ĐIỆN tử VIỄN THÔNG thiết bị đầu cuối khotailieu

Thiết Bị Đầu Cuối

Wimax.

1

Nhóm: 29
Nguyễn Văn Đại
Nguyễn Đức Anh .


Phần 1. tổng quan về wimax
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG:

•

WiMAX là một công nghệ cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến đầu cuối như một phương
thức thay thế cho cáp và đường dây thuê bao số DSL.

•

WiMAX khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp truy nhập hiện tại, cung cấp một
phương tiện truy nhập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi.

•

Hệ thống WiMAX có khả năng cung cấp đường truyền có tốc độ lên đến 70Mbit/s và với bán
kính phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50Km.

•

WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadic (người sử dụng có thể di động
nhưng cố định trong lúc kết nối), portable (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ chậm) và
cuối cùng là di động mà không cần ở trong tầm nhìn thẳng LOS (Line-Of-Sight) trực tiếp với
trạm gốc BS (Base Station)

2


1.2 KHÁI NIỆM :

o

WiMAX (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn IEEE 802.16
WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Họ 802.16 này đưa ra những tiêu chuẩn, chỉ tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải quyết các vấn đề trong mạng vô
tuyến băng rộng điểm – đa điểm về giao diện vô tuyến bao gồm: Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) và lớp vật lý (PHY).

o

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 . Hai phiên bản của WiMAX được đưa ra như sau:
* Fixed WiMAX (WiMAX cố định): Dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16-2004, được
thiết kế cho loại truy nhập cố định và lưu động.
* Mobile WiMAX (WiMAX di động): dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e, được
thiết kế cho loại truy cập xách tay và di động .

3


o

WiMAX đã được phát triển và khắc phục được những nhược điểm của các công nghệ truy cập băng rộng trước đây, cụ thể:











Cấu trúc mềm dẻo .
Chất lượng dịch vụ QoS .
Triển khai nhanh, chi phí thấp.
Dịch vụ đa mức .
Tính tương thích .
Hoạt động NLOS .
Phủ sóng rộng hơn .
Dung lượng cao .
Tính mở rộng .

4


1.3 CÁC CHUẨN WIMAX

1.3.1 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 .
 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 định hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật.

5


1.3.2 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 dải 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.

6


1.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 - 2004
Chuẩn 802.16-2004 (trước đó là 802.16 REVd) được IEEE đưa ra tháng 7 năm 2004. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức
điều chế OFDM và có thể cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối)
theo tầm nhìn thẳng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS).
1.3.4 Chuẩn IEEE 802.16e



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.



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 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.

7


802.16-2001

802.16-2004

802.16e

Tình trạng

Hoàn thiện tháng 12-2001

Hoàn thiện tháng 6-2004

Hoàn thiện tháng 12-2005

Dải tần

10-66 GHz

2-11 GHz

Cố đinh : 2-11 GHz
Di động : 2-6 GHz

Ứng dụng

Cố định , tầm nhìn thẳng
( LOS )

Cấu trúc lớp

MAC

Mô hình truyền sóng

Cố định , không nhìn thẳng

Cố định và di động , không nhìn thẳng ( NLOS)

(NLOS)

Điểm – đa điểm , mạng lưới

Điểm – đa điểm , mạng lưới

Điểm – đa điểm , mạng lưới

Đơn sóng mang

Đơn sóng mang, 256 OFDM, 2048 OFDM

Đơn sóng mang, 256 OFDM hoặc S-OFDM với 128,
512, 1024, 2048 sóng mang con

Điều chế

QPSK, 16QAM, 64QAM

QPSK, 16QAM, 64QAM

Tổng tần số dữ liệu

32-134.4 Mbps

1-75 Mbps

1-75 Mbps

Ghép kênh

Khối TDM/TDMA

Khối TDM/TDMA/OFDMA

Khối TDM/TDMA/OFDMA

Song công

TDD và FDD

TDD và FDD

TDD và FDD

Độ rộng kênh truyền

20, 25, 28

1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 15, 8.75

1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 15, 8.75

WirelessMAN-SC

WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM,

WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM,

WirelessMAN-OFDMA

WirelessMAN-OFDMA

256-OFDM như là WiMAX cố định

S-OFDMA như là WiMAX di động

QPSK, 16QAM, 64QAM

(MHz)
Giao diện không
gian

Xử lý WiMAX

Không

8

Bảng 1 : Các đặc trưng cơ bản của Wimax


1.4 PHỔ CỦA WIMAX
1.4.1 Băng tần đăng kí
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.



Băng tần đăng kí 2.5 GHz

Đã được cấp phát trong phần lớn các nước trên thế giới, bao gồm bắc Mỹ, Mỹ Latin, đông và tây Âu và nhiều vùng của châu Á thái bình dương. 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.



Băng tần đăng kí 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 cả FDD và
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.

9


1.4.2 Băng tần không đăng kí 5 GHz



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 .



Tuy nhiên một giải pháp không đăng ký thì khả năng nhiễu cao hơn, và nhiều sự cạnh 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.

