Mô hình hóa mạng Wimax cố định

Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................ I
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG ........................................................... IV
CHƯƠNG 1. ................................................................................................... 1
CÔNG NGHỆ WIMAX ................................................................................. 1
1.1 Khái niệm chung về WiMAX ......................................................................... 1
1.1.1 Khái niệm WiMAX .................................................................................... 1
1.1.2 Các đặc điểm của WiMAX ........................................................................ 1
1.1.3 Hoạt động của WiMAX ........................................................................... 2
1.2 Cấu hình mạng .................................................................................................. 4
1.2.1 Cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP) ....................................................... 4
1.2.2 Cấu hình mạng mắt lưới (MESH) ............................................................... 5
1.3 Các dịch vụ của WiMAX ................................................................................. 7
1.3.1 Các tham số QoS cho luồng dịch vụ ........................................................... 7
1.3.2 Dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (UGS) .............................................. 8
1.3.3 Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS) ...................................... 8
1.3.4 Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (nrtPS) .......................... 9
1.3.5 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort - BE) .................................................. 9
1.4 Chuẩn WiMAX .............................................................................................. 10
1.4.1 Hệ thống chuẩn IEEE 802.16 ................................................................... 10
1.4.2 Chuẩn WiMAX cố đinh (IEEE 802.16d) ................................................. 12
1.4.3 Chuẩn WiMAX di động (IEEE 802.16e) .................................................. 12
1.4.4 Kiến trúc giao thức WiMAX .................................................................... 13
1.5 Truy nhập vô tuyến ........................................................................................ 16
1.5.1 Môi trường truyền sóng LOS và NLOS .................................................... 16
1.5.2 Công nghệ OFDM cho truyền dẫn vô tuyến ............................................. 17
1.5.3 Đa truy nhập và kênh con hóa .................................................................. 17
1.5.4 Kỹ thuật song công TDD và FDD ........................................................... 19
1.6 Điều chế và mã hóa ......................................................................................... 20
1.6.1 Mã hóa kênh ............................................................................................. 20

1.6.2 Điều chế ................................................................................................... 21
1.7 Bảo mật ............................................................................................................ 24
1.7.1 Kiến trúc bảo mật trong WiMAX ............................................................ 24
I
Mục lục
1.7.2 Bảo mật qua giao diện vô tuyến ............................................................... 26
1.7.3 Mật mã hóa dữ liệu .................................................................................. 28
1.8 Các mô hình ứng dụng WiMAX ................................................................... 29
1.9 Các ưu điểm của mạng WiMAX .................................................................. 30
Tổng kết chương 1 ................................................................................................ 32
CHƯƠNG 2. ................................................................................................. 34
BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WIMAX ................................................. 34
CỐ ĐỊNH & DI TRÚ CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI ............................... 34
2.1 Mục đích thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú ................................... 34
2.2 Bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú ...................................... 34
2.2.1 Các tham số hệ thống của mạng WiMAX cố đinh & di trú ...................... 34
2.2.2 Các tham số dịch vụ cho WiMAX cố đinh & di trú .................................. 37
2.2.3 Phương pháp tính toán lưu lượng ............................................................ 38
2.2.4 Đánh giá khả năng triển khai mạng WiMAX cố đinh & di trú ................. 39
2.2.5 Các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú .................................. 40
2.3 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà
Nội ........................................................................................................................... 41
2.3.1 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú ......................... 41
2.3.2 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà Nội
......................................................................................................................... 44
2.3.3 Lựa chọn thiết bị theo yêu cầu thiết kế ..................................................... 52
2.4 Tính toán suy hao .......................................................................................... 56
2.4.1 Tính toán suy hao đường truyền (path loss) .............................................. 56
2.4.2 Dự trữ suy hao phụ ................................................................................... 66
2.5 Tính toán phạm vi phủ sóng .......................................................................... 69

2.5.1 Tính toán quỹ đường truyền ..................................................................... 69
2.5.2 Tính toán phạm vi phủ sóng ..................................................................... 71
2.6 Định cỡ mạng và quy hoạch vùng phủ sóng ............................................... 73
2.6.1 Định cỡ mạng ........................................................................................... 73
2.6.2 Quy hoạch vùng phủ sóng ........................................................................ 75
Tổng kết chương 2 ................................................................................................ 77
CHƯƠNG 3. ................................................................................................. 79
MÔ HÌNH HÓA MẠNG WiMAX CỐ ĐỊNH ........................................... 79
3.1 Các tham số đầu vào ....................................................................................... 79
II
Mục lục
3.2 Mô hình hóa mạng WiMAX cố đinh & di trú trên bản đồ ........................ 80
3.2.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý .............................................................. 80
3.2.2 Mô hình mạng trên bản đồ kiến trúc ......................................................... 83
3.3 Mô hình chi tiết cho một cell ........................................................................ 85
3.4 Xác định vị trí đặt trạm gốc ......................................................................... 86
Tổng kết chương 3 ................................................................................................ 87
CHƯƠNG 4. ................................................................................................. 88
CÁC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG ...................................................... 88
4.1 Chương trình tính toán suy hao .................................................................... 88
4.1.1 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata ..................................... 88
4.1.2 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Walfish-Ikegami ................. 89
4.2 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng .................................................. 91
4.3 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng mạng .................................. 92
KẾT LUẬN ................................................................................................... 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 95
III
Danh mục hình vẽ và bảng
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG
Hình 1.1 Mạng WiMAX ................................................................................4

