Nghiên cứu tổng quan về WIMAX và ứng dụng của OFDM trong công nghệ mới này

Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU----------------------------2
.2.1. KHÁI NIỆM--------------------------------------------------------------4
.2.2. ĐẶC ĐIỂM----------------------------------------------------------------4
.2.3. CÁC CHUẨN WiMAX-------------------------------------------------6
.2.3.1. CHUẨN IEEE 802.16 - 2001---------------------------------------6
.2.3.2. CHUẨN IEEE 802.16a----------------------------------------------7
.2.3.3. CHUẨN IEEE 802.16 - 2004---------------------------------------7
.2.3.4. CHUẨN IEEE 802.16e----------------------------------------------7
.2.4. PHỔ WiMAX ------------------------------------------------------------8
.2.4.1. BĂNG TẦN ĐĂNG KÝ--------------------------------------------8
.2.4.2. BĂNG TẦN KHÔNG ĐĂNG KÝ 5GHz------------------------8
.2.5. TRUYỀN SÓNG---------------------------------------------------------9
.2.5.1. ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI----------------------------------------10
.2.5.2. CÔNG NGHỆ SỬA LỖI------------------------------------------11
.2.5.3. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT-------------------------------------11
.2.5.4. CÁC CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN TIÊN TIẾN-----------------11
.2.6. THỊ TRƯỜNG CHO WiMAX----------------------------------------14
.2.7. CÁC ỨNG DỤNG -----------------------------------------------------14
.2.7.1. CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG------------------------------------14
.2.7.2. CÁC ỨNG DỤNG--------------------------------------------------15
.2.7.3. CPE WiMAX--------------------------------------------------------16
.3.3. MÔ HÌNH THAM CHIẾU--------------------------------------------17
.3.4. LỚP MAC(media access control)------------------------------------18
.3.4.1. LỚP CON HỘI TỤ MAC-----------------------------------------18
.3.4.2. LỚP CON PHẦN CHUNG MAC.-------------------------------18
.3.5. LỚP PHY-----------------------------------------------------------------27
.3.5.1. ĐẶC TẢ WirelessMAN-SC PHY--------------------------------27
.3.5.2. ĐẶC TẢ WirelessMAN-SCa PHY------------------------------28
.3.5.3. ĐẶC TẢ WirelessMAN-OFDM PHY---------------------------28

.3.5.4. Đặc tả WirelessMAN- OFDMA PHY--------------------------32
OPIC_ĐT5_K49 1
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gin day, gain công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng nổ
của nền công nghiệp mạng không dây. Khả năng liên lạc không dây đã gần như tất yếu
trong các thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số
khác. Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng triển khai
nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm.
Xu hướng kết nối không dây/vô tuyến ngày càng trở nên phổ cập trong kết nối
mạng máy tính. Với chiều hướng giá thành của máy tính xách tay ngày càng giảm và nhu
cầu truy nhập Internet ngày càng tăng, tại các nước phát triển các dịch vụ truy nhập
Internet không dây đã trở nên phổ cập, bạn có thể ngồi trong tiền sảnh của một khách sạn
và truy nhập Internet từ máy tính xách tay của mình một cách dễ dàng thông qua kết nối
không dây và công nghệ dịch chuyển địa chỉ IP. Công nghệ hiện tại đã đem đến
Bluetooth kết nối không dây, Wi-Fi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động...
Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối không dây hiện nay còn hạn chế và chưa
thật sự liên thông với nhau. Vấn đề chính với truy nhập WiFi đó là các hotspot thì rất
nhỏ, vì vậy phủ sóng rải rác. Cần có một hệ thống không dây mà cung cấp tốc độ băng
rộng cao khả năng phủ sóng lớn hơn. Đó chính là WiMAX(Worldwide Interoperability
Microwave Access). Nó cũng được biết đến như là IEEE 802.16. WiMAX là một công
nghệ dựa trên nền tảng một chuẩn tiến hóa cho mạng không dây điểm- đa điểm. Là giải
pháp cho mạng đô thị không dây băng rộng với phạm vi phủ sóng tới 50km và tốc độ bit
lên tới 75Mbps với kênh 20MHz, bán kính cell từ 2-9km.
Chuẩn được thiết kế mới hoàn toàn với mục tiêu cung cấp những trục kết nối trực
tiếp trong mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông tương đương
cáp, DSL, trục T1 phổ biến hiện nay. Công nghệ WiMax đang là xu hướng mới cho các
tiêu chuẩn giao diện vô tuyến trong việc truy nhập không dây băng thông rộng cho cả
thiết bị cố định, xách tay và di động. Chất lượng dịch vụ được thiết lập cho từng kết nối,
an ninh tốt, hỗ trợ multicast cũng như di động, sử dụng cả phổ tần cấp phép và không

được cấp phép. WiMax thực sự đang được các nhà cung cấp dịch vụ cũng như các nhà
sản xuất quan tâm.
WiMax được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ ghép kênh chia theo tần số
OPIC_ĐT5_K49 2
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
trực giao. Lợi ích của WiMax là khả năng ghép kênh cao, vì thế các nhà cung cấp dịch vụ
có thể dễ dàng cung cấp cho khách hàng dịch vụ truy nhập không dây. Khả năng họat
động NLOS.
Nhóm sẽ đi sâu vào nghiên cứu tổng quan về WIMAX và ứng dụng của OFDM
trong công nghệ mới này.
Phân chia công việc
1. Hoàng Ngọc Tuấn : Chương 1
2. Nguyễn Mạnh Đức : Tìm hiểu lớp PHY(chương 2)
3. Ngô Tuấn Anh : Tìm hiểu lớp MAC(chương 2)
4. Trần Công Thành : Chương 3
5. Dương Công Thái : Mô phỏng
OPIC_ĐT5_K49 3
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Chương 2
.2.1. KHÁI NIỆM
WiMAX là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu
chuẩn IEEE 802.16. Công nghệ WiMAX cung cấp phạm vi và băng thông lớn hơn họ các
chuẩn Wi-Fi và cung cấp một sự thay thế không dây cho backhaul có dây và những triển
khai last mile mà sử dụng các modem cáp, các công nghệ DSL, các hệ thống T-x/E-x, và
các công nghệ OC-x.
WiMAX là một chuẩn không dây đang phát triển rất nhanh, hứa hẹn tạo ra khả năng
kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho cả mạng cố định lẫn mạng không dây di động,
phạm vi phủ sóng được mở rộng.
.2.2. ĐẶC ĐIỂM
WiMAX đã được thiết kế để chú trọng vào những thách thức gắn với các loại

