luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin mạng wimax và thử nghiệm ở việt nam

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN








NGUYỄN THỊ THỦY




MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM








LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

THÁI NGUYÊN - 2008





ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN





NGUYỄN THỊ THỦY




MẠNG WIMAX VÀ THỬ NGHIỆM Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN




NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS LÊ BÁ DŨNG








THÁI NGUYÊN - 2008
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH SÁCH BẢNG BIỂU

DANH SÁCH HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX 3
1.1. Tổng quan về mạng không dây băng rộng 3
1.1.1. Các khái niệm về mạng không dây băng rộng 3
1.1.2. Vài nét về những mạng không dây đang tồn tại 4
1.2. Khái niệm về công nghệ WiMAX 6
1.2.1. WiMAX là gì? 6
1.2.2. Giới thiệu các chuẩn IEEE 802.16 7
& tầm nhìn hạn chế (LOS & NLOS) 8
1.2.4. Các mô hình ứng dụng 10
13
14
1.4. Cấu hình mạng 14
1.4.1. Cấu hình điểm – điểm PP 14
1.4.2.Cấu hình điểm-đa điểm PMP 15
1.4.3. Cấu hình mắt lưới MESH 15
CHƢƠNG 2. LỚP PHY & MAC CỦA CHUẨN 802.16 17
2.1. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) 18
2.1.1.Lớp vật lý 18
2.1.2.Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) 26
2.2. Chuẩn IEEE 802.16e (IEEE 802.16-2005) 35
2.2.1. Lớp vật lý 35
38
IMAX 41
3.1. OFDM 41
3.1.1. OFDM Symbol 42
43
45
3.2. OFDMA 48

3.2.1. OFDMA Symbol 48
52
ten thông minh 53
55
56
(Roaming) 56
CHƢƠNG 4. CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT TRONG WiMAX 61
4.1. Giới thiệu lớp con bảo mật 61
4.2. Giao thức quản lý khóa PKM 63
4.2.1. Tổng quan sự cấp phép SS và sự trao đổi khóa AK 64
4.2.2. Tổng quan sự trao đổi TEK 66
4.3. Các sử dụng khóa 69
4.3.1. Sự sử dụng khóa của BS 69
4.3.2. Sự sử dụng khóa của SS 72
4.4. Các phương thức mã hóa 75
4.4.1. Các phương thức mã hóa dữ liệu 75
4.4.2. Mã hóa TEK 75
4.4.3. Nguồn ngốc của các TEK, KEK, 76
CHƢƠNG 5. TRIỂN KHAI HỆ THỐNG WiMAX TẠI LÀO CAI 77
5.1. Các thiết bị cần thiết để triển khai mạng WiMAX 77
5.1.1. Trạm gốc – WiMAX Base Station 77
5.1.2. Trạm thuê bao 77
5.1.3. Trung tâm quản lý 77
5.2. Dự án thử nghiệm công nghệ WiMAX tại Lào Cai 79
5.2.1. Mô hình triển khai thử nghiệm WiMAX pha 1 tại TP Lào Cai 81
5.2.2. Mô hình triền khai thử nghiệm WiMAX pha 2 92
112
KẾT LUẬN 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

3-DES
Tripple – Data Encryption
Standard
-
ACK
Acknowledgement
Bản tin ACK
ADC
Analog to digital converter
Bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương
tự sang số
AES
Advanced Modulation and
Coding
Mã hóa và điều chế thích nghi
AK
Authentication Key

AM
Amplitude modulation
Điều chế biến độ
AMC
Adaptive modulation and
coding
Điều chế và mã hóa thích nghi
AP
Access Point

ARQ
Automatic Retransmission
Request
Yêu cầu truyền lại tự động
ASN
Access Service Network

ASP
Aplication Service Network

ATM
Asynchronous transfer mode
Chế độ truyền dị bộ
BER
Bit error ratio
Tỷ lệ lỗi bit
bps
Bit per second
Số bít trên giây
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha nhị phân
BS
Base station
Trạm gốc
BW
bandwidth
Băng thông
BWA
Broadband Wireless Access