Hình 1.2 Cấu hình mạng PMP .....................................................................5
Hình 1.3 Cấu hình mạng MESH ..................................................................6
Hình 1.4 Bộ tiêu chuẩn IEEE802.16...........................................................10
Hình 1.5 Mô hình kiến trúc giao thức WiMAX........................................13
Hình 1.6 Cấu trúc khung OFDM với kỹ thuật song công TDD.............19
Hình 1.7 Bộ tạo mã giả ngẫu nhiên............................................................20
Hình 1.8 Chòm sao BPSK, QPSK, 16 QAM và 64 QAM.......................22
Hình 1.10 Lược đồ điều chế thích ứng.......................................................23
Hình 1.11 Mô hình bảo mật.........................................................................25
Hình 1.12 Quá trình nhận thực thuê bao..................................................26
Hình 1.13 Quá trình trao đổi khóa dữ liệu...............................................27
Hình 1.14 Mật mã hóa dữ liệu....................................................................28
Hình 1.15 Khả năng mở rộng dung lượng của một trạm gốc BS...........31
Bảng 2.1 Bảng các tham số hệ thống tham khảo cho WiMAX cố đinh &
di trú...............................................................................................................36
Bảng 2.2 Bảng các tham số dịch vụ tham khảo cho WiMAX cố đinh &
di trú ..............................................................................................................38
Hình 2.1 Sơ đồ các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú.........40
Hình 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng Internet......................................42
Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di
trú...................................................................................................................43
Hình 2.3 Khu vực cần phủ sóng chụp từ vệ tinh.......................................45
Hình 2.4 Khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý..................................46
Hình 2.5 Bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh...................................49
Bảng 2.4 Tỉ lệ thuê bao trên từng ứng dụng..............................................51
Bảng 2.5 Tổng hợp thông số thiết bị lựa chọn...........................................55
Hình 2.6 Bán kính cell với suy hao đường truyền....................................56
Hình 2.7 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Hata.....................58
Hình 2.8 Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường NLOS......60
Hình 2.9 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfish-Ikegami

.........................................................................................................................63
IV
Danh mục hình vẽ và bảng
Bảng 2.6 Các tham số địa hình....................................................................65
Hình 2.10 Đồ thị suy hao mô hình SUI .....................................................65
Bảng 2.7 Mức suy hao thâm nhập một số loại vật cản.............................68
Bảng 2.8 Tổng hợp các mức dự trữ suy hao phụ......................................69
Bảng 2.9 Quỹ đường truyền cho đường xuống.........................................70
Bảng 2.10 Quỹ đường truyền cho đường lên.............................................71
Hình 2.11 Kết quả tính toán phạm vi phủ sóng .......................................72
Hình 2.12 Vùng phủ sóng tối đa của một sector 120o .............................73
Bảng 2.11 Kết quả định cỡ mạng................................................................75
Hình 2.13 Vùng phủ sóng của một sector 120o ........................................76
Hình 2.14 Mô hình mạng lưới cell lục giác ...............................................77
Bảng 2.12 Tổng hợp kết quả tính toán thiết kế mạng..............................78
Hình 3.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (chưa hiệu chỉnh)................80
Hình 3.2 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (đã hiệu chỉnh)....................82
Hình 3.3 Mô hình mạng WiMAX trên bản đồ kiến trúc ........................83
Hình 3.4 Mô hình mạng đường trục (backhaul) ......................................84
Hình 3.5 Chi tiết vùng phủ sóng cell 10....................................................85
Hình 3.6 Vị trí đặt trạm gốc cell 10............................................................86
Hình 4.1 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata
.........................................................................................................................88
Hình 4.2 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 W-I
.........................................................................................................................89
Hình 4.3 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình SUI ................90
Hình 4.4 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng ...............................91
Hình 4.5 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng ..........................92
V

Chương 1. Công nghệ WiMAX
CHƯƠNG 1.
CÔNG NGHỆ WIMAX
________________________________________________________________________
Trước khi xây dựng một mạng WiMAX cố đinh & di trú chúng ta cần tìm hiểu
về công nghệ WiMAX, về các đặc điểm và những ứng dụng của công nghệ WiMAX.
Việc hiểu rõ về công nghệ cũng như các ứng dụng của WiMAX cố đinh & di trú là
cơ sở cho việc xây dựng, thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú trong thực tế.
Chương 1 sẽ trình bày các khái niệm cơ bản và các đặc trưng của công nghệ
WiMAX, bộ chuẩn WiMAX, các dịch vụ và mô hình ứng dụng WiMAX.
1.1 Khái niệm chung về WiMAX
1.1.1 Khái niệm WiMAX
WiMax (viết tắt từ Worldwide Interoperability for Microwave Access) là một công
nghệ truy cập không dây băng thông rộng (Broadband Wireless Access - BWA) với
khả năng cung cấp đường truyền số liệu với tốc độ lên đến 70Mb/s và với bán kính
phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50 km.
Công nghệ WiMAX dựa trên cơ sở tương thích toàn cầu được kết hợp bởi bộ chuẩn
IEEE 802.16 và ETSI HiperMAN. Đây là các tiêu chuẩn cho mạng WirelessMAN
(mạng đô thị không dây). WiMAX cố đinh & di trú dựa theo chuẩn 802.16d,
WiMAX di động theo chuẩn 802.16e. Chuẩn WiMAX cố đinh hỗ trợ tốc độ dữ liệu
đỉnh 70Mb/s, đảm bảo tốc độ tiêu chuẩn lớn hơn 30Mb/s. Chuẩn WiMAX di động
cho thuê bao di chuyển ở tốc độ cao hỗ trợ truy nhập tốc độ dữ liệu đỉnh 30Mb/s,
đảm bảo tốc độ tiêu chuẩn lớn hơn 5Mb/s. WiMAX có thể hoạt động trong tầm nhìn
thẳng (Light of Sight – LOS) hay không trong tầm nhìn thẳng (None Light of Sight –
NLOS).
Công nghệ này có thể được sử dụng để thay thế các đường truyển DSL, ADSL,
đường cáp hữu tuyến bằng truy nhập không dây, làm trạm chuyển tiếp (backhaul) cho
mạng Wifi, hỗ trợ và bổ sung cho các dịch vụ điện thoại di động, cung cấp các kết
nối băng thông rộng di động với rất nhiều các cấp dịch vụ khác nhau.
1.1.2 Các đặc điểm của WiMAX

