thích, trích dẫn tham khảo từ bài báo, tài liệu gốc cụ thể.
Hà nội, tháng 10 năm 2007
Học viên thực hiện
Lê Quang Đạo
i
Luận văn thạc sĩ khoa học
Lê Quang Đạo, KTĐTVT 2005-2007, Đại học Bách Khoa Hà Nội
MỤC LỤC
L Ờ I CAM Đ OAN i
M Ụ C L Ụ C ii
DANH SÁCH B Ả NG BI Ể U v
DANH SÁCH HÌNH Ả NH, HÌNH V Ẽ VÀ S Ơ ĐỒ vi
THU Ậ T NG Ữ VÀ CH Ữ VI Ế T T Ắ T vii
PH Ầ N M Ở ĐẦ U 1
CH ƯƠ NG I: GI Ớ I THI Ệ U V Ề CÔNG NGH Ệ WIMAX 3
1.1 Khái ni ệ m v ề m ạ ng không dây b ă ng r ộ ng 3
1.2 Công ngh ệ WiMAX 5
1.2.1 WiMAX là gì? 5
1.2.2 Gi ớ i thi ệ u các chu ẩ n IEEE 802.16 8
1.2.3 WiMAX đượ c công nh ậ n là chu ẩ n toàn c ầ u 12
1.3 Đặ c đ i ể m c ơ b ả n c ủ a WiMAX 14
1.3.1 Đặ c đ i ể m Fixed WiMAX 14
1.3.2 Đặ c đ i ể m Mobile WiMAX 15
1.4 Tình hình th ử nghi ệ m, th ươ ng m ạ i hóa WiMAX trên th ế gi ớ i và t ạ i Vi ệ t Nam 16

1.4.1 Th ử nghi ệ m và th ươ ng m ạ i hóa WiMAX trên th ế gi ớ i 16
1.4.2 Th ử nghi ệ m WiMAX t ạ i Vi ệ t Nam 18
1.5 K ế t lu ậ n 19
CH ƯƠ NG II: ĐẶ C Đ I Ể M CÔNG NGH Ệ

WIMAX 20
2.1 WiMAX c ố đị nh - IEEE 802.16d-2004 21
2.1.1 L ớ p MAC 21
2.1.2 L ớ p PHY 30
2.2. WiMAX di độ ng - IEEE 802.16e - 2005 38
2.2.1 L ớ p PHY 38
2.2.2 L ớ p MAC 45
2.3 K ế t lu ậ n 50
CH ƯƠ NG

III:

MÔ

HÌNH

Ứ NG

D Ụ NG

VÀ

CÁC

V Ấ N

ĐỀ

K Ỹ THU Ậ T

C Ầ N

QUAN TÂM KHI THI Ế T K Ế M Ạ NG WiMAX 51
ii
Luận văn thạc sĩ khoa học
Lê Quang Đạo, CH ĐTVT 2005-2007, Đại học Bách Khoa Hà Nội
3.1 Mô hình tri ể n khai WiMAX v ớ i các yêu c ầ u truy c ậ p di độ ng 51
3.2 Mô hình tri ể n khai WiMAX v ớ i các yêu c ầ u truy c ậ p c ố đị nh 52
3.3 Các v ấ n đề k ỹ thu ậ t c ầ n quan tâm khi thi ế t k ế và tri ể n khai m ạ ng WiMAX. 54
3.3.1 L ự a ch ọ n b ă ng t ầ n 54
3.3.2 L ự a ch ọ n ph ươ ng th ứ c song công 57
3.3.3 T ổ ng l ư u l ượ ng, bán kính ph ủ sóng và s ố sector c ủ a m ỗ i tr ạ m g ố c 61
3.3.4 Quy ho ạ ch và tái s ử d ụ ng t ầ n s ố có tính toán t ớ i các lo ạ i nhi ễ u 63
3.3.5 Anten và các công ngh ệ nâng cao 65
3.3.6 Qu ả n lý s ự di độ ng ( Đố i v ớ i ứ ng d ụ ng Mobile WiMAX) 73
3.3.7 Trung tâm qu ả n lý 76
3.3.8 S ơ đồ k ế t n ố i m ạ ng WiMAX 78
3.4 K ế t lu ậ n 80
CH ƯƠ NG

4:

NGHIÊN

C Ứ U

VÀ

XÂY

D Ự NG

MÔ

HÌNH

M Ẫ U

Ứ NG

D Ụ NG

WiMAX CUNG

C Ấ P

D Ị CH

V Ụ

INTERNET

VÀ

THO Ạ I

CHO

KHU

V Ự C

ĐỊ A

HÌNH

ĐẶ C

THÙ

T Ạ I

VI Ệ T

NAM
81

4.1 Gi ớ i thi ệ u d ự án th ử nghi ệ m WiMAX t ạ i T ả Van 81
4.1.1 Đặ c đ i ể m đ i ể n hình c ủ a đị a đ i ể m th ử nghi ệ m 82
4.1.2 M ụ c tiêu c ủ a vi ệ c nghiên c ứ u và xây d ự ng mô hình m ẫ u để tri ể n khai ứ ng d ụ ng th ự c

ti ễ n t ừ th ử nghi ệ m công ngh ệ WiMAX t ạ i T ả Van 84
4.1.3 Chu ẩ n WiMAX và th ờ i gian th ử nghi ệ m 84
4.2 H ệ th ố ng WiMAX th ử nghi ệ m th ự c t ế t ạ i xã T ả Van 85
4.2.1 Đặ c đ i ể m công ngh ệ c ủ a d ự án th ử nghi ệ m 85

4.2.2 Thi ế t b ị WiMAX đượ c th ử nghi ệ m 85
4.2.3 Các đị a đ i ể m tham gia th ử nghi ệ m 86
4.2.4 Các ứ ng d ụ ng đượ c th ử nghi ệ m 88
4.2.5 Ki ế n trúc h ệ th ố ng 89
4.2.6 Mô hình k ế t n ố i t ạ i tr ạ m g ố c 91
4.2.7 Mô hình k ế t n ố i phía khách hàng 92
4.2.8 H ệ th ố ng VoIP trên n ề n WiMAX 93
4.2.9 Cài đặ t và c ấ u hình h ệ th ố ng WiMAX 97
4.3 K ế t