Truy cập không dây băng rộng
C/I
Carrier – to – Interference
Ratio
Tỷ số tín hiệu/xuyên nhiễu
CA
Certification authority
Quyền Chứng thực
CDMA
Code division multiplex
access
Đa truy nhập phân chia theo mã
CID
Connection Identifier
Bộ nhận dạng kết nối
CINR
Carrier to Interference
+Noise Ratio
Tỷ lệ nhiễu và tạp nhiễu của sóng
mang
CPE
Customer Premise
Equipment
Thiết bị tại nhà khách hàng
CPS
Common Part Sublayer
Lớp con phần chung
CQICH
Channel Quality Information
Channel

Kênh thông tin chất lượng kênh
CRC
Cyclic redundancy check
Kiểm tra dư thừa vòng
CS
Convergence sublayer
Lớp con hội tụ
CSMA
Carrier sense multiple access
Đa truy nhập dò sóng mang
CSN
Connectivity Service
Network

DBMS
Database Management
System
Hệ thống quản lý dữ liệu
DCD
Downlink channel
description
Mô tả kênh đường xuống
DES
Data encryption standard
Tiêu chuẩn mật mã dữ liệu
DHCP
Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức cấu hình máy chủ động
DL

Downlink
Đường xuống
DSL
Digital Subscriber Line

EAP
Extensible Authentication
Protocol
Giao thức nhận thực mở rộng
ECB
Electronic code book
Bảng mật mã điện tử
EDE
Encrypt-Decrypt-Encrypt
Mật mã-giải mã-mật mã
FCH
Frame control header
Mào đầu điều khiển khung
FDD
Frequency Division
Duplexing
Song công theo tần số
FDMA
Frequency division multiple
access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
FEC
Forward Error Correction
Mã hóa sử lỗi trước

FFT
Fast Fourier transform
Biến đổi Fourier nhanh
FM
Frequency Modulation
Điều tần
FUSC
Full usage of subcarriers
Sử dụng toàn bộ sóng mang con
FWA
Fixed wireless access
Truy nhập không dây cố định
HARQ

Hybrid ARQ

ARQ lai
HIPERLAN
High Performance Local
Area Network
Mạng LAN hiệu suất cao
HMAC
Hash – based message
authentication code
Mã nhận thực bản tin hash
IEEE
Institute for Electrical and
Electronic Engineers
Viện kỹ thuật điện và điện tử
(Mỹ)

IFFT
Inversion Fast Fourier
transform
Biến đổi Fourier ngược nhanh
IP
Internet protocal
Giao thức Internet
ISI
Inter – symbol interference
Nhiễu liên ký hiệu
KEK
Key encryption key
Khoá Mật mã Khoá
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LLC
Logical Link Control
Điều khiển kết nối logic
LOS
Line of sight
Tầm nhìn thẳng
MAC
Medium Access Control
Layer
Lớp điều khiển truy cập môi
trường
MAN

Metropolitan area network

Mạng khu vực đô thị
MAP
Media Access Protocol
Giao thức truy cập môi trường
MBWA


MDHO
Macro Diversity Handover
Chuyển giao đa dạng riêng
MIB
Management Information
Base
Cơ sở thông tin quản lý
MIC
Ministry of Information and
Communications
Bộ thông tin và truyền thông
MIMO
Multi input Multi output
Đa đường vào đa đường ra
MS
Mobile station
Thiết bị di động
NAP
Network Access Provider
Nhà cung cấp mạng truy nhập
NLOS
Non Light of Sight

Truyền sóng không trực xạ
NMS
Network Refence Provider
Phần mềm quản lý hệ thống
NRM
Network Reference Module
Mô hình tham chiếu mạng
NSP
Network Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ mạng
ODU
Outdoor Unit
Thiết bị ngoài trời
OFDM
Orthogonal Frequency
Division Multiplexing
Đa truy nhập phân chia theo tần
số trực giao
OFDMA
Orthogonal frequency
division multiple access
Đa truy nhập chia tần số trực giao
OSI
Open system inter – connect
Kết nối liên hệ thống mở
PAN
Personal Access Network
Mạng truy nhập cá nhân
PC
Personal Computer

