www.tinhgiac.com Tong quan giao dien mang khong gian WirelessMAN

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

Chuẩn IEEE 802.16 : Tổng quan giao diện không gian WirelessMAN™
cho truy nhập không dây bãng rộng [12/10/2003 2:38:00 AM]
Công nghệ truy nhập không dây bãng rộng cung cấp các kết nối mạng tốc ðộ cao ðến
những vị trí tĩnh ðã hoàn thiện ðến mức có một chuẩn cho các mạng vùng ðô thị
(metropolitan area network, MAN) không dây thế hệ hai. Chuẩn IEEE 802.16 với giao
diện không gian WirlessMAN™ ðặt phạm vi hoạt ðộng cho những triển khai rộng khắp
và hiệu quả trên toàn cầu. Bài này ðýợc lýợc dịch từ bài viết của các tác giả Carl Eklund,
Roger B. Marks, Kenneth L. Stanwood và Stanley Wang ðýợc công bố trong tạp chí
"IEEE Communications". Bài báo khái quát những ðặc tính kỹ thuật của MAC (medium
access control) và lớp vật lý (physical layer) của chuẩn mới này.
Giới thiệu và những cõhội thị trýờng
Chuẩn IEEE 802.16-2001 ðýợc hoàn thành vào tháng 10/2001 và ðýợc công bố vào ngày
08/04/2002, ðịnh nghĩa ðặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các
mạng vùng ðô thị. Việc hoàn thành chuẩn báo trýớc sự chấp nhận truy nhập không dây

bãng rộng nhýmột công cụ chủ yếu mới trong sự cố gắng liên kết các tòa nhà và cõquan
doanh nghiệp với các mạng viễn thông nòng cốt trên thế giới.
Nhýtrong ðịnh nghĩa chuẩn IEEE 802.16, một mạng vùng ðô thị không dây cung cấp sự
truy nhập mạng cho các tòa nhà thông qua ãngten ngoài trời có thể truyền thông với các
trạm cõsở raðiô trung tâm (BS). Do hệ thống không dây có khả nãng hýớng vào những
vùng ðịa lý rộng, hoang vắng mà không cần phát triển cõsở hạ tầng tốn kém nhýtrong
việc triển khai các kết nối cáp nên công nghệ tỏ ra ít tốn kém hõn trong việc triển khai và
nhývậy dẫn ðến sự truy cập bãng rộng tãng lên ở khắp mọi nõi. Bản thiết kế MAC
WirelessMAN có thể làm thích nghi mọi kết nối với chất lýợng dịch vụ (QoS) hoàn hảo.
Với công nghệ ðýợc mở rộng theo hýớng này, nó là chuẩn ðýợc phát triển ðể hỗ trợ
những ngýời dùng luôn cần sự di chuyển (ví dụ nhýtrong xe cộ chẳng hạn).
Chuẩn IEEE 802.16 ðã ðýợc thiết kế ðể mở ra một tập các giao diện không gian (air
interfaces) dựa trên một giao thức MAC thông thýờng nhýng với các ðặc tả lớp vật lý
phụ thuộc vào việc sử dụng và những ðiều chỉnh phổ có liên quan. Chuẩn hýớng vào các
tần số từ 10 - 66 GHz, nõi phổ rộng hiện có sẵn ðể sử dụng trên toàn cầu, nhýng tại ðó
những býớc sóng ngắn ðýợc xem nhýnhững thách thức trong việc triển khai. Vì lý do ðó
một dự án sửa ðổi có tên IEEE 802.16a ðã ðýợc hoàn thành vào tháng 11/2002 và ðýợc
công bố vào tháng 4/2003. Chuẩn này ðýợc mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho
những tần số trong bãng tần 2–11 GHz, bao gồm cả những phổ cấp phép và không cấp
phép. So sánh với những tần số cao hõn, những phổ nhývậy tạo cõhội ðể thu ðýợc nhiều
khách hàng hõn với chi phí chấp nhận ðýợc, mặc dù các tốc ðộ dữ liệu là không cao. Tuy
vậy, các dịch vụ sẽ hýớng tới những tòa nhà riêng lẻ hay những xí nghiệp vừa và nhỏ.
Những vấn ðề thiết kế công nghệ
MAC (Medium Access Control)