- Phạm vi phủ sóng của một BS trên lý thuyết có thể lên tới 50km.
1
Chương 1. Công nghệ WiMAX
- Tốc độ truyền dữ liệu có thể thay đổi, tối đa 70Mb/s.
- Hoạt động trong cả hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng LOS
và đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS.
- Dải tần làm việc 2-11GHz cho đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS và
từ 10-66GHz cho đường truyền trong tầm nhìn thẳng LOS.
- Băng thông mềm dẻo, có thể cho phép thay đổi từ 1,75MHz đến 20MHz.
- Kỹ thuật QoS (chất lượng dịch vụ) trong WiMAX cho phép hỗ trợ nhiều loại dịch
vụ, đảm bảo chất lượng dịch vụ tối ưu nhất.
- Giao diện vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM (ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao). OFDM trong WiMax sử dụng tổng cộng 2048 sóng mang, trong đó có
1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con mỗi kênh con tương
đương với 48 sóng mang, cho phép nhiều thuê bao có thể truy cập đồng thời một hay
nhiều kênh một cách linh hoạt để đảm bảo tối ưu hiệu quả sử dụng băng tần.
- Trên mỗi sóng mang phụ sử dụng phương thức điều chế nhiều mức thích ứng từ
BPSK, QPSK đến 64-QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi dữ liệu như ngẫu nhiên
hoá, với mã hoá sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ 1/2 đến 7/8 để đảm bảo
chất lượng thông tin.
- Đa truy nhập OFDMA, chế độ song công cho phép sử dụng cả hai công nghệ song
công phân chia theo thời gian TDD (time division duplex) và song công phân chia
theo tần số FDD (frequency division duplex) cho việc phân chia truyền dẫn của
đường lên (uplink) và đường xuống (downlink).
- Tính bảo mật cao, hỗ trợ chuẩn mã mật dữ liệu DES (Data Encryption Standard) và
chuẩn mã mật tiên tiến AES (Advance Encryption Standard) cho quá trình bảo mật
bảo mật.
1.1.3 Hoạt động của WiMAX
Một mạng WiMax gồm 2 thành phần:
+ Trạm gốc (BS-Base Station): giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di

động số tế bào, sử dụng hệ thống anten thông minh AAS (Adaptive Antenna System)
và kỹ thuật đa thu đa phát MIMO (Multi input multi output) với bán kính phủ sóng có
thể đạt 50km với đường truyền LOS (trên điều kiện thực tế đạt khoảng 10km).
2
Chương 1. Công nghệ WiMAX
+ Trạm thuê bao (SS-Subscriber Station): có thể là các anten nhỏ nối với thiết bị thu
đặt tại nhà thuê bao hoặc các thiết bị truyền thông cá nhân hỗ trợ WiMAX (CPE)
hoặc các card PCMCIA gắn bên trong các thiết bị di động.
Các trạm gốc BS được kết nối tới mạng Internet thông qua các đường truyền
hữu tuyến tốc độ cao (cáp quang) hoặc sử dụng mạng đường trục backhaul với một
trạm gốc làm trạm chuyển tiếp lưu lượng. Nhờ việc sử dụng các trạm chuyển tiếp,
phạm vi phủ sóng rộng và chi phí rẻ nên WiMAX có khả năng phủ sóng đến những
vùng hẻo lánh nơi mà các đường cáp hữu tuyến không thể triển khai được.
Các anten thu/phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các đường truyền
trong tầm nhìn thẳng LOS hoặc đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS.
Trong trường hợp đường truyền trong tầm nhìn thẳng LOS, các anten được đặt cố
đinh & di trú trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp này ổn định và tốc độ
truyền có thể đạt tối đa. Băng tần sử dụng có thể dùng ở tần số cao đến 66GHz vì ở
tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng
cũng lớn hơn. Đối với trường hợp đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS,
WiMax sử dụng băng tần thấp hơn ở khoảng 2-11GHz, 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 thể để đến
đích.
WiMAX cố đinh & di trú có thể sử dụng để cung cấp dịch vụ cho các hộ gia
đình hoặc các doanh nghiệp, cơ quan tổ chức, trường học, bệnh viện … hoặc làm
đường trục cho mạng di động, làm backhaul cho các hotspost của Wifi thay cho các
mạng cáp hữu tuyến đắt tiền. Mạng nomadic cho phép người dùng đầu cuối có thể di
chuyển vị trí trong vùng phủ sóng, khi kết nối vẫn phải cố đinh tương tự Wifi.
WiMAX di động là triển vọng lớn nhất của WiMAX với khả năng cung cấp đường
truyền tốc độ cao ở tốc độ di chuyển lớn, có khả năng bổ sung các di vụ di động mới

ngoài các dịch vụ được cung cấp bởi mạng di động truyền thống.
Hình 1.1 mô tả các mô hình ứng dụng mạng WiMAX bao gồm mạng WiMAX cố
đinh, mạng WiMAX di trú (nomadic) và mạng WiMAX di động. Riêng WiMAX di
động có thể tương thích với WiMAX cố đinh và di trú, điều này có nghĩa là một
mạng WiMAX di động với lưu lượng mạng đủ lớn có thể cung cấp cho cả nhu cầu
mạng cố đinh, di trú và di động.
3
Chương 1. Công nghệ WiMAX
Hình 1.1 Mạng WiMAX
1.2 Cấu hình mạng
WiMAX hỗ trợ hai cấu hình mạng là cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP –
point to multipoint) và mạng mắt lưới (MESH).
1.2.1 Cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP)
Cấu hình mạng điểm – đa điểm PMP tương tự mạng thông tin di động tế bào.
Mạng điểm – đa điểm PMP bao gồm một trạm gốc BS kết nối với mạng công cộng
và một số lượng lớn các trạm thuê bao SS xung quanh. Trạm gốc BS sử dụng hệ
thống các anten chia theo cung (sectoral antennas) là các anten chảo có độ định
hướng cao, được hướng theo từng cung và được sắp xếp xung quanh cột anten.
Trong mạng điểm – đa điểm PMP các trạm thuê bao SS chỉ trao đổi thông tin
trực tiếp với trạm gốc BS. Đường xuống (Down link) là quảng bá và đa điểm. Các
trạm thuê bao SS chia sẻ đường lên (up link) tới trạm gốc BS trên cơ sở yêu cầu băng
thông. Kết nối từ trạm thuê bao SS đến trạm gốc BS thông qua nhận dạng kết nối
CID (connection ID), trạm thuê bao SS sẽ kiểm tra CID trong các PDU nhận được và
chỉ giữ các PDU có địa chỉ tới chúng. Tùy thuộc loại dịch vụ sử dụng mà trạm thuê
4
Chương 1. Công nghệ WiMAX
bao SS được phép tiến hành truyền dữ liệu ngay hoặc chờ sự cho phép của trạm gốc
BS sau khi đã chấp nhận một yêu cầu từ trạm thuê bao SS.
Mạng điểm – đa điểm PMP được thiết kế để cho phép số lượng người sử
dụng lớn với chi phí thấp, lắp đặt đơn giản và giới hạn được số lượng router, switch

cần thiết. Tần số sử dụng ở dải tần thấp dưới 6GHz để có phạm vi phủ sóng lớn.
Cấu hình mạng điểm – đa điểm PMP là cấu hình mạng cơ bản cho mạng
WiMAX.