Máy tính cá nhân
PDA
Protocol Data Unit
Thiết bị hỗ trợ kỹ thuật số cá
nhân
PDU
Protocol data unit
Đơn vị dữ liệu thủ tục
PER
Packet Error Rate
Tỷ lệ lỗi gói
PHS
Packet header suppression
Nén tiếp đầu gói
PHY
Physical Layer
Lớp vật lý
PIN
Personal Identification
Number
Số nhận dạng cá nhân
PKM
Privacy key management
Quản lý khoá riêng
PMP
Point - to - multipoint
Điểm - Đa điểm
PN
Pseudo Noise
Nhiễu giả

PP
Point-to-Point
Điểm-Điểm
PS
Physical slot
Khe vật lý
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
PUSC
Partially Used Sub-Carrier
Sóng mang con sử dụng riêng
QAM
Quadrature amplitude
modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
QPSK
Quadrature Amplitude
Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QPSK
Quadrature phase shift
keying
Khóa dịch pha cầu phương
RF

Radio frequency
Tần số vô tuyến
RSA
Rivest, Shamir, Adleman
Tên của 3 nhà phát minh
RSP
Response
Trả lời
RTG
Receive/Transmit Transition
Gap
Khoảng trống chuyển tiếp
Thu/phát
Rx
Reception
Thu
SA
Security association
Tập hợp bảo mật
SAID
Security association
identifier
Bộ nhận dạng tập hợp bảo mật
SAP
Service access point
Điểm truy nhập dịch vụ
SC
Single carrier
Kênh mang đơn
SDU

Service data unit
Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SF
Service flow
Luồng dịch vụ
SFID
Service Flow Identifier
Bộ Nhận dạng Luồng Dịch vụ
SHA
Secure Hash Algorithm
Thuật toán „băm‟
SIM
Subscriber Identify Module
Module nhậnd ạng thuê bao
SM
Spatial Multiplexing
Ghép kênh không gian
SNMP
Simple Network
Management Protocol
Thủ tục quản lý mạng đơn giản
SNR
Signal-to-noise ratio
Tỷ lệ tín hiệu/tạp âm
SS
Subscriber Station
Trạm thuê bao
STC
Space time coding
Mã thời gian không gian

SVC
Switched Virtual Connection
Mạch ảo chuyển mạch
TC
Transmition Convergence
Sublayer
Lớp con hội tụ truyền
TDD
Time Division Duplexing
Song công theo thời gian
TDM
Time Division Multiplexing
Dồn kênh phân chia theo thời
gian
TDMA
Time division multiple
access
Đa truy nhập phân chia thời gian
TEK
Traffic encryption key
Khoá mật mã lưu lượng
TFTP
Trivial File Transfer Protocol
Giao thức truyền tập tin tiết kiệm
tài nguyên
TTG
transmit/receive transimision
gap
Khoảng trống chuyển tiếp
Phát/Thu

Tx
Transmission
Truyền dẫn
UCD
Uplink channel descriptor
Bộ mô tả kênh đường lên
UL
Uplink
Hướng lên
VoIP
Voice over IP
Thoại trên nền IP
WCDMA
Wideband CDMA
CDMA băng rộng
WiBro
Wireless broadband
Băng rộng không dây
WiMAX
Worldwide Interoperability
for Micoware Access
Khả năng tương tác toàn cầu đối
với truy nhập vi ba
WLAN
Wireless local Area Network
Mạng cục bộ không dây
WMAN
Wireless Metropolitian Area
Network
Mạng đô thị không dây

DANH SÁCH BẢNG BIỂU



Trang
Bảng 1.1
Tóm tắt các chuẩn 802.16 cơ bản
7
Bảng 2.2
802.16 –
2004
34
Bảng 3.1
Sự suy giảm tín hiệu trong môi trường vô tuyến
44
Bảng 3.2