triển khai truy nhập có dây truyền thống như:
 Bachhaul. Sử dụng các anten điểm – điểm để nối nhiều hotspot với nhau và đến
các trạm gốc qua những khoảng các dài (đường kết nối giữa điểm truy nhập WLAN và
mạng băng rộng cố định).
 Last mile. Sử dụng các anten điểm – đa điểm để nối các thuê bao thuộc nhà riêng
hoặc doanh nghiệp tới trạm gốc.
WiMAX đã được phát triển với nhiều mục tiêu quan tâm như:
OPIC_ĐT5_K49 4
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
 Cấu trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ các cấu trúc hệ thống bao gồm điểm – đa
điểm, công nghệ mesh và phủ sóng khắp mọi nơi. MAC (điều khiển truy nhập phương
tiện truyền dẫn) hỗ trợ điểm – đa điểm và dịch vụ rộng khắp bởi lập lịch một khe thời
gian cho mỗi SS (trạm thuê bao). Nếu có duy nhất một SS trong mạng, BS (trạm gốc) sẽ
liên lạc với SS trên cơ sở điểm – điểm. Một BS trong một cấu hình điểm – điểm có thể sử
dụng anten chùm hẹp hơn để bao phủ các khoảng cách xa hơn.
 Chất lượng dịch vụ QoS: WiMAX có thể được tối ưu động đối với hỗn hợp lưu
lượng sẽ được mang. Có 4 loại dịch vụ được hỗ trợ: dịch vụ cấp phát tự nguyện (UGS),
dịch vụ hỏi vòng thời gian thực (rtPS), dịch vụ hỏi vòng không thời gian thực (nrtPS), nỗ
lực tốt nhất (BE).iMX
 Triển khai nhanh: So sánh với triển khai các giải pháp có dây, WiMAX yêu cầu ít
hoặc không có bất cứ sự xây dựng thiết lập bên ngoài. Ví dụ, đào hố để tạo rãnh các
đường cáp thì không yêu cầu. Các nhà vận hành mà đã có được các đăng ký để sử dụng
một trong các dải tần đăng ký, hoặc dự kiến sử dụng một trong các dải tần không đăng
ký, không cần đệ trình các ứng dụng hơn nữa cho chính phủ.
 Dịch vụ đa mức: Cách thức nơi mà QoS được phân phát nói chung dựa vào sự
thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng.
Chi tiết hơn, một nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các SLA khác nhau tới các thuê
bao khác nhau, thậm chí tới những người dùng khác nhau sử dụng cùng SS. Cung cấp
truy nhập băng rộng cố định trong những khu vực đô thị và ngoại ô, nơi chất lượng cáp
đồng thì kém hoặc đưa vào khó khăn, khắc phục thiết bị số trong những vùng mật độ thấp

nơi mà các nhân tố công nghệ và kinh tế thực hiện phát triển băng rộng rất thách thức.
 Tính tương thích: WiMAX dựa vào quốc tế, các chuẩn không có tính chất rõ rệt
nhà cung cấp, tạo ra sự dễ dàng đối với người dùng cuối cùng để truyền tải và sử dụng SS
của họ ở các vị trí khác nhau, hoặc với các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Tính tương
thích bảo vệ sự đầu tư của một nhà vận hành ban đầu vì nó có thể chọn lựa thiết bị từ các
nhà đại lý thiết bị, và nó sẽ tiếp tục đưa chi phí thiết bị xuống khi có một sự chấp nhận đa
số.
 Di động: IEEE 802.16e bổ sung thêm các đặc điểm chính hỗ trợ khả năng di động.
Những cải tiến lớp vật lý OFDM (ghép kênh phân chia tần số trực giao) và OFDMA (đa
truy nhập phân chia tần số trực giao) để hỗ trợ các thiết bị và các dịch vụ trong một môi
trường di động. Những cải tiến này, bao gồm OFDMA mở rộng được, MIMO (nhiều đầu
ra nhiều đầu vào), và hỗ trợ đối với chế độ idle/sleep và hand – off, sẽ cho phép khả năng
di động đầy đủ ở tốc độ tới 160 km/h. Mạng WiMax di động cho phép người sử dụng có
thể truy cập Internet không dây băng thông rộng tại bất cứ trong thành phố nào.
 Lợi nhuận: WiMAX dựa vào một chuẩn quốc tế mở. Sự chấp nhận đa số của
chuẩn, và sử dụng chi phí thấp, các chip được sản xuất hàng loạt, sẽ đưa chi phí giảm đột
ngột, và giá cạnh tranh xảy ra sẽ cung cấp sự tiết kiệm chi phí đáng kể cho các nhà cung
cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng. Môi trường không dây được sử dụng bởi
OPIC_ĐT5_K49 5
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
WiMAX cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phá vỡ những chi phí gắn với triển khai có
dây, như thời gian và công sức.
 Hoạt động NLOS: Khả năng họat động của mạng WiMAX mà không đòi hỏi tầm
nhìn thắng giữa BS và SS. Khả năng này của nó giúp các sản phẩm WiMAX phân phát
dải thông rộng trong một môi trường NLOS.
 Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ trợ động nhiều mức điều chế, bao gồm BPSK,
QPSK, 16QAM, 64QAM. Khi yêu cầu với bộ khuếch đại công suất cao và hoạt động với
điều chế mức thấp (ví dụ BPSK hoặc QPSK). Các hệ thống WiMAX có thể phủ sóng một
vùng địa lý rộng khi đường truyền giữa BS và SS không bị cản trở. Mở rộng phạm vi bị
giới hạn hiện tại của WLAN công cộng (hotspot) đến phạm vi rộng (hotzone) – cùng

công nghệ thì có thể sử dụng ở nhà và di chuyển. Ở những điều kiện tốt nhất có thể đạt
được phạm vi phủ sóng 50 km với tốc độ dữ liệu bị hạ thấp (một vài Mbit/s), phạm vi
phủ sóng điển hình là gần 5 km với CPE (NLOS) trong nhà và gần 15km với một CPE
được nối với một anten bên ngoài (LOS).
 Dung lượng cao: Có thể đạt được dung lượng 75 Mbit/s cho các trạm gốc với một
kênh 20 MHz trong các điều kiện truyền sóng tốt nhất.
 Tính mở rộng. Chuẩn 802.16 -2004 hỗ trợ các dải thông kênh tần số vô tuyến (RF)
mềm dẻo và sử dụng lại các kênh tần số này như là một cách để tăng dung lượng mạng.
Chuẩn cũng định rõ hỗ trợ đối với TPC (điều khiển công suất phát) và các phép đo chất
lượng kênh như các công cụ thêm vào để hỗ trợ sử dụng phổ hiệu quả. Chuẩn đã được
thiết kế để đạt tỷ lệ lên tới hàng trăm thậm chí hàng nghìn người sử dụng trong một kênh
RF. Các nhà vận hành có thể cấp phát lại phổ qua hình quạt như số thuê bao gia tăng. Hỗ
trợ nhiều kênh cho phép các nhà chế tạo thiết bị cung cấp một phương tiện để chú trọng
vào phạm vi sử dụng phổ và những quy định cấp phát được nói rõ bởi các nhà vận hành
trong các thị trường quốc tế thay đổi khác nhau.
 Bảo mật: Bằng cách mật hóa các liên kết vô tuyến giữa BS và SS, sử dụng chuẩn
mật hóa tiên tiến AES ở chế độ CCM, đảm bảo sự toàn vẹn của dữ liệu trao đổi qua giao
diện vô tuyến. Cung cấp cho các nhà vận hành với sự bảo vệ mạnh chống lại những hành
vi đánh cắp dịch vụ.e
.2.3. CÁC CHUẨN WiMAX
.2.3.1. CHUẨN IEEE 802.16 - 2001
Chuẩn IEEE 802.16-2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào
4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng
vùng đô thị.
Đặc điểm chính của IEEE 802.16 – 2001:
 Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định họat
động ở dải tần 10 – 66 GHz, cần thỏa mãn tầm nhìn thẳng.
 Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-SC.
OPIC_ĐT5_K49 6
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX

 Tốc độ bit: 32 – 134 Mbps với kênh 28 MHz.
 Điều chế QPSK, 16 QAM và 64 QAM.
 Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz.
 Bán kính cell: 2 – 5 km.
 Kết nối có hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật.
.2.3.2. CHUẨN IEEE 802.16a
Vì những khó khăn trong triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng
tần số từ 10 – 66 GHz, một dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a đã được hoàn thành vào
tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/2003. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao
diện không gian cho những tần số trong băng tần 2–11 GHz, bao gồm cả những phổ cấp
phép và không cấp phép và không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng.
Đặc điểm chính của IEEE 802.16a như sau:
 Bổ sung 802.16, các hiệu chỉnh MAC và các đặc điểm PHY thêm vào cho 2 – 11
GHz (NLOS).
 Tốc độ bit: tới 75Mbps với kênh 20 MHz.
 Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM,
64 QAM.
 Dải thông kênh có thể thay đổi giữa 1,25MHz và 20MHz.
 Bán kính cell: 6 – 9 km.
 Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa.
 Các chức năng MAC thêm vào: hỗ trợ PHY OFDM và OFDMA, hỗ trợ công nghệ
Mesh, ARQ.
.2.3.3. CHUẨN IEEE 802.16 - 2004
← Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16 – 2004 hay IEEE 802.16d được chấp thông
qua, kết hợp của các chuẩn IEEE 802.16 – 2001, IEEE 802.16a, ứng dụng LOS ở dải tần
số 10- 66 GHz và NLOS ở dải 2- 11 GHz. Khả năng vô tuyến bổ sung như là “beam
forming” và kênh con OFDM.
.2.3.4. CHUẨN IEEE 802.16e
Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi Mobile WiMax
đã được phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới những thiết bị đang di chuyển. Chuẩn

này giúp cho các thiết bị từ các nhà sản xuất này có thể làm việc, tương thích tốt với các
thiết bị từ các nhà sản xuất khác. 802.16e họat động ở các băng tần nhỏ hơn 6 GHz, tốc
độ lên tới 15 Mbps với kênh 5 MHz, bán kính cell từ 2 – 5 km.
WiMAX 802.16e có hỗ trợ handoff và roaming. Sử dụng SOFDMA, một công nghệ
điều chế đa sóng mang. Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e cũng có thể sử
dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định. 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng
OPIC_ĐT5_K49 7
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
mang thay đổi, ngoài các mô hình OFDM và OFDMA. Sự phân chia sóng mang trong mô
hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với
anten đa hướng. Cụ thể hơn, 802.16e đưa ra hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO và AAS, cũng
như các handoff cứng và mềm. Nó cũng cải tiến các khả năng tiết kiệm công suất cho
các thiết bị di động và các đặc điểm bảo mật linh hoạt hơn.
.2.4. PHỔ WiMAX
WiMAX – thiết bị mềm dẻo sẽ được phép hoạt động trong cả hai dải được đăng
ký và không được đăng ký.
.2.4.1. BĂNG TẦN ĐĂNG KÝ
Các giải pháp đăng ký cung cấp các ưu điểm chất lượng dịch vụ được cải thiện
cao hơn các giải pháp không đăng ký, chấp nhận NLOS tốt hơn ở các tần số thấp, nó có
một ngân qũy công suất đường xuống rộng hơn và có thể hỗ trợ các anten trong nhà tốt
hơn. Giải pháp đăng ký cho phép kiểm soát qua cách sử dụng phổ và nhiễu.
.2.4.1.1. Băng tần đăng ký 2,5 GHz
Đã được cấp phát trong phần lớn thế giới, bao gồm bắc Mỹ, Mỹ Latin, đông và
tây Âu và nhiều vùng của châu Á - thái bình dương như một băng tần đăng ký. Mỗi quốc
gia thường cấp phát dải khác nhau, vì vậy phổ được cấp phát qua các vùng có thể từ
2,495 GHz đến 2,690 GHz. Tổng phổ khả dụng là 195 MHz, bao gồm các dải phòng vệ
và các kênh MDS, gữa 2.495 GHz và 2.690 GHz. Hỗ trợ FDD, TDD. Phổ trên mỗi đăng
ký là 22.5 MHz, một block 16.5 MHz và một block 6 MHz, tổng số 8 đăng ký.
.2.4.1.2. Băng tần đăng ký 3,5 GHz.
Ở châu âu, viện chuẩn viễn thông châu âu đã phân phối dải 3,5 GHz, bắt đầu được