47
48
49
50

51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80

81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93

Giao thức MAC IEEE 802.16 ðýợc thiết kế cho những ứng dụng truy nhập không dây
bãng rộng “ðiểm-nhiều ðiểm”. Nó hýớng vào nhu cầu những tốc ðộ truyền theo bit rất
cao, cả ðýờng lên (tới BS) và ðýờng xuống (từ BS). Những giải thuật truy cập và ðịnh vị
dải thông phải thích ứng hàng trãm thiết bị ðầu cuối cho mỗi kênh, với những thiết bị ðầu
cuối dùng chung cho nhiều ngýời dùng cuối. Những dịch vụ ðýợc yêu cầu bởi những
ngýời dùng cuối này vẫn thay ðổi nhývốn có và bao gồm tiếng và dữ liệu TDM (timedivision multiplex) kế thừa, kết nối IP (Internet Protocol) và VoIP (voice over IP) gói
hóa. Ðể hỗ trợ sự ða dạng các dịch vụ, MAC 802.16 phải ðiều tiết cả hai lýu lýợng liên
tục (continuous) và không liên tục (bursty). Ðồng thời, những dịch vụ này ðang chờ ðể
ðýợc gán chất lýợng dịch vụ (QoS) thích hợp với những kiểu lýu lýợng nhývậy. MAC
802.16 cung cấp một phạm vi rộng các kiểu dịch vụ týõng tự nhýnhững dịch vụ ATM
truyền thống cũng nhýnhững dịch vụ mới hõn nhýGFR (guaranteed frame rate).
Giao thức MAC 802.16 cũng phải hỗ trợ một sự ða dạng các nhu cầu gửi trả về, bao gồm
giao thức ATM và giao thức dựa theo gói (packet-based). Thông qua những ðặc tính nhý
chặn ðầu mục tải tối ða (payload header), ðóng gói và phân mảnh, những lớp con quy tụ
và MAC làm việc cùng nhau ðể mang lại một lýu lýợng nhiều hiệu quả hõn cõchế vận
chuyển vốn có. Cõchế "request-grant" (cấp phát theo yêu cầu) ðýợc thiết kế ðể có thể

biến ðổi, có hiệu suất cao và tự sửa chữa lỗi.
Cùng với những nhiệm vụ cõbản nhýcấp phát dải thông và vận chuyển dữ liệu, MAC
bao gồm một lớp con riêng biệt cung cấp sự chứng thực truy cập mạng và thiết lập kết
nối ðể ngãn ngừa hành vi "trộm" dịch vụ và cung cấp sự trao ðổi và mã hóa khóa cho dữ
liệu riêng biệt.
Lớp vật lý (PHY, physical layer)
10 –66 GHz: Trong thiết kế của ðặc tả PHY cho 10–66 GHz, sự truyền lan “line-ofsight”(tầm nhìn không bị vật cản) là cần thiết. Do kiến trúc “ðiểm-nhiều ðiểm”, về cõ
bản, BS truyền một tín hiệu TDM với những trạm thuê bao riêng lẻ ðýợc ðịnh vị những
khe thời gian theo chu kỳ. Sự truy cập theo hýớng ðýờng lên cho bởi TDMA. Tiếp theo
những thảo luận mở rộng về duplexing, một thiết kế “burst”ðýợc chọn cho phép cả TDD
(timedivision duplexing), tại ðó ðýờng lên và ðýờng xuống dùng chung một kênh nhýng
không truyền cùng lúc và FDD (frequency-division duplexing), tại ðó ðýờng lên và
ðýờng xuống hoạt ðộng trong những kênh riêng biệt. Thiết kế "burst" này cho phép cả
TDD lẫn FDD ðýợc xử lý theo cách týõng tự. Những lựa chọn một trong hai TDD và
FDD hỗ trợ những "burst" thích ứng, trong ðó những tùy chọn ðiều biến và mã hóa có thể
ðýợc gán ðộng trên cõsở từng "burst" một.
2–11 GHz: Các bãng tần 2–11 GHz , ðã cấp phép và ðýợc miễn ðều nằm trong dự án
IEEE 802.16a. Chuẩn 802.16a chủ yếu bao gồm sự phát triển những ðặc tả lớp vật lý mới
cho giao diện không gian và mỗi ðặc tả trong chúng ðýa ra tính hoạt ðộng cùng nhau.
Lớp vật lý 2–11 GHz ðýợc thiết kế do nhu cầu theo hýớng hoạt ðộng NLOS (non-line-ofsight). Vì các ứng dụng mang tính dân cý, sự truyền phải ðýợc thực hiện theo nhiều
ðýờng. Hõn nữa, những ãngten gắn ngoài trời thýờng ðắt do cả chi phí phần cứng và cài
ðặt cao.


