báo cáo thực hành công nghệ wimax

Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
BÀI THỰC HÀNH
MÔN : MẠNG TRUYỀN THÔNG
Đề tài 2:

Công nghệ WiMax
GVHD: Đặng Trung Thành
Sinh Viên:NHÓM 2
1. Huỳnh Thị Hải Âu
2. Võ Thị Mỹ Chanh
3. Nguyễn Thị Như
4. Đào Thị Hoài Thương
5. Võ Thị Ngọc Vĩ
1
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Phần I: Tổng quan về công nghệ WiMax
1.Công nghệ vô tuyến.
Công nghệ vô tuyến dựa trên môi trường truyền dẫn là môi trường không khí, khí
quyển truyền thông tin thông qua sự truyền sóng điện từ trong môi trường vô
tuyến.Cho đến nay, vô tuyến trở thành một hệ thống các công nghệ đa dạng phong
phú gồm rất nhiều thành phần như công nghệ Viba, công nghệ vô tuyến bằng vệ
tinh, công nghệ vô tuyến di động…
2.WIMAX trong công nghệ vô tuyến
2.1. Giới thiệu về WIMAX
-WiMAX là một lĩnh vực thương mại công nghiệp, đi đầu và phát triển bởi các
công ty hàng đầu sản xuất linh kiện và thiết bị truyền thông. Tiêu chuẩn đượcsử
dụng cho phép kết nối thiết bị của nhiều hãng khác nhau nếu cùng thoả mã các
điều kiện của Certification Wimax dựa trên tiêu chuẩn IEEE* 802.16 và ETSI*
HIPERMAN.
-Tiêu chuẩn 802.16a là công nghệ không dây mạng metropolitan area network
(MAN) cung cấp khả năng thay thế các công nghệ truyền thống sử dụng cáp, DSL

và T1/E1, last mile sang không cần sử dụng cáp. Và tương thích với việc kết nối
các hot spots 802.11 tới mạng Internet.
-WiMAX sẽ nhanh chóng được hoàn hiện trong thờigian tới vớikhả năng tương
thích và khả năng đáp ứng bằng các thiết bị của các hãng khác nhau. Với ưu thế
của mình.Wimax đang là lĩnh vực được rất nhiều công ty trên thế gới để ý, nghiên
cứu và phát triển.
-WiMAX đã được khởi động kể từ tháng 4 – 2001 dựa trên tiêu chuẩn 802.16
bằng việc kết hợp chặt chẽ với Wi-Fi 802.11.
2.2. Xu thế phát triển của công nghệ vô tuyến:
- Xu hướng băng thông rộng di động
Thế giới đang bước vào kỷ nguyên hội tụ của thông tin di động, máy tính và
Internet. Điều này đã và đang tạo nên một xã hội đa phương tiện băng rộng. Các
hệ thống tế bào hiện nay (thường hiểu là các hệ thống 2G) tuy đã được tối ưu hóa
cho các dịch vụ thoại thời gian thực nhưng chúng có khả năng rất hạn chế trong
việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện băng rộng bởi vì chúng có tốc độ truyền
dữ liệu chậm và màn hiển thị nhỏ. Các hệ thống IMT-2000, hay gọi là các hệ
thống 3G, đang trong quá trình phát triển với tốc độ dữ liệu nhanh hơn lên tới
2
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
384kbit/s (2Mbit/s về sau) và có màn hiển thị tốt hơn các hệ thống 2G. Thông tin
truyền qua Internet sẽ ngày càng phong phú hơn. Các dịch vụ đa phương tiện
băng rộng chẳng bao lâu nữa sẽ tràn đầy trong mạng cố định dựa trên công nghệ
Internet thế hệ tiếp theo. Tuy nhiên, khả năng của các hệ thống 3G không thể đáp
ứng được nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ đa phương tiện băng rộng. Điều
này đặt ra là phải có một hệ thống thông tin mới có khả năng đáp ứng được các
nhu cầu của truyền thông đa phương tiện.
Các hệ thống tế bào đã mở ra một thời kỳ tiến bộ trong công nghệ vô tuyến và
những thay đổi trong nhu cầu của người sử dụng (như trong hình 1.1). Bảng 1.1
chỉ ra sự tiến hóa của các hệ thống tế bào từ 1G đến 4G. Cùng với sự bùng nổ của
lưu lượng Internet trong mạng cố định, yêu cầu cho các dải dịch vụ đang trở nên

mạnh mẽ hơn thậm chí trong các mạng thông tin di động. Hệ thống tế bào 4G sẽ
hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn các hệ thống tế bào 3G (W-CDMA,CDMA2000)
3
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7

Tổng quan về các hệ thống thông tin tế bào.Các hệ thống mà hỗ trợ các dịch vụ dữ
liệu tốc độ cực cao (ví dụ 1Gbit/s) thường là không có khả năng cung cấp một
vùng bao phủ toàn quốc.
-Thách thức phía trước : thách thức đầu tiên về mặt công nghệ của WiMAX đã
được vượt qua sau khi Hội Truyền thông vô tuyến điện ITU chấp nhận đưa
WiMAX vào họ công nghệ IMT-2000. Quyết định này đảm bảo cho các nhà khai
thác và nhà quản lý trên toàn thế giới có thể yên tâm đầu tư vào WiMAX. Điều
này đặc biệt quan trọng tại Châu AÁ đối với băng tần 2.5 GHz.
Phần II: Công nghệ WiMax.
1. Lịch sử, quá trình phát triển.
1.1. Lịch sử.
Vào giữa những năm 90, ngành công nghiệp công nghệ cao đang có những
bước phát triển đáng kể, và đây cũng là thời điểm bùng nổ những ý tưởng mới.
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã nhận thấy nhu cầu to lớn của truy cập
Internet sử dụng băng thông. Nhiều công ty truyền thông bắt đầu xây dựng kế
hoạch và thiết kế những mạng phân phối có thể xử lý lưu lượng lớn. Các phương
pháp truy nhập mạng đều có những đặc điểm riêng:
• Moderm quay số điện thoại thì tốc độ thấp.
• ADSL có tốc độ lên đến 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối.
4
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
• Các thuê bao riêng thì giá đắt lại khó triển khai ở những địa hình
phức tạp.
• Hệ thống thông tin di động, GSM, GPRS có tốc độ truyền thấp.
• Mạng Wifi (hay LAN không dây) chỉ áp dụng cho những máy tính

có khoảng cách ngắn.
Với thực tế như vậy, WiMax (Worldwide Interoprability for Microware
Access) đã ra đời nhằm cung cấp phương tiện truy cập Internet không dây có thể
thay thế cho ADSL và Wifi. Hệ thống WiMax có thể cung cấp đường truyền với
tốc độ lên tới 70MB/s và có bán kính phủ sóng của trạm là 50km. Mô hình phủ
sóng tương tự mạng tế bào, hoạt động mềm dẻo và tương tự như Wifi.
1.2. Quá trình phát triển.
Quá trình phát triển của WiMax trải qua các chuẩn sau:
a. Chuẩn cơ bản 802.16 basic
Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao
diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC (Media Access Control)
chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base
Station) và người sử dụng (SS - Subscriber Station). Trong một vùng phủ sóng,
trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dự liệu (traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ
không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ
gồm một kênh uplink và downlink. Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi
kênh downlink có đặc điểm broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa SS
và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại,
thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu.
b. Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX
- 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 - 11 GHz. Đây
là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được
các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai
mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông
qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ
được nới rộng.
- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích
cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin
của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác
nhau (class of service). Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a.

- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ
10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability.
- 802.16d : Có một số cải tiển nhỏ so với chuẩn 802.16a. Chuẩn này được
chuẩn hóa 2004. Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này.
- 802.16e : Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa. Đặc điểm nổi bật
của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn
nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h).
5
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
- Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang
được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f,
802.16h
2. Ưu điểm, nhược điểm của công nghệ WiMax.
2.1. Ưu điểm.
Kiến trúc mềm dẻo: WiMax hỗ trợ một vài kiến trúc hệ thống, bao gồm điểm tới
điểm, điểm tới đa điểm, bao phủ khắp nơi. MAC (điều khiển truy cập phương tiện)
WiMax hỗ trợ điểm tới đa điểm và các dịch vụ ở khắp nơi bằng cách sắp xếp một
khe thời gian cho mỗi trạm thuê bao (SS).
Bảo mật cao: WiMax hỗ trợ ASE (chuẩn mật mã hóa tiên tiến) và DES (chuẩn
mật mã hóa số lượng). Bằng cách mật mã hóa các liên kết giữa BS và SS, WiMax
cung cấp các thuê bao riêng (chống nghe trộm) và bảo mật trên giao diện không
dây băng rộng. Đồng thời chông ăn trộm dịch vụ và bảo vệ dữ liệu.
Triển khai nhanh: So với sự triển khai cảu các giải pháp dây, WiMax yêu cầu ít
hoặc không yêu cầu kế hoạch mở rộng. Khi anten được lắp đặt và được cấp nguồn,
WiMax sẽ sẵn sàng phục vụ. Triển khai WiMax có thể hoàn thành trong mấy giờ,
so với mấy tháng cho các giải pháp khác.
QoS WiMax: WiMax có thể được tối đa hóa hỗn hợp lưu lượng được mang.
Dung lượng cao: sử dụng điều chế bậc cao và độ rộng băng tần, các hệ thống
WiMax có thể cung cấp độ rộng băng tần đáng kể cho các người sử dụng đầu cuối.
Độ bao phủ rộng hơn: WiMax hỗ trợ các điều chế đa mức bao gồm: BPSK,

QPSK, 16 – QAM và 64 – QAM. Khi được trang bị với một bộ khuyeechs đại
công suất lớn và hoạt động với điều chế mức thấp, các hệ thống WiMax có thể bao
phủ một vùng địa lí rộng khi đường giữa BS và SS thông suốt.
Mang lại lợi nhuận: WiMax dựa trên chuẩn quốc tế mở, chi phí thấp, các
chipsetđược sản xuất hàng loạt điều chỉnh giá giảm xuống.
Dịch vụ đa mức: Là loại mà Qó đạt được dựa vào hợp đồng mức dịch vụ (SLA)
giữa nhà cung cấp và người sử dụng. Có những SLA khác nhau cho những người
đăng kí khác nhau và thậm chí cho những người đăng kí khác nhau trong cùng
một SS.
Khả năng cùng vận hành: WiMax dựa vào các chuẩn trung lập, quốc tế, làm cho
người sử dụng đầu cuối có thể dễ dàng truyền tải và sử dụng SS của họ tại các vị
trí khác nhau, hoặc với các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau.
Khả năng mang theo được: Với hệ thống tổ ong, khi SS WiMax được cấp công
suất, nó tự nhận dạng và xác định các đặc tính của BS.
Tính di động: các cải tiến của chuẩn 802.16e IEEE tạo ra cho lớp vật lí OFDMA
và OFDM để cung cấp các thiết bị và dịch vụ trong môi trường di động.
Quá trình hoạt độn tầm nhìn không thẳng: WiMax dựa vào công nghệ NLOS
có dung lượng vốn có để phân phát độ rộng băng tần rộng của NLOS. WiMax cho
pheps car hai coong nghệ TDD và FDD cho phân chia đường dẫn của hướng lên
và hướng xuống.
2.2. Nhược điểm, hạn chế.
6
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
• Ảnh hưởng của thời tiết xấu đặc biệt là mưa to làm gián đoạn các dịch vụ.
• Các sóng vô tuyến điện lân cận có thể gây nhiễu với kết nối WIMAX và là
nguyên nhân gây suy giảm dữ liệu trên đường truyền hoặc làm mất kết nối.
•
Ngoài ra vì đây là công nghệ hoàn toàn mới do đó việc chuẩn hóa chưa
thực sự trên phạm vi toàn thế giới nên khó khăn trong lắp ráp, thay thế ở các
khu vực khác nhau.

3. Nguyên tắc hoạt động.
WIMAX sử dụng kĩ thuật phát sóng vô tuyến ngắn để kết nối các máy tính tới
một khu vực của thông qua các dây kết nối ADSL hoặc các bộ biến đổi cáp. Do đó
rất
phù hợp với không gian gần từ các trạm chín
h nơi mà yêu cầu thiết lập
đường nối dữ liệu tới mạng toàn cầu được đưa ra.
Sử dụng trong vòng 3 đến 5 dặm của trạm chính sẽ có thể thiết lập đường truyền
với tốc độ lên tới 70Mb/s. Người sử dụng trong vòng bán kính 30 dặm từ trạm
chính với một anten ROD và truyền trong tầm nhìn thẳng sẽ có thể kết nối với tốc
độ lên tới 280Mb/s.
Cấu trúc WIMAX gồm 2 phần:
• Trạm phát: cũng như trạm BTS trong mạng thông tin di động với công
suất lớn có thể phủ sóng một vùng rộng tới 8000km2.
• Trạm thu: có thể là các anten nhỏ như các thẻ (card) mạng cắm vào hoặc
được thiết lập sẵn trên Mainboard bên trong máy tính.
Các trạm (BTS) phát được kết nối với mạng Internet thông qua các đường truyền
tốc độ cao dành riêng hoặc có thể nối tới một BTS khác như một trạm trung chuyển
bằng đường truyền thẳng LOS (Line of sight), vì vậy mà WIMAX có vùng phủ sóng
rộng lớn.
Các anten thu, phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia truyền sóng thẳng
hoặc các tia phản xạ.
Trong trường hợp truyền thẳng các anten được đặt cố định trên các điểm
cao, tín
hiệu ổn định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa. Có thể sử dụng ở tần số cao lên đến
66Ghz bởi vì tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng
7
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
thông sử dụng cũng lớn hơn.
Nếu có tia phản xạ thì WIMAX dùng băng tần thấp hơn 2 - 11Ghz vì ở tần số thấp