sử dụng cho WPLL, cho các giải pháp WiMAX đăng ký. Tổng phổ khả dụng, thay đổi
theo quốc gia nhưng nói chung khoảng 200MHz giữa 3,4 GHz và 3,8 GHz. Hỗ trợ FDD,
TDD, một vài quốc gia chỉ sử dụng FDD trong khi các quốc gia khác cho phép sử dụng
FDD hoặc TDD. Phổ trên mỗi đăng ký thay đổi từ 2×5MHz đến 2×56 MHz.
.2.4.2. BĂNG TẦN KHÔNG ĐĂNG KÝ 5GHz
Phần lớn các quốc gia toàn thế giới đã sử dụng phổ 5 GHz cho các phương tiện liên
lạc không đăng ký. Các băng 5,15 GHz và 5,85 GHz đã được chỉ định như không đăng
ký trong phần lớn thế giới.
Các giải pháp không đăng ký cung cấp một vài thuận lợi chính hơn các giải pháp đăng
ký, bao gồm chi phí ban đầu thấp hơn, rút ra nhanh hơn, và một băng chung có thể được
sử dụng ở phần lớn thế giới. Các lợi ích này đang thu hút sự quan tâm và có khả năng cho
sự chấp nhận băng rộng nhanh chóng.
Tuy nhiên một giải pháp không đăng ký thì khả năng nhiễu cao hơn, và nhiều sự cạnh
OPIC_ĐT5_K49 8
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
tranh đối với các nhà kinh doanh bất động sản cho việc triển khai. Một giải pháp không
đăng ký sẽ không được xem như một sự thay thế cho giải pháp đăng ký. Mỗi giải pháp
cung cấp một thị trường khác nhau dựa vào sự thỏa hiệp giữa chi phí và QoS.
.2.5. TRUYỀN SÓNG
Trong khi nhiều công nghệ hiện đang tồn tại cho không dây băng rộng chỉ có thể
cung cấp phủ sóng LOS, công nghệ WiMAX được tối ưu để cung cấp phủ sóng NLOS.
Công nghệ tiên tiến của WiMAX cung cấp tốt nhất cho cả hai. Cả LOS và NLOS bị ảnh
hưởng bởi các đặc tính đường truyền môi trường của chúng, tổn thất đường dẫn, và ngân
quỹ kết nối vô tuyến.
Trong liên lạc LOS, một tín hiệu đi qua một đường trực tiếp và không bị tắc nghẽn từ
máy phát đến máy thu. Một liên lạc LOS yêu cầu phẩn lớn miền Fresnel thứ nhất thì
không bị ngăn cản của bất kì vật cản nào, nếu tiêu chuẩn này không thỏa mãn thì có sự
thu nhỏ đáng kể cường độ tín hiệu quan sát. Độ hở Fresnel được yêu cầu phụ thuộc vào
tần số hoạt động và khoảng cách giữa vị trí máy phát và máy thu.
Trong liên lạc NLOS, tín hiệu đến máy thu qua phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ. Các tín hiệu

đến máy thu bao gồm các thành phần từ đường trực tiếp, các đường được phản xạ nhiều
lần, năng lượng bị tán xạ, và các đường truyền bị nhiễu xạ. Các tín hiệu này có khoảng
trễ khác nhau, suy hao, phân cực, và độ ổn định quan hệ với đường truyền trực tiếp. Là
nguyên nhân gây ra nhiễu ISI và méo tín hiệu. Điều đó không phải là vấn đề đối với LOS,
nhưng với NLOS thì lại là vấn đề chính.
Hiện tượng đa đường cũng có thể gây ra sự phân cực tín hiệu bị thay đổi. Vì vậy sử
dụng phân cực như là biện pháp sử dụng lại tần số, như được thực hiện thông thường
trong các triển khai LOS có thể khó giải quyết trong các ứng dụng NLOS.
Một hệ thống vô tuyến sử dụng các tín hiệu đa đường này như thế nào hướng tới
một thuận lợi là chìa khóa để cung cấp dịch vụ trong các điều kiện NLOS. Một sản phẩm
mà chỉ đơn thuần tăng công suất để xuyên qua các vật cản (đôi lúc được gọi là “gần tầm
nhìn thẳng”) thì không phải là công nghệ NLOS bởi vì phương pháp này vẫn còn dựa vào
đường truyền trực tiếp đủ mạnh mà không sử dụng năng lượng xuất hiện trong các tín
hiệu gián tiếp.
Có nhiều ưu điểm mà những triển khai NLOS tạo ra đáng khao khát. Ví dụ, các
yêu cầu lập kế hoạch chặt chẽ và giới hạn chiều cao anten mà thường không cho phép
anten được bố trí cho LOS. Với những triển khai tế bào kề nhau phạm vi rộng, nơi tần số
được sử dụng lại là tới hạn, hạ thấp anten là thuận lợi để giảm nhiễu kênh chung giữa các
vị trí cell liền kề. Điều này thường có tác dụng thúc đẩy các trạm gốc hoạt động trong các
điều kiện NLOS. Các hệ thống LOS không thể giảm chiều cao anten bởi vì làm như vậy
sẽ có tác động đến đường quan sát trực tiếp được yêu cầu từ CPE đến trạm gốc.
OPIC_ĐT5_K49 9
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Hình 1.1. Minh họa họat động WiMAX
Công nghệ NLOS cũng giảm phí tổn cài đặt bằng cách đặt dưới các mái che thiết bị
CPE đúng như nguyên bản và giảm bớt khó khăn định vị trí các địa điểm đặt CPE thích
hợp. Công nghệ cũng giảm bớt nhu cầu quan sát vị trí thiết bị phía trước và cải thiện độ
chính xác của các công cụ lập kế hoạch NLOS. Xem minh họa trên hình 1.1.
Công nghệ NLOS và những tính g cao trong WiMAX tạo khả năng sử dụng thiết
bị phía đầu khách hàng (CPE) trong nhà. Điều này có hai khó khăn chính; đầu tiên

là khắc phục những tổn hao xuyên qua tòa nhà và thứ hai, phủ sóng các khoảng
cách hợp lý với công suất truyền và các tăng ích anten thấp hơn mà thường được
kết hợp với các CPE trong nhà.
Công nghệ WiMAX, giải quyết và giảm nhẹ các vấn đề do bởi các điều kiện
NLOS bằng cách sử dụng: công nghệ OFDM, OFDMA, điều chế thích nghi, các công
nghệ sửa lỗi, các công nghệ anten, điều khiển công suất, kênh con. Dưới đây trình bày
khái quát về những giải pháp nêu trên.
.2.5.1. ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI
Điều chế thích nghi cho phép hệ thống WiMAX điều chỉnh sơ đồ điều chế tín hiệu phụ
thuộc vào điều kiện SNR của liên kết vô tuyến. Khi liên kết vô tuyến chất lượng cao, sơ
đồ điều chế cao nhất được sử dụng, đưa ra hệ thống dung lượng lớn hơn.
OPIC_ĐT5_K49 10
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Hình 1.2. Bán kính cell quan hệ với điều chế thích nghi.
Trong quá trình suy giảm tín hiệu, hệ thống WiMAX có thể dịch đến một sơ đồ điều
chế thấp hơn để duy trì chất lượng kết nối và ổn định liên kết. Đặc điểm này cho phép hệ
thống khắc phục fading lựa chọn thời gian.
.2.5.2. CÔNG NGHỆ SỬA LỖI
Các công nghệ sửa lỗi đã được hợp nhất trong WiMAX để giảm các yêu cầu tỉ số tín
hiệu trên tạp âm hệ thống. Các thuật toán FEC, mã hóa xoắn và chèn được dùng để phát
hiện và sửa các lỗi cải thiện thông lượng. Các công nghệ sửa lỗi mạnh giúp khôi phục các
khung bị lỗi mà có thể bị mất do fading lựa chọn tần số và các lỗi cụm. Tự động yêu cầu
lặp lại (ARQ) được dùng để sửa lỗi mà không thể được sửa bởi FEC, gửi lại thông tin bị
lỗi. Điều này có ý nghĩa cải thiện chất lượng tốc độ lỗi bit (BER) đối với một mức
ngưỡng như nhau.
.2.5.3. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
Các thuật toán điều khiển công suất được dùng để cải thiện chất lượng toàn bộ hệ
thống, nó được thực hiện bởi trạm gốc gửi thông tin điều khiển công suất đến mỗi CPE
để điều chỉnh mức công suất truyền sao cho mức đã nhận ở trạm gốc thì ở một mức đã
xác định trước. Trong môi trường fading thay đổi động, mức chỉ tiêu đã định trước này