qu ả

nghiên

c ứ u,

đ ánh

giá

trên

ph ươ ng

di ệ n

k ỹ

thu ậ t

c ủ a

h ệ

th ố ng

WiMAX
th ử nghi ệ m 100
ii
Luận văn thạc sĩ khoa học
Lê Quang Đạo, CH ĐTVT 2005-2007, Đại học Bách Khoa Hà Nội
4.3.1 Kh ả n ă ng bao ph ủ c ủ a m ạ ng 100
4.3.2 Kh ả n ă ng qu ả n lý t ừ xa c ủ a h ệ th ố ng tri ể n khai t ạ i T ả Van 100
4.3.3 Độ ổ n đị nh/tin c ậ y c ủ a h ệ th ố ng 101
4.3.4 T ố c độ truy nh ậ p t ố i đ a/trung bình đạ t đượ c 101
4.3.5 Các ứ ng d ụ ng ch ạ y t ố t trên n ề n WiMAX 102
4.3.6 Độ tr ễ 102
4.3.7 Jitter c ủ a h ệ th ố ng v ệ tinh 102
4.3.8 Ch ấ t l ượ ng d ị ch v ụ VoIP trên n ề n h ệ th ố ng WiMAX: 103
4.4 K ế t

qu ả

nghiên

c ứ u,

đ ánh

giá

v ề

hi ệ u

qu ả

kinh

t ế

xã

h ộ i,

giáo

d ụ c

và

nâng

cao
dân trí 104
4.4.1 Nhu c ầ u s ử d ụ ng và l ợ i ích mang l ạ i t ừ vi ệ c truy c ậ p Internet t ố c độ cao c ủ a

ng ườ i dân
nông thôn là r ấ t l ớ n 104
4.4.2 Cách th ứ c đ ào t ạ o d ự a trên ph ươ ng th ứ c truy ề n đạ t kinh nghi ệ m th ự c t ế phát huy hi ệ u

qu ả cao 108
4.4.3 Chia s ẻ b ă ng thông gi ữ a các ng ườ i dùng khác nhau 109
4.4.4 B ư u đ i ệ n v ă n hóa xã và UBND xã đ óng vai trò quan tr ọ ng trong s ự thành công

c ủ a

vi ệ c mang b ă ng thông r ộ ng t ớ i ng ườ i dân nông thôn: 109
4.5 Mô

hình

b ề n

v ữ ng

đượ c

khuy ế n

ngh ị

khi

tri ể n

khai

b ă ng

thông

r ộ ng

t ớ i

vùng
nông thôn Vi ệ t Nam 110
4.5.1 Mô hình k ỹ thu ậ t, công ngh ệ và các đố i t ượ ng đượ c th ụ h ưở ng d ị ch v ụ b ă ng thông
r ộ ng không dây: 110
4.4.2 Cung c ấ p n ộ i dung thông tin đượ c chu ẩ n hóa t ớ i m ọ i ng ườ i dân 111
4.5.3 Chi phí đầ u t ư h ệ th ố ng ban đầ u và chi phí khai thác hàng tháng 112
4.5.4 Mô hình kinh doanh b ề n v ữ ng v ớ i s ự h ỗ tr ợ c ủ a nhà n ướ c 114
4.6 K ế t lu ậ n 115
PH Ầ N K Ế T LU Ậ N 116
TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O 117
TÓM T Ắ T LU Ậ N V Ă N 119
ii
Luận văn thạc sĩ khoa học
Lê Quang Đạo, CH ĐTVT 2005-2007, Đại học Bách Khoa Hà Nội
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: So sánh các chuẩn IEEE 802.16 12
Bảng 2.1: Các loại khoá bảo mật sử dụng

trong

IEEE 802.16-2004 29
Bảng 2.2: Thông số symbol OFDM theo

chuẩn 802.16-2004 32

Bảng 2.3: Mã sửa

lỗi đối với các phương

thức điều chế 34
Bảng 2.4: Kích cỡ khối bit xen kẽ 35
Bảng 2.5: Thông số SOFDMA 41
Bảng 2.6: Các phương

thức điều chế và Mã

hóa được hỗ trợ

trong 802.16e 42
Bảng 2.7: Tốc độ dữ liệu lớp PHY

Mobile WiMAX 43
Bảng 2.8: Các dịch vụ WiMAX di động

và QoS 47
Bảng 3.1: Phân bổ

tần số cho các công nghệ không dây 56
Bảng 3.2

Tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO 71
DANH SÁCH HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Hình 1.1 Lộ trình công nghệ WiMAX 5
Hình 1.2:

Mô hình mạng

WiMAX 14
Hình 1.3: Tổng quan về tình hình triển khai WiMAX trên thế giới. 16
Hình 1.4: Tần số được sử dụng trong các hệ thống

WiMAX đã triển khai trên thế giới 16
Hình 2.1 Vị trí tương đối của các lớp MAC và

PHY 20
Hình 2.2 Quá trình phân loại MAC SDU 22
Hình 2.3 Cấu trúc của

MAC PDU 24
Hình 2.4 Cấu trúc symbol trong miền tần số 31
Hình 2.5 Cấu trúc symbol trong miền thời gian 31
Hình 2.6 Quá trình truyền-nhận 33
Hình 2.7 Quá trình xen kẽ 34
Hình 2.8 Cấu trúc khung TDD 37
Hình 2.9 Cấu trúc khung con đường xuống

TDD 37
Hình 2.10 Cấu trúc khung con đường

lên TDD. 38
Hình 2.11 Cấu trúc sóng

mang

con OFDMA (miền tần số) 39

Hình 2.12 OFDM và OFDMA 40
Hình 2.13 Hiệu ứng kênh con hoá (sub channelization) 40
Hình 2.14: Điều chế thích nghi và

mã hóa dựa trên khoảng cách với BS 42
Hình 2.15:

Cơ

chế yêu cầu lặp

lại khi lỗi xảy ra 44
Hình 2.16:

Hỗ

trợ QoS trong Mobile WiMAX 46
Hình 3.1: Ứng dụng đa dạng của Mobile WiMAX 53
Hình 3.2: Hai chế độ song công TDD và

FDD 57
Hình 3.3: Cấu trúc khung WiMAX OFDM 59
Hình 3.4: Minh họa khung OFDMA với cấu trúc đa vùng 60
Hình 3.5: Mô hình tái sử dụng tần số 63
Hình 3.6: Phân đoạn tần số

trong một cell 64
Hình 3.7: Phân đoạn tái sử dụng

tần số

trong một site gồm 3 cell 65
Hình 3.8: Vùng phủ sóng của Sector Antenna 66
Hình 3.9: Vùng phủ sóng của Omni Antenna 66
Hình 3.10: CPE với Anten tích hợp bên trong 67
Hình 3.11: CPE với Anten ngoài 67
Hình 3.12: Công nghệ tạo

chùm tia đơn 68
Hình 3.13: Mã hóa không gian – thời gian 69
Hình 3.14: Hệ thống

Anten MIMO 70
Hình 3.15: Hệ thống

Anten MIMO 4x4 72
Hình 3.16:

Chuyển mạch thích ứng

cho Anten thông minh 72
Hình 3.17: Chuyển giao cứng

HHO 74
Hình 3.18: Chuyển trạm gốc nhanh (FBSS) 75
Hình 3.19: Chuyển giao phân tập MDHO 76
Hình 3.20: Trung tâm quản lý mạng

WiMAX 77
Hình 3.21: Sơ đồ kết nối của mạng

WiMAX 78
Hình 4.1: Toàn cảnh thung lũng Tả Van 83
Hình 4.2: Thiết bị BS outdoor MicroMAX SOC 86
Hình 4.3: Thiết bị BS Indoor SDA – 4S Type II 86
Hình 4.4: Thiết bị đàu cuối khách hàng outdoor ProST 86
Hình 4.5: Hình ảnh về thiết bị trạm gốc BS được lắp trên nóc nhà điểm BĐVHX 87
Hình 4.6: Sơ đồ phân bố địa lý của các điểm thử nghiệm 87
Hình 4.7: Hình ảnh thực tế thiết bị Out door phía khách hàng 88
Hình 4.8: Kiến trúc mạng vô tuyến tại xã Tả

Van 89
Hình 4.9: Mô hình trạm gốc BTS 91
Hình 4.10: Sơ đồ đấu nối thiết bị WiMAX tại trạm gốc 92
Hình 4.11: Mô hình một SS, nhiều người dùng. 93
Hình 4.12:

Sơ đồ

thực hiện cuộc gọi VoIP đã được đơn giản hóa 95
Hình 4.13:

Sơ đồ

thực hiện cuộc gọi VoIP ra thuê bao PSTN. 95
Hình 4.14: Kết nối máy tính với thiết bị trạm gốc để cấu hình hệ thống 98
Hình 4.16: Giao diện của phần mềm quản trị mạng Netspan 99
Hình 4.17: Hình ảnh người dân Tả

Van

truy cập Internet 105
THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
ACK ACKnowledge Báo nhận dữ liệu
AK Authorization Key Khóa cấp phép
AMC Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hóa thích ứng
AP Access Point Điểm truy cập
BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
BS Base Station Trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc (trong mạng di
động tổ ong)
CC Convolutional Code Mã xoắn (Mã chập)
CID Conection IDentifier Nhận dạng kết nối
CINR Carrier to Interference + Noise Ratio Tỉ số nhiễu tạp
CP Cyclic Prefix Dải bảo vệ
CPE Customer Premises Equipment Thiết bị tại nhà khách hàng
CPS Common Part Sublayer Lớp con phần chung
CQICH Channel Quality Indicator CHannel Kênh chỉ báo chất lượng kênh truyền
CS Convergence Sublayer Lớp con hội tụ
CTC Convolutional Turbo Code Mã xoắn Turbo
DAMA Demand Assinged Multiple Access Đa truy nhập cấp phát theo nhu cầu
DCD Downlink Channel Descriptor Chỉ báo kênh đường xuống
DHCP Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức thiết lập địa chỉ động
DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số
ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Hiệp hội tiêu chuẩn viễn thông Châu

Âu.
FBSS Fast Base Station Switching Chuyển trạm gốc nhanh
FCH Frame Control Header Tiếp đầu điểu khiển khung
FDD Frequency Division Duplexing Song công chia theo tần số
FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số
FEC Forward Error Correction Mã sửa lỗi bên thu
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn
HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu lặp tự động kiểu kết hợp
HHO Hard Hand – Off Chuyển giao cứng
IDU InDoor Unit Thiết bị trong nhà
IEEE Institute of Electrical and

Electronics Engineers
Hiệp hội kĩ sư điện tử và điện
vii
Luận văn thạc sĩ khoa học
IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược
IP Internet Protocol Giao thức liên mạng
ISI Inter – Symbol Interference Nhiễu liên kí hiệu
ISM Industrial, Scientific, and Medical Dải tần dành cho công nghiệp, khoa
học và y tế.
ITP Internet Time Protocol Giao thức định thời liên mạng
LAN Local Area Network Mạng nội bộ
LDPC Low Density Parity Check Kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp
LMDS Local Multipoint Distribution Hệ thống phân phối đa điểm nội bộ
System
LOS Line Of Sight Trong tầm nhìn thẳng
MAC Medium Access Control Lớp Điều khiển truy nhập đường
truyền

MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị
MDHO Macro Diversity Hand Over Chuyển giao phân tập vĩ mô
MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống đa đầu vào đa đầu ra
MS Mobile Station Trạm di động
NACK Not ACKnowledge Báo không nhận hoăc nhận sai dữ
liệu bên phát
NLOS Non Line Of Sight Không trong tầm nhìn thẳng
NMS Network Management Software Phần mềm quản lý mạng
OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số
Mutiplexing trực giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần số
Multiple Access trực giao
OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết các hệ thống mở
P2P Point to Point Mô hình mạng Điểm - điểm
PAN Personal Area Network Mạng cá nhân
PDA Personal Digital Assistant Máy trợ giúp số cá nhân
PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
PHY PHYsical layer Lớp vật lý
PKM Privacy Key Management Giao thức Quản lý khóa bảo mật
PMP Point to Multi Point Mô hình mạng điểm – đa điểm
PSK Phase - Shift Keying Khóa dịch pha
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng thoại công cộng
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
QPSK Quadrature Phase- Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương
viii
Luận văn thạc sĩ khoa học
RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến
RS Reed- Solomon Mã Reed- Solomon
RSA Ronald Rivest, Adi Shamir, Leonard Mã hóa theo kiểu khóa công khai

Adleman
SC Single Carrier Điều chế đơn sóng mang
SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SNMP Simple Network Management Giao thức quản lý mạng đơn giản
Protocol
SOFDMA Scalable Orthogonal Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần số
Division Mutiple Access trực giao….
SS Subcriber Station Trạm thuê bao
SVC Switched Virtual Connection Kết nối chuyển mạch ảo
TC Transmission Convergence sublayer Lớp con hội tụ truyền
TDD Time Division Duplexing Song công theo thời gian
TDM Time Division Mutiplexing Ghép kênh theo thời gian
TDMA Time Division Mutiple Access Đa truy nhập phân chia thời gian
TFTP Trivial File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp tin
UCD Uplink Channel Descriptor Phần mô tả kênh đường lên
UGS Unsolicited Grand Service Dịch vụ cấp phát tự nguyện
UNII Unlicensed National Information Cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia
Infrastructure miễn cấp phép
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức liên mạng
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WiFi Wireless Fidelity
WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access
ix
Luận văn thạc sĩ khoa học
PHẦN MỞ ĐẦU
Giới thiệu đề tài nghiên cứu
Hiện nay công nghệ WiMAX là một trong những công nghệ băng rộng không
dây được nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai rộng rãi trên toàn thế giới cũng như
Việt Nam.

