Tác động của chuyển vùng lên chất lượng thoại trong mạng wimax di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

AH N

INH NH T

TÁC Đ NG C A CHUY N V NG
N CH T Ư NG
THOẠI TRONG ẠNG Wi AX DI Đ NG
Chuyên ngành :

t u t

nt

U N VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, t áng 07 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH HOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ ướng dẫn k oa ọc : ............................................................................

Cán bộ c ấm n n xét 1 : ..................................................................................

Cán bộ c ấm n n xét 2 : ..................................................................................

Lu n văn t ạc sĩ ược bảo v tạ Trường Đạ
. . . . . t áng . . . . năm . . . . .
T àn p ần Hộ

ọc Bác

oa, ĐHQG Tp. HCM ngày

ồng án g á lu n văn t ạc sĩ gồm:

1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
6. ..............................................................
Xác n n của C ủ tịc Hộ ồng án g á LV và Bộ môn quản lý c uyên ngàn sau
k lu n văn ã ược s a c ữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá V

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp. HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2010.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Ma H n

inh Nh t......................................... Phái: Nam.......................

Ng y, tháng, năm sinh: 17/10/1981.......................................... Nơi sinh: Khánh H ......
Chuyên ngành: K thu t i n t ................................................ MSHV: 01408379..........
I- TÊN ĐỀ TÀI:
Tác

ng c

chuy n v ng ên ch t

ng tho i t ong m ng

i A

i

ng.

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Khảo sát các v n ề trong mơ hình chuy n vùng c a m ng

i A

i

ng

 Lựa chọn mơ hình chuy n vùng nhằm giảm thời gi n gián o n trong
quá trình chuy n vùng
 Áp dụng ph ơng pháp PESQ

ánh giá ch t

ng tho i

 Trình bày các kết quả ánh giá
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25 – 01 – 2010..............................................................
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25 – 06 – 2010..............................................
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi õ học h m, học vị, họ, tên):........................................
...............PGS.TS. Ph m H ng iên.....................................................................................
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên v chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên v chữ ký)

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên v chữ ký)


iv

đã
đã d y

đ

đ

đ

đ

đã

đ

đ

đã
đ

đ

đ
đã

đã

đ
đã

,

đ

đ


v

A

L
Lu

ĐOA

t qu của quá trình t nghiên c u t các bài báo khoa h c trên

t p chí IEEE, Springer, t các ebook v h th ng WiMAX và các tài li
trong ph n tài li u tham kh o. Nh ng k t qu nêu ra trong lu
đ ng của cá nhân tác gi

đỡ củ

is

H ng Liên và b n bè l p cao h

là thành qu lao
ng d n PGS.TS. Ph m

đ n tử 2008. Tác gi

hoàn tồn khơng sao chép l i b t kì m

đã đ c p

đ
đã

y
c.


vi

đ

đ

đ

đ

đ

t i thi u
đ

.

đ
đ

đ đ
s

a ch n
đ


vii

ABSTRACT

Problems in mobile WiMAX Network is how to be seamless handover, also means
that the minimum time delay during handover.
This thesis refers to the time delay during handover. Offering fast handover scheme
to minimize the time delay during handover. Two fast scheme applied to real-time
applications with sercure or nonsercure.
Finally, using objective method (PESQ) to evaluate speech quality when comparing
the proposed scheme and IEEE 802.16e standard. Simulation results is done by
Matlab simulations.


viii

................................................................................................................ iv
...................................................................................................................... vi
.................................................................................................................. xi
1.

.............................................................................................................. 1

1.1.

đ ....................................................................................................... 1

1.2.

..................................................................... 2

1.3.

....................................................................................... 3

1.4.

............................................................................................ 4
A ............................................................................................. 6

2.
2.1.

................................................................................... 6

2.2.

................................................................................ 9

2.3.

............................................ 12

2.4.

.......................................................................................................... 14
A ............................................................... 15

3.
đ

3.1.
3.1.1.