có nghĩa là CPE chỉ truyền đủ công suất thỏa mãn yêu cầu này. Điều khiển công suất
giảm sự tiêu thụ công suất tổng thể của CPE và nhiễu với những trạm gốc cùng vị trí. Với
LOS, công suất truyền của CPE gần tương ứng với khoảng cách của nó đến trạm gốc, với
NLOS, tùy thuộc nhiều vào độ hở và vật cản.
.2.5.4. CÁC CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN TIÊN TIẾN
Công nghệ anten có thể dùng để cải thiện truyền dẫn theo hai cách – sử dụng công
nghệ phân tập và sử dụng các hệ thống anten và các công nghệ chuyển mạch tiên tiến.
Các công nghệ này có thể cải thiện tính co dãn và tỉ số tín hiệu trên tạp âm nhưng không
bảo đảm phát dẫn sẽ không bị ảnh hưởng của nhiễu.
OPIC_ĐT5_K49 11
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
.2.5.4.1. Phân tập thu và phát
Các lược đồ phân tập được sử dụng để lợi dụng các tín hiệu đa đường và phản xạ
xảy ra trong các môi trường NLOS. Bằng cách sử dụng nhiều ăng ten (truyền và/hoặc
nhận), fading, nhiễu và tổn hao đường truyền có thể được làm giảm. Phân tập truyền sử
dụng mã thời gian không gian STC. Đối với phân tập nhận, các công nghệ như kết hợp tỷ
lệ tối đa (MRC) mang lại ưu điểm của hai đường thu riêng biệt. Về MISO (một đầu ra
nhiều đầu vào) xem Hình 1 .3.
Hình 1.3. MISO.
Mở rộng tới MIMO (xem Hình 1 .4), sử dụng MIMO cũng sẽ nâng cao thông
lượng và tăng các đường tín hiệu. MIMO sử dụng nhiều ăng ten thu và/hoặc phát cho
ghép kênh theo không gian. Mỗi ăng ten có thể truyền dữ liệu khác nhau mà sau đó có thể
được giải mã ở máy thu. Đối với OFDMA, bởi vì mỗi sóng mang con là các kênh băng
hẹp tương tự, fading lựa chọn tần số xuất hiện như là fading phẳng tới mối sóng mang.
Hiệu ứng này có thể sau đó được mô hình hóa như là một sự khuếch đại không đổi phức
hợp và có thể đơn giản hóa sự thực hiện của một máy thu MIMO cho OFDMA.
Hình 1.4. MIMO
OPIC_ĐT5_K49 12
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
.2.5.4.2. Các hệ thống ăng ten thích nghi

AAS là một phần tùy chọn. Các trạm gốc có trang bị AAS có thể tạo ra các chùm
mà có thể được lái, tập trung năng lượng truyền để đạt được phạm vi lớn hơn. Khi nhận,
chúng có thể tập trung ở hướng cụ thể của máy thu. Điều này giúp cho loại bỏ nhiễu
không mong muống từ các vị trí khác. Xem Hình 1 .5 và Hình 1 .6.
Hình 1.5. Beam Shaping
OPIC_ĐT5_K49 13
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Hình 1.6. AAS đường xuống
.2.6. THỊ TRƯỜNG CHO WiMAX
Truy nhập băng rộng toàn quốc đã trở thành một ưu thế trong nhiều quốc gia. Trong
hầu hết các quốc gia phát triển, phạm vi phủ sóng băng rộng trung bình tới 90% trong các
năm sắp tới. Ngoài ra, những vùng nông thôn, phạm vi băng rộng sẽ không vượt quá
50%. Sự khác biệt dịch vụ có thể được phân loại bởi hai đặc điểm: loại vùng (nông thôn
hoặc thành phố) và mức phát triển quốc gia. Trong các quốc gia phát triển, phát triển dịch
vụ DSL đã từng có quy mô lớn trong những triển khai ở thành phố và ngoại ô, trong khi
mức độ bao phủ của các vùng hẻo lánh – những thị trấn nhỏ và các vùng nông thôn hơn
thì đang giữ lại phía sau. Những trở ngại cần khắc phục là chất lượng đường truyền kém
của nền tảng cáp đồng được thiết lập, khoảng cách rộng hơn đến các trụ sở trung tâm
hoặc các cabinet, hoặc mật độ dân số thấp. Trong tình huống này, WiMAX với hỗ trợ
QoS , phạm vi rộng hơn, và tốc đỗ dữ liệu tương tự với DSL, đương nhiên được được xác
định vị trí như một sự chọn lựa đầu tiên có thể tồn tại cung cấp truy nhập băng rộng tới
những người sử dụng.
.2.7. CÁC ỨNG DỤNG
.2.7.1. CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG
WiMAX tích hợp hoàn toàn vào các mạng cố định và di động đang tồn tại, bố sung
chúng khi cần thiết.
.2.7.1.1. 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
OPIC_ĐT5_K49 14

Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
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
thu không khỏe bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy định và phân bổ của
quốc gia) trong băng 2,5 GHz hoặc 3,5 GHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện
cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạng xDSL
hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OC-x (truyền tải qua sóng quang).
WiMAX cố định có thể phục vụ cho các loại người dùng như: các xí nghiệp, các khu dân
cư nhỏ lẻ, mạng cáp truy nhập WLAN công cộng nối tới mạng đô thị, các trạm gốc BS
của mạng thông tin di động và các mạch điều khiển trạm BS. Về cách phân bố theo địa
lý, các user thì có thể phân tán tại các địa phương như nông thôn và các vùng sâu vùng xa
khó đưa mạng cáp hữu tuyến đến đó.
.2.7.1.2. Mô hình ứng dụng WiMAX di động
Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn 802.16e bổ
sung cho tiêu chuẩn IEEE 802.16 – 2004 hướng tới các user cá nhân di động, làm việc
trong băng tần thấp hơn 6 GHz. Mạng lưới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động
cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng. Chuẩn WiMAX được
phát triển mang lại một phạm vi rộng các ứng dụng.
.2.7.2. CÁC ỨNG DỤNG
Hình 1.7. Các ứng dụng WiMAX
Các ứng dụng WiMAX như, được minh họa trên Hình 1 .7 như:
OPIC_ĐT5_K49 15
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
 Truy nhập băng rộng last-mile cố định như một sự thay thế cho DSL có dây, cable,
hoặc các kết nối T1.
 Backhaul chi phí rẻ cho các vị trí cell và các hotspot WiFi
 Khả năng kết nối tốc độ cao cho các doanh nghiệp
 VoIP.
.2.7.3. CPE WiMAX