52
Bảng 3.3

53
DANH SÁCH HÌNH VẼ



Trang
Hình 1.1
Minh họa các loại mạng không dây
05

Hình 1.2
Các chuẩn 802.16 tiêu biểu
07
Hình 1.3

09
Hình 1.4
Mô hình ứng dụng WiMAX
10
Hình 1.5
Mô hình ứng dụng WiMAX di động
12
Hình 1.6
Cấu hình PMP
15
Hình 1.7
Cấu hình mesh
16
Hình 2.1

17
Hình 2.2
Ví dụ về vị trí dải tần FDD
19
Hình 2.3
Cấu trúc khung TDD
19
Hình 2.4
Cấu trúc khung con đường lên TDD
21

Hình 2.5
Khung con DL FDD
22
Hình 2.6
Các sử dụng các khối FEC được thu ngắn lại - trường
hợp TDM
24
Hình 2.7
Khuôn dạng của lớp con hội tụ truyền PDU
24
Hình 2.8
Các sử dụng các khối FEC được thu ngắn lại - trường
hợp TDMA
25
Hình 2.9
Cấu trúc khung con đường xuống
26
Hình 2.10
Cấu trúc khung WiMAX OFDMA
36
Hình 3.1
Cấu trúc OFDM symbol trong miền
42
Hình 3.2
Đặc tả OFDM trong miền tần số
42
Hình 3.3

44
Hình 3.4

–
46
Hình 3.5

47
Hình 3.6
3
48
kênh con)
Hình 3.7

49
Hình 3.8

50
Hình 3.9

57
Hình 3.10

59
Hình 4.1
Thủ tục trao đổi khóa TEK
67
Hình 4.2
Sự quản lý AK trong BS và SS
71
Hình 4.3
Quản lý TEK trong BS và SS
74

Hình 5.1
Trung tâm quản lý
78
Hình 5.2
Mô hình hệ thống WiMAX Lào Cai
82
Hình 5.3
Hệ thống BreezeMAX 3300
83
Hình 5.4
Hệ thống WiMAX tại Base Station Bưu điện Lào Cai
84
Hình 5.5
Anten Ommi ANT tần số hoạt động 3.3 - 3.4 GHz
84
Hình 5.6
Kết nối tại trạm gốc WiMAX
85
Hình 5.7
Kết nối tại trạm đầu cuối WiMAX
86
Hình 5.8
Kết nối tại trạm đầu cuối WiMAX (Phía sau CPE)
87
Hình 5.9
Kết nối hệ thống VoIP
88
Hình 5.10

89

Hình 5.11
cho MBST
89
Hình 5.12

90
Hình 5.13

90
Hình 5.14
Giao diện hệ thống quản lý NMS BreezeLITE của
Alavarion
91
Hình 5.15
Các QoS được quy định trong phần mềm BreezeLite
91
Hình 5.16
Sơ đồ tổng thể kết nối WiMAX giữa BTS – End user tại
Tả Van
92
Hình 5.17
Thiết bị BS Outdoor MicroMAX SOC 3.3
93
Hình 5.18
Thực tế anten trạm gốc
94
Hình 5.19
Đấu nối trạm gốc
94
Hình 5.20

CPE_Outdoor và CPE_Indoor
95
Hình 5.21
CPE - Outdoor tại nhà dân và UBND xã Tả Van
95
Hình 5.22
CPE - Indoor tại nhà dân
96
Hình 5.23
Phía bên ngoài trạm gốc BTS
97
Hình 5.24
Sơ đồ đấu nối chi tiết trong điểm Bưu điện văn hóa xã,
phía trạm gốc
97
Hình 5.25
Sơ đồ đấu nối hệ thống VoIP/WIMAX
98
Hình 5.26
Sơ đồ kết nối phía người dùng cuối (End – User)
98
Hình 5.27
Giao diện quản lý BS
99


Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
1
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, các dịch vụ ứng dụng trên Internet đã có bước
phát triển bùng nổ với nhiều loại hình dịch vụ mới như các dịch vụ mua bán trực
tuyến, ngân hàng, du lịch hay các dịch vụ đào tạo từ xa, game trực tuyến Cùng
với sự phát triển bùng nổ của các loại hình dịch vụ trên Internet, các công nghệ
truy nhập cũng liên tục được phát triển để đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao
về băng thông cho truy nhập Internet. Các công nghệ truy nhập băng rộng đã
được phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây bao gồm các công nghệ
truy nhập hữu tuyến và công nghệ vô tuyến.
Một loạt các chuẩn về mạng truy nhập vô tuyến băng rộng đã được nhiều tổ
chức nghiên cứu, xây dựng và phát triển như chuẩn IEEE 802.11x, IEEE 802.15,
IEEE 802.16, IEEE 802.20, HIPERLAN 1/2, HomeRF, chuẩn Bluetooth,vv
Phạm vi ứng dụng của các chuẩn này bao trùm từ mạng cá nhân (PAN), mạng
nội bộ (LAN), mạng diện rộng (MAN) và mạng diện rộng (WAN).
Hệ thống WiMAX được sản xuất dựa trên họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 đang
được các hãng cung cấp thiết bị cũng như nhà cung cấp dịch vụ quan tâm đặc
biệt. Các hệ thống WiMAX cố định dựa trên chuẩn 802.16-2004 đã được sản
xuất, đưa vào thử nghiệm và đã được diễn đàn WiMAX cấp chứng nhận đã cho
thấy rõ những ưu điểm của công nghệ này. Hệ thống WiMAX di động dựa trên
tiêu chuẩn 802.16e cũng đang được các nhà cung cấp thiết bị lên kế hoạch để đưa
thiết bị vào thử nghiệm trong thời gian tới.
Mạng Viễn thông Việt Nam trong những năm qua đã có sự phát triển mạnh
mẽ, các hệ thống cung cấp dịch vụ truy nhập băng rộng đã và đang được triển
khai tại hầu hết các tỉnh thành. Tuy nhiên, phần lớn vẫn là các hệ thống xDSL
cung cấp truy nhập hữu tuyến và hệ thống WiFi với phạm vi phục vụ còn rất hạn
chế. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng dịch vụ băng rộng lại đang đòi hỏi rất cấp
thiết tại nhiều vùng, nhiều khu vực mà các giải pháp hiện có rất khó triển khai

hoặc triển khai chậm. Để có thể triển khai nhanh chóng và hiệu quả hệ thống truy

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
2
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


nhập băng rộng tại các khu vực này thì việc nghiên cứu triển khai các hệ thống
truy nhập vô tuyến băng rộng WiMAX là hết sức cần thiết.
Với mục đích tìm hiểu về công nghệ WiMAX để đánh giá, lựa chọn giải
pháp, thiết bị và hệ thống mạng phù hợp với điều kiện tại Việt Nam, luận văn sẽ
gồm 5 chương cụ thể như sau:
Chương 1:
.
Chương 2: ớp của chuẩn IEEE 802.16.
Chương 3: ền tảng kỹ thuật của WiMAX: OFDM, OFDMA, Kiến
trúc WiMAX đầu cuối.
Chương 4: Các hệ thống bảo mật mạng không dây WiMAX
Chương 5:
.
Do hạn chế về nhiều mặt nên Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của Thầy, Cô và các bạn để Luận
văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS. TS Lê Bá Dũng đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Em cũng xin
trân thành cảm ơn các thầy, cô, bạn bè cùng toàn thể người thân đã giúp đỡ và
chỉ bảo cho em trong thời gian thực hiện luận văn này.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
3
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX
1.1. Tổng quan về mạng không dây băng rộng
1.1.1. Các khái niệm về mạng không dây băng rộng
Mạng không dây
Mạng không dây (Wireless Network) là công nghệ cho phép một hoặc
nhiều thiết bị giao tiếp được với nhau mà không cần những kết nối vật lý hay nói
cách khác là kết nối mà không cần đến cable mạng. Công nghệ mạng không dây
sử dụng sóng radio trong khi các công nghệ truyền thống sử dụng các loại cable
làm phương tiện truyền dữ liệu. Phạm vi của công nghệ mạng không dây rất lớn,
kể từ những mạng trên diện rộng như WLAN, mạng điện thoại cho tới những hệ
thống, thiết bị cực kỳ đơn giản như tai nghe, micro di động không dây và một
loạt các thiết bị không giây có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý thông tin khác. Nó cũng
bao gồm các thiết bị hồng ngoại như các thiết bị điều khiển từ xa, một số thiết bị
chuột và bàn phím không dây, tai nghe stereo không dây, các thiết bị loại này đều
cần một không gian không bị chặn giữa hai thiết bị truyền và nhận tín hiệu để
đóng đường kết nối.
Băng thông
Hai phương pháp xem xét băng thông có tầm quan trọng trong nghiên cứu
không dây là băng thông analog và băng thông digital.
Băng thông analog thường được xem xét như dải tần số của hệ thống điện
tử dùng kỹ thuật analog. Băng thông analog có thể được sử dụng để mô tả dải tần
số truyền bởi một đài phát radio hay một bộ khuếch đại điện tử. Đơn vị đo lường
cho băng thông analog là Hertz, giống như đơn vị của tần số. Ví dụ băng thông
3KHz cho điện thoại, 20KHz cho tín hiệu nghe thấy, 5KHz cho các đài radio AM