................................................. 15
............................................ 15

3.1.1.1.

...................................................... 15

3.1.1.2.

..................................... 16

3.1.2.
3.2.

............................................................. 17
........................................................................ 18

3.2.1.

.............................................................................................. 18

3.2.2.

...................................................................... 19

3.2.3.

................................................................... 21

3.2.3.1.

................................................................... 21


ix

3.2.3.2.

Chuy

................................................... 22

3.2.3.3.

........................................................... 23

3.2.3.4.

........................................................... 25

3.3.

....................................................... 26

3.3.1.

......................................................................... 26

3.3.1.1.

................................................. 26

3.3.1.2.

.................................................. 27

3.3.1.3.

............................................... 29

3.3.2.

......................................................................................... 30

3.3.2.1.

.......................... 31

3.3.2.2.

.......................................... 31

3.4.

........................................................... 32

3.4.1.

....................................................................... 33

3.4.2.

.......................................................................................... 34

3.5.

......................................................................................................... 36

4. Mô

nhanh ............................................................................ 38
đ

4.1.
4.2. L a ch n

............................................ 38
......................................................... 42

4.2.1.

............................................................. 42

4.2.2.

................................ 45

4.2.3.

............................................. 46

4.3.

l a ch n ...................................................................... 51

4.4.

.......................................................................................................... 53

5. Đ

................................... 55

5.1.

...................................................................................................... 55

5.2.

............................................................................................ 56

5.2.1.

đ

5.2.2.

đ đ

5.3.

............................................. 56
........................... 57
.................................. 57


x

5.3.1.

.................................................................. 58

5.3.2.

.......................................................................... 69

5.4.

......................................................................................... 60

5.5.

.......................................................................................................... 65

6.

........................................................................... 67
6.1.

......................................................................................................... 67

6.2.

........................................................................................... 67
.................................................................................................. 68
...................................................................................................................... 71