CPE WiMAX, trong hầu hết các trường hợp, một đầu cuối “plug and play” đơn
giản, tương tự với modem DSL, cung cấp khả năng kết nối. Xem Hình 1 .8. Đối với
những khách hàng được đặt ở vị trí vài km từ trạm gốc WiMAX, một anten bên ngoài tự
cài đặt có thể được yêu cầu để cải thiện chất lượng truyền dẫn. Để phục vụ các khách
hàng ở biệt lập, một anten chỉ dẫn trỏ đến trạm gốc WiMAX có thể được yêu cầu. Với
các khách hàng yêu cầu thoại thêm vào các dịch vụ băng rộng, CPE cụ thể sẽ cho phép
kết nối bình thường hoặc các cuộc gọi điện thoại VoIP. Cuối cùng thì chip WiMAX sẽ
được nhúng trong các thiết bị trung tâm dữ liệu.
Hình 1.8. CPE WiMAX cho truy nhập cố định, card WiMAX PC.
OPIC_ĐT5_K49 16
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Chương 3
.3.3. MÔ HÌNH THAM CHIẾU
Hình 2.1 minh họa mô hình tham chiếu và phạm vi của chuẩn. Trong mô hình tham
chiếu này, lớp PHY tương ứng với lớp 1 (lớp vật lý) và lớp MAC tương ứng với lớp 2 (lớp
liên kết dữ liệu) trong mô hình OSI.
Hình 2.9. Mô hình tham chiếu.
Trên hình ta có thể thấy lớp MAC bao gồm 3 lớp con. Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch
vụ cung cấp bất cứ biến đổi hay ánh xạ dữ liệu mạng bên ngoài, mà nhận được qua điểm
truy nhập dịch vụ CS (CS SAP), vào trong các MAC SDU được tiếp nhận bởi lớp con phần
chung MAC (CPS) qua SAP MAC. Tức là phân loại các đơn vị dữ liệu dịch vụ mạng ngoài
(các SDU) và kết hợp chúng với định danh luồng dịch vụ (SFID) MAC và định danh kết
nối (CID) riêng. Nó cũng có thể bao gồm các chức năng như nén đầu mục tải (PHS). Nhiều
đặc tính CS được cung cấp cho giao tiếp với các giao thức khác nhau. Định dạng bên trong
của payload CS là duy nhất với CS, và MAC CPS không được đòi hỏi phải hiểu định dạng
hay phân tích bất cứ thông tin nàu từ payload CS. MAC CPS cung cấp chức năng MAC
cốt lõi truy nhập hệ thống, định vị dải thông, thiết lập kết nối, và quản lý kết nối. Nó nhận
OPIC_ĐT5_K49 17
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
dữ liệu từ các CS khác nhau, qua MAC SAP, mà được phân loại tới các kết nối MAC

riêng. MAC cũng chứa một lớp con bảo mật riêng cung cấp nhận thực, trao đổi khóa bảo
mật, và mật hóa.
Lớp vật lý là một ánh xạ hai chiều giữa các MAC-PDU và các khung lớp vật lý
được nhận và được truyền qua mã hóa và điều chế các tín hiệu RF.
.3.4. LỚP MAC(media access control)
.3.4.1. LỚP CON HỘI TỤ MAC
Chuẩn định nghĩa hai lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ tổng thể để ánh xạ các
dịch vụ đến và từ những kết nối MAC. Lớp con quy tụ ATM được định nghĩa cho những
dịch vụ ATM và lớp con quy tụ gói được định nghĩa để ánh xạ các dịch vụ gói như IPv4,
IPv6, Ethernet và VLAN. Nhiệm vụ chủ yếu của lớp con là phân loại các SDU (đơn vị dữ
liệu dịch vụ) theo kết nối MAC thích hợp, bảo toàn hay cho phép QoS và cho phép định vị
dải thông. Ngoài những chức năng cơ bản này, các lớp con quy tụ có thể cũng thực hiện
nhiều chức năng phức tạp hơn như chặn và xây dựng lại đầu mục tải tối đa để nâng cao
hiệu suất kết nối không gian.
.3.4.2. LỚP CON PHẦN CHUNG MAC.
Lớp con phần chung MAC (MAC CPS) là trung tâm của chuẩn. Trong lớp con này,
các quy tắc cho quản lý kết nối, định vị dải thông và cơ cấu cho truy nhập hệ thống được
định nghĩa. Ngoài ra các chức năng như lập lịch đường lên, yêu cầu và cấp phát dải thông,
và yêu cầu lặp lại tự động (ARQ) cũng được định nghĩa.
.3.4.2.1. Địa chỉ và kết nối
Mỗi SS có một địa chỉ MAC 48 bit, xác định duy nhất SS từ trong tập tất cả các
nhà cung cấp có thể và các loại thiết bị. Nó được sử dụng cho quá trình “Intial ranging” để
thiết lập các kết nối thích hợp cho một SS. Nó cũng được sử dụng như là một phần của quá
trình nhận thực.
MAC 802.16 theo kiểu hướng kết nối. Tất cả những dịch vụ bao gồm những dịch
vụ không kết nối cố hữu, được ánh xạ tới một kết nối. Điều đó cung cấp một cơ chế cho
yêu cầu dải thông, việc kết hợp QoS và các tham số về lưu lượng, vận chuyển và định
tuyến dữ liệu đến lớp con quy tụ thích hợp và tất cả các hoạt động khác có liên quan đến
điều khoản hợp đồng của dịch vụ. Các kết nối được tham chiếu đến các CID 16-bit và có
thể yêu cầu liên tiếp dải thông được cấp phát hay dải thông theo yêu cầu.