Hình 1.2 Cấu hình mạng PMP
1.2.2 Cấu hình mạng mắt lưới (MESH)
Cấu hình mạng mắt lưới MESH gồm các trạm gốc MESH BS là các trạm gốc
BS được kết nối với mạng bên ngoài và các MESH SS là các thành phần còn lại trong
mạng mà chỉ có các kết nối bên trong mạng MESH (có thể là các trạm thuê bao SS
hoặc trạm gốc BS). Mạng MESH thường được gọi là mạng mắt lưới, mỗi mắt lưới là
một node mà trong đó các node đều có thể liên lạc được với nhau trực tiếp hoặc gián
tiếp bên trong mạng. Đường lên và đường xuống trong mạng MESH là theo hướng
dữ liệu tới và ra khỏi MESH BS. Kết nối trong mạng MESH cũng thông qua nhận
5
Chương 1. Công nghệ WiMAX
dạng kết nối CID, MESH SS sẽ kiểm tra CID trong các PDU nhận được và chỉ giữ
các PDU có địa chỉ tới chúng
Trong mạng MESH mỗi node có một router do đó lưu lượng có thể được định
tuyến qua các MESH SS. Nhờ đặc điểm này các MESH SS có thể trao đổi dữ liệu với
nhau ngoài trao đổi dữ liệu trực tiếp với MESH BS, đây là khác biệt cơ bản so với
cấu hình PMP.
Do mỗi node đều có liên kết đa đường đến các node khác nên mỗi node có
khả năng lựa chọn liên kết tốt nhất từ node khác và tránh được node ẩn (node không
nhận được tín hiệu. Ngoài ra khả năng mở rộng của mạng mắt lưới MESH cho phép
lớn hơn nhiều so với mạng điểm – đa điểm PMP nên chi phí bao phủ mạng trên một
đơn vị diện tích là thấp hơn điểm – đa điểm PMP. Ngoài ra chất lượng kết nối cũng
được đảm bảo hơn mạng điểm – đa điểm PMP.
Cấu hình mạng mắt lưới MESH là tùy chọn cho WiMAX do chi phí cho thiết
bị đầu cuối lớn và quản lý mạng phức tạp. Mạng mắt lưới MESH chỉ thích hợp cho
các dịch vụ cố đinh & di trú.

Hình 1.3 Cấu hình mạng MESH
6
Chương 1. Công nghệ WiMAX
1.3 Các dịch vụ của WiMAX
WiMAX hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các dịch vụ
được cung cấp, chủ yếu để hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực. Mỗi loại dịch vụ có một
tập các tham số QoS và kỹ thuật quản lý chất lượng dịch vụ cho phép đảm bảo chất
lượng cho từng kết nối (connection). Đối với mạng Internet truyền thống thì dịch vụ
phổ biến là Best Effort và không hỗ trợ QoS do đó không đáp ứng được các dịch vụ
đòi hỏi độ trễ thấp, yêu cầu về thời gian thực. Để hỗ trợ các dịch vụ này cần phải xây
dựng thêm các bộ giao thức mới cũng như cần nâng cấp mạng. Với kỹ thuật quản lý
chất lượng dịch vụ QoS, WiMAX hỗ trợ được nhiều loại dịch vụ khác nhau và có khả
năng đảm bảo chất lượng cho các ứng dụng trên từng loại dịch vụ.
WiMAX hỗ trợ 4 loại hình dịch vụ là dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu
(Unsolicited Grant Service - UGS), dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (Real-
Time Polling Service - rtPS), dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (Non-
Real-Time Polling Service - nrtPS), dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort - BE).
1.3.1 Các tham số QoS cho luồng dịch vụ
 Tốc độ lưu lượng dự trự tối thiểu
Là giới hạn dưới của tốc độ truyền dữ liệu. Tốc độ dữ liệu được đảm bảo luôn lớn
hơn giới hạn dưới này.
 Tốc độ lưu lượng cho phép tối đa
Là giới hạn trên cho phép của tốc độ truyền dữ liệu. Tốc độ dữ liệu không được lớn
hơn giới hạn trên này.
 Độ trễ tối đa
Là độ trễ toàn trình trong quá trình truyền dẫn. Tham số này được yêu cầu đối với
các dịch vụ có hỗ trợ thời gian thực. Độ trễ tối đa không được phép vượt quá mức
ngưỡng cho trước để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
 Độ trễ pha ”Jitter”
Là độ trễ của từng gói khi đến đích khiến cho dữ liệu bị đứt quãng (không liên tục).

Tham số này được yêu cầu với dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (Unsolicited
Grant Service) dùng cho ứng dụng thoại VoIP hoặc T1/E1 vì nếu Jitter lớn chất lượng
đàm thoại sẽ bị giảm nghiêm trọng.
7
Chương 1. Công nghệ WiMAX
 Mức ưu tiên của tải lưu lượng
Xác định tải lưu lượng nào được ưu tiên phục vụ trước. Tham số này được sử dụng
cho dịch vụ phi thời gian thực (none-realtime Polling Service) và dịch vụ cố gắng tối
đa (Best Effort) trong đó băng thông được yêu cầu trên cơ sở tranh chấp.
 Cách thức yêu cầu / truyền dẫn
Chỉ ra cách thức đưa các bản tin yêu cầu (request) và cách thức truyền dẫn dữ liệu.
Tham số này có mặt ở tất cả các loại dịch vụ.
1.3.2 Dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (UGS)
Đối với dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu, tài nguyên vô tuyến được cấp
phát bởi trạm gốc BS theo một khoảng thời gian định kỳ, băng thông cố đinh & di trú
đồng thời loại bỏ yêu cầu băng thông từ trạm thuê bao SS (các trạm thuê bao SS sử
dụng dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu sẽ không được trạm gốc BS kiểm tra yêu
cầu băng thông).
UGS được thiết kế để hỗ trợ cho các ứng dụng yêu cầu thời gian thực, gói có
kích thước cố đinh & di trú, phát định kỳ. Chủ yếu là các ứng dụng cho thoại như T1/
E1 và VoIP (Voice over IP).
Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ lưu lượng cho phép tối đa,
độ trễ tối đa, độ trễ pha (Jitter), cách thức yêu cầu / truyền dẫn. Băng thông được cấp
phát phụ thuộc tham số tốc độ lưu lượng cho phép tối đa và được đảm bảo luôn cố
đinh & di trú. Độ trễ tối đa, độ trễ pha (Jitter) là hai tham số quan trọng có ảnh hưởng
trực tiếp đến chất lượng thoại, hai tham số này chỉ ra mức giới hạn cho phép của độ
trễ toàn trình và Jitter.
1.3.3 Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS)
Đối với dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực, băng thông được cung cấp
dựa trên sự cấp phát các cơ hội yêu cầu băng thông từ trạm gốc BS và kiểm tra vòng