10


1.5 TRUYỀN SÓNG TRONG WIMAX



Trong khi mạng băng rộng cố định với nhiều công nghệ sẵn có thì mạng vô tuyến chỉ có thể cung cấp khả năng phủ sóng tầm nhìn
thẳng (Line of sight – LOS). Vì thế nền tảng công nghệ WiMAX đã được tối ưu hoá để cho ra đời khả năng phủ sóng không theo tầm
nhìn thẳng (Non line of sight – NLOS).



Công nghệ tiên tiến WiMAX có thể cung cấp tốt nhất về khoảng cách phủ sóng lên tới 50km dưới các điều kiện tầm nhìn thẳng – LOS
và bán kính cell lên tới 8km dưới các điệu kiện không theo tầm nhìn thẳng – NLOS.

11


1.5.1 Truyền sóng LOS



Trong một đường truyền LOS, tín hiệu đi theo
đường trực tiếp và không có chướng ngại vật
giữa phía phát và phía thu.



Một đường truyền LOS yêu cầu phải có đặc tính
là toàn bộ miền Fresnel thứ nhất không hề có
chướng ngại vật (hình 1), nếu đặc tính này
không được đảm bảo thì cường độ của tín hiệu
sẽ suy giảm đáng kể.



Không gian miền Fresnel phụ thuộc vào tần số
hoạt động và khoảng cách giữa trạm phát và
trạm thu.

Hình 2

12


Phần II. HỆ THỐNG THU PHÁT SÓNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT

1.

PHÍA PHÁT:

Sơ đồ khối tổng quát của máy phát DVB

13


Source coding(Mã hóa nguồn): Thực hiện nén số khác nhau, thực hiện bằng bộ
mã hóa MPEG-2. Việc nén bằng cách chỉ gửi đi sự sai khác giữa các hình ảnh
hay chỉ gửi đi các âm thanh lớn khi các âm thanh trầm có tần số lân cận với các
âm thanh lớn.
Mã hóa kênh: Gói và đa hợp video, audio và các dữ liệu phụ vào một dòng dữ
liệu, ở đây là dòng truyền tải MPEG-2 => làm cho tín hiệu truyền dẫn phát sóng
phù hợp với kênh truyền.
Energy Dispersal(Khối phân tán năng lượng): Xáo trộn dòng truyền tài.
Outer Coder(Bộ mã hóa ngoài): Sử dụng mã Reed-Solomon, bộ này nhằm mục
đích phân tán các chòm lỗi (Bursts error) thành các lỗi nhỏ dễ dàng sửa.
Outer Interleaver(Bộ hoán vị ngoài): Hoán vị byte cho các gói đã được chống
lỗi, tạo ra cấu trúc dữ liệu hoán vị.
Inner Coder(Bộ mã hóa trong): thực hiện mã hóa chập (convolution code) tại
mức bit cung cấp các tỷ lệ mã từ ½ đến 7/8.
Inner Interleaver(Bộ hoán vị trong): xáo trộn dữ liệu trong tín hiệu đa sóng
mang trong miền tần số.
14


2. PHÍA THU
Để có thể đáp ứng được việc thu chương trình truyền hình số bằng máy thu tương tự, nhiều hãng đã sản
xuất thiết bị đệm gọi là SET-TOP-BOX trước khi đi đến truyền hình số hoàn toàn.

15

Sơ đồ khối của SET-TOP-BOX
Ở phía thu, tín hiệu thu sẽ được giải điều chế và đưa tới bộ phân kênh (DEMUX). Tín hiệu từ bộ
phân kênh được giải nén sau đó được chuyển đổi số - tương tự.

16


Tín hiệu trung tần từ sau bộ trộn được đưa đến các bộ giải điều chế COFDM.
Sau đó chúng được đưa tới bộ tách tín hiệu MPEG-2 để tách riêng tín hiệu hình, tiếng và các tín hiệu
bổ xung.Trong một kênh truyền hình thông thường có thể truyền 4 đến 5 kênh truyền hình SDTV theo tiêu
chuẩn MPEG-2.
Tiếp theo, tín hiệu được biến đổi trong các bộ xử lý đặc biệt (bộ giải mã MPEG , bộ biến đổi DAC...).
Các tín hiệu đầu ra được đưa đến các thiết bị tương ứng.

17


Một phần tử quan trọng của SET-TOP-BOX là khối điều khiển.
Số lượng các chương trình truy nhập có thể lên đến vài trăm. Việc tìm các chương trình mà người
xem quan tâm không phải là đơn giản. Vì thế trong tín hiệu MPEG-2 có cả thông tin bổ xung mô tả
các chương trình truyền hình.
=> Nhiệm vụ của khối điều khiển là hình ảnh hoá các thông tin này và cho biết hộ thuê bao có
quyền thu chương trình mà họ muốn không (các chương trình đều được giải mã để thu tiền).

18


Máy thu hình được nối với trung tâm phát hình qua đường điện thoại.
Qua đó, người xem có thể yêu cầu chương trình cần xem (Video-on-Demand) hoặc mua bán qua truyền
hình, đăng ký vé máy bay, tư vấn về một vấn đề gì đó...

Đó chính là truyền hình tương tác, có sự tham gia tích cực của người xem trong các chương trình
truyền hình.

19


Cảm Ơn Thầy và Các Bạn Đã
Lắng Nghe!!!

20