94
95
96
97
98
99

100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129

130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140

Chi tiết về lớp vật lý (PHY)
Ðặc tả PHY ðýợc ðịnh nghĩa cho 10–66 GHz sử dụng ðiều biến sóng mạng ðõn dạng
“burst”với burst-profiling thích ứng, ở ðó những tham số truyền, bao gồm các kế hoạch
ðiều biến và mã hóa, có thể ðýợc ðiều chỉnh riêng cho mỗi trạm thuê bao (subscriber
station, SS) trên cõsở từng khung (frame) một.

Hình 1 : Cấu trúc khung con (subframe) ðýờng xuống
FEC (forward error correction) có khả nãng thay ðổi kích thýớc block và khả nãng sửa
lỗi. FEC này ðýợc liên kết với một mã nhân chập khối bên trong ðể truyền dữ liệu tới hạn
một cách thông suốt, nhýcác truy nhập ðiều khiển khung và truy nhập khởi ðầu.
Hệ thống sử sụng một khung 0.5, 1 hoặc 2 ms. Khung này ðýợc chia ra thành những khe
vật lý cho mục ðích cấp phát và nhận biết dải thông thuộc các chuyển tiếp PHY. Một khe
vật lý ðýợc ðịnh nghĩa cho 4 ký hiệu QAM (quadrature amplitude modulation). Trong
phýõng án TDD của PHY, khung con của ðýờng lên kế tiếp theo khung con của ðýờng
xuống trong cùng một tần số sóng mang. Trong phýõng án FDD, các khung con của
ðýờng lên và ðýờng xuống cuối cùng cũng trùng khớp nhýng chúng ðýợc mang trên
những tần số riêng biệt. Khung con của ðýờng xuống ðýợc mô tả trong Hình 1.
Khung con của ðýờng xuống bắt ðầu với một ðoạn ðiều khiển khung có chứa DL-MAP

cho khung ðýờng xuống hiện hành cũng nhýUL-MAP cho thời gian ðịnh rõ trong týõng
lai. Khung con ðýờng xuống có chứa một TDM-portion (ðoạn TDM) ngay tiếp theo ðoạn
ðiều khiển khung. Dữ liệu ðýờng xuống ðýợc truyền tới mỗi SS khi sử dụng một burstprofile thỏa thuận.
Trong các hệ thống, sau ðoạn TDM là một ðoạn TDMA có chứa một ðoạn mở dầu
(preamble) phụ tại ðiểm xuất phát của mỗi burst-profile mới. Ðặc tính này cho phép hỗ
trợ tốt hõn các SS bán song công. Trong một hệ thống FDD ðýợc hoạch ðịnh hiệu quả
với nhiều SS bán song công, một số có thể truyền sớm hõn trong khung hõn là chúng
nhận. Vì bản chất bán song công, các SS này mất sự ðồng bộ hóa với ðýờng xuống.
TDMA-preamble cho phép chúng lấy lại sự ðồng bộ hóa ðó.

Hình2 : Cấu trúc khung con ðýờng lên
Một khung con ðýờng lên ðiển hình cho PHY 10–66 GHz ðýợc mô tả trong Hình 2.
Không giống nhýðýờng xuống, UL-MAP cấp giải thông cho các SS cụ thể. Các SS
truyền trong vùng cấp phát ðýợc ấn ðịnh có sử dụng burst-profile chỉ rõ bởi UIUC
(Uplink Interval Usage Code) trong mục vào (entry) UL-MAP cấp dải thông cho chúng.
Khung con ðýờng lên có thể cũng chứa những ðịnh vị trên cõsở cạnh tranh cho truy nhập
hệ thống lúc ban ðầu và "broadcast" hay "multicast" các yêu cầu dải thông. Những cõhội
truy cập cho truy nhập hệ thống lúc ban ðầu ðýợc xác ðịnh ðộ lớn ðể cho phép thêm thời