Với tốc độ truy cập lên tới 70Mbps trong bán kính phủ sóng 40km của chuẩn
WiMAX cố định, cũng như khả năng duy trì kết nối với tốc độ di chuyển lên tới
120km/h của WiMAX di động, công nghệ WiMAX nói chung hứa hẹn sẽ mang lại
cuộc cách mạng thực sự trong việc thay đổi cách thức truy cập Internet của con
người trong vài năm tới.
Việc thử nghiệm kỹ thuật và nghiên cứu các yếu tố kinh tế, xã hội ảnh hưởng
bởi WiMAX đang được các doanh nghiệp kinh doanh hàng đầu trong lĩnh vực viễn
thông nước ta như: VNPT, Viettel, VTC, FPT, EVN tiến hành đối với WiMAX cố
định từ tháng 03 năm 2006 và WiMAX di động từ 01 tháng 10 năm 2007 đã chứng
tỏ vai trò quan trọng của WiMAX trong chiến lược phát triển của các doanh nghiệp
cũng như lợi ích mang lại cho người tiêu dùng không chỉ ở thành thị mà còn tới tất
cả các khu vực được coi là khó khăn nhất trên cả nước.
Việc nghiên cứu mô hình triển khai WiMAX cho hai khu vực thành thị và
nông thôn trên tất cả các khía cạnh kỹ thuật công nghệ, kinh tế xã hội cũng như giáo
dục là một vấn đề cấp thiết hiện nay. Việc triển khai WiMAX tại khu vực thành thị
là một điều có thể dễ dàng nhìn nhận được lợi ích mang lại cho cả doanh nghiệp
cũng như người tiêu dùng.
Vậy bài toán còn lại là triển khai WiMAX cho khu vực nông thôn, những khu
vực khó khăn nhất về địa hình hiểm trở liệu có khả thi trên tất cả các phương diện
kỹ thuật công nghệ, kinh tế, xã hội hay không? Luận văn này sẽ đi sâu phân tích và
trả lời cho câu hỏi đó.
12
Luận văn thạc sĩ khoa học
Phạm vi nghiên cứu và nội dung luận văn
Luận văn này nghiên cứu một cách tổng quan nhất về công nghệ WiMAX (Cả
di động và cố định), mô hình ứng dụng và các vấn đề kỹ thuật cơ bản cần quan tâm
khi tiến hành thiết kế, triển khai mạng WiMAX vào thực tế. Chương 4 của luận văn
tập trung nghiên cứu và xây dựng một mô hình mẫu để triển khai WiMAX về
những vùng khó khăn nhất về địa lý của Việt Nam.
Bố cục và nội dung chính của luận văn:

- Chương I: Giới thiệu tổng quan về công nghệ WiMAX, các đặc điểm chính
của WiMAX cố định, WiMAX di động. Tình hình thử nghiệm, triển khai
thương mại WiMAX ở Việt Nam cũng như trên toàn thế giới.
- Chương II: Đi sâu nghiên cứu các đặc tả về lớp vật lý và lớp MAC của
các chuẩn WiMAX cố định (IEEE 802.16 – 2004) và WiMAX di động
(IEEE 802.16e – 2005).
- Chương III: Mô hình triển khai ứng dụng WiMAX với yêu cầu truy cập di
động cũng như cố định và các vấn đề kỹ thuật cơ bản nhất cần quan tâm
khi thiết kế và triển khai một mạng WiMAX vào thực tế.
- Chương IV: Nghiên cứu và xây dựng mô hình mẫu triển khai ứng dụng
WiMAX để cung cấp dịch vụ Internet và thoại VoIP cho những người dân
nông thôn, những vùng đặc thù khó khăn về địa lý điển hình của Việt
Nam. Nghiên cứu đề cập một cách toàn diện trên các mặt: kỹ thuật công
nghệ, kinh tế xã hội cũng như giáo dục khi triển khai.
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX
Chương 1 cung cấp một cái nhìn bao quát nhất để chúng ta có thể nắm được
khái niệm mạng không dây băng rộng, công nghệ WiMAX là gì, đặc điểm chung,
mục đích và vai trò của nó so với những công nghệ đang tồn tại. Bên cạnh đó
chương này còn đề cập tới tình hình ứng dụng WiMAX trên thế giới và thử nghiệm
WiMAX tại Việt Nam tính đến thời điểm tháng 10 năm 2007.
1.1 Khái niệm về mạng không dây băng rộng
Mạng không dây
Để kết nối những thiết bị như máy tính và máy in, những mạng máy tính
truyền thống đòi hỏi dây cáp. Những dây cáp thể hiện kết nối về mặt vật lý giữa
những thiết bị như hub, switch hoặc những thiết bị khác để tạo thành mạng. Mạng
dữ liệu không dây kết nối những thiết bị mà không cần cáp. Chúng dựa trên những
tần số vô tuyến để truyền dữ liệu giữa các thiết bị với nhau. Về phía người dùng,
mạng dữ liệu không dây làm việc giống như hệ thống có dây. Người dùng có thể
chia sẻ file và những ứng dụng, trao đổi e-mail, truy nhập máy in, chia sẻ truy nhập
Internet và thực thi các tác vụ khác như mạng có dây.

Thế nào là băng rộng?
Băng rộng là khái niệm thể hiện khả năng hỗ trợ ở cả hướng từ nhà cung cấp
tới khách hàng (downstream) và từ khách hàng tới nhà cung cấp (upstream) với tốc
độ tối thiểu là 200 kbps.
Ngày nay, nhu cầu của khách hàng ngày càng cao gia tăng. Người tiêu dùng
không đơn thuần chỉ muốn truyền email, văn bản text, fax,… mà họ mong muốn sử
dụng các dịch vụ đa phương tiện như: hội nghị truyền hình, nghe nhạc, xem phim
trực tuyến, xem tivi trực tuyến, các chương trình trực tuyến trên mạng Khi đó tốc
độ 33,6Kbps, thậm chí 56Kbps trên đôi cáp đồng bằng phương thức dial-up không
thể đủ để triển khai các dịch vụ loại này.
Hiện tại, khi mà tốc độ của mạng lõi của các nhà cung cấp dịch vụ Internet
(ISP) đã được tăng đáng kể, khả năng xử lí tại đấu cuối phía khách hàng cũng ngày
một mạnh thì việc mạng truy nhập vẫn hạn chế như vậy sẽ gây ra hiện tượng nghẽn
cổ chai (bottleneck). Vấn đề được đặt ra là cần phải cải thiện nốt mạng truy nhập để
nó đáp ứng được nhu cầu của cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng.
Công nghệ băng rộng chính là các công nghệ sinh ra để giải quyết vấn đề về
mạng truy nhập. Đó là thuật ngữ chỉ bất kì loại truy cập internet tốc độ cao nào.
Công nghệ băng rộng cho phép các cá nhân hoặc tổ chức có thể truy cập internet cả
24 giờ trong một ngày, tạo môi trường cho việc sử dụng hoặc cung cấp các dịch vụ
chất lượng cao.
Đặc điểm nổi bật của mạng không dây băng rộng
- Đặc điểm đầu tiên là cho phép thay đổi, di chuyển, thu hẹp và mở rộng một
mạng một cách rất đơn giản, tiết kiệm, có thể thành lập một mạng có tính
chất tạm thời với khả năng cơ động mềm dẻo cao, có thể thiết lập mạng ở
những khu vực rất khó nối dây, tiết kiệm chi phí đi dây tốn kém.
- Đặc điểm thứ hai là nhanh, nó cho phép truy cập với một tốc độ gấp 10-20
lần so với phương pháp quay số thông thường, thậm chí hơn nữa. Khi ta
dùng modem để quay số, tốc độ chỉ có thể đạt từ 30 đến 50Kbps còn với một
kết nối băng rộng, tốc độ lên tới từ 256Kbps đến 10Mbps, phụ thuộc vào
dịch vụ mà ta chọn.