xi

3G

Third-generation cellular system

AAA

Authentication Authorisation and Accounting

AC

Access Code

AES

Advanced Encryption Standard

AK

Authentication Key

AP

Access Point

ARQ

Automatic Repeat-reQuest

ASN

Access Service Network

ASN-GW

ASN Gateway

BF

Beam Forming

BS

Base Station

BSID

Base Station IDentifier

CID

Connection Identifier

CINR

Carrier-to-Interference-and-Noise Ratio

CMAC

Cipher-based MAC

CoA

Care-of Address

CODEC

Compression/Decompression

CSN

Connectivity Service Network

DCD

Downlink Channel Descriptor

DL

DownLink

DL-MAP

DownLink MAP

DP

Data Path

EAP

Extensible Authentication Protocol

EIK

EAP Integrated Key

EMSK

Extended Master Session Key

xii

FDD

Frequency Division Duplex

FDM

Frequency Division Multiplexing

GSM

Global System for Mobile communication

HMAC

Hash-based Message Authentication Code

HN

Home Network

HO

HandOver

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access

IE

Information Element

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

IMS

IP Multimedia Subsystem

IP

Internet Protocol

LoS

Line-of-Sight

LPM

Last Packet Marking

LTE

Long Term Evolution

MAC

Media Access Control Layer

MAC

Message Authentication Code

MBS

Multicast and Broadcast Service

MDHO

Macro Diversity HandOver

MIMO

Multi Input Multi Output

MN

Mobile Node

MPDU

MAC PDU

MPLS

Multiprotocol Label Switching

MS

Mobile Station

MSK

Master Session Key

NACK

Non-ACKnowledge or Non-Acknowledgement

NAI

Network Access Identifier

NAP

Network Access Provider

NIC

Network Interface Card

NLoS

Non-Line-of-Sight

xiii

NRM

Network Reference Model

NSP

Network Service Provider

OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA

Orthogonal Frequency Division Multiple Access

PAK

Primary Authorisation Key

PCM

Pulse Coded Modulation

PDU

Protocol Data Unit

PESQ

Perceptual Evaluation of Speech Quality

PHY

PHYsical layer

PKM

Privacy Key Management protocol

PMK

Pairwise Master Key

PoA

Point of Attachment

PoS

Point of Service

QoS

Quality of Service

RADIUS

Remote Authentication Dial In User Service

RSSI

Received Signal Strength Indicator

RTD

Round Time Delay

RTP

Real-time Transport Protocol

SA

Security Association

SBC

SS Basic Capability

SDU

Service Data Unit

SFID

Service Flow Identifier

SLA

Service Level Agreement

TBD

To Be Determined

TDD

Time Division Duplexing

TDM

Time Division Multiplexing

TEK

Traffic Encryption Key

TLV

Type Length Value

ToCL

Time of Code Life

xiv

UCD

Uplink Channel Descriptor

UDP

User Datagram Protocol

UL

UpLink

UL-MAP

UpLink MAP

UMB

Ultra Mobile Broadband

UMTS

Universal Mobile Telecommunications System

VN

Visited Network

VoIP

Voice over IP

WCDMA

Wideband Code Division Multiple Access

WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum

WLAN

Wireless Local Area Network


xv

A

. Cơng ngh WiMAX và l trình phát tri n. ................................................. 7
. Mơ hình tham chi u m ng WiMAX........................................................... 9
. S h i t trong truy n thông không dây ................................................... 12
. WiMAX xóa kho ng cách gi a WiFi và UMTS ...................................... 14
đ

...................................................... 20
......................................................................................... 22
...................................................................................... 23

............................................................................ 24

. BS k

.............................................................. 28

đ

ủ

đ

.
ủ

......................... 29
.................................................................. 32

ủ

..................................................... 35

đ n của thủ t c chuy n vùng .................................................... 39
. Quá trình gây ra th i gian ng t quãng chuy n vùng ................................ 40
. Quá trình g i lu ng l p MAC do MS kh i t o ........................................ 44
. Mơ hình dùng l i t n s 1/7 trong m ng t bào ........................................ 45
nh d ng CID ......................................................................................... 46


xvi

.S

đ i b n tin qu n lý v i quá trình d đ

đ làm gi m gián

đ n chuy n vùng ..................................................................................................... 48
.

dài khung và th

đ n chuy

............ 52

dài khung và th

đ n chuy

............ 53

. Nguyên lý PESQ....................................................................................... 56
đ ng chuy n vùng lên ch

ng tho i .............. 60
đ

.

........... 61

đ
........................................................................ 62
đ
.............................................................................. 63

5.6

đ
........................................................................ 64
đ
............................................................................... 65


xvii

A

B ng 2.1. Các chu n IEEE 802.16, IEEE 802.16-2004 và IEEE 802.16e-2005 ........ 8
B ng 2.2. So sánh gi a WiFi, WiMAX và UMTS ................................................... 13
B ng 4.1. Giá tr tiêu bi u của các thành ph n tr .................................................... 41
B ng 4.2. C u trúc của Fast_HO-INFO ................................................................... 47
B ng 4.3. Các tham s đ đ
B ng 5.1. Các tham s đ

đ n chuy n vùng ..................... 51
i gian tr do m ng ....................................... 59