Lúc vào mạng, SS được gán ba kết nối quản lý cho mỗi hướng. Ba kết nối này phản
ánh ba yêu cầu QoS khác nhau được sử dụng bởi ba mức quản lý khác nhau. Kết nối đầu
OPIC_ĐT5_K49 18
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
tiên là kết nối cơ sở được dùng để truyền các thông điệp ngắn, “time-critical MAC” và
điều khiển liên kết vô tuyến RLC. Kết nối quản lý sơ cấp được sử dụng để truyền các
thông điệp dài hơn, chịu trễ nhiều hơn như để chứng thực và cài đặt kết nối. Kết nối quản
lý thứ cấp được sử dụng để truyền các thông điệp quản lý dựa trên cơ sở các chuẩn như
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) và
SNMP (Simple Network Management Protocol).
Ngoài những kết nối quản lý này, các SS được cấp phát các kết nối vận chuyển cho
các dịch vụ đã ký hợp đồng. Những kết nối vận chuyển theo một hướng duy nhất đơn giản
hoá các tham số QoS đường lên và đường xuống khác nhau và các tham số lưu lượng. Và
MAC còn dự trữ các kết nối bổ sung cho những mục đích khác như sự truy nhập lúc khởi
đầu trên cơ sở cạnh tranh, sự truyền quảng bá cho đường xuống cũng như cho báo hiệu
kiểm tra tuần tự (polling).
.3.4.2.2. Các định dạng MAC PDU(protocol data unit)
MAC BS và MAC SS trao đổi các bản tin, và các bản tin này được xem như các
PDU. Định dạng của MAC PDU xem Hình 2 .10.
Hình 2.10. Các định dạng MAC PDU
Trên hình ta có thể thấy bản tin bao gồm ba phần: header MAC chiều dài cố định là
6 byte, payload chiều dài thay đổi, và CRC. Ngoại trừ các PDU yêu cầu dải thông (không
có payload), các MAC PDU có thể chứa hoặc các bản tin quản lý MAC hoặc dữ liệu lớp
con hội tụ - MAC SDU. Payload là tùy chọn, CRC cũng tùy chọn và chỉ được sử dụng nếu
SS yêu cầu trong các tham số QoS.
Có hai loại header MAC: header MAC chung (GMH) và header MAC yêu cầu dải
thông (BR). GMH được sử dụng để truyền dữ liệu hoặc các bản tin quản lý MAC. Header
BR được sử dụng bởi SS để yêu cầu nhiều dải thông hơn trên UL. Header MAC và các bản
tin quản lý MAC không được mật hóa.
.A Định dạng header MAC chung.

OPIC_ĐT5_K49 19
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Hình 2.11. Định dạng của header MAC PDU chung.
Trên hình 2.3, minh họa định dạng của một header MAC chung. Ý nghĩa các
trường được giải thích trong bảng trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các trường header MAC chung.
Tên
Chiều dài
(bit)
Mô tả
CI 1
Chỉ thị CRC.
Nếu CI=1 thì CRC được gắn vào payload PDU sau khi mật hóa,
nếu có. Nếu CI= 0 thì không chứa CRC.
CID 16 Định danh kết nối
EC 1
Điều khiển mật hóa
0=Payload không được mật hóa
1=Payload được mật hóa
ESK 2
Tuần tự khóa mật hóa
Chỉ số của khóa mật hóa lưu lượng (TEK) và vector khởi tạo
được sử dụng để mật hóa payload. Trường này chỉ có ý nghĩa
khi trường EC được thiết lập là 1.
HCS 8
Tuần tự kiểm tra header
Một trường 8 bit được sử dụng để phát hiện các lỗi trong
header. Đa thức sinh là g(D)=D
8
+D

2
-D-1. Bên phát sẽ tính toán
giá trị HCS cho 5 byte đầu tiên của header, chèn kết quả vào
trường HCS (byte cuối cùng của header MAC).
HT 1 Loại header. Được thiết lập là 0.
LEN 11
Chiều dài. Chiều dài tính theo byte của MAC PDU mà bao gồm
header MAC và CRC nếu có.
Type 6 Trường này chỉ ra các loại subheader và payload đặc biệt có mặt
OPIC_ĐT5_K49 20
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
trong payload bản tin.
.B Định dạng header MAC yêu cầu dải thông.
PDU yêu cầu dải thông chỉ chứa header yêu cầu dải thông và sẽ không chứa
payload. Trên hình 2.4, minh họa định dạng của một header MAC chung, ý nghĩa các
trường được giải thích trong bảng trong bảng 2.2.
Hình 2.4. Định dạng header yêu cầu dải thông.
Bảng 2.2. Các trường header MAC yêu cầu dải thông
Tên
Chiều dài
(bit)
Mô tả
CI 1
Chỉ thị CRC
1= CRC được gắn vào payload PDU sau khi mật hóa, nếu có. 0=
Không chứa CRC.
CID 16 Định danh kết nối
EC 1
Điều khiển mật hóa
0=Payload không được mật hóa

1=Payload được mật hóa
ESK 2
Tuần tự khóa mật hóa
Chỉ số của khóa mật hóa lưu lượng (TEK) và vector khởi tạo
được sử dụng để mật hóa payload. Trường này chỉ có ý nghĩa khi
trường EC được thiết lập là 1.
HCS 8 Tuần tự kiểm tra header
Một trường 8 bit được sử dụng để phát hiện các lỗi trong header.
Đa thức sinh là g(D)=D
8
+D
2
-D-1. Bên phát sẽ tính toán giá trị
OPIC_ĐT5_K49 21
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
HCS cho 5 byte đầu tiên của header, chèn kết quả vào trường
HCS (byte cuối cùng của header MAC).
HT 1 Loại header. Được thiết lập là 0.
LEN 11
Chiều dài. Chiều dài tính theo byte của MAC PDU mà bao gồm
header MAC và CRC nếu có.
Type 6
Trường này chỉ ra các loại subheader và payload đặc biệt có mặt
trong payload bản tin.
.C Các loại MAC – PDU
Các loại MAC-PDU là:
 MAC PDU dữ liệu: payload là các MAC SDU, các segment, ví dụ như dữ liệu từ lớp
trên (các CS PDU), được truyền trên các kết nối dữ liệu.
 MAC PDU quản lý: payload là các bản tin quản lý MAC hoặc các gói IP được gói gọn
trong các MAC CS PDU, được truyền trên các kết nối quản lý.

 Các MAC PDU yêu cầu dải thông: HT =1; và không có payload, chỉ có header.
.D Các subheader và các payload đặc biệt.
Có 5 loại subheader có thể có mặt. Mỗi subheader PDU (mesh, ARQ Fast-
Feedback, Fragmentation, Packing, và Grant Mangement) có thể được chèn theo sau ngay
header MAC chung.
Các subheader ARQ Fast-Feedback and Grant Management được sử dụng để
truyền ARQ và các trạng thái cấp phát dải thông giữa BS và SS.
Các subheader phân mảnh và đóng gói được sử dụng để tận dụng có hiệu quả định
vị dải thông. Subheader Packing, khi được sử dụng, MAC có thể đóng gói nhiều SDU vào
một MAC PDU. Khi đóng gói các MAC SDU chiều dài thay đổi, MAC đặc trước mỗi
SDU một subheader Packing.
Nếu cả hai subheader Fragmentation và Grant Mangement đều có mặt, thì
subheader Grant Mangement sẽ đặt trước. Nếu subheader mesh có mặt, nó sẽ đặt trước tất
cả các subheader khác. Subheader ARQ Fast-Feedback sẽ luôn xuất hiện như là subheader
cuối cùng. Subheader duy nhất cho mỗi SDU là subheader Packing. Các subheader
Fragmentation và Packing không thể cùng xuất hiện trong cùng MAC PDU.
.3.4.2.3. Xây dựng và truyền các MAC PDU.
Các MAC PDU được truyền trên các burst PHY, burst PHY có thể chứa nhiều
bolck FEC.
.A Ghép
OPIC_ĐT5_K49 22
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Nhiều MAC PDU có thể được ghép vào một truyền dẫn riêng ở các hướng hoặc
đường lên hoặc đường xuống. Xem Hình 2 .13.
Hình 2.5. Ví dụ chỉ ra việc ghép MAC PDU.
.B Phân mảnh:
Phân mảnh là quá trình một MAC SDU có thể được chia thành nhiều đoạn, mỗi
đoạn được ghép vào trong một MAC PDU. Quá trình này bảo đảm cho phép sử dụng hiệu
quả dải thông khả dụng liên quan tới các yêu cầu QoS của một luồng dịch vụ của kết nối.
Các khả năng phân mảnh và tái hợp là bắt buộc.