- Đặc điểm thứ ba là luôn kết nối. Bất kì khi nào máy tính được bật lên thì nó
đều ở trạng thái kết nối với internet. Điều này có nghĩa là không phải lãng
phí thời gian cho việc quay số và đợi modem kết nối mỗi lần muốn vào
interntet. Sẽ không có chuyện bị cảnh báo mạng bận hoặc hiếm khi bị rớt ra
khỏi mạng. Không bắt buộc phải ngừng dịch vụ điện thoại trong khi dùng
dịch vụ internet. Tức là thuê bao hoàn toàn không phải trả tiền cho đường
dây thuê bao thứ hai. Hơn thế nữa cũng có thể chia sẻ giữa nhiều máy với
nhau thông qua một kết nối internet.
Trong 3 đặc điểm trên, đặc điểm đáng nói nhất của công nghệ băng rộng chính
là tốc độ. Chính vì đạt được tốc độ cao như vậy nên có thể triển khai được rất nhiều
các dịch vụ khác mà với các kết nối quay số thông thường không thể làm được.
Điều này đồng nghĩa với việc thúc đẩy sự phát triển của internet, sự phát triển của
các dịch vụ xã hội khác. Có thể kể qua ở đây một số dịch vụ đáng chú ý như: dịch
vụ cho phép truyền các tệp tin với dung lượng lớn, có thể là tệp văn bản, tệp âm
thanh, tệp hình ảnh, tệp phim…; các dịch vụ nhắn tin nhanh (instant message); dịch
vụ hội tụ tốc độ cao (video conferencing).
1.2 Công nghệ WiMAX
1.2.1 WiMAX là gì?
WiMAX là tên viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access.
WiMAX là một công nghệ không dây băng rộng, hỗ trợ nhiều dạng truy nhập
khác nhau: cố định hoặc không cố định. Để đặt ra những yêu cầu cho các loại truy
nhập khác nhau này, 2 phiên bản của WiMAX đã được IEEE định nghĩa: phiên bản
đầu tiên dựa trên chuẩn 802.16-2004, thích hợp cho dạng truy nhập cố định (Fixed
WiMAX); phiên bản thứ 2 dựa trên chuẩn 802.16e (được hợp chuẩn năm 2005), hỗ
trợ cho dạng di động (mobile WiMAX).
Lộ trình của công nghệ WiMAX có thể được hình dung qua hình vẽ 1.1:
Hình 1.1 Lộ trình công nghệ WiMAX
Fixed WiMAX là công nghệ mạng thích hợp cho những thiết bị truy cập mạng
cố định tại chỗ, hoặc có thể di chuyển từ nơi này qua nơi khác nhưng trong quá
trình di chuyển thì không truy cập được mạng (nếu di chuyển chậm thì vẫn có thể

truy cập). Công nghệ này được định nghĩa qua chuẩn IEEE 802.16-2004 (bản chính
thức)
Mobile WiMAX là một giải pháp không dây băng rộng cho phép hội tụ cả
mạng băng rộng cố định và di động sử dụng một công nghệ truy cập băng rộng
chung và một kiến trúc mạng mềm dẻo. Công nghệ mạng hỗ trợ cho các ứng dụng
di động, cho phép các thiết bị có thể di chuyển với một tốc độ cao trong khi đang
truy nhập mạng. Mobile WiMAX dựa trên chuẩn 802.16e (được hợp chuẩn vào năm
2005). Chuẩn 802.16e được định nghĩa dựa trên chuẩn 802.16d-2004 và có thêm
nhiều đặc tính mới ưu việt hơn hỗ trợ cho tính năng di động, công nghệ anten mới
nhất cũng được cập nhật vào chuẩn 802.16e.
WiMAX so với một số công nghệ khác
Mạng đô thị MAN theo định nghĩa là mạng bao phủ trên phạm vi một đô thị.
Về mặt ứng dụng, trên mạng MAN người ta có thể triển khai cung cấp thông tin cho
rất nhiều các loại dịch vụ công cộng khác nhau như y tế, văn hóa, xã hội… Về mặt
kĩ thuật, mạng MAN là tập hợp của rất nhiều công nghệ khác nhau, mỗi công nghệ
tương ứng với một phần khác nhau trong mạng. Cũng giống như các mạng LAN,
WAN, mạng MAN chia làm hai loại: mạng MAN có dây và mạng MAN không dây.
WiMAX là công nghệ cho mạng MAN không dây: Đã có khá nhiều công
nghệ băng rộng không dây ra đời, nhưng cho tới nay, chưa có một công nghệ không
dây băng rộng nào hướng tới mục tiêu cung cấp tổng hợp các giải pháp truy nhập
cho mạng MAN một cách tối ưu như WiMAX. Các công nghệ đi trước chỉ cung cấp
các giải pháp đơn lẻ, hướng tới một mục phần cụ thể trong mạng MAN ví dụ như
LMDS hay WiFi,…
LMDS (Local multipoint distribution system): là công nghệ sử dụng dải tần
trên 20GHz để truyền sóng. LMDS là một chuẩn hoạt động dưới sự hậu thuẫn của
các tổ chức quốc tế ATM Forum, ETSI, ITU,…
Ở dải tần số lớn, LMDS chỉ cho phép truyền sóng trong tầm nhìn thẳng (LOS)
trong phạm vi vài cây số (5-7km). LMDS cho phép triển khai các dịch vụ tốc độ cao
như thoại, video, Internet,…
Hệ thống LMDS có tốc độ rất cao, hiệu suất điều chế của nó có thể đạt tới