và 200 MHz cho các đài FM.
Hệ thống băng thông (system bandwidth) càng rộng thì tốc độ (băng thông
digital) càng cao. Băng thông digital đo lường lượng thông tin có thể truyền đi từ
nơi này đến nơi khác trong một lượng thời gian cho trước. Đơn vị cơ bản để đo
lường băng thông digital là bit/giây (bit per second-bps).

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
4
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


Hệ thống băng rộng và hẹp
Các hệ thống không dây có thể được phân loại dựa theo cấu trúc của chúng
thuộc dạng băng thông hẹp hay băng thông rộng. Các hệ thống băng thông hẹp
hỗ trợ đường truyền tốc độ thấp, trong khi đó hệ thống băng thông rộng hỗ trợ
đường truyền tốc độ cao. Một hệ thống được xác định là thuộc băng thông hẹp
hay băng thông rộng phụ thuộc vào độ rộng dải tần của kênh truyền vật lý mà nó
hoạt động.
Độ rộng dải tần của kênh hệ thống được đánh giá dựa theo độ rộng dải tần
cố kết. Độ rộng dải tần cố kết được định nghĩa là: "dải tần số trong đó tất cả các
tần số chịu ảnh hưởng như nhau bởi việc giảm âm do hiện tượng nhiễu đường
truyền". Các hệ thống hoạt động với các kênh dẫn nhỏ hơn nhiều so với độ rộng
dải tần cố kết được gọi là hệ thống băng thông hẹp. Các hệ thống băng thông
rộng hoạt động với các kênh rộng hơn nhiều so với độ rộng dải tần cố kết. Trong
các hệ thống băng thông hẹp, tất cả các thành phần của tín hiệu bị ảnh hưởng như
nhau bởi quá trình truyền nhiều đường dẫn. Theo đó, mặc dù với những biên độ
khác nhau nhưng tín hiệu băng thông hẹp nhận được cũng cần phải giống với tín
hiệu băng thông hẹp truyền đi. Trong các hệ thống băng thông rộng, các tần số
khác nhau của tín hiệu có thể chịu tác động khác nhau bởi hiện tượng giảm âm.

Do đó, các hệ thống băng thông hẹp chịu ảnh hưởng của việc giảm âm có chọn
lọc, trong khi đó hệ thống băng thông rộng không chịu ảnh hưởng của việc giảm
âm có chọn lọc. Băng thông rộng có độ rộng dải tần hơn 1 MHz và hỗ trợ tốc độ
truyền dữ liệu từ 1,5Mbps.
1.1.2. Vài nét về những mạng không dây đang tồn tại
Hai chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản để phân loại mạng không dây là phạm vi phủ
sóng và giao thức báo hiệu. Trên cơ sở phạm vi phủ sóng chúng ta có 4 loại
mạng sau:
 Mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area Network - WPAN)
 Mạng cục bộ không dây (Wireless Local Area Network - WLAN)
 Mạng đô thị không dây (Wireless Metropolitian Area Network - WMAN)

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
5
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


 Mạng diện rộng không dây (Wireless Wide Area Network - WWAN)