các yêu cầu băng thông từ các trạm thuê bao SS. Trạm BS phát định kỳ các bản tin
đơn điểm unicast cấp phát cơ hội yêu cầu đến từng trạm thuê bao SS, các trạm thuê
bao sẽ sử dụng các bản tin unicast cấp phát cơ hội yêu cầu để yêu cầu được cấp phát
băng thông đường lên. Trạm gốc BS sẽ kiểm tra lần lượt từng trạm thuê bao xem
trạm thuê bao nào có yêu cầu băng thông đường lên. Các trạm thuê bao không được
phép yêu cầu băng thông trên cơ sở tranh chấp (không được tranh chấp băng thông
8
Chương 1. Công nghệ WiMAX
đường lên). Điều đó đảm bảo băng thông cho các trạm thuê bao là ổn định, tránh
xung đột, cho phép hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực.
Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực rtPS được thiết kế để hỗ trợ các ứng
dụng yêu cầu thời gian thực, gói có độ dài thay đổi, phát định kỳ như MPEG video.
Nói chung là cho các ứng dụng video trực tuyến như xem phim trực tuyến, hội nghị
từ xa, truyền hình ...
Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ lưu lượng dự trữ tối thiểu,
tốc độ lưu lượng cho phép tối đa, độ trễ tối đa, cách thức yêu cầu / truyền dẫn. Trong
đó tốc độ dữ liệu luôn được đảm bảo ở mức lớn hơn tốc độ lưu lượng dự trữ tối thiểu
và độ trễ nhỏ hơn độ trễ tối đa để hỗ trợ tốt các ứng dụng thời gian thực.
1.3.4 Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (nrtPS)
Đối với dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực, băng thông được
cung cấp dựa trên sự cấp phát các cơ hội yêu cầu băng thông từ trạm gốc BS và kiểm
tra vòng các yêu cầu băng thông từ các trạm thuê bao SS. Trạm BS phát các bản tin
đơn điểm unicast cấp phát cơ hội yêu cầu một cách bình thường, không nhất thiết
theo chu kỳ (định kỳ). Khi đó các trạm SS có thể sử dụng các bản tin unicast cấp phát
cơ hội yêu cầu băng thông hoặc trên cơ sở tranh chấp để được cấp phát băng thông
đường lên. Điều đó có nghĩa là băng thông sẽ được đảm bảo ở mức tốt nhất có thể và
vẫn có tranh chấp trong yêu cầu băng thông đường lên do đó sẽ có trễ đáng kể.
Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực nrtPS được thiết kế để hỗ trợ
các ứng dụng chấp nhận độ trễ (không yêu cầu thời gian thực), có độ dài gói thay đổi
và có yêu cầu về tốc độ dữ liệu tối thiểu như FTP (giao thức truyền file).

Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ lưu lượng dự trữ tối thiểu,
tốc độ lưu lượng cho phép tối đa, mức ưu tiên của tải lưu lượng, cách thức yêu cầu /
truyền dẫn. Dịch vụ này vẫn đảm bảo tốc độ dữ liệu tối thiểu nhưng không đảm bảo
về trễ như dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS). Tuy nhiên thay vào đó có
thêm tham số mức ưu tiên của tải lưu lượng cho phép phục vụ trước tải lưu lượng có
mức ưu tiên lớn hơn.
1.3.5 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort - BE)
Dịch vụ cố gắng tối đa là dịch vụ phổ biến nhất trên mạng Internet, cung cấp
khả năng đáp ứng cho lưu lượng best effort. Lưu lượng best effort dựa trên nguyên
tắc gói thông tin đến trước được phục vụ trước, các luồng best effort sẽ phải tranh
9
Chương 1. Công nghệ WiMAX
chấp băng thông chia sẻ mà không có sự đảm bảo về băng thông tối thiểu. Các trạm
thuê bao SS đưa yêu cầu băng thông trên cơ sở tranh chấp hoặc cũng có thể sử dụng
các bản tin đơn điểm unicast cung cấp cơ hội yêu cầu băng thông từ trạm gốc
BS.Dịch vụ BE được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng mà không yêu cầu mức chất
lượng dịch vụ tối thiểu. Dùng cho các ứng dụng phổ biến trên mạng Internet như
HTTP, SMTP, Web.
Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ lưu lượng cho phép tối đa,
mức ưu tiên của tải lưu lượng, cách thức yêu cầu / truyền dẫn. Dịch vụ cố gắng tối đa
không có sự đảm bảo về tốc độ lưu lượng tối thiểu tuy nhiên vẫn được hỗ trợ mức ưu
tiên của tải lưu lượng.
1.4 Chuẩn WiMAX
1.4.1 Hệ thống chuẩn IEEE 802.16
Chuẩn WiMAX dựa trên bộ chuẩn 802.16 của IEEE kết hợp với chuẩn
HiperMAN của ETSI (chuẩn cho mạng MAN không dây của Châu Âu). Về cơ bản
mô hình 256-OFDM PHY trong chuẩn IEEE 802.16 so với chuẩn ETSI HiperMAN
là giống nhau về lớp vật lý và lớp MAC. Mô hình 256-OFDM PHY trong chuẩn
IEEE 802.16 đã được lựa chọn cho WiMAX. Hệ thống chuẩn IEEE 802.16 được xây
dựng cho các mạng truy nhập vô tuyến băng thông rộng BWA (Broadband Wireless