141
142
143
144
145
146
147
148
149
150

151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180

181
182
183
184
185
186
187

gian bảo vệ các SS mà chúng ðã không ðýợc giải quyết thời gian truyền cần thiết ðể bù
lại ðộ trễ toàn phần (round-trip delay) cho BS.
Giữa PHY và MAC là một lớp con hội tụ truyền TC (transmission convergence). Lớp này
thực hiện sự biến ðổi các PDU (protocol data units) MAC ðộ dài có thể thay ðổi vào
trong các block FEC ðộ dài cố ðịnh (cộng thêm có thể là một block ðýợc rút ngắn vào
ðoạn cuối) của mỗi “burst”. Lớp TC có một PDU có kích thýớc khớp với block FEC hiện
thời bị ðầy. Nó bắt ðầu với một con trỏ chỉ ra vị trí ðầu mục PDU MAC tiếp theo bắt ðầu
bên trong block FEC. Xem Hình 3.

Hình 3 : Ðịnh dạng TC-PDU
Khuôn dạng PDU TC cho phép ðồng bộ hóa lại PDU MAC tiếp sau trong trýờng hợp
block FEC trýớc ðó có những lỗi không thể phục hồi ðýợc. Không có lớp TC, một SS
hay BS nhận sẽ mất toàn bộ phần còn lại của một "burst" khi một lỗi không thể sửa chữa
xuất hiện.
Chi tiết về MAC (medium access control)
MAC bao gồm những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ giao diện với những lớp cao
hõn, phía trên lớp con phần chung (common part) MAC nòng cốt thực hiện những chức
nãng MAC chủ yếu. Bên dýới lớp con phần chung là lớp con bảo mật (privacy sublayer).
Những lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ
Chuẩn IEEE 802.16 ðịnh nghĩa hai lớp con quy tụ chuyên biệt về dịch vụ tổng thể ðể ánh
xạ các dịch vụ ðến và từ những kết nối MAC 802.16. Lớp con quy tụ ATM ðýợc ðịnh
nghĩa cho những dịch vụ ATM và lớp con quy tụ gói ðýợc ðịnh nghĩa ðể ánh xạ các dịch

vụ gói nhýIPv4, IPv6, Ethernet và VLAN (virtual local area network). Nhiệm vụ chủ yếu
của lớp con là phân loại các SDU (service data unit) theo kết nối MAC thích hợp, bảo
toàn hay cho phép QoS và cho phép ðịnh vị dải thông. Ngoài những chức nãng cõbản
này, các lớp con quy tụ có thể cũng thực hiện nhiều chức nãng phức tạp hõn nhýchặn và
xây dựng lại ðầu mục tải tối ða (payload header) ðể nâng cao hiệu suất kết nối không gian
(airlink).
Lớp con phần chung (common part sublayer)
Giới thiệu và kiến trúc tổng thể — Nhìn chung, MAC 802.16 ðýợc thiết kế ðể hỗ trợ kiến
trúc “ðiểm-nhiều ðiểm”với một BS trung tâm ðiều khiển nhiều khu vực ðộc lập ðồng
thời. Trên ðýờng xuống, dữ liệu ðến các SS ðýợc dồn kênh theo kiểu TDM. Ðýờng lên
ðýợc dùng chung giữa các SS theo kiểu TDMA.
MAC 802.16 theo kiểu hýớng kết nối (connection-oriented). Tất cả những dịch vụ bao
gồm những dịch vụ không kết nối connectionless) cố hữu, ðýợc ánh xạ tới một kết nối.
Ðiều ðó cung cấp một cõchế cho yêu cầu dải thông, việc kết hợp QoS và các tham số về