Thực hiện phân mảnh lưu lượng trên một kết nối được xác định khi kết nối được
tạo ra bởi MAC SAP. Phân mảnh có thể được bắt đầu ở BS cho các kết nối đường xuống
và bởi một SS cho các kết nối đường lên.
Hình 2.6. Phân mảnh các MAC SDU.
.C Đóng gói:
Đối với các block chiều dài cố định, trường length của header MAC chỉ rõ số MAC
SDU được đóng gói vào trong một MAC PDU.
Nếu kích thước MAC SDU là n byte, phía thu có thể mở gói một cách đơn giản
bởi vì biết rằng trường length trong header MAC sẽ là nxk+j, trong đó k là số MAC SDU
được gói vào MAC và j là kích thước của header MAC và bất cứ subheader MAC nào.
Một MAC PDU chứa một chuỗi các MAC SDU chiều dài cố định được gói sẽ được tạo ra
như Hình 2 .15.
OPIC_ĐT5_K49 23
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Hình 2.7. Đóng gói các MAC SDU với chiều dài cố định.
Khi các SDU chiều dài thay đổi, như 802.3/Ethernet, quan hệ nxk+j giữa trường
length của header MAC và các MAC SDU lớp cao hơn không còn đảm bảo nữa. Điều này
đòi hỏi chỉ số nơi mà một MAC SDU kết thúc và SDU khác bắt đầu. Trong trường hợp
MAC SDU chiều dài thay đổi, MAC gắn thêm một subheader packing cho mỗi MAC
SDU.
Một MAC PDU chứa một chuỗi các MAC SDU chiều dài thay đổi được đóng gói
được tạo ra như trong hình 2.8. Nếu hơn một MAC SDU được đóng gói trong MAC PDU,
trường type trong header MAC chỉ ra sự xuất hiện của các subheader packing (PSH).
Hình 2.8. Quá trình đóng gói các MAC SDU chiều dài thay đổi.
Đóng gói và phân mảnh đồng thời cho phép sử dụng hiệu quả kết nối không gian.
Để thực hiện điều này, khi một subheader Packing có mặt, thông tin phân mảnh cho các
MAC SDU riêng hoặc các mảnh MAC SDU được chứa trong subheader packing tương
ứng.
.D Tính toán CRC
Một luồng dịch vụ có thể yêu cầu một CRC được thêm vào mỗi MAC PDU mang

dữ liệu cho luồng dịch vụ đó. Trong trường họp này, với mỗi MAC PDU với HT=0, một
CRC, sẽ được nối vào payload của MAC PDU. CRC sẽ được tính sau mật hóa, CRC bảo
vệ Header chung và payload đã mật hóa.
.E Mật hóa các PDU
OPIC_ĐT5_K49 24
Ứng Dụng OFDM Trong WIMAX
Khi truyền một MAC PDU trên một kết nối mà được ánh xạ tới một SA, bên gửi sẽ
thực hiện mật hóa và nhận thực dữ liệu payload MAC PDU mà được chỉ ra bởi SA đó. Khi
nhận một MAC PDU trên một kết nối được ánh xạ tới một SA, bên nhận sẽ thực hiện giải
mã và nhận thực dữ liệu payload MAC PDU, được chỉ ra bởi SA đó.
Header MAC chung sẽ không được mật hóa. Header chứa tất cả thông tin mật hóa
(trường EC, trường EKS, và CID) cần thiết cho giải mã một payload ở trạm nhận.
.F Đệm
Khoảng được chỉ định trong một burst dữ liệu mà không được sử dụng sẽ được
khởi tạo một trạng thái đã biết. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thiết lập mỗi
byte không sử dụng giá trị byte nhồi (0xFF). Nếu kích thước vùng không sử dụng ít nhất
bằng kích thước của header MAC, vùng này cũng có thẻ được khởi tạo bằng cách tạo một
khoảng không sử dụng như là một MAC PDU. Khi làm như vậy, trường CID header MAC
sẽ được thiết lập giá trị CID đệm, các trường Type, CI, EC, HT sẽ được thiết lập là 0,
trường length sẽ được thiết lập số byte không sử dụng (chứa kích thước của header MAC
được tạo cho MAC PDU đệm) trong burst dữ liệu, và HCS sẽ được tính theo cách này.
2.2.3.1 Các cơ cấu yêu cầu và cấp phát dải thông.
A. Các yêu cầu
Các yêu cầu dựa vào cơ cấu mà SS sử dụng để thông báo cho BS rằng chúng cần
cấp phát dải thông đường lên. Một yêu cầu có thể được xem như là một header yêu cầu dải
thông độc lập hoặc là một yêu cầu mang trên một bản tin nào đó (piggyback). Bản tin yêu
cầu dải thông có thể được truyền trong bất cứ vị trí đường lên nào, ngoại trừ trong khoảng
intial ranging.
Các yêu cầu dải thông có thể là tăng thêm hoặc gộp lại. Khi BS nhận một yêu cầu
dải thông tăng, nó sẽ thêm lượng dải thông được yêu cầu vào sự cảm nhận hiện thời các

nhu cầu dải thông của nó của kết nối. Khi BS nhận một yêu cầu dải thông gộp lại, nó sẽ
thay sự cảm nhận các nhu cầu dải thông của nó của kết nối bằng lượng dải thông được yêu
cầu. Trường Type trong header yêu cầu dải thông chỉ ra yêu cầu là tăng hay là gộp lại. Bởi
vì các yêu cầu dải thông piggyback không có trường type, nên nó sẽ luôn là tăng. Bản chất
tự hiệu chỉnh của giao thức yêu cầu/cấp phát đòi hỏi các SS sử dụng định kỳ các yêu cầu
dải thông gộp lại. Chu kỳ có thể là một hàm của QoS của một dịch vụ và của chất lượng
liên kết. Bởi vì khả năng va chạm, các yêu cầu dải thông được truyền trong các thành phần
thông tin yêu cầu broadcast hoặc unicast nên là các yêu cầu gộp lại.
.A Các cấp phát
OPIC_ĐT5_K49 25