Hình 1.1 Minh hoạ các loại mạng không dây
WPAN (Wireless Personal Area Network)
Mạng các nhân là một mạng dữ liệu được sử dụng để truyền thông giữa các
thiết bị dữ liệu ở gần một người. Phạm vi của mạng các nhân khoảng vài mét,
thông thường nhỏ hơn 10m, mặc dù vài công nghệ WPAN có thể lớn hơn. Ví dụ
công nghệ WPAN là Bluetooth, UWB và Zigbee.
WLAN (Wireless Local Area Network)
Mạng cục bộ là mạng được sử dụng để truyền thông giữa các thiết bị dữ liệu
như: máy tính, điện thoại, máy in và các thiết bị số phụ trợ cá nhân. Mức độ bao
phủ của mạng này tương đối nhỏ, như một ngôi nhà, một văn phòng hay một khu
trường sở (hoặc một phần trường sở). Phạm vi của mạng cục bộ khoảng 100m.
Hiện nay hầu hết các mạng LAN không dây WiFi
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
Mạng đô thị là mạng dữ liệu có độ bao phủ lên tới vài km, điển hình là một
cơ quan lớn hoặc 1 công ty. Ví dụ, một trường đại học có thể có 1 mạng diện
rộng với nhiều mạng LAN ở xung quanh vị trí đó, mỗi mạng LAN cách nhau
khoảng 1/2 km
2
. Sau đó từ mạng diện rộng của trường đại học này có thể liên kết
WPAN
Ví dụ: Bluetooth
(IEEE 802.15.1)
UWB
WLAN
Ví dụ: WiFi (IEEE 802.11 và các biến thể
WMAN
Ví dụ: WiMAX (Phiên bản IEEE 802.16-2004)
WAN
Ví dụ: các mạng di động (thế hệ thứ 2 và thứ 3), WiMAX (phiên bản
802. 16e). WiBro

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
6
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


tới các diện rộng khác tạo thanh mạng đô thị. Mạng WiMAX cố định có thể được
xem xét như là mạng đô thị không dây.
WWAN (Wireless Wide Area Network)
Mạng diện rộng là mạng dữ liệu bao phủ một vùng địa lý rộng, lớn như là
hành tinh. Các mạng diện rộng dựa trên sự kết nối của các mạng LAN, cho phép
người sử dụng ở một vị trí truyền thông với những người sử dụng ở vị trí khác.
Điển hình, một mạng diện rộng bao gồm một số nút chuyển quan hệ nối liền
nhau. Sự kết nối này được tạo ra bằng cách sử các đường thuê bao và các phương
thức chuyển mạch và chuyển đổi gói tin. Mạng diện rộng được sử dụng phổ biến
hiện nay là mạng Internet. Các ví dụ khác là 3G và các mạng WiMAX không
dây, là các mạng diện rộng không dây. Các mạng khong dây thường có tỷ lệ dữ
liệu nhỏ hơn các mạng LAN.
1.2. Khái niệm về công nghệ WiMAX
1.2.1. WiMAX là gì?
WIMAX - Worldwide Interoperrability for Micorware Access - là một hệ
thống truyền thông số không dây, cũng được biết như chuẩn IEEE 802.16 dành
cho "các mạng đô thị" không dây. WiMAX có thể cung cấp sự truy cập không
dây băng thông rộng lên tới 30 dặm (50km) đối với các trạm cố định, và 3-10
dặm (5-15 km) đối với các trạm di động. Ngược lại, chuẩn mạng cục bộ không
dây WiFi/802.11 bị giới hạn trong hầu hết các trường hợp chỉ 100 - 300 feet (30-
100m).
Với WiMAX, các tỷ lệ dữ liệu giống WiFi được hỗ trợ một cách dễ dàng,
nhưng kết quả nhiễu được giảm bớt. WiMAX hoạt động ở cả các dải tần cho

phép và các dải tần không cho phép, cung cấp một môi trường điều hoà và mô
hình kinh tế có thể làm được đối vơi sóng mang không dây.
WIMAX có thể được sử dụng đối với mạng không dây trong nhiều phương
pháp như giao thức WiFi. WiMAX là một giao thức thế hệ thứ hai cho phép sử
dụng độ rộng dải tần với hiệu suất cao, tránh nhiễu, và dự kiến cho phép tỷ lệ dữ
liệu cao hơn trên các khoảng cách dài hơn.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
7
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