5bit/Hz/s. LMDS chỉ thích hợp với các mạng trục, các tổ chức doanh nghiệp có nhu
cầu về tốc độ lớn. LMDS không thích hợp với các khách hàng riêng lẻ, các hộ gia
đình.
WiFi: thực ra là công nghệ hướng tới các mạng LAN không dây nhưng nó vẫn
có thể dùng để triển khai cho các mạng rộng hơn như MAN.
Nhưng chính vì nó không được thiết kế cho MAN nên việc triển khai nó cho
mạng MAN gặp rất nhiều vấn đề như:
- Thứ nhất, dải tần làm việc của 802.11 là dải tần miễn phí, nhiễu rất lớn. Do
đó nó hoàn toàn không thích hợp với việc triển khai các dịch vụ công cộng
cỡ lớn.
- Thứ hai, 802.11 được thiết kế cho các mạng ít thuê bao, kênh truyền của nó
cố định kích thước khoảng 20 MHz, rất kém linh hoạt.
- Thứ ba, 802.11 chưa cung cấp cơ chế QoS, một vấn đề vô cùng quan trọng
đối với các hệ thống mạng đa dịch vụ.
- Thứ tư, mặc dù nếu ta truyền trong môi trường tốt, ít nhiễu, LOS, sử dụng
các Anten định hướng với công suất đủ lớn thì WiFi có thể đạt tới khoảng
cách vài km nhưng phạm vi bao phủ như thế này cũng rất hẹp.
Như vậy, chỉ có sự ra đời của WiMAX mới giải quyết được tất cả các loại dịch
vụ cơ bản trên của mạng MAN. Nó có thể sử dụng các trạm gốc để thiết lập tuyến
trục, phân phối dịch vụ tới khách hàng riêng lẻ hoặc thiết lập nên các vùng truy
nhập dịch vụ cho các doanh nghiệp hoặc địa điểm công cộng.
Hiện nay, WiMAX được xem là một giải pháp toàn diện của công nghệ không
dây băng rộng trong đô thị, ngoại ô và những vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh…
WiMAX cho phép truyền không dây các loại dữ liệu, hình ảnh, âm thanh nhanh hơn
cả DSL hay cable, và tất nhiên là nhanh hơn nhiều lần các công nghệ không dây
hiện hành như 802.11a hay 802.11b mà không yêu cầu điều kiện truyền thẳng.
Phạm vi bao phủ của WiMAX có thể lên tới vài chục km với tốc độ lớn nhất là
70Mbps. Băng thông của WiMAX đủ để cung cấp đồng thời hàng trăm thuê bao T1
hoặc hàng trăm thuê bao DSL.
Hiện nay, việc triển khai các mạng cable, DSL có thể rất tốn thời gian và tốn

kém, và kết quả là một số lượng lớn khách hàng có nhu cầu mà không được cung
cấp dịch vụ. WiMAX khắc phục hạn chế này, nó có khả năng cung cấp dịch vụ
nhanh chóng và dễ dàng, ngay cả ở những nơi như nông thôn, rừng núi,… những
nơi vô cùng khó khăn và bất lợi đối với việc triển khai các hệ thống có dây.
Trong tương lai, WiMAX sẽ được tích hợp vào các thiết bị không cố định như
máy xách tay, PDA,…
1.2.2 Giới thiệu các chuẩn IEEE 802.16
Chuẩn IEEE 802.16 - 2001
Những đặc tả ban đầu của chuẩn IEEE 802.16 đã định nghĩa lớp MAC và PHY
có khả năng cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định (Fixed Fixed Wireless
Access) theo mô hình điểm - điểm và điểm - đa điểm. Chuẩn IEEE 802.16 đã được
thiết kế để mở ra một tập các giao diện không gian (air interfaces) dựa trên một giao
thức MAC thông thường nhưng với các đặc tả lớp vật lý phụ thuộc vào việc sử dụng
và những điều chỉnh phổ có liên quan. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện
không gian cho những tần số trong băng tần 10 – 66 GHz. Với phương pháp điều
chế đơn sóng mang 802.16 hỗ trợ cả hai phương pháp song công phân chia theo thời
gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số FDD (Frequency
Division Duplexing).
Trong khi chuẩn IEEE 802.11 dùng phương pháp truy nhập nhạy cảm sóng
mang có cơ chế tránh xung đột (Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance - CSMA/CA) để cho phép khi nào một node trên mạng được phép
truyền dữ liệu, thì lớp MAC của IEEE 802.16-2001 sử dụng một mô hình hoàn toàn
khác để điều khiển sự truyền dẫn trên mạng. Trong thời gian truyền dẫn, phương
pháp điều chế được ấn định bởi BS và chia sẻ với tất cả các node trong mạng trong
thông tin broadcast cho cả đường lên và đường xuống. Bằng việc lập lịch cho việc
truyền dẫn, vấn đề các node ảo đã được loại trừ. Thuê bao chỉ cần nghe tín hiệu từ
BS và sau đó là từ các node trong phạm vi phủ sóng của BS đó. Ngoài ra, thuật toán
lập lịch có thể thay đổi khi xảy ra quá tải hoặc khi số thuê bao tăng lên quá nhiều.
Trạm thuê bao (Subscriber Stations - SS) có thể thương lượng về độ rộng dải
tần được cấp phát trong một burstto - burst cơ bản, cung cấp một lịch truy nhập