1

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU

1.1

Đặt vấn đề

VoIP là một công nghệ đã được triển khai rộng rãi và lợi nhuận có được từ nó rất
lớn. Thuận lợi chính của cơng nghệ này là sử dụng cơ sở hạ tầng của Internet hiện
tại và rất hiệu quả về mặt chi phí. Tuy nhiên, cũng có điểm yếu là do chất lượng kết
nối Internet thấp. Chất lượng thoại có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như mất
gói, trễ gói, sự biến động về thời gian (jitter), hiệu ứng dội lại (echo), nhiễu.
Các tham số QoS có qu n hệ với sự h i l ng về chất lượng thoại của người nghe. Sự
thỏa mãn củ người nghe được biểu thị bằng điểm số với các cuộc thử nghiệm chủ
quan. Trong thực tế thường dùng các phương pháp khách qu n th y thế cho thử
nghiệm chủ quan do dễ thực hiện hơn. Phương pháp khách qu n đánh giá chất
lượng thoại dựa trên việc xử lý tín hiệu mà khơng cần người nghe thực sự. Phương
pháp PESQ l phương pháp khách qu n chủ yếu được dùng để đánh giá chất lượng
thoại [22].
Theo chuẩn IEEE 802.16e [1], cơ chế chuyển vùng trong WiMAX hỗ trợ việc di
chuyển của một trạm di động (MS) từ vùng phủ sóng của một trạm gốc (BS) này
qua vùng phủ sóng của của một trạm gốc khác.
Chuyển vùng là một phần không thể tách rời của tất cả các hệ thống khơng dây di
động. Có được sự kết nối liên tục trong suốt quá trình thuê bao di chuyển giữa các
tế bào là do quá trình chuyển vùng. Tuy nhiên mặt khác, quá trình chuyển vùng làm
tăng sự tr o đổi bản tin quản lý trong lớp MAC và làm giảm lưu lượng của thuê
b o. Hơn nữa chuyển vùng l m tăng thời gian vận chuyển gói tin đến người dùng
đích.

2

Có nhiều mơ hình được đề nghị nhằm mục đích l m giảm thiểu thời gian trễ trong
quá trình chuyển vùng. Trong luận văn n y áp dụng mơ hình làm giảm thời gian
trong quá trình đăng nhập lại mạng và kết hợp với chiến lượt gán CID vận chuyển
để tránh sự xung đột các CID ở phí BS đích trong quá trình chuyển vùng.
1.2

Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chuẩn IEEE 802.16e định nghĩ b kiểu chuyển vùng: chuyển vùng cứng (HHO),
chuyển vùng phân tập vĩ mô (MDHO) v chuyển trạm gốc nhanh (FBSS).
Trong quá trình chuyển vùng, MS tốn một khoảng thời gian từ khi mất kết nối với
mạng cho đến khi các kết nối mới với BS đích được thiết lập. Khoảng thời gian này
được gọi l gián đoạn chuyển vùng hay thời gian trễ trong quá trình chuyển vùng và
nên được giảm tối thiểu do nó làm giảm QoS [2]. Gián đoạn chuyển vùng xảy ra khi
sử dụng mơ hình chuyển vùng cứng, MS ln ln giao tiếp với chỉ một BS. Tuy
nhiên, MS có thể kết nối đồng thời với nhiều hơn một BS. Loại giao tiếp này trong
quá trình chuyển vùng được gọi là chuyển vùng mềm. Danh sách các BS tham gia
giao tiếp như vậy thường được ký hiệu là tập phân tập hay tập tích cực. Để đảm bảo
hiệu xuất tối ưu của mạng, kích thước của tập phân tập (số lượng BS trong tập phân
tập) cần được tối ưu theo các điều kiện của mạng và chất lượng tín hiệu [21].
Tối thiểu thời gi n gián đoạn trong chuyển vùng cứng cũng như tối ưu kích thước
tập phân tập trong trường hợp chuyển vùng mềm có thể đạt được bằng việc dự đốn
q trình chuyển vùng. Hơn nữa, nếu dự đốn chuyển vùng đúng và hiệu quả, thì có
thể giảm số lượng chuyển vùng khơng cần thiết. Các q trình chuyển vùng khơng
cần thiết có thể do hiệu ứng ping-pong khi MS chuyển qua lại liên tục giữa hai BS
lân cận do nó di chuyển dọc theo biên của các tế bào.

Cơ chế chuyển vùng dựa trên logic mờ được giới thiệu trong [12] có kết quả chuyển
đổi hiệu quả hơn giữ các BS. Do đó, nó có thể được dùng để cung cấp đủ QoS và
thời gi n đáp ứng tốt hơn với yêu cầu chuyển vùng.