tín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua
các vật để đến đích.
Về mặt cấu trúc phân lớp, WIMAX được chia thành 4 lớp:
• Lớp con tiếp ứng (convergence) làm nhiệm vụ giao diện giữa lớp đa truy
nhập và các lớp trên.
• Lớp đa truy nhập (MAC).
• Lớp truyền dẫn (Transmission).
• Lớp vật lí.
Các lớp này tương ứng với hai lớp dưới cùng của mô hình OSI và được tiêu
chuẩn hóa để có thể giao tiếp với các ứng dụng lớp trên
4. Phân loại WiMax.
4.1. WiMax cố định.
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.
8
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Mô hình ứng dụng WiMAX cố định
Tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên
tín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (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). Sơ đồ kết cấu
mạng WiMAX được đưa ra trên hình trên. Trong mô hình này bộ phận vô tuyến
gồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao) và các trạm
phụ SS (SubStation). Các trạm WiMAX BS nối với mạng đô thị MAN hoặc mạng

PSTN.
4.2. WiMax di động.
Công nghệ WIMAX không chỉ sử dụng cho hệ thống cố định mà người ta còn rất
chú trọng đến công nghệ di động do đây là một thế mạnh cho tương lai của công
nghệ này. Sau đây là một số đặc tính riêng của WIMAX di động:
a Quản lý nguồn
Hai chế độ hoạt động nguồn hiệu suất cao được hỗ trợ trong WiMAX di động
là: Chế độ ngủ và chế độ rỗi.
 Chế độ ngủ là trạng thái mà ở đó thiết bị di động sắp xếp các chu kỳ
định trước vắng mặt không liên lạc với giao tiếp vô tuyến của trạm gốc
cung cấp dịch vụ. Các chu kỳ này đặc trưng bởi tính không khả dụng
của thiết bị di động MS đối với lưu lượng tuyến lên UL hoặc tuyến
xuống DL. Chế độ ngủ được dự định để tối thiểu hoá sử dụng nguồn của
thiết bị di động và tối thiểu hoá việc sử dụng các tài nguyên giao tiếp vô
tuyến của trạm gốc cung cấp dịch vụ. Chế độ ngủ cung cung cấp sự linh
hoạt cho thiết bị di động MS để quét các trạm gốc khác nhằm thu thập
thông tin trợ giúp chuyển vùng trong suốt.
 Chế độ rỗi cung cấp một cơ cấu cho thiết bị di động MS trở thành khả
dụng theo chu kỳ đối với việc nhắn tin lưu lượng quảng bá tuyến xuống
DL không cần đăng ký ở một trạm gốc xác định khi thiết bị di động di
chuyển qua một môi trường vô tuyến giao bởi nhiều trạm gốc. Chế độ
rỗi tạo thuận lợi cho thiết bị di động nhờ việc loại bỏ yêu cầu chuyển
vùng và các hoạt động thông thường khác và tạo thuận lợi cho mạng và
trạm gốc nhờ việc bỏ qua giao tiếp vô tuyến và lưu lượng chuyển vùng
mạng khỏi các thiết bị di động không kích hoạt trong khi vẫn cung cấp
9
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
phương thức đơn giản theo chu kỳ thời gian (nhắn tin) để cảnh báo cho
thiết bị di động sắp có lưu lượng tuyến xuống DL.
b.Chuyển vùng:

Có 3 phương thức chuyển vùng hỗ trợ trong chuẩn 802.16e:
 Chuyển vùng cứng (HHO)
 Chuyển đổi trạm gốc nhanh (FBSS)
 Chuyển giao đa dạng riêng (MDHO)
Trong những phương thức này HHO là bắt buộc trong khi FBSS và MDHO là
hai phương thức lựa chọn.
Khi FBSS được hỗ trợ, thiết bị di động MS và trạm gốc BS duy trì một danh
sách các BS mà liên quan trong FBSS với thiết bị di động. Tổ hợp này được gọi là
tổ hợp tích cực. Trong FBSS, thiết bị di động giám sát liên tục các trạm gốc trong
tổ hợp tích cực. Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích cực, một BS chủ
chốt được xác định. Khi hoạt động trong FBSS, thiết bị di động MS chỉ thông tin
với trạm gốc chủ chốt bằng các bản tin tuyến lên và tuyến xuống bao gồm quản lý
và các kết nối lưu lượng. Việc chuyển đổi từ một trạm gốc chủ này sang một trạm
khác (tức là chuyển vùng BS) được thực hiện không cần chỉ dẫn rõ dàng các bản
tin báo hiệu HO. Trạm BS chủ cập nhật các thủ tục được thiết lập bằng cường độ
tín hiệu thông tin của trạm gốc cung cấp dịch vụ qua kênh CQI. Một chuyển vùng
FBSS bắt đầu với một quyết định bởi một thiết bị di động thu hoặc phát dữ liệu từ
trạm gốc chủ mà có thể thay đổi trong tổ hợp tích cực. Thiết bị di động quét các
trạm gốc BS bên cạnh và lựa chọn những trạm mà phù hợp để kết hợp vào trong tổ
hợp tích cực. Thiết bị di động báo cáo cho các trạm gốc được lựa chọn và tổ hợp
tích cực cập nhật thủ tục được thực hiện nhờ trạm gốc và thiết bị di động. Thiết bị
di động giám sát liên tục cường độ tín hiệu của các trạm gốc BS ở trong tổ hợp
tích cực và lựa chọn một trạm gốc BS từ tổ hợp này trở thành trạm gốc chủ. Thiết
bị di động MS báo cáo cho trạm gốc chủ được chọn trên CQICH hoặc thiết bị di
động khởi tạo bản tin yêu cầu chuyển vùng HHO. Một yêu cầu quan trọng của
FBSS đó là dữ liệu được phát tương hỗ tới tất cả các thành viên của tổ hợp các
trạm gốc tích cực có thể phục vụ thiết bị di động.
Đối với các thiết bị di động MS và các trạm gốc BS mà hỗ trợ MDHO, thiết bị
di động MS và trạm gốc BS duy trì một tổ hợp tích cực các trạm gốc BS liên quan
trong MDHO với thiết bị di động. Trong số các trạm gốc BS ở trong tổ hợp tích