188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201

202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231

232
233
234

lýu lýợng, vận chuyển và ðịnh tuyến dữ liệu ðến lớp con quy tụ thích hợp và tất cả các
hoạt ðộng khác có liên quan ðến ðiều khoản hợp ðồng của dịch vụ. Các kết nối ðýợc
tham chiếu ðến các CID 16-bit (16-bit connection identifier) và có thể yêu cầu liên tiếp
dải thông ðýợc cấp phát hay dải thông theo yêu cầu.
Mỗi SS có một ðịa chỉ MAC 48-bit chuẩn, nhýng những phục vụ này chủ yếu nhýmột bộ
nhận diện thiết bị, từ khi những ðịa chỉ gốc ðýợc sử dụng trong thời gian hoạt ðộng là các
CID. Lúc vào mạng, SS ðýợc gán ba kết nối quản lý (management connection) cho mỗi
hýớng. Ba kết nối này phản ánh ba yêu cầu QoS khác nhau ðýợc sử dụng bởi ba mức
quản lý khác nhau. Kết nối ðầu tiên là kết nối cõsở (basic connection) ðýợc dùng ðể
truyền các thông ðiệp ngắn, “time-critical MAC”và RLC (radio link control). Kết nối
quản lý sõcấp (primary management connection) ðýợc sử dụng ðể truyền các thông ðiệp
dài hõn, chịu trễ nhiều hõn nhýnhững gì ðýợc sử dụng ðể chứng thực và cài ðặt kết nối.
Kết nối quản lý thứ cấp ðýợc sử dụng ðể truyền các thông ðiệp quản lý dựa trên cõsở các
chuẩn nhýDHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), TFTP (Trivial File Transfer
Protocol) và SNMP (Simple Network Management Protocol). Ngoài những kết nối quản
lý này, các SS ðýợc cấp phát các kết nối vận chuyển (transport connection) cho các dịch
vụ ðã ký hợp ðồng. Những kết nối vận chuyển theo một hýớng duy nhất ðõn giản hoá các
tham số QoS ðýờng lên và ðýờng xuống khác nhau và các tham số lýu lýợng. Ngoài ra
MAC còn dự trữ các kết nối bổ sung cho những mục ðích khác nhýsự truy nhập lúc khởi
ðầu trên cõsở cạnh tranh, sự truyền quảng bá (broadcast) cho ðýờng xuống cũng nhýcho
báo hiệu kiểm tra tuần tự (polling).
Việc truyền các MAC-PDU — MAC của IEEE 802.16 MAC hỗ trợ các giao thức lớp cao
hõn khác nhau nhýATM hay IP. Những MAC-SDU mới ðến từ các lớp con quy tụ týõng
ứng ðýợc ðịnh dạng theo khuôn dạng của MAC-PDU, có thể với sự phân mảnh và/hoặc
ðóng gói, trýớc khi ðýợc chuyên trở qua một hay nhiều kết nối với sự ðồng ý của giao
thức MAC. Sau khi výợt qua kết nối không gian (airlink), các MAC-PDU ðýợc cấu trúc

trở về các MAC-SDU gốc, nhývậy những sửa ðổi khuôn dạng ðýợc thực hiện bởi giao
thức lớp MAC thể hiện tính “trong suốt”ðối với thực thể nhận.
IEEE 802.16 tận dụng lợi thế của sự hợp nhất các quá trình ðóng gói và phân mảnh với
quá trình ðịnh vị dải thông ðể tối ýu hóa tính linh hoạt và hiệu suất cho cả hai. Phân
mảnh (fragmentation) là một quá trình trong ðó một MAC-SDU ðýợc chia cắt ra làm một
hay nhiều ðoạn MAC-SDU. Ðóng gói (packing) là một quá trình trong ðó nhiều MACSDU ðýợc hợp nhất lại vào một "payload" MAC-PDU. Cả hai quá trình có thể ðýợc bắt
ðầu bởi một BS cho một kết nối ðýờng xuống hoặc một SS cho một kết nối ðýờng lên.
IEEE 802.16 cho phép phân mảnh và ðóng gói ðồng thời ðể có thể sử dụng dải thông một
cách hiệu quả.
Hỗ trợ PHY và cấu trúc khung — MAC IEEE 802.16 hỗ trợ cả TDD lẫn FDD. Trong
FDD, các ðýờng xuống "continuous" (liên tục) và "burst" (không liên tục) ðều ðýợc hỗ
trợ. Các ðýờng xuống “continuous”có tính ðến các kỹ thuật nâng cao hiệu suất nhý
“interleaving”(chèn). Các ðýờng xuống “burst”(hoặc FDD hoặc TDD) cho phép sử
dụng nhiều kỹ thuật nâng cao khả nãng và dung lýợng hõn nhýburst-profiling thích ứng
mức thuê bao và các hệ thống ãngten cải tiến.


235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247

248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277

278
279
280
281

MAC xây dựng khung con (subframe) của ðýờng xuống bắt ðầu với một ðoạn ðiều khiển
khung có chứa các thông ðiệp DL-MAP và UL-MAP. Chúng chỉ ra những chuyển tiếp
PHY trên ðýờng xuống cũng nhýnhững ðịnh vị dải thông và các burst-profile ở ðýờng
lên.