3

Đánh giá về thời gian chuyển vùng được trình bày trong [13]. B i báo n y đánh giá
thời gian trễ qua tỉ lệ tải trên tế bào trong một vài kịch bản được định nghĩ trong
IEEE 802.16e gồm quá trình sắp xếp nh nh v đăng ký trước. Thời gian chuyển
vùng tối thiểu có thể đạt được theo [13] xấp xỉ khoảng 60 ms khi xem xét việc sắp
xếp nhanh kết hợp với đăng ký trước. Ba thuật toán khác nhau được đề nghị để làm
giảm thời gian chuyển vùng và số lượng xử lý quét được mô tả trong [16]. Làm
giảm thời gian trễ này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng việc dự đốn BS
đích. Thời gi n gián đoạn tối thiểu khoảng 175 ms. Trong [17] đề xuất thủ tục đánh
dấu gói cuối cùng (LPM) để làm giảm thời gi n gián đoạn chuyển vùng. Tuy nhiên,
LPM dựa trên sự kết hợp các đặc tính lớp MAC và lớp mạng cho nên nó nằm ngoài
phạm vị của các chuẩn IEEE 802.16. Trong [7] giới thiệu ba mơ hình cho chuyển
vùng để làm giảm thời gi n gián đoạn. Mơ hình hiệu quả nhất dựa trên việc giảm
thời gi n đặt trước hướng lên cho việc khởi tạo sắp xếp, cho phép thời gian gián
đoạn giảm xuống cịn 34 ms.
Việc chỉnh sửa q trình chuyển vùng cứng cho phép nhận dữ liệu hướng xuống chỉ
s u khi đồng bộ với kênh hướng xuống củ BS đích được đề nghị trong [18]. Việc
giảm thời gi n gián đoạn được thực hiện với việc giới thiệu một bản tin quản lý
MAC mới – Fast DL_MAP_IE. Bản tin n y được dùng để truyền các gói với độ ưu
tiên cao (các gói của các dịch vụ nhạy về độ trễ) do BS đích truyền tới MS. Do đó
có thể dùng để gửi các gói hướng xuống trước khi MS hồn tất việc đồng bộ với BS
đích v trước khi hoàn tất việc cập nhật CID. CID được gán bởi BS phục vụ được
dùng cho giao tiếp với BS đích. Do đó, xung đột với CID hiện tại có thể xảy ra
trong tế bào củ BS đích.

1.3

Nội dung nghiên cứu
 Khảo sát các vấn đề trong mơ hình chuyển vùng của mạng WiMAX di động
(IEEE 802.16e)
 Tập trung vào mơ hình thời gian của q trình chuyển vùng


4

 Lựa chọn mơ hình chuyển vùng đã chỉnh sửa nhằm giảm thời gi n gián đoạn
trong quá trình chuyển vùng
 Giới thiệu mơ hình gán CID vận chuyển để tránh xung đột bên BS đích nhằm
tăng hiệu suất với mơ hình đã lựa chọn
 Giới thiệu thêm bản tin quản lý trong lớp MAC dành cho các ứng dụng thời
gian thực cần sự an toàn trong giao tiếp
 Áp dụng phương pháp PESQ để đánh giá chất lượng thoại qua mơ hình lựa
chọn so với mơ hình chuẩn
 Trình bày các kết quả đánh giá
1.4

Cấu trúc luận văn

Trong phần này tổng quan về cấu trúc luận văn v trình b y tóm tắt các điểm chính
của mỗi chương.
Chương 2 trình bày tổng quan về cơng nghệ WiMAX, so sánh các đặc tính cơ bản
với các chuẩn trong IEEE 802.16 v với các công nghệ truy cập khác. Hơn nữ
cũng giới thiệu về hệ thống các phiên bản củ WiMAX b o gồm mơ hình mạng
th m khảo v các khối chức năng cơ bản.
Chương 3 giới thiệu về quá trình chuyển vùng trong WiMAX, các mơ hình chuyển