mềm dẻo. Các phương pháp điều chế được định nghĩa bao gồm: PSK, 16-QAM và
64-QAM. Chúng có thể thay đổi từ khung (frame) này tới khung khác, hay từ SS
này tới SS khác tuỳ thuộc vào tình trạng của kết nối. Khả năng thay đổi phương
pháp điều chế và phương pháp sửa lỗi không lần ngược FEC (forward error
correction) theo các điều kiện truyền dẫn hiện thời cho phép mạng thích ứng nhanh
chóng với điều kiện thời tiết, như fading do mưa. Các tham số truyền dẫn ban đầu
được thoả thuận thông qua một quá trình tương tác gọi là Initial Ranging. Trong quá
trình này thì năng lượng, phương pháp điều chế và timing feedback được cung cấp
bởi BS được kiểm soát và quản lý theo điều kiện hiện thời của kết nối.
Phương pháp song công của kênh đường lên và đường xuống được sử dụng
hoàn toàn theo một trong hai phương pháp TDD (time division duplexing) hoặc
FDD (frequency division duplexing).
Quan trọng hơn nữa, chuẩn IEEE 802.16-2001 kết hợp chặt chẽ các đặc tính có
khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ khác nhau xuống lớp vật lý. Khả năng hỗ trợ
chất lượng dịch vụ được xây dựng dựa theo khái niệm về lưu lượng dịch vụ (service
flows), nó được xác định một cách vừa đủ bởi một ID lưu lượng dịch vụ. Những lưu
lượng dịch vụ này được mô tả bởi các tham số QoS của chúng như thời gian trễ tối
đa và lượng jitter cho phép. Lưu lượng dịch vụ là đơn hướng và nó có thể được tạo
ra bởi BS hoặc SS.
Đóng vai trò cốt lõi trong việc bảo mật của chuẩn IEEE 802.16 là lớp con
riêng biệt (privacy sublayer). Mục đích chính của lớp con riêng biệt là cung cấp sự
bảo mật trên các kết nối không dây của mạng. Nó được thực hiện thông qua việc
mật mã hoá dữ liệu gửi giữa BS và SS. Để ngăn cản việc trộm dịch vụ, SS có thể
được nhận thực qua chứng chỉ số X.509. Chứng chỉ này bao gồm khoá công khai
của SS và địa chỉ MAC.
Chuẩn IEEE 802.16a
Năm 2003, IEEE đưa ra chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả năng truy
cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối bằng băng tần 2-11 GHz với
khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50 km trong trường hợp kết nối điểm điểm
và 7-10 km trong trường hợp kết nối từ điểm đa điểm. Tốc độ truy nhập có thể đạt

tới 70 Mbps. Trong khi, với dải tần 10-66Ghz chuẩn 802.16 phải yêu cầu tầm nhìn
thẳng thì với dải tần 2-11Ghz chuẩn 802.16a cho phép kết nối mà không cần thoả
mãn điều kiện tầm nhìn thẳng, tránh được tác động của các vật cản trên đường
truyền như cây cối, nhà cửa. Chuẩn này sẽ giúp ngành viễn thông có các giải pháp
như cung cấp băng thông theo yêu cầu, với thời gian thi công ngắn hay băng thông
rộng cho hộ gia đình mà công nghệ thuê bao số hay mạng cáp không tiếp cận được.
IEEE 802.16a bao gồm cả đặc tả lớp PHY và cải tiến lớp MAC cho khả năng
truyền dẫn đa đường và giảm tối đa nhiễu. Các đặc tính được thêm vào cho phép sử
dụng kỹ thuật quản lý năng lượng cao cấp hơn, và dãy anten thích ứng. Phương
pháp dồn kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplexing_OFDM) cung cấp thêm một sự lựa chọn cho phương pháp
điều chế đơn sóng mang. Để cung cấp một kỹ thuật giảm thiểu can nhiễu trong các
mạng không dây hiện nay, IEEE 802.16a cũng định nghĩa thêm phương pháp điều
chế đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division
Multiple Access – OFDMA – Modulation) trong phạm vi dải tần 2 – 11 GHz .
Vấn đề bảo mật cũng được cải tiến, với rất nhiều đặc trưng lớp con riêng biệt
được đưa thêm vào. Các đặc tính riêng biệt được sử dụng để nhận thực tác nhân gửi
(sender) của một thông điệp MAC nào đó.
IEEE 802.16a cũng đưa thêm các tuỳ chọn hỗ trợ cho mạng Mesh, ở những
nơi mà lưu lượng có thể được định tuyến từ SS tới SS. Đây là sự thay đổi từ chế độ
PMP, khi mà lưu lượng chỉ được phép truyền giữa BS và SS. Sự bổ sung những đặc
tả lớp MAC thích hợp cho phép việc lập lịch truyền dẫn giữa các SS của mạng
Mesh mà không cần phải có sự kiểm soát của BS.
Chuẩn IEEE 802.16c - 2002
Chuẩn IEEE 802.16c được đưa ra vào tháng 9/2002. Chuẩn được nâng cấp lên
từ chuẩn 802.16 – 2001. Bản cập nhật đã sửa một số lỗi và sự mâu thuẫn trong bản
tiêu chuẩn ban đầu và thêm vào một số profiles hệ thống chi tiết cho dẩi tần 10 – 66
GHz.
Chuẩn IEEE 802.16d - 2004
Chuẩn IEEE 802.16-2004 được chính thức phê chuẩn ngày 24/07/2004 và

được công bố rộng rãi vào tháng 9/2004. IEEE 802.16 – 2004 thường được gọi với
tên 802.16-REVd. Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp các chuẩn
802.16-2001, 802.16a, 802.16c. Chuẩn mới này đã được phát triển thành một tập
các đặc tả hệ thống có tên là IEEE 802.16-REVd, nhưng đủ toàn diện để phân loại
như là một sự kế thừa hoàn chỉnh chuẩn IEEE 802.16 ban đầu.
Chuẩn 802.16d hỗ trợ cả 2 dải tần số, cho phép kết nối thực hiện ở các môi
trường khác nhau:
- Băng tần 10 – 66 Ghz: với băng tần này thường được dung trong môi trường
tầm nhìn thẳng (LOS). Độ rộng kênh được khuyến nghị cho dải tần này là 25
đến 28 MHz. Nó cung cấp khả năng hỗ trợ tốt trong những ứng dụng mô
hình điểm – đa điểm.
- Băng tần 2 – 11 GHz: với băng tần này thường được dùng trong môi trường
không trong tầm nhìn thẳng (NLOS). Nó cung cấp khả năng hỗ trợ tốt trong
những ứng dụng mô hình Mesh.
Chuẩn IEEE 802.16e – 2005
Chuẩn 802.16e - 2005 được tổ chức IEEE đưa ra vào tháng 11 - 2005. Đây
là phiên bản phát triển dựa trên việc nâng cấp chuẩn 802.16 - 2004 nhằm hỗ trợ
thêm cho các dịch vụ di động. Chuẩn này sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SOFDMA
(Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), kỹ thuật điều chế
đa sóng mang sử dụng kênh phụ. Băng tần được khuyến cáo dành cho chuẩn là
<6Ghz để phục vụ cho các ứng dụng trong môi trường ko trong tầm nhìn thẳng
(NLOS) và ứng dụng di động.
Tuy tốc độ và khả năng bao phủ không được lớn như chuẩn cố định, nhưng với
kênh băng thông 10 Mhz, nó cũng có thể đạt tới tốc độ 30 Mbps, với khả năng bao
phủ tới 15 km. Một đặc điểm nổi bật của chuẩn này là có thể ứng dụng trong môi
trường di động với tốc độ lý thuyết có thể lên tới đến 120 km/h. Các đặc tả về chuẩn
802.16e đã được trình bày cụ thể trong phần trên của chương này.
Với những đặc điểm và sự phát triển của các chuẩn 802.16 nói trên, ta có thể
nhận thấy được sự khác nhau về cơ bản, cũng như nhận biết được những tính kế
thừa của các chuẩn này.