Hình 4: Thời gian tối thiểu giữa sự nhận ðýợc và sự áp dụng UL-MAP cho một hệ thống
FDD
DL-MAP luôn có thể ứng dụng cho khung hiện thời và luôn có ðộ dài tối thiểu là hai
block FEC. Sự chuyển tiếp PHY ðầu tiên ðýợc biểu thị trong block FEC ðầu tiên, cho
phép thời gian xử lý thích ứng. Trong cả hai hệ thống TDD và FDD, UL-MAP cung cấp
các ðịnh vị bắt ðầu không muộn hõn khung ðýờng xuống tiếp theo. Tuy vậy, UL-MAP có
thể ðịnh vị sự khởi ðầu khung hiện thời miễn là những thời gian xử lý và những ðộ trễ
toàn phần (round-trip delay) phải ðýợc giám sát. Thời gian tối thiểu giữa sự nhận ðýợc và
khả nãng áp dụng của UL-MAP cho một hệ thống FDD ðýợc mô tả trong Hình 4.
Radio Link Control (Ðiều khiển Kết nối Radio, RLC) — Công nghệ ðýợc cải tiến của
PHY 802.16 ðòi hỏi RLC nâng cao, ðặc biệt khả nãng PHY ðể chuyển tiếp từ một burstprofile tới một burst-profile khác . RLC phải ðiều khiển khả nãng này cũng nhýcác chức
nãng RLC truyền thống. Chi tiết hõn về RLC có thể tham khảo tại tài liệu gốc.
Uplink Scheduling Services (các dịch vụ lập lịch ðýờng lên) — Mỗi kết nối theo hýớng
ðýờng lên ðýợc ánh xạ ðến một scheduling-service. Mỗi scheduling-service liên quan ðến
một tập các quy tắc dựa trên trình lập lịch BS (BS-scheduler) chịu trách nhiệm cấp phát
dung lýợng cho ðýờng lên và giao thức cấp phát theo yêu cầu giữa SS và BS. Ðặc tả chi
tiết các quy tắc và scheduling-service ðýợc dùng cho một kết nối ðýờng lên ðặc thù ðýợc
thỏa thuận tại thời gian cài ðặt kết nối.
Dịch vụ cấp phát tự nguyện UGS (unsolicited grant service) ðýợc biến ðổi ðể mang lại
các dịch vụ tạo ra những ðõn vị cố ðịnh dữ liệu theo chu kỳ. Khi ðýợc sử dụng với UGS,

ðầu mục con quản lý cấp phát gồm poll-me bit (xem mục "Những yêu cầu và cấp phát dải
thông") cũng nhýslip indicator flag (cờ báo lỗi) cho phép SS báo cáo rằng hàng ðợi
truyền bị ùn do các yếu tố nhýmất sự cấp phát hay lệch giờ giữa hệ thống IEEE 802.16
và mạng bên ngoài. BS, nhờ vào sự phát hiện slip indicator flag, có thể cấp phát dung
lýợng bổ sung nào ðó cho SS, cho phép nó hồi phục trạng thái hàng ðợi trung bình.
Những kết nối ðýợc cấu hình với UGS thì không ðýợc phép sử dụng những cõhội truy
nhập ngẫu nhiên cho các yêu cầu.
Những yêu cầu dải thông và cấp phát — MAC IEEE 802.16 ðiều tiết hai lớp của SS,
ðýợc phân biệt thông qua khả nãng chấp nhận cấp phát dải thông của chúng cho một kết
nối hoặc cho SS toàn vẹn. Cả hai lớp dải thông SS yêu cầu dải thông cho mỗi kết nối ðể
cho phép giải thuật “BS uplink scheduling”(lập lịch ðýờng lên BS) ðể cân nhắc một cách
ðúng ðắn QoS khi ðịnh vị dải thông. Với sự cấp phát cho mỗi lớp kết nối (grant per
connection, GPC) của SS, dải thông ðýợc cấp phát cho một kết nối và SS chỉ sử dụng cấp
phát này cho kết nối ðó. RLC và các giao thức quản lý khác sử dụng dải thông ðýợc cấp