vùng được hỗ trợ trong WiMAX. Ph n tích về q trình khởi tạo chuyển vùng cũng
như quá trình chọn lại tế b o. S u đó trình b y về vấn đề n to n trong quá trình
chuyển vùng.
Chương 4 lựa chọn mơ hình chuyển vùng để giảm thiểu thời gi n trễ trong q trình
chuyển vùng với h i mơ hình chuyển vùng nh nh có sự n to n h y không n to n
tùy thuộc v o ứng dụng. Đánh giá thời gi n trễ củ mơ hình chuyển vùng lựa chọn
với mơ hình chuyển vùng trong IEEE 802.16e.
Chương 5 mô tả phương pháp đánh giá chất lượng thoại PESQ để đánh giá chất
lượng thoại.


5

Chương 6 đư r kết luận về mơ hình lựa chọn v chất lượng thoại đã đánh giá qu
phương pháp PESQ. Cuối cùng đư r hướng nghiên cứu về lĩnh vực chuyển vùng.


6

CHƯƠNG 2
CÔNG NGHỆ WIMAX

2.1

Tổng quan về WiMAX

WiMAX là một hệ thống truyền thông số không dây dành cho các mạng khu vực đơ
thị WMAN. WiMAX có thể cung cấp khả năng truy cập không d y băng rộng lên
tới 50 km cho thuê bao cố định và 5-15 km cho th b o di động. Trong khi đó
mạng khơng dây cục bộ WiFi/802.11 bị giới hạn tới khoảng 30-100 m.

WiMAX dùng trong mạng không dây, sử dụng giao thức gần giống như gi o thức
trong WiFi. WiMAX sử dụng băng thơng hiệu quả hơn, tránh được giao thoa và có
thể truyền với tốc độ nh nh hơn ở khoảng cách x hơn.
IEEE 802.16 được hình th nh v o năm 1998 để phát triển chuẩn giao tiếp cho băng
rộng không d y. B n đầu chỉ chủ yếu phát triển hệ thống không d y băng rộng điểm
tới đ điểm dựa trên mơ hình LOS hoạt động ở băng tần 10 GHz – 66 GHz. Tháng
12 năm 2001, chuẩn 802.16 được hoàn thành dựa trên lớp vật lý (PHY) với kỹ thuật
sóng m ng đơn v ghép kênh ph n chi thời gian (TDM) theo nhóm trong lớp
MAC.
Nhóm IEEE 802.16 sau đó đư r 802.16 có sử đổi, bao gồm các ứng dụng NLOS
trong băng tần 2 GHz – 11 GHz dùng kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao
(OFDM) dựa trên lớp vật lý. Hơn nữa, kỹ thuật đ truy cập phân chia tần số trực
gi o (OFDMA) cũng được thêm vào trong lớp MAC. Việc sử đổi vẫn tiếp tục và
kết quả đư r chuẩn mới trong năm 2004, được gọi là IEEE 802.16-2004, thay thế
tất cả các phiên bản trước đ y v hình th nh nền tảng cho giải pháp WiMAX đầu
tiên. Giải pháp WiMAX này dựa trên IEEE 802.16-2004 được áp dụng vào các ứng
dụng cố định [19]. V o tháng 12 năm 2005, nhóm IEEE ho n th nh chuẩn IEEE


7

802.16e-2005 có hỗ trợ tính di động. Chuẩn IEEE 802.16e-2005 hình thành nền
tảng cho WiMAX đối với các ứng dụng di động [19].
Các chuẩn này có nhiều lựa chọn khác nh u cơ bản trong thiết kế. Ví dụ có nhiều sự
lựa chọn lớp vật lý: lớp vật lý dự trên sóng m ng đơn được gọi là WirelessMANSCa, lớp vật lý dự trên OFDM được gọi là WirelessMAN-OFDM, và lớp vật lý
dự trên OFDMA được gọi là WirelessMAN-OFDMA. Tương tự, có nhiều lựa
chọn cho kiến trúc MAC, cách truyền dữ liệu, tần số hoạt động, v.v… Các chuẩn
n y cũng được phát triển để thích hợp với các ứng dụng khác nhau và các kịch bản
được triển kh i. Do đó có nhiều lựa chọn cho các nhà phát triển hệ thống. Thực tế
có thể phát biểu rằng IEEE 802.16 là một tập hợp chuẩn.

Hình 2.1. Cơng nghệ WiMAX và lộ trình phát triển [9].
Hệ thống WiMAX di động phiên bản 1.0, dựa trên chuẩn 802.16e hay còn gọi là
802.16-2005, hoàn thành vào cuối năm 2006 v việc chứng nhận các sản phẩm đã
bắt đầu v o năm 2007. Hệ thống phiên bản 1.0 bao gồm tất cả các đặc tính bắt buộc
trong 802.16e-2005, cũng như yêu cầu v i đặc tính tăng cường tính di động và hỗ
trợ QoS. Hệ thống này dựa trên kỹ thuật OFDMA, kỹ thuật MIMO ở cả hướng lên
v hướng xuống cũng như đặc tính hướng búp sóng (BF). Hệ thống phiên bản 1.0
được định nghĩ chỉ hoạt động trên chế độ song công phân chia thời gian (TDD),


8

với băng thông 5 v 10 MHz ở một vài lớp băng tần như 2.3 GHz, 2.5 GHz v 3.5
GHz.
Dựa trên các yêu cầu của nhà quản lý mạng đối với việc nâng cao các dịch vụ v cơ
hội trong thị trường mới để có tính cạnh tr nh hơn với các hệ thống 3G đã phát
triển, hiệp hội WiMAX đã đư r hệ thống phiên bản mới m không th y đổi nhiều
trong chuẩn 802.16.
Hệ thống phiên bản 1.5 hỗ trợ WiMAX di động bao gồm kỹ thuật song công phân
chia tần số (FDD), cải tiến hiệu quả một phần lớp MAC cần cho khả năng cạnh
tranh về công nghệ. Tất cả các yêu cầu sử đổi và cải tiến nhỏ trong phiên bản 1.5
được tổng hợp trong IEEE 802.16 REV2. Đ y l sự kết hợp trên cơ sở chuẩn IEEE
802.16-2004 và các sử đổi trong IEEE 802.16e/f/g.
Bảng 2.1. Các chuẩn IEEE 802.16, IEEE 802.16-2004 và IEEE 802.16e-2005.
802.16
10-66 GHz
Phổ
Tốc độ dữ liệu 32-134 Mbps
(28 MHz channel)

tối đa
LOS
Hướng nhìn
xấp xỉ 2-5 km
Tầm
bao phủ
20, 25 và
Băng thông
28 MHz
kênh truyền
2-PAM, 4-QAM,
Điều chế
16-QAM, và
64-QAM
Tính di động

Cố định

802.16-2004
<11 GHz
lên tới 70 Mbps
(20 MHz channel)
LOS và NLOS
xấp xỉ 5-10 km
(tối đ 50 km)
linh hoạt, từ
1.25 lên tới 20 MHz
OFDM với 256
sóng mang 2-PAM,
4-QAM, 16-QAM,

và 64-QAM
Cố định v đi bộ

802.16e-2005
<6 GHz
lên tới 15 Mbps
(5 MHz channel)
LOS và NLOS
xấp xỉ 2-5 km
bằng 802.16-2004
OFDMA với 2048
sóng mang 2-PAM,
4-QAM, 16-QAM,
và 64-QAM
Xe cộ (20-100 km/h)

Theo sau phiên bản 1.5, phiên bản tiếp theo của hệ thống WiMAX di động là phiên
bản 2.0, dựa trên thế hệ kế tiếp củ IEEE 802.16 được phát triển trong nhóm kỹ
thuật 16m (TGm) của 802.16. Phiên bản WiMAX 2.0 hướng tới mục tiêu tăng