Bảng 1.1 so sánh các chuẩn trong WiMAX
Bảng 1.1: So sánh các chuẩn IEEE 802.16
802.16 802.16-2004 802.16e
Dải tần số 10-66GHz <11GHz <6GHz
Môi trường
truyền
Line of Sight (LOS) Non Line of Sight (NLOS) NLOS
Tốc độ 32-144Mbps Up to 70 Mbps 10M – 30M
Điều chế Điều chế đơn sóng
mang
QPSK
OFDM 256 sóng mang con

QPSK,16QAM,64QAM
S-OFDMA
QPSK, 16 QAM, 64
QAM
Mức di động Cố định Cố định Có thể cho tốc độ di
chuyển thấp
Băng thông
kênh
20,25,28MHz 5- trên 20MHz 1.25-20 MHz
Bán kính cell 1.7-5km 5 tới 10km; tối đa 50 km tùy
thuộc vào điều kiện truyền
1.7-5km
1.2.3 WiMAX được công nhận là chuẩn toàn cầu
Ngày 18 tháng 10 năm 2007, trong hội nghị 04 năm một lần của mình Hiệp hội
Truyền thông Vô tuyến điện ITU chấp nhận đưa WiMAX vào họ công nghệ IMT-
2000. Quyết định quan trọng này sẽ giúp tăng khả năng triển khai ứng dụng
WiMAX tại nhiều nước châu Á trong đó có Việt Nam - những nơi còn đang chờ

chuẩn hóa WiMAX để tận dụng kinh tế qui mô toàn cầu về công nghệ và thiết bị.
Trước khi công nhận WiMAX, hệ thống tiêu chuẩn IMT-2000 đã được ITU
công nhận bao gồm: WCDMA, CDMA 2000 (hiện thường được nhắc đến với tên
phiên bản CDMA 2000 EV-DO), CDMA TDD (được phát triển bởi Trung quốc) ,
WUC-136, DECT.
Và quyết định mới nhất của mình ITU đã đưa WiMAX lên ngang tầm với
công nghệ khác. Tiến sỹ Ray Owen, Giám đốc công nghệ, Motorola khu vực châu
Á cho biết "bây giờ WiMAX đã được công nhận là công nghệ IMT-2000, nó đảm
bảo cho các nhà khai thác và nhà quản lý trên toàn thế giới có thể yên tâm đầu tư
vào băng thông rộng di động thực sự dùng công nghệ WiMAX. Điều này đặc biệt
quan trọng tại châu Á đối với băng tần 2.5 GHz. Đây cũng là một bước ngoặt quan
trọng giúp xoá bỏ các hoài nghi lâu nay về khả năng ứng dụng rộng rãi WiMAX để
cải thiện việc phát triển băng thông rộng ở các nước đang phát triển tại châu Á".
Trong bản thông cáo báo chí của Hiệp hội Truyền thông Vô tuyến điện Quốc
tế (WCA), Giám đốc Hiệp hội Steve Sharkey của Motorola, trưởng nhóm nghiên
cứu tư vấn cho WCA và các tổ chức ủng hộ khác trong lĩnh vực này đã khẳng định:
“ITU đã có một bước tiến quan trọng, đảm bảo công chúng sẽ được hưởng lợi từ
các công nghệ không dây hiện đại nhất hiện nay, khi quyết định đưa WiMAX vào
họ công nghệ IMT-2000. Động thái này đem WiMAX lên ngang tầm với các công
nghệ GSM và CDMA và đảm bảo cho các nhà khai thác có thể yên tâm triển khai
công nghệ theo nhu cầu của người sử dụng chứ không phải bị hạn chế bởi các qui
định quản lý”.
WiMAX và 3G
Với việc được đưa vào họ chuẩn quốc tế IMT-2000, WiMAX đã đứng ngang
hàng với 3G trong khía cạnh chuẩn hóa quốc tế để triển khai vào thực tế.
Theo quan điểm của người viết, WiMAX và 3G sẽ song song tồn tại, với
những lợi thế riêng của mình:
- 3G sẽ là xu hướng chính cho các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động
đang sử dụng hệ thống GSM muốn cung cấp tới khách hàng của mình khả
năng truy cập Internet như là một dịch vụ gia tăng, trên những thiết bị cầm

tay nhỏ gọn.
- WiMAX sẽ là xu hướng chính cho các nhà cung cấp dịch vụ Internet, muốn
không dây hóa các dịch vụ truyền dẫn của mình thay cho hệ thống cáp có chi
phí đầu tư, duy tu bảo dưỡng lớn. Bên cạnh đó WiMAX cũng có thể cung
cấp dịch vụ thoại VoIP. Vượt qua 3G về khả năng điều chế, WiMAX có thể
cung cấp dịch vụ dữ liệu lớn gấp 5-10 lần so với 3G để làm lợi thế cạnh tranh
với 3G trong thiên hướng cung cấp dịch vụ dữ liệu với người dùng sử dụng
Laptop và PDA cũng như truy cập Internet không dây cố định.
1.3 Đặc điểm cơ bản của WiMAX
Chúng ta có thể hình dung cơ chế hoạt động của mạng WiMAX như mạng
điện thoại di động. Nghĩa là có một tổng đài phát sóng và một mạng lưới các trạm
phát WiMAX để phủ sóng đến từng người dùng cuối. Phạm vi phủ sóng lớn nhất
của trạm WiMAX đạt 50km.
Hình 1.2: Mô hình mạng WiMAX
Vì công nghệ WiMAX hỗ trợ cho cả dạng truy nhập cố định (Fix) và di động
(mobile) nên hệ thống WiMAX cũng có những đặc điểm khác nhau đối với 2 dạng
truy nhập khác nhau này.
1.3.1 Đặc điểm Fixed WiMAX
- Khoảng cách giữa trạm thu và phát có thể tới 50km.
- Tốc độ truyền có thể thay đổi, tối đa là 70Mb/s.
- Hoạt động trong cả 2 môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng
LOS và đường truyền che khuất NLOS.
- Dải tần làm việc 2-11GHz và 10-66GHz.
- Hướng truyền tin đựoc chia thành 2 đường lên và xuống. Phân chia đường
lên và xuống có thể dùng cả 2 công nghệ: TDD và FDD.
- Fixed WiMAX sử dụng phương pháp điều chế OFDM, định nghĩa kích
thước của FFT là 256 với 192 sóng mang dữ liệu, 8 sóng mang dẫn đường và
55 sóng mang bảo vệ.