Bảo mật và kết nối di động của WiMax

1
Mục lục
Chương 1 Giới thiệu mạng WiMAX....................................................................... 6
1.1 Công nghệ băng rộng không dây................................................................................... 6
1.1.1 Thế nào là băng rộng không dây............................................................................. 6
1.1.2 Lợi ích của băng rộng không dây............................................................................ 7
1.2. Giới thiệu về WiMAX.................................................................................................. 7
1.2.1 Định nghĩa WiMAX............................................................................................... 7
1.2.2 Đặc điểm của công nghệ WiMAX.......................................................................... 9
1.2.3 Băng tần của WiMAX...........................................................................................11
1.2.4 Giới thiệu các chuẩn liên quan...............................................................................11
1.2.4.1 Chuẩn 802.16-2001 ........................................................................................11
1.2.4.2 Chuẩn 802.16a-2003 ......................................................................................12
1.2.4.3 Chuẩn 802.16c- 2002......................................................................................14
1.2.4.4 Chuẩn 802.16-2004 ........................................................................................14
1.2.4.5 Chuẩn 802.16e và sự mở rộng.........................................................................15
1.3 So sánh WiMAX với các công nghệ không dây khác....................................................16
1.4 Mô hình triển khai .......................................................................................................17
1.4.1 Mạng trục .............................................................................................................18
1.4.2 Kết nối mạng không dây doanh nghiệp..................................................................18
1.4.3 Băng rộng theo nhu cầu.........................................................................................18
1.4.4 Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm............................................................................19
1.4.5 Liên thông dich vụ ................................................................................................19
Chương 2 Cấu trúc mạng WiMAX........................................................................21
2.1 Lớp vật lý ....................................................................................................................21
2.1.1 Giới thiệu..............................................................................................................21
2.1.2 Xây dựng khung....................................................................................................24
2.1.3 Mô hình hoạt động FDD .......................................................................................25
2.1.4 Mô hình hoạt động TDD .......................................................................................25
2.1.5 Lớp vật lý hướng xuống (Downlink PHY) .............................................................26
2.1.6 Lớp vật lý hướng lên (Uplink PHY).......................................................................28

2.1.7 Kiểm soát lỗi.........................................................................................................30
2.1.8 Tốc độ baud và độ rộng băng thông.......................................................................30
2.1.9 Kiểm soát hệ thống vô tuyến .................................................................................31
2.1.9.1 Kỹ thuật đồng bộ............................................................................................31
2.1.9.2 Kiểm soát tần số.............................................................................................31
2.1.9.3 Điều khiển công suất ......................................................................................32
2.1.10 Lớp con hội tụ truyền dẫn....................................................................................32
2.2 Lớp MAC ....................................................................................................................33
2.2.1 Vấn đề về công nghệ.............................................................................................33
2.2.2 Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ........................................................................35
2.2.2.1 Lớp con hội ATM...........................................................................................36
2.2.2.1.1 Dạng PDU ...............................................................................................36
2
2.2.2.1.2 Sự phân lớp..............................................................................................36
2.2.2.1.3 Chặn mào đầu tải tin (PHS payload header suppression)...........................37
2.2.2.1.4 Thủ tục báo hiệu ......................................................................................38
2.2.2.2 Lớp con hội tụ gói ..........................................................................................38
2.2.2.2.1 Dạng MAC SDU......................................................................................39
2.2.2.2.2 Sự phân lớp..............................................................................................39
2.2.2.2.3 Chặn mào đầu tải tin ................................................................................40
2.2.2.2.4 Quá trình chặn mào đầu tải tin .................................................................40
2.2.3 Lớp con phần chung (common part sublayer) ........................................................41
2.2.3.1 MAC PDU......................................................................................................41
2.2.3.2 Hỗ trợ lớp vật lý và cấu trúc khung .................................................................47
2.2.3.3 Điều khiển tuyến vô tuyến (Radio link Control)..............................................48
2.2.3.4 Polling............................................................................................................50
2.2.3.5 Dịch vụ lập lịch trình hướng lên......................................................................52
2.2.3.6 Cấp phát và yêu cầu băng thông......................................................................53
2.2.3.7 Thu nhận kênh................................................................................................55
2.2.3.8 Thiết lập kết nối .............................................................................................56

2.2.3.9 Quyết định cạnh tranh ....................................................................................56
2.2.3.9.1 Cơ hội truyền dẫn. ...................................................................................57
2.2.3.10 Gia nhập mạng và khởi tạo ...........................................................................58
2.2.3.10.1 Quét tần số và đồng bộ...........................................................................58
2.2.3.10.2 Tách các thông số của kênh uplink/downlink .........................................59
2.2.3.10.3 Ranging và đàm phán về khả năng .........................................................59
2.2.3.10.4 SS xác thực, trao quyền và đăng ký ........................................................60
2.2.3.10.5 Kết nối IP ..............................................................................................60
2.2.4 Lớp con bảo mật....................................................................................................60
2.2.4.1 Security Association (SA)...............................................................................60
2.2.4.2 Giao thức PKM ..............................................................................................61
2.2.4.2.1. Thiết lập khoá trao quyền AK .................................................................63
2.2.4.2.2. Trao đổi khoá TEK .................................................................................64
2.2.4.3 Vấn đề sử dụng khóa ......................................................................................66
2.2.4.3.1 Khoá AK .................................................................................................66
2.2.4.3.2 Khoá TEK ...............................................................................................66
2.2.4.4 Phương pháp bảo mật .....................................................................................67
Chương 3: Vấn đề an ninh mạng WiMAX..............................................................69
3.1 Khái niệm an ninh mạng. .............................................................................................69
3.1.1 Các vấn đề về an ninh mạng ..................................................................................69
3.1.2 Các cuộc tấn công an ninh.....................................................................................69
3.2 Phân tích an ninh mạng WiMAX .................................................................................72
3.2.1 Những điểm yếu về mặt giao thức .........................................................................72
3.2.1.1 Thiếu sự xác thực hai chiều.............................................................................72
3.2.1.2 Lỗi trong quản lý khóa ...................................................................................72
3.2.1.3 Lỗi trong việc bảo vệ dữ liệu...........................................................................73
3
3.2.2 So sánh một số nhược điểm an ninh trong mạng WiFi và WiMAX ........................73
3.2.2.1 Cuộc tấn công hủy bỏ xác thực (Deauthentication Attack) ..............................74
3.2.2.2 Cuộc tấn công lặp lại (Replay attack)..............................................................77

3.2.2.3 Giả mạo điểm truy nhập (Access Point Spoof) ................................................79
3.2.2.4 Cuộc tấn công vào cơ chế sóng mang lớp vật lý ..............................................80
3.2.2.5 Giả mạo địa chỉ MAC (MAC Address Spoofing) ............................................82
3.2.3 Những điểm yếu mới trong mạng WiMAX............................................................84
3.2.3.1 Nền tảng công nghệ của các cuộc tấn công .....................................................84
3.2.3.2 Lớp MAC.......................................................................................................87
3.2.3.3 Các cuộc tấn công tiềm ẩn trong mạng 802.16................................................87
3.2.3.3.1 Cuộc tấn công