282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295

296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325

326
327
328

phát cho những kết nối quản lý này.
Với lớp cấp phát cho mỗi SS (grant per SS, GPSS), các SS ðýợc cấp các dải thông ðýợc
tập hợp lại vào trong một cấp phát ðõn cho bản thân SS ðó. GPSS-SS cần thông minh
hõn trong việc xử lý chất lýợng dịch vụ của nó. Nó sẽ sử dụng ðặc trýng dải thông cho
kết nối ðã yêu cầu nó, nhýng không cần thiết. Ví dụ, nếu tình hình QoS tại SS ðã thay ðổi
từ yêu cầu cuối cùng, SS có tuỳ chọn ðể gửi dữ liệu QoS cao hõn cùng với một yêu cầu
thay thế dải thông này bị "trộm" từ một kết nối QoS thấp hõn. SS cũng có thể sử dụng
một vài dải thông ðể ðáp ứng nhanh chóng sao cho có thể thay ðổi những ðiều kiện môi
trýờng do việc gửi, ví dụ một thông ðiệp DBPC-REQ chẳng hạn.
Ðể bỏ qua chu trình kiểm tra tuần tự thông thýờng, bất kỳ SS nào với một kết nối có chạy
UGS có thể sử dụng poll-me bit trong ðầu mục con quản lý cấp phát ðể cho BS biết nó
cần ðýợc kiểm tra tuần tự những nhu cầu dải thông trên một kết nối khác. BS chỉ có thể
chọn ðể cất giữ dải thông qua việc kiểm tra tuần tự các SS ðã tự nguyện cấp phát các dịch
vụ chỉ khi chúng ðã ðặt poll-me bit.
Sự thu nhận kênh (Channel Acquisition) — Giao thức MAC bao gồm một thủ tục khởi
tạo ðýợc thiết kế ðể loại trừ nhu cầu cấu hình thủ công. Vào lúc cài ðặt, một SS bắt ðầu
quét danh sách tần số của nó ðể tìm ra một kênh hoạt ðộng. Nó có thể ðýợc chýõng trình
hoá ðể ðãng ký với một BS xác ðịnh, tham chiếu ðến một broadcast ID BS (có khả nãng
chýõng trình hoá). Ðặc tính này giúp ích cho việc triển khai nõi mà SS có thể "nghe"
(nhận biết) một BS thứ cấp do sự giảm âm có chọn lọc hoặc khi SS bắt ðýợc một
“sidelobe“của một ãngten BS gần ngay cạnh.
Sau khi quyết ðịnh trên kênh nào, SS cố gắng thử ðồng bộ hoá sự truyền ðýờng xuống do
phát hiện ra các ðoạn ðầu khung theo chu kỳ (periodic frame preambles). Một khi lớp vật
lý ðýợc ðồng bộ hoá, SS sẽ tìm kiếm những thông báo UDC và DCD quảng bá ðịnh kỳ
cho phép SS nhận biết sự ðiều biến và các kế hoạch FEC sử dụng trên sóng mang.
Chứng thực và ðãng ký SS — Mỗi SS có chứa một giấy chứng nhận số X.509 ðýợc cài

ðặt từ nhà máy và giấy chứng nhận của nhà sản xuất. Các giấy chứng nhận này thiết lập
một liên kết giữa ðịa chỉ MAC 48-bit của SS và khoá RSA dùng chung, ðýợc gửi cho BS
từ SS trong những thông báo yêu cầu cấp phép và thông tin chứng thực. Mạng có khả
nãng xác minh khả nãng giống nhau của SS bởi việc kiểm tra các giấy chứng nhận và sau
ðó kiểm tra mức cho phép của SS. Nếu SS ðýợc cấp phép ðể tham gia mạng, BS sẽ ðáp
lại yêu cầu của nó với một Authorization Reply (trả lời cấp phép) có chứa một khoá AK
(Authorization Key) ðýợc mã hoá với khóa dùng chung của SS và ðýợc dùng ðể bảo vệ
những giao dịch sau này.
Trong lúc cấp phép thành công, SS sẽ ðãng ký với mạng. Ðiều ðó sẽ thiết lập kết nối
quản lý thứ cấp của SS và xác ðịnh những khả nãng có liên quan ðến cài ðặt kết nối và
quá trinh hoạt ðộng MAC. Phiên bản IP ðýợc sử dụng với kết nối quản lý thứ cấp cũng
ðýợc xác ðịnh trong thời gian ðãng ký.
Kết nối IP — Sau khi ðãng ký, SS giành ðýợc một ðịa chỉ IP qua DHCP và thiết lập thời
gian trong ngày qua ðýờng ITP (Internet Time Protocol). Server DHCP cũng cung cấp