1.2.2. Giới thiệu các chuẩn IEEE 802.16
Chuẩn 802.16 được đưa ra năm 2001 với băng tần 10-66 GHz và chỉ ứng
dụng trong phạm vi nhìn thẳng (LOS) điểm - điểm. Năm 2002 có thêm chuẩn
802.16, 802.16c. Năm 2003, được bổ sung chuẩn 802.16a chủ yếu cho truy cập
không dây băng rộng trong dải tần 2-11GHz ứng dụng được cả trong tầm nhìn
hạn chế (NLOS) điểm - đa điểm. 802.16d được đưa ra năm 2004 cho các ứng
dụng di động và cố định trong dải tần 2-66GHz và cuối cùng chuẩn 802.16e cung
cấp cho khả năng di động tốc độ cao với băng tần từ 2-66GHz có khả năng
chuyển vùng (roaming). Sơ đồ hoá các chuẩn giao diện không gian 802.16 như
sau:

Hình 1.2: Các chuẩn 802.16 tiêu biểu
Bảng 1.1: Tóm tắt các chuẩn 802.16 cơ bản
Chuẩn
802.16-2001
802.16-2004
802.16e-2005

Dải tần số
10-66GHz
<11GHz
<6GHz
802.16 - 2001
802.16a - 2003
802.16d - 2004
802.16e - 2005
Hệ thống băng rộng không dây cố
định cho tầm nhìn thẳng. MAC &
PHY: 10-66GHz
Tích hợp các chuẩn tạo thành hệ
thống mô tả sơ lược băng rộng
không dây cố định
Hệ thống băng rộng không dây cố
định cho cả tầm nhìn không thẳng
2-11GHz
Kết hợp băng rộng không dây
cố định và di động ở tốc độ xe
chạy trong dải tần được cấp
phép dưới 11GHx
802.16c - 2002
Bổ sung hệ
thống định dạng
10-66 GHZ
802.16f (Cơ sở
thông tin quản
lý - MIBs) và
802.16g (quản
lý -

Mannagement)
đã được nghiên
cứu

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
8
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


Môi trường
truyền
LOS
NLOS
NLOS
Tốc độ
32-134Mbps
BW=28MHz
Lên tới 75Mbps
WB= 20MHz
Lên tới 15 Mbps
BW=5MHz
Điều chế
QBSK,16 QAM
và 64 QAM
OFDM 256,
OFDMA, BPSK,
QPSK, 16 QAM và
QAM
OFDM 256,

OFDMA, BPSK,
QPSK, 16 QAM và
QAM
Mức di động
Cố định
Cố định và di động
Tốc độ di chuyển
dưới 100km/h
Băng thông
kênh
20,25 và 28 MHz
Dải kênh từ 1.25 đến
20MHz
Dải kênh từ 1.25 đến
20 MHz
Bán kính cell
1.7 - 5 km
2 tơi 10 km; tối đa
50 km tuỳ thuộc vào
điều kiện truyền
1-3 km Indoor
2-5 km Outdoor

tầm nhìn thẳng & tầm nhìn hạn chế (LOS & NLOS)
.
.
.

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
9

9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v




.
.
.
WiMAX

Mạng WiMAX và thử nghiệm ở Việt Nam
10
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên .v


.
WiMAX
WiMAX.
1.2.4. Các mô hình ứng dụng
WIMAX được đề xuất 2 mô hình ứng dụng là cố định và di động.
Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX)
Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.16-2004.
Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các
anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp
tương tự như chảo thông tin vệ tinh
Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất
nhiên tín hiệu thu không tốt bằng anten ngoài trời. Băng tần hoạt động (theo quy
định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng

tầng là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không
dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch
Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang).


Hình 1.4 :Mô hình ứng dụngWiMAX cố định