Access). Bao gồm các chuẩn IEEE 802.16–2001 (chuẩn cơ bản), 802.16a, 802.16b,
802.16c, 802.16d, 802.16e.
Hình 1.4 Bộ tiêu chuẩn IEEE802.16
 Chuẩn IEEE 802.16–2001 là bộ chuẩn cơ bản, mô tả sự chuẩn hóa các lớp PHY và
MAC cho truy nhập vô tuyến băng rộng.
10
Chương 1. Công nghệ WiMAX
- Sử dụng kỹ thuật điều chế dơn sóng mang SC (Single Carrier) trong dải tần 10-66
GHz
- Đường truyền trong tầm nhìn thẳng LOS
- Hỗ trợ song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex) và song
công phân chia theo tần số FDD (Frequecy Division Duplex)
- Cấu hinh mạng điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm
- Hỗ trợ truy nhập không dây cố đinh & di trú
- Hỗ trợ QoS (Quality of Service) để đảm bảo chất lượng dịch vụ
- Sử dụng kỹ thuật điều chế thích ứng
- Kiến trúc bảo mật được xây dựng trong lớp con MAC-PS
 Chuẩn IEEE 802.16a được sửa đổi, bổ sung từ chuẩn 802.16-2001 để hỗ trợ đường
truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS.
- Bổ sung kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và đa truy
nhập OFDMA
- Mở rộng thêm dải tần 2-11 Ghz
- Hỗ trợ đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS
- Hỗ trợ thêm cấu hình mạng mắt lưới MESH
- Kỹ thuật anten thông minh và điều khiển công suất tiên tiến
 Chuẩn IEEE 802.16b được sửa đổi, bổ sung từ chuẩn 802.16-2001
- Bổ sung lớp vật lý vô tuyến HUMAN-OFDM256
- Dải tần công tác 5-6GHz
- Cung cấp QoS hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực (voice và video)
 Chuẩn IEEE 802.16c mô tả chi tiết hệ thống trong dải tần 10-66 GHz

 Chuẩn IEEE 802.16d (802.16-2004) kết hợp các chuẩn 802.16-2001, 802.16a,
802.16b và 802.16c, cải thiện các chuẩn cơ bản và mô tả chi tiết cho hệ thống truy
nhập băng thông rộng không dây cố đinh & di trú. Chuẩn 802.16d được sử dụng cho
chuẩn WiMAX cố đinh.
11
Chương 1. Công nghệ WiMAX
 Chuẩn IEEE 802.16e (802.16-2005) bổ sung tính di động cho các chuẩn hiện tại,
sử dụng kỹ thuật OFDM theo tỉ lệ S-OFDM (Scalabe-OFDM) thay OFDM, hỗ trợ
chuyển giao ở tốc độ di chuyển cao. Chuẩn 802.16e được sử dụng cho chuẩn
WiMAX di động.
1.4.2 Chuẩn WiMAX cố đinh (IEEE 802.16d)
Chuẩn WiMAX cố đinh dựa trên chuẩn IEEE 802.16d được chứng nhận vào tháng
6-2004. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX cố đinh:
- Kỹ thuật đa truy nhập OFDM-TDMA hoặc sử dụng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA,
lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDM
- Dải tần dưới 11GHz. Các băng tần đang được xem xét cho WiMAX cố đinh: băng
tần cấp phép 5,8GHz và không cấp phép 2,5GHz, 3,5GHz.
- Đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS
- Kỹ thuật song công TDD và FDD
- Hỗ trợ truy nhập không dây cố đinh và nomadic (thiết bị đầu cuối như laptop, PDA
có thể di chuyển vị trí nhưng cố đinh khi kết nối).
- Độ rộng băng tần có thể lựa chọn từ 1,25 đến 20 MHz
- Tốc độ dữ liệu tối đa 75Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz
- Kỹ thuật điều chế thích ứng từ BPSK/QPSK đến 64QAM
- Kỹ thuật điều chế đa sóng mang FFT 256-OFDM (256 sóng mang phụ)
- Cấu hình mạng điểm-đa điểm PMP và mạng mắt lưới MESH
- Hỗ trợ QoS
1.4.3 Chuẩn WiMAX di động (IEEE 802.16e)
Chuẩn WiMAX di động dựa trên chuẩn IEEE 802.16e được chứng nhận vào tháng
12-2005. Chuẩn WiMAX di động có thay đổi và bổ sung so với chuẩn cố đinh để hỗ

trợ tính di động và chuyển giao. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX di động:
- Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao theo tỉ lệ S-OFDMA, lớp vật
lý vô tuyến MAN-OFDMA
- Dải tần dưới 11GHz. Các băng tần đang được xem xét cho WiMAX di động: băng
tần không cấp phép 2,5GHz, 3,5GHz.
12
Chương 1. Công nghệ WiMAX
- Đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS
- Kỹ thuật song công TDD và FDD
- Hỗ trợ truy nhập di động, chuyển giao ở tốc độ di chuyển cao
- Độ rộng băng tần có thể lựa chọn từ 1,25 đến 20 MHz
- Tốc độ dữ liệu tối đa 15Mb/s với độ rộng băng tần 5 MHz (khi di chuyển) và tối đa
75Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz (khi đứng yên)
- Kỹ thuật điều chế thích ứng từ BPSK/QPSK đến 64QAM
- Kỹ thuật điều chế đa sóng mang theo tỉ lệ FFT S-OFDMA
- Cấu hình mạng điểm-đa điểm PMP
- Hỗ trợ QoS
1.4.4 Kiến trúc giao thức WiMAX
Hình 1.5 Mô hình kiến trúc giao thức WiMAX
Mô hình kiến trúc giao thức WiMAX mô tả cho lớp vật lý PHY và lớp lớp
điều khiển truy nhập môi trường MAC (Media Access Control ). Trong đó lớp MAC
được chia thành 3 lớp con bao gồm lớp con bảo mật (Privacy Sublayer – PS), lớp con
phần chung điều khiển truy nhập môi trường (MAC Common Part Sublayer – MAC
13
Chương 1. Công nghệ WiMAX
CPS), lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng (Service Specific Convergence Sublayer –
CS).
a. Lớp PHY
 Lớp vật lý vô tuyến MAN-OFDM
- Sử dụng công nghệ OFDM thiết kế cho đường truyền không trong tầm nhìn thẳng

NLOS trong dải tần dưới 11GHz.
- Kỹ thuật điều chế thích ứng
- Sử dụng hệ thống anten định hướng
- Kỹ thuật kênh con hóa
- Kỹ thuật song công TDD và FDD
 WiMAX di động sử dụng công nghệ S-OFDMA nhằm mục đích:
- Bổ sung khả năng di động
- Cho phép chuyển giao ở tốc độ di chuyển cao
 Kỹ thuật ở lớp vật lý
- Kỹ thuật đồng bộ
- Kỹ thuật điều khiển công suất
- Kỹ thuật lựa chọn tần số động
b. Lớp MAC
 Lớp MAC được chia thành 3 lớp con
 Lớp con hội tụ dịch vụ đặc trưng MAC-CS
- Chức năng của lớp con hội tụ CS:
+ Nhận dữ liệu từ các lớp cao hơn
+ Phân loại dữ liệu ra các tế bào ATM (ATM cell) hoặc gói dữ liệu (packet)
+ Chuyển các khung đến lớp con phần chung CPS
- Phân chia lớp con hội tụ CS cho các giao thức của ATM và gói dữ liệu
+ Lớp con hội tụ gói dữ liệu (Packet CS): hỗ trợ Ethernet, VLAN, IPv4 và IPv6;
chặn lấy tiêu đề tải dữ liệu (payload header); hỗ trợ QoS đầy đủ.
14
Chương 1. Công nghệ WiMAX
+ Lớp con hội tụ ATM (ATM CS): hỗ trợ kết nối chuyển mạch đường ảo kênh ảo
VP/VC (Virtual Path/Virtual Channel); hỗ trợ báo hiệu đầu cuối tới đầu cuối (end
to end) của kết nối động; chặn lấy tiêu đề ATM (ATM header); hỗ trợ QoS đầy
đủ.
 Lớp con phần chung điều khiển truy nhập môi trường MAC-CPS
- Thực hiện các chức năng điều khiển truy nhập môi trường điển hình như đánh địa

chỉ
+ Mỗi trạm thuê bao SS được chỉ định một địa chỉ MAC 48 bỉt
+ Xác nhận kết nối được sử dụng như là địa chỉ sơ cấp sau khi khởi tạo
- Cách thức truy nhập môi trường được xác định theo hướng truyền dữ liệu
+ Hướng lên là đa truy nhập chỉ định theo yêu cầu – ghép kênh phân chia theo thời
gian DAMA-TDM (Demand Assigned Multiple Access – Time Division
Multiplexing)
+ Hướng xuống là ghép kênh phân chia theo thời gian TDM
- Dữ liệu được đóng gói theo định dạng chung
 Lớp con bảo mật MAC-PS
- Chức năng chính của lớp con bảo mật:
+ Cung cấp sự bảo mật kết nối bằng cách mật mã hóa dữ liệu với chuẩn mã mật dữ
liệu DES trong mô hình chuỗi liên kết khối mật mã CBC (Cipher Block Chaining).
+ Chống ăn cắp dịch vụ bằng cách sử dụng giao thức quản lý khóa bảo mật để xác
nhận trạm thuê bao SS.
 Đánh địa chỉ MAC
- Trạm thuê bao SS có địa chỉ MAC 48 bit
- Trạm gốc BS có số hiệu trạm gốc 48 bit
- Nhận dạng kết nối CID 16 bit, sử dụng trong đơn vị dữ liệu giao thức MAC PDU,
dịch vụ kết nối định hướng.
 Đơn vị dữ liệu giao thức MAC PDU
- Khung dữ liệu MAC PDU có định dạng
15
Chương 1. Công nghệ WiMAX
Tiêu đề MAC (6 byte) Tải trọng (tùy chọn) CRC (tùy chọn)
+ Tiêu đề MAC 6 byte chứa thông tin điều khiển khung
+ Tải trọng (payload) có độ dài tùy biến chứa thông tin đặc trưng theo loại khung
MAC PDU. Có 3 loại MAC PDU.
+ Phần kiểm tra thứ tự khung chứa mã kiểm tra độ dư vòng CRC (tùy chọn)
- Các loại MAC PDU

+ MAC PDU dữ liệu: tải trọng là các đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC SDU (Service
Data Unit), được truyền trong kết nối dữ liệu (data connection).
+ MAC PDU quản lý: tải trọng là các bản tin quản lý MAC, được truyền trong kết
nối quản lý (management connection).
+ MAC PDU yêu cầu băng thông: không có tải trọng mà chỉ có tiên đề
1.5 Truy nhập vô tuyến
1.5.1 Môi trường truyền sóng LOS và NLOS
WiMAX cho phép truyền tín hiệu trong môi trường trong tầm nhìn thẳng LOS
(Light of Sight) với dải tần 10-66GHz và không trong tầm nhìn thẳng NLOS (None
Light of Sight) với dải tần 2-11GHz.
 Truyền sóng trong tầm nhìn thẳng LOS yêu cầu anten phát và thu phải nhìn thấy
nhau, đồng thời khoảng hở phải lớn hơn 0,6F
1
(F
1
là bán kính miền Fresnel thứ nhất).
Giá trị F
1
phụ thuộc vào tần số sử dụng và khoảng cách truyền sóng. Nếu khoảng hở
nhỏ hơn 0,6F
1

do có vật cản trên đường truyền thì tín hiệu sẽ bị suy giảm nghiêm
trọng. Đường truyền trong tầm nhìn thẳng được sử dụng cho các trạm chuyển tiếp với
phạm vi phủ sóng tối đa 50km.
 Truyền sóng không trong tầm nhìn thẳng NLOS không yêu cầu anten thu và phát
phải nhìn thấy nhau. Tín hiệu được truyền đến thông qua phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ.
Tín hiệu tại đầu thu là các tín hiệu đa đường, khác nhau về độ trễ, cường độ tín hiệu,
độ ổn định… Ưu điểm của truyền sóng không trong tầm nhìn thẳng NLOS là đáp ứng
được các điều kiện khác nhau về đường truyền, quy hoạch mạng, giảm được chiều

cao anten, cho phép đặt các thiết bị WiMAX ở trong nhà… Để tận dụng ưu thế của
truyền sóng không trong tầm nhìn thẳng và khắc phục các hạn chế của nó, WiMAX
16
Chương 1. Công nghệ WiMAX
đã sử dụng công nghệ OFDM, kênh con hóa, kỹ thuật điều chế thích ứng, hệ thống
anten thông minh, thu phát đa đầu vào đa đầu ra (MIMO-multi input multi output).
1.5.2 Công nghệ OFDM cho truyền dẫn vô tuyến
WiMAX sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM
ở giao diện vô tuyến. Công nghệ OFDM có nhiều ưu điểm so với FDM, CDM về tốc
độ truyền dữ liệu, tỷ lệ lỗi bit, hiệu quả sử dụng phổ tần.
+ Kỹ thuật điều chế OFDM là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang trong đó các sóng
mang phụ trực giao với nhau. Băng tần của hệ thống được chia thành nhiều băng con
với các sóng mang phụ cho mỗi băng con. Các sóng mang con thỏa mãn điều kiện
trực giao cho phép chúng giữ được khoảng cách rất gần nhau mà không cần dải chắn
như trong FDMA, không cần ghép kênh theo thời gian như TDMA, điều này làm
tăng hiệu quả sử dụng phổ tần.
+ Dữ liệu sẽ được chia thành nhiều luồng song song và được đưa vào từng sóng
mang phụ để truyền đi. Mỗi sóng mang trong các tín hiệu OFDM có một băng thông
rất hẹp, do đó tốc độ ký tự thấp nên thời gian truyền ký tự dài. Ngoài ra giữa các ký
tự OFDM còn được chèn một khoảng thời gian bảo vệ lớn hơn thời gian trễ tối đa
của kênh truyền. Nhờ vậy hệ thống sử dụng OFDM có khả năng chống lại nhiễu
xuyên ký tự ISI.
+ Hệ thống sử dụng OFDM có khả năng khôi phục hàm truyền kênh vô tuyến thông
qua bản tin dẫn đường pilot.
+ Công nghệ OFDM cho phép sử dụng kỹ thuật điều chế thích ứng để đảm bảo chất
lượng kênh truyền.
1.5.3 Đa truy nhập và kênh con hóa
 Đa truy nhập OFDM-TDMA
Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian trên cơ sở ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao (OFDM-TDMA). Kỹ thuật này chia băng tần thành các băng

con, mỗi băng con có một sóng mang phụ. Mỗi thuê cao được cấp phát một khe thời
gian. Trạm thuê bao SS sẽ sử dụng toàn bộ không gian sóng mang con trong khe thời
gian được cấp phát. Ngoài ra các khe thời gian có thể co giãn cho phép chế độ truyền
dẫn vẫn hoạt động ổn định ngay cả khi mạng quá tải (co hẹp khe thời gian cho mỗi
trạm thuê bao).
17
Chương 1. Công nghệ WiMAX
 Đa truy nhập OFDMA
Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA chia băng tần
thành các băng con, mỗi băng con có một sóng mang phụ. Khác với OFDM-TDMA,
trong OFDMA mỗi trạm thuê bao không sử dụng toàn bộ không gian sóng mang phụ
mà không gian sóng mang phụ được chia cho nhiều thuê bao cùng sử dụng một lúc.
Mỗi trạm thuê bao sẽ được cấp một hoặc vài sóng mang phụ. Kỹ thuật kênh con hóa
cho phép ánh xạ các sóng mang phụ cấp cho một trạm thuê bao vào một kênh con.
Khi các trạm thuê bao không sử dụng hết không gian sóng mang phụ thì tất cả
công suất phát của trạm gốc sẽ chỉ tập trung vào số sóng mang con được sử dụng.
Trong quá trình truyền dẫn mỗi trạm thuê bao được cấp phát một kênh con riêng.
 Đa truy nhập S-OFDMA (kỹ thuật bổ sung cho WiMAX di động)
Kỹ thuật đa truy nhập OFDMA theo tỉ lệ (S-OFDMA) được bổ sung cho
WiMAX di động để hỗ trợ quá trình chuyển giao. Kỹ thuật OFDMA chia băng tần ra
nhiều băng con với số băng con cố đinh là 2048 băng con. Với các hệ thống (trạm
gốc) có độ rộng băng tần khác nhau, thay đổi từ 5MHz đến 20MHz thì độ rộng phổ
mỗi băng con của các hệ thống đó cũng khác nhau gây khó khăn cho việc chuyển
giao giữa các hệ thống. Kỹ thuật S-OFDMA cho phép phân chia số băng con một
cách tỉ lệ theo độ rộng băng tần. Ví dụ độ rộng băng tần 20MHz chia ra 2048 băng
con thì độ rộng băng tần 5MHz chia ra 512 băng con. Như vậy độ rộng phổ của các
băng con là như nhau trong các hệ thống khác nhau, giúp quá trình chuyển giao thuận
lợi hơn. Ngoài ra việc tương thích giữa các hệ thống sẽ làm giảm chi phí thiết kế, xây
dựng mạng.
 Kênh con hóa

Kỹ thuật kênh con hóa cho phép ánh xạ một số sóng mang phụ vào một kênh
con. Mỗi kênh con sẽ được cấp cho một trạm thuê bao. Các sóng mang phụ của một
kênh con không kề nhau mà được lựa chọn nhờ thuật toán lập lịch trình. Ví dụ các
sóng mang phụ số 1, 3, 5 gán cho kênh con 1; các sóng mang phụ 2, 4, 6 gán cho
kênh con 2. Thuật toán lập lịch trình sẽ cho phép lựa chọn các sóng mang phụ tốt
nhất cho từng trạm thuê bao thông qua việc đo chất lượng tín hiệu trên từng sóng
mang phụ của kênh con được cấp cho trạm thuê bao.
18
Chương 1. Công nghệ WiMAX
Trong đường xuống một kênh con có thể được chia cho các máy thu khác
nhau, trong đường lên các trạm thuê bao có thể được gán một hoặc vài kênh con để
phát lên.
1.5.4 Kỹ thuật song công TDD và FDD
WiMAX hỗ trợ hai phương thức song công TDD và FDD. Trong băng tần
được cấp phép, phương thức song công có thể là TDD hoặc FDD. Trong băng tần
không cấp phép phương thức song công là TDD.
 Song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex)
Các khung dữ liệu đường lên và đường xuống chia sẻ cùng một kênh tần số và
được ghép luân phiên theo thời gian. Các khung TDD có độ dài cố đinh, chứa một
khung đường lên và một khung đường xuống. Việc chia khung TDD có tính chất
thích nghi, các khoảng thời gian cho một khung TDD có thể là 0,5ms, 1ms hoặc 2ms.
Khung đường lên lại được chia thành nhiều khe thời gian con nhờ công nghệ
OFDM, mỗi khe dành cho một trạm thuê bao SS gửi các khung PHY PDU của mình,
mỗi khung PHY PDU có một burst dữ liệu đường lên. Khung dữ liệu đường xuống
chỉ có một khung PHY PDU, trong đó bao gồm nhiều burst dữ liệu đường xuống.
Hình 1.6 Cấu trúc khung OFDM với kỹ thuật song công TDD
Các tham số trong cấu trúc khung OFDM
+ Preamble: tiền đồng bộ, được dùng để thiết lập tính đồng bộ.
+ FCH (Frame Control Header): tiêu đề điều khiển khung
+ PDU: đơn vị dữ liệu giao thức

19