329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342

343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372

ðịa chỉ của server TFTP (Trivial File Transfer Protocol), từ ðó SS có thể yêu cầu một file
cấu hình. File này cung cấp một giao diện chuẩn ðýa ra thông tin cấu hình ðặc trýng của
nhà cung cấp.
Cài ðặt kết nối — Nhìn tổng thể, việc cài ðặt các luồng dịch vụ trong IEEE 802.16 ðýợc
khởi tạo bởi BS trong thời gian khởi tạo SS. Tuy vậy, các luồng dịch vụ có thể cũng ðýợc
thiết lập ðộng bởi BS hoặc SS. Ðiển hình SS chỉ khởi tạo các luồng dịch vụ nếu có một
kết nối ðýợc báo hiệu ðộng nhýmột SVC (switched virtual connection) từ một mạng
ATM. Sự thiết lập các luồng dịch vụ ðýợc thực hiện thông qua một giao thức “three-way
handshaking" (bắt tay ba býớc) mà tại ðó yêu cầu thiết lập luồng dịch vụ ðýợc ðáp ứng
và sự ðáp lại ðó ðýợc xác nhận.
Security Associations (những liên kết bảo mật) — Giao thức bảo mật của IEEE 802.16
dựa trên cõsở giao thức PKM (Privacy Key Management), PKM ðýợc xây dựng xung
quanh khái niệm các SA (security associations). SA là một tập các phýõng pháp mật mã
và các nguyên liệu mã khoá kết hợp; ðiều ðó có nghĩa, nó có chứa thông tin về những
thuật toán nào ðýợc áp dụng, khoá nào ðýợc dùng và ..v.v. Mỗi SS thiết lập tối thiểu một
SA trong thời gian khởi tạo. Mỗi kết nối, với ngoại lệ các kết nối quản lý cõsở và sõcấp,
ðýợc ánh xạ tới một SA hoặc tại thời gian cài ðặt kết nối hoặc trong quá trình hoạt ðộng.
Lời kết
Giao diện không gian WirelessMAN™ ðýa ra trong chuẩn IEEE 802.16 cung cấp nền
tảng cho việc phát triển và triển khai các mạng vùng ðô thị dựa trên các chuẩn cung cấp
truy nhập không dây bãng thông rộng trong nhiều môi trýờng ðiều tiết. Chuẩn này nhằm
mục ðích tính ðến nhiều nhà cung cấp sản xuất ra các thiết bị có thể hoạt ðộng cùng nhau.
Tuy vậy, nó cũng chú tâm ðến sự khác nhau các nhà cung cấp. Chẳng hạn chuẩn này
cung cấp trạm cõsở với một tập các công cụ ðể thực hiện công việc lập kế hoạch hiệu
quả. Tuy nhiên, các thuật toán lập lịch xác ðịnh hiệu suất toàn bộ sẽ khác nhau ðối với
những nhà cung cấp khác nhau và có thể tối ýu hoá những mô hình lýu lýợng cụ thể.
Theo cách ðó, ðặc tính burst-profile thích ứng cho phép ðiều khiển ðể tối ýu hoá hiệu
suất của vận chuyển PHY. Những nhà cung cấp có tính ðổi mới sẽ giới thiệu những kế
hoạch thực hiện thông minh ðể tãng khả nãng cõhội này trong khi bảo lýu tính hoạt ðộng

cùng nhau với các trạm thuê bao týõng hợp.
Việc công bố chuẩn IEEE 802.16 có một tầm quan trọng trong ðó truy cập không dây
bãng rộng chuyển sang thế hệ thứ hai và bắt ðầu sự thiết lập nhýmột xu hýớng lựa chọn
cho truy cập bãng rộng. Thông qua dịch vụ của nhiều tình nguyện viên, nhóm làm việc
IEEE 802.16 ðã thành công trong việc thiết kế và tạo ra một chuẩn dựa trên công nghệ
"forward-looking". Chuẩn IEEE 802.16 là sự sáng lập các mạng vùng ðô thị không dây
của vài thập kỷ tới.
Hoàng Hiệp