cực, một trạm gốc BS chủ được xác định. Chế độ hoạt động chuẩn ám chỉ trường
hợpMDHO tiêu biểu với tổ hợp tích cực gồm một trạm gốc đơn. Khi hoạt động
trong MDHO, thiết bị di động thông tin với tất cả các BS bằng tổ hợp các bản tin
unicast tuyến lên hoặc tuyến xuống và lưu lượng từ nhiều các BS trong cùng một
đơn vị thời gian. Đối với MDHO tuyến xuống, 2 hay nhiều hơn các trạm gốc BS
cung cấp truyền dẫn dữ liệu tuyến xuống của MS đồng bộ như là sự kết hợp đa
dạng được thực hiện ở thiết bị di động MS. Đối với MDHO tuyến lên, truyền dẫn
từ thiết bị di động MS được thu bởi nhiều trạm gốc BS mà ở đó việc lựa chọn đa
dạng thông tin thu được thực hiện.
4.2.Công nghệ
10
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
4.2.1. Lớp vật lí.
4.2.1.1. OFDM
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kĩ thuật ghép kênh chia
nhỏ băng thông thành nhiều sóng mang con tần số.Trong một hệ thống OFDM,
luồng dữ liệu đầu vào được chia thành một số luồng con song song có tốc độ dữ
liệu giảm (vì vậy tăng khoảng kí hiệu) và mỗi luồng con được điều chế, được phát
trên một sóng mang con trực giao riêng. Khoảng thời gian kí hiệu tăng cải thiện độ
mạnh của OFDM cho trải trễ. Hơn nữa, tiền tố vòng (CP) có thể loại trừ hoàn toàn
nhiễu kí hiệu (ISI) chỉ cần khoảng thời gian CP dài hơn trải trễ kênh. CP thường là
sự lặp lại các mẫu trước đó của phần dữ liệu của khối được gắn vào điểm bắt đầu
tải trọng dữ liệu như trong hình 3.2. CP ngăn chặn nhiễu khối, tạo vòng xuất hiện
kênh và cho phép cân bằng miền tần số ít phức tạp. Mặt hạn chế của CP là nó đưa
ra mào đầu (overhead) làm giảm hiệu quả băng thông. Khi mà CP làm giảm một
phần băng thông, thì ảnh hưởng của CP giống với “hệ số roll-off” trong hệ thống
đơn sóng mang sử dụng bộ lọc cosin tăng. Vì OFDM cónhiều đoạn cong, hầu hết
phổ “brick-wall”, một phân số lớn băng thông kênh được cấp phát có thể được sử
dụng cho truyền dẫn dữ liệu, điều này có thể giúp làm giảm tổn thất hiệu quả vì
tiền tố vòng.

Kiến trúc cơ bản của một hệ thống OFDM
OFDM khai thác phân tập tần số của kênh đa đường bởi mã hóa và đan xen thông
tin qua sóng mang con trước khi truyền dẫn. Điều chế OFDM có thể được thực
hiện hiệu quả với biến đổi Fourrier ngược nhanh (IFFT), mà cho phép một số
lượng lớn sóng mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp. Trong một hệ thống
OFDM, tài nguyên khả dụng trong miền thời gian là các kí hiệu OFDM và trong
miền tần số là các sóng mang con. Các tài nguyên thời gian và tần số có thể được
sắp xếp thành các kênh con để cấp phát cho từng người sử dụng. Đa truy nhập
ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) là một kế hoạch ghép
kênh/đa truy nhập để cung cấp hoạt động ghép kênh của luồng dữ liệu từ nhiều
11
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
người sử dụng trên các kênh con đường xuống và đa truy nhập đường lên bởi các
kênh con đường lên.
4.2.1.2. Cấu trúc lớp kí hiệu OFDM và phân kênh con.
Cấu trúc kí hiệu OFDMA gồm có 3 loại sóng mang con
• Sóng mang con dữ liệu để truyền dẫn dữ liệu.
• Sóng mang con hoa tiêu cho mục đích ước tính và đồng bộ.
• Sóng mang con vô giá trị không dùng cho truyền dẫn, mà sử dụng cho các
dải bảo vệ và các sóng mang DC.
Các sóng mang con tích cực (dữ liệu và hoa tiêu) được nhóm thành các tập con gọi
là các kênh con. Lớp vật lí OFDMA WIMAX hỗ trợ kênh con trong cả DL và UL.
Đơn vị tài nguyên thời gian - tần số nhỏ nhất của phân kênh con là một khe bằn 48
tone dữ liệu (sóng mang con).
Có hai loại hoán vị sóng mang con phân cho kênh con:phân tập và liền kề. Hoán
vị phân tập đưa các sóng mang con giả ngẫu nhiên vào dạng một kênh con. Nó
cung cấp phân tập tần số và trung bình hóa nhiễu giữa các tế bào. Các hoán vị
phân tập bao gồm DL FUSC (sóng mang con được sử dụng hoàn toàn), DL PUSC
(sóng mang con được sử dụng một phần), UL PUSC và các hoán vị không bắt
buộc.

Cấu trúc sóng mang con OFDMA
13
12
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Các thông số S-OFDMA
4.2.1.4. Cấu trúc khung TDD.
PHY 802.16e hỗ trợ TDD và hoạt động FDD song công và bán song công.
TDD thì ưu tiên hơn cho mô hình song công với các lý do sau đây:
• TDD cho phép điều chỉnh tỉ lệ đường lên/đường xuống để hỗ trợ hiệu quả
lưu lượng đường lên/đường xuống không đối xứng, trong khi đó với FDD, đường
lên và đường xuống lúc nào cũng cố định và nhìn chung thì băng thông UL và DL
bằng nhau.
• TDD đảm bảo những đặc quyền kênh để hỗ trợ tốt hơn thích ứng đường,
MIMO và các kĩ thuật anten ưu điểm chống lặp khác.
• Không giống FDD, cái mà yêu cầu một cặp kênh, TDD chỉ yêu cầu một
kênh đơn cho cả đường lên và đường xuống, cung cấp tính mềm dẻo tốt hơn để
thích ứng cấp phát phổ rộng khác nhau.
• Thiết kế máy thu phát vô tuyến cho TDD thì ít phức tạp hơn nên rẻ hơn.
13
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Cấu trúc khung WIMAX OFDMA
Trong một khung, các thông tin điều khiển sau đây được sử dụng để đảm bảo hoạt
động hệ thống bình thường:
 Đoạn mở đầu: đoạn mở đầu được sử dụng cho đồng bộ, là kí hiệu
OFDM đầu tiên của khung.
 Tiêu đề điều khiển khung (FCH): FCH nằm sau đoạn mở đầu. nó
cung cấp thông cấu hình khung giống như độ dài bản tin MAP và kế
hoạch mã hóa và thích hợp việc sử dụng các kênh con.
 DL-MAP và UL-MAP: DL-MAP và UL-MAP cung cấp cấp phát
kênh con và các thông tin điều khiển khác cho tách biệt các khung con

DL và UL.
 Sắp xếp UL: kênh con sắp xếp UL được cấp phát cho trạm di động
(MS) để thực hiện chống lặp thời gian, tần số và điều chỉnh công suất
bằng các yêu cầu băng thông.
 UL CQICH: Kênh UL CQICH được cấp phát cho MS để thông tin
trạng thái kênh hồi tiếp.
 UL ACK: UL ACK được cấp phát cho MS để chấp nhận DL HARQ
hồi tiếp.
4.2.1.5. Các đặc trưng cơ bản của lớp vật lí.
Điều chế thích ứng và mã hóa (AMC), yêu cầu lặp lại tự động nhanh (HARQ) và
hồi tiếp kênh nhanh (CQICH) được giới thiệu với WIMAX di động để tăng mật độ
và công suất cho WIMAX trong các ứng dụng di động.
Hỗ trợ QPSK, 16QAM và 64QAM có tính bắt buộc trong DL của WIMAX di
động. Trong UL, 64QAM là không bắt buộc. Cả mã xoắn (CC) và mã turbo xoắn
14
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
(CTC) với độ dài mã thay đổi và mã hóa lặp được hỗ trợ. Mã turbo khối mã kiểm
tra cờ mật độ thấp (LDPC) được hỗ trợ nhưng hông bắt buộc.
Các điều chế và mã hóa được hỗ trợ
Trạm gốc sắp xếp xác định tốc độ dữ liệu thích hợp (hoặc hiện trạng burst) cho
mỗi burst được cấp phát dựa vào cỡ bộ đệm, điều kiện truyền kênh tại phía thu
Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (CQI) được dùng để cung cấp thông tin trạng
thái kênh có thể được hồi tiếp bởi CQICH gồm có: CINR vật lí, tác động CINR,
lựa chọn mô hình MIMO và lựa chọn kênh con lựa chọn tần số. Với sự thực hiện
TDD, thích ứng đường cũng có thể đem lại ưu điểm của đặc quyền kênh để cung
cấp phạm vi của điều kiện kênh chính xác hơn (giống như sự thăm dò).
Yêu cầu lặp tự động nhanh (HARQ) được hỗ trợ bởi WIMAX di động. HARQ cho
phép sử dụng N kênh giao thức “stop and wait”, cung cấp đáp ứng nhanh với các
lỗi gói và cải thiện mật độ cạnh tế bào. Theo đuổi tính kết hợp và không bắt buộc,
sự thừa lãi (incremental redundancy) được hỗ trợ để cải thiện độ tin cậy của truyền

lại. Một kênh ACK riêng cũng được cung cấp trong đường xuống cho tín hiệu
HARQ ACK/NACK.
Hoạt động HARQ đa kênh cũng được hỗ trợ. ARQ dừng và đợi đa kênh với một
số nhỏ kênh là một giao thức đơn giản hiệu quả để giảm yêu cầu bộ nhớ cho
HARQ và dừng. WIMAX cung cấp tín hiệu để cho phép hoạt động không đồng bộ
hoàn toàn. Hoạt động không đồng bộ cho phép trễ khác nhau giữa các truyền lại,
đưa ra độ tin cậy hơn để sắp xếp tại giá trị của cộng phần đầu (overhead) cho mỗi
cấp phát truyền lại. HARQ kết hợp cùng với CQICH và AMC cung cấp thích ứng
đường mạnh hơn trong môi trường di động tại tốc độ của xe ô tô khoảng 120
km/h.
15
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
4.2.1.6. So sánh OFDM và OFDMA.
WIMAX fixed áp dụng công nghệ OFDM
WIMAX theo chuẩn 802.16eáp dụng công nghệ OFDMA
Hai công nghệ này có vài sự khác biệt như sau:
• Công nghệ OFDMA cũng áp dụng cách chia băng to thành các băng con
trực giao giống như OFDM, tuy nhiên ở OFDMA, các sóng mang con này
được nhóm lại thành các nhóm, mỗi nhóm sẽ được gán cho một người dùng
khác nhau. Ngoài các sóng mang dữ liệu và bảo vệ, trong OFDMA còn có
các sóng mang đánh dấu (Pilot Carriers) nhằm phục vụ cho việc đồng bộ.
• Trong OFDM chỉ một người dùng hoạt động trong một khe thời gian, tuy
nhiên, trong OFDMA, nhiều người dùng có thể cùng hoạt động trong một
khe thời gian. Do đó, nếu chỉ có một người dùng trong khe thời gian, toàn
bộ công suất sẽ được dồn lại cho người dùng này. Điều này mang lại độ lợi
15dB so với OFDM.
• Trong OFDMA nhiều người dùng có thể chia sẻ một khe thời gian nên việc
quản lí phổ tần số và công suất phát linh hoạt hơn
16
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7

Với WIMAX áp dụng công nghệ OFDM, nên chỉ sử dụng phương thức truy
nhập FDD, trong khi với công nghệ OFDMA, sẽ sử dụng được phương thức truy
nhập TDD.
Hai phương thức này có những đặc điểm như sau:
• FDD yêu cầu đường lên và đường xuống là hai tần số khác nhau, do đó
không tiết kiệm dải tần.
• TDD thì cả đường lên và đường xuống đều dùng cùng một tấn số, chỉ
nhau về khe thời gian truy nhập, do đó tiết kiệm được dải tần.
17
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
• FDD thì tốc độ đường lên và đường xuống luôn bằng nhau, trong khi TDD
thì có thể điều chỉnh được giữa tốc độ đường lên và đường xuống.
4.2.2. Chất lượng dịch vụ QoS
4.2.2.1. Chất lượng dịch vụ
Với đường vô tuyến nhanh, công suất đường lên/đường xuống không đối
xứng, tính chất tài nguyên nhiều và một kĩ thuật cấp phát tài nguyên tin cậy,
WIMAX di động có thể phù hợp các yêu cầu QoS cho một rải rộng của các dịch
vụ dữ liệu và các ứng dụng.
Trong lớp MAC WIMAX di động, QoS được cung cấp qua các luồng dịch vụ .
Hỗ trợ QoS WIMAX di động
Có một luồng theo một hướng duy nhất của các gói được cung cấp với thiết lập
các thông số QoS. Trước đây cung cấp một loại dịch vụ dữ liệu, trạm gốc và đầu
cuối người sử dụng đầu tiên thiết lập một đường logic theo một hướng duy nhất
giữa các MAC ngang cấp được gọi là kết nối. Sau đó MAC ngoài cùng kết hợp
các gói đi ngang qua giao diện MAC thành một luồng dịch vụ, rồi được chuyển
qua kết nối. Các thông số QoS kết hợp với luồng dịch vụ định nghĩa bậc truyền
dẫn và lập lịch trên giao diện vô tuyến. Vì vậy QoS hướng kết nối có thể cung cấp
điều khiển chính xác qua giao diện vô tuyến. Khi đó giao diện vô tuyến thường là
bottleneck, QoS hướng kết nối có thể cho phép hiệu quả điều khiển QoS đầu cuối -
đầu cuối. Các thông số luồng dịch vụ có thể được điều khiển động qua các bản tin

MAC để điều chỉnh các yêu cầu dịch vụ động. Luồng dịch vụ trên cơ sở kĩ thuật
QoS được ứng dụng cho cả DL và UL để cung cấp cải thiện QoS trong cả hai
hướng. WIMAX di động hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ dữ liệu và các ứng dụng
với các yêu cầu QoS thay đổi. Tất cả được tổng kết.
18
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Chất lượng dịch vụ và ứng dụng WIMAX di động

4.2.2.2. MAC
Lớp MAC dựa vào chuẩn DOCSIS chứng minh thời gian và có thể hỗ trợ
lưu lượng dữ liệu bùng nổ với yêu cầu tốc độ đỉnh cao trong khi đó, đồng thời hỗ
trợ sắp xếp video và lưu lượng thoại lacenty-sensitive qua cùng kênh. Cấp phát tài
nguyên tới một đầu cuối bởi sắp xếp MAC có thể thay đổi từ một khe thời gian
đơn thành toàn bộ khung, vì vậy cung cấp một dải động rất rộng của thông lượng
tới người sử dụng đầu cuối đặc biệt tại các thời gian nhất định.
19
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
Dịch vụ lập lịch MAC
Dịch vụ lập lịch MAC WIMAX di động được thiết kế để truyền hiệu quả
các dịch vụ băng rộng bao gồm thoại, dữ liệu và video qua kênh không dây băng
rộng thời gian biến đổi. Dịch vụ lập lịch MAC có các đặc điểm sau đây :
•Lập lịch dữ liệu nhanh: Lập lịch MAC phải cấp phát hiệu quả tài nguyên
sẵn có trong đáp ứng lưu lượng dữ liệu bùng nổ và các điều kiện kênh thời gian
thay đổi. Lập lịch được định vị tại mỗi trạm gốc để cho phép đáp ứng nhanh với
các yêu cầu lưu lượng và các điều kiện kênh. Các gói dữ liệu được kết hợp thành
các luồng dịch vụ với định nghĩa các thông số QoS trong lớp MAC, vì vậy lập lịch
có thể xác định chính xác bậc truyền dẫn gói qua giao diện vô tuyến. Kênh
CQICH cung cấp thông tin hồi tiếp kênh nhanh để cho phép lập lịch để lựa chọn
điều chế và mã hóa thích hợp cho mỗi cấp phát.
•Lập lịch cho cả UL và DL: dịch vụ lập lịch được cung cấp cho cả lưu

lượng UL và DL. Lập lịch MAC hợp lí để thực hiện cấp phát tài nguyên hiệu quả
và cung cấp QoS mong muốn trong UL, UL phải hồi tiếp chính xác và thông tin
thời gian như các điều kiện lưu lượng và các yêu cầu QoS. Các kĩ thuật yêu cầu
băng thông đa đường xuống, giống như yêu cầu băng thông qua kênh sắp xếp, yêu
cầu đội và bầu cử được thiết kế để hỗ trợ các yêu cầu băng thông UL. Luồng dịch
vụ UL định nghĩa kĩ thuật hồi tiếp cho mỗi kết nối đường xuống để đảm bảo dự
báo hoạt động lập lịch UL. Hơn nữa, với các kênh con UL trực giao, không có
nhiễu liên tế bào. Lập lịch UL có thể cấp phát tài nguyên hiệu quả hơn và ép buộc
QoS tốt hơn.
Loại QoS Ứng dụng Đặc điểm QoS
UGS (Dịch vụ trợ cấp tự
nguyện)
VoIP
• Tốc độ duy trì lớn nhất
• Dung sai trễ lớn nhất
• Dung sai trượt
rtPS (Dịch vụ bầu cử thời
gian thực)
Dòng Audio hoặc Video
• Tốc độ dành riêng nhỏ
nhất
• Tốc độ duy trì lớn nhất
• Dung sai trễ lớn nhất
• Ưu tiên lưu lượng
20
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
ErtPS (Dịch vụ bầu cử thời
gian thực mở rộng)
Thoại với tách sóng tích
cực (VoIP)

• Tốc độ dành riêng nhỏ
nhất
• Tốc độ duy trì lớn nhất
• Dung sai trễ lớn nhất
• Dung sai trượt
• Ưu tiên lưu lượng
nrtPS (Dịch vụ bầu cử
không thực)
Giao thức chuyển đổi file
(FTP)
• Tốc độ dành riêng nhỏ
nhất
• Tốc độ duy trì lớn nhất
• Ưu tiên lưu lượng
BE (Dịch vụ nỗ lực tốt
nhất)
Chuyển đổi dữ liệu,
duyệt Web. v.v
• Tốc độ duy trì lớn nhất
• Ưu tiên lưu lượng
Chất lượng dịch vụ và ứng dụng WIMAX di động
• Cấp phát tài nguyên động: MAC hỗ trợ cấp phát tài nguyên thời gian -
tần số cho cả UL và DL trên cơ sở từng khung. Cấp phát tài nguyên được truyền
trong các bản tin MAC tại điểm bắt đầu mỗi khung. Vì vậy, cấp phát tài nguyên có
thể được thay đổi trên từng khung trong đáp ứng lưu lượng và điều kiện kênh.
Thêm nữa, lượng tài nguyên trong mỗi cấp phát có thể trải rộng từ một khe đến
toàn bộ khung. Cấp phát tài nguyên tốt và nhanh cho phép QoS mong ước cho lưu
lượng dữ liệu.
• QoS định hướng: lập lịch MAC điều khiển truyền dữ liệu trên cơ sở từng
kết nối. Mỗi kết nối được kết hợp với một dịch vụ dữ liệu đơn với một thiết lập

các thông số QoS để xác định hoạt động bề ngoài của nó. Với khả năng cấp phát
động tài nguyên trong cả UL và DL, lập lịch có thể cung cấp QoS mong muốn cho
cả lưu lượng UL và DL. Một cách đặc biệt với lập lịch đường xuống –Tài nguyên
đường xuống thì được cấp phát hiệu quả hơn, hiệu suất có thể đoán được hơn và
QoS được ép buộc tốt hơn.
Lập lịch lựa chọn tần số: lập lịch có thể vận hành trong các loại khác nhau của
kênh con. Với các kênh con tần số thay đổi khác nhau giống như hoán vị PUSC,
trong đó các sóng mang con trong các kênh con được phân bố giả ngẫu nhiên qua
băng thông, các kênh con có chất lượng như nhau. lập lich tần số thay đổi khác
nhau có thể hỗ trợ một QoS với tính chất tốt hơn và độ tin cậy khi lập lịch tài
nguyên thời gian-tần số. Với hoán vị liền kề giống như hoán vị AMC, các kênh
21
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
con phải trải qua sự suy hao khác nhau. Lập lịch lựa chọn tần số có thể cấp phát
các người sử dụng di động tương ứng với các kênh con của họ. Lập lịch lựa chọn
tần số có thể làm tăng công suất hệ thống với sự tăng ở mức độ vừa phải trong đầu
(overhead) CQI trong UL.
4.2.2.3. Quản lý
Quản lý di động là bộ phận quan trọng của kết nối wimax.
Quản lý công suất
WIMAX di động hỗ trợ hai mô hình cho vận hành công suất hiệu quả - mô hình
Sleep và mô hình Idle. Mô hình Sleep là một trạng thái trong đó MS kiểm soát các
chu kì đàm phán lại của sự không có mặt ở giao diện vô tuyến trạm gốc. Mô hình
Sleep được dự định để giảm đến mức tối thiểu công suất MS thông thường và
giảm đến mức tối thiểu tài nguyên giao diện vô tuyến trạm gốc serving. Mô hình
Sleep cũng cung cấp độ tin cậy cho MS để quét các trạm gốc khác để thu thập
thông tin để giúp đỡ chuyển giao trong suốt mô hình Sleep.
Mô hình Idle cung cấp một kĩ thuật cho MS để trở nên có hiệu lực một cách định
kì cho bản tin lưu lượng quảng bá DL không có sự đăng kí tại một trạm gốc đặc
biệt như MS đi ngang qua một môi trường liên kết vô tuyến cư trú bởi đa trạm

gốc. Mô hình Idle giúp ích cho MS bằng cách đưa ra các yêu cầu cho chuyển
mạng và các hoạt động thông thường khác và giúp ích cho mạng và trạm gốc bằng
cách loại trừ giao diện vô tuyến và lưu lượng chuyển giao mạng từ các MS không
hoạt động trong khi đó vẫn cung cấp một phương pháp đơn giản và hợp lí (thứ tự
trang) để báo cho MS về sắp xảy ra lưu lượng DL.
Chuyển giao
Có ba phương pháp chuyển giao được hỗ trợ trong chuẩn 802.16e - chuyển giao
cứng (HHO), chuyển mạch trạm gốc nhanh (FBSS), và chuyển giao đa dạng
macro (MDHO). Trong đó, HHO là bắt buộc còn FBSS và MDHO là hai mô hình
tự chọn.
Khi FBSS được hỗ trợ, MS và BS duy trì một danh sách các BS bao gồm
trong FBSS cùng với MS. Thiết lập này được gọi là một thiết lập tích cực. Trong
FBSS, MS giám sát liên tục các trạm gốc trong thiết lập tích cực. Giữa các BS
trong thiết lập tích cực, một BS neo được định nghĩa. Khi hoạt động trong FBSS,
MS chỉ liên lạc với BS neo bằng các bản tin đường lên và đường xuống bao gồm
các kết nối lưu lượng và quản lý. Sự chuyển tiếp từ một BS neo tới cái khác (ví dụ:
BS chuyển mạch) được thực hiện không có sự viện trợ của các bản tin tín hiệu HO
rõ ràng. Thủ tục cập nhật neo được cho phép bởi độ dài của tín hiệu thông tin của
BS serving qua kênh CQI. Một chuyển giao FBSS bắt đầu với một quyết định bởi
một MS để thu hoặc phát dữ liệu từ BS neo phải thay đổi trong thiết lập tích cực.
MS quét các BS hàng xóm và lựa chọn cái nào được cho là phù hợp trong một
phiên thiết lập tích cực. MS báo cáo lựa chọn các BS và thủ tục cập nhật thiết lập
tích cực được thực hiện bởi BS và MS. MS giám sát liên tục độ dài tín hiệu của
các BS trong thiết lập tích cực và lựa chọn một BS từ thiết lập BS neo. MS báo
cáo lựa chọn BS trên CQICH hoặc MS khởi đầu bản tin yêu cầu HO. Một yêu cầu
22
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
quan trọng của FBSS là dữ liệu được phát cùng một lúc tới tất cả các bộ phận của
một thiết lập tích cực của các BS có thể phục vụ MS.
Với các MS và BS được hỗ trợ MDHO, MS và BS duy trì một thiết lập tích cực

của các BS bao gồm trong MDHO với MS. Giữa các BS trong thiết lập tích cực,
một BS neo được định nghĩa. Mô hình chuẩn của hoạt động quy vào một trường
hợp riêng biệt của MDHO với thiết lập tích cực gồm có một BS đơn. Khi hoạt
động trong MDHO, MS liên lạc với tất cả các BS trong thiết lập tích cực của các
bản tin đơn hướng đường lên và đường xuống và lưu lượng. Một MDHO bắt đầu
khi một MS quyết định để thu hoặc phát bản tin đơn hướng và lưu lượng từ nhiều
BS trong khoảng thời gian giống nhau. Với MDHO đường lên, hai hoặc nhiều hơn
BS cung cấp truyền dẫn đồng bộ của dữ liệu đường lên MS như kết hợp đa dạng
được thực hiện tại MS. Với MDHO đường xuống, truyền dẫn từ MS được thu bởi
nhiều BS trong đó lựa chọn đa dạng của thông tin thu được thực hiện.
4.2.2.4. Bảo mật
WIMAX di động hỗ trợ tốt nhất trong lớp đặc trưng an ninh bởi chọn các
công nghệ tốt nhất sẵn có hiện nay. Thực sự hỗ trợ cho nhận dạng thiết bị/người
sử dụng lẫn nhau, giao thức quản lý khóa tin cậy, mật hóa lưu lượng chắc chắn,
bảo vệ bản tin mặt phẳng quản lý và điều khiển và giao thức an ninh cho các
chuyển giao nhanh.
Các phần thông thường của đặc trưng an ninh là:
•Giao thức quản lý khóa: giao thức quản lý khóa và mật mã riêng phiên
bản 2 (PKMv2) là cơ sở của an ninh WIMAX di động được định nghĩa
trong 802.16e. Giao thức này quản lý an ninh MAC sử dụng các bản tin
PKM-REQ/RSP. Nhận dạng PKM EAP, điều khiển mật hóa lưu lượng, trao
đổi khóa chuyển giao và tất cả các bản tin an ninh đa hướng/quảng bá được
dựa vào giao thức này.
• Nhận dạng thiết bị/người sử dụng: WIMAX di động hỗ trợ nhận dạng
người sử dụng và thiết bị sử dụng giao thức IETF EAP bằng cách hỗ trợ
cho phẩm chất dựa vào cơ sở SIM, cơ sở USIM hoặc chứng nhận số hoặc
cơ sở username/password. Tương ứng với EAP-SIM, EAP-AKA, EAP-TLS
hoặc phương pháp nhận dạng EAP-MSCHAPv2 được hỗ trợ qua giao thức
EAP. Phương pháp chuyển khóa chỉ được giao thức EAP hỗ trợ.
• Mật hóa lưu lượng: AES-CCM là mật mã được sử dụng để bảo vệ tất cả

dữ liệu người sử dụng trên giao diện MAC WIMAX di động. Các khóa
được sử dụng để tạo mật mã được sinh ra từ nhận dạng EAP. Một cơ cấu
trạng thái mật hóa lưu lượng có một cơ cấu nạp lại khóa chu kì (TEK) cho
phép duy trì liên tục trạng thái chuyển tiếp của các khóa để cải thiện sự bảo
vệ.
23
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
• Bảo vệ bản tin điều khiển: dữ liệu điều khiển được bảo vệ bằng sử dụng
AES dựa vào CMAC, hoặc MD5 dựa vào kế hoạch HMAC.
Hỗ trợ chuyển giao nhanh: Một kế hoạch bắt tay ba bước được hỗ trợ bởi
WIMAX di động để tối ưu cơ cấu nhận dạng lại cho mục đích chuyển giao nhanh.
Cơ cấu này cũng có ích để ngăn chặn man-in-the-middle-attacks
4.3. Ưu việt so với wimax cố định
4.3.1. Công nghệ anten thông minh.
Đặc thù công nghệ anten thông minh gồm có vector phức hoặc ma trận hoạt
động trên các tín hiệu nhờ có nhiều anten. OFDMA cho phép vận hành anten
thông minh được thực hiện trên các sóng mang con vector phẳng. Cân bằng phức
không được yêu cầu để bồi thường pha đinh lựa chọn tần số. Vì vậy OFDMA là
thích hợp để hỗ trợ công nghệ anten thông minh. Thực tế, MIMO-
OFDM/OFDMA được mong đợi như là nền tảng cho các hệ thống thông tin băng
rộng thế hệ tiếp theo. WIMAX di động hỗ trợ toàn bộ dải công nghệ anten thông
minh để tăng hiệu suất hệ thống.
4.3.2. Dùng lại tần số phân đoạn
WIMAX di động hỗ trợ dùng lại tần số của 1, ví dụ tất cả tế bào/sector hoạt
động trên kênh tần số giống nhau để cực đại hóa hiệu quả phổ tần. Tuy nhiên, vì
nhiễu kênh nặng (CCI) trong sự triển khai dùng lại tần số của 1, các người sử dụng
tại cạnh tế bào phải chụi đựng sự giảm chất lượng kết nối. Với WIMAX di động,
các người sử dụng hoạt động trên các kênh con, cái mà chỉ chiếm một phần nhỏ
băng tần kênh; Vấn đề nhiễu cạch tế bào có thể dễ dàng đề địa chỉ bằng cách cấu
hình thích hợp kênh con thông thường không sử dụng đến mặt phẳng tần số truyền

thống.
Trong WIMAX di động, dùng lại kênh con linh hoạt được làm dễ dàng bởi
sự phân đoạn kênh con và hoán vị vùng. Một phân đoạn là một sự chia nhỏ ra của
các kênh con OFDMA sẵn có (một phân đoạn phải bao gồm tất cả các kênh con).
Một phân đoạn được sử dụng để triển khai một trường hợp đơn của MAC.
4.3.3. Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS)
Dịch vụ đa hướng và quảng bá (MBS) được hỗ trợ bởi WIMAX di động kết hợp
các đặc điểm tốt nhất của DVB-H, MediaFLO và 3GPP E-UTRA và thoả mãn các
yêu cầu sau đây:
• Tốc độ dữ liệu và mật độ sử dụng một mạng tần số đơn (SFN) cao.
• Cấp phát linh hoạt các tài nguyên vô tuyến.
• Sự tiêu thụ công suất MS thấp.
• Hỗ trợ khuôn dữ liệu trong các dòng audio và video.
• Thời gian chuyển mạch kênh thấp.
24
Đề tài: Công nghệ WiMax Nhóm 7
5. So sánh Wimax với các công nghệ không dây đặc điểm tương tự Wimax
5.1. Wimax và WLAN
Không giống như WLAN, WIMAX cung cấp lớp điều khiển truy nhập môi
trường (MAC) sử dụng kĩ thuật yêu cầu - cấp phát là căn cứ để trao đổi dữ liệu.
Đặc điểm này cho phép khai thác các tài nguyên vô tuyến tốt hơn, cụ thể với các
anten thông minh, và quản lý độc lập lưu lượng của mỗi người dùng.
Đặc điểm này làm đơn giản việc hỗ trợ các ứng dụng thoại và thời gian thực.
Một trong những hạn chế để triển khai rộng rãi WLAN là đặc điểm kém an
ninh của các phát hành đầu tiên. WIMAX đề xuất đủ các đặc điểm an ninh để đảm
bảo trao đổi dữ liệu an toàn:
• Nhận thực đầu cuối bằng cách trao đổi các chứng nhận để ngăn ngừa các
thiết bị giả danh.
• Nhận thực người dùng bằng cách sử dụng giao thức nhận thực có thể mở
rộng (EAP).

• Mã hóa dữ liệu bằng cách sử dụng chuẩn mã hóa dữ liệu (DES) hoặc chuẩn
mã hóa tiên tiến (AES), cả hai chuẩn này đều mạnh hơn nhiều sự riêng biệt đương
lượng vô tuyến được sử dụng lúc đầu bởi WLAN. Hơn nữa, mỗi dịch vụ được mã
hóa có sự kết hợp an ninh riêng của nó và các khóa riêng.
5.2. Wimax và Wifi
WIMAX có cùng một nguyên lý hoạt động với WiFi – nó gửi dữ liệu từ một
máy tính tới một máy tính khác qua các tín hiệu vô tuyến. Một máy tính (máy tính
để bàn hoặc máy tính xách tay) được trang bị WIMAX sẽ gửi dữ liệu từ trạm phát
WIMAX, hầu như sử dụng các khóa dữ liệu được mã hóa để ngăn chặn những
người dùng không được nhận thực truy cập trộm.
Kết nối WiFi nhanh nhất có thể truyền lên tới 54 megabit trên giây trong các
điều kiện tối ưu. WIMAX có thể truyền lên tới 70 megabit trên giây. Thậm chí khi
mà 70 megabit bị tách ra giữa vài chục công ty và hàng trăm gia đình người dùng,
ít nhất nó sẽ cung cấp tốc độ tương đương với tốc độ truyền của modem cáp cho
mỗi người dùng.
Sự khác nhau lớn nhất không phải là tốc độ mà là khoảng cách. WIMAX
vượt xa WiFi khoảng vài dặm. Cự ly của WiFi là khoảng 100 fit (30m). WIMAX
che phủ trong bán kính 30 dặm (50km) với truy cập vô tuyến. Cự ly tăng là do các
tần số được sử dụng và công suất của máy phát. Tất nhiên, tại khoảng cách đó, địa
hình, thời tiết và các toà nhà lớn sẽ tác động làm giảm cự ly lớn nhất trong một số
tình huống, nhưng nó vẫn có khả năng phủ các vùng đất rộng lớn.
WIMAX không được thiết kế để mâu thuẫn với WiFi, mà để cùng tồn tại với
WiFi. Vùng phủ của WIMAX được đo theo km
2
, trong khi vùng phủ của WiFi
được đo theo m
2
. Chuẩn WIMAX gốc (IEEE 802.16) đề xuất việc sử dụng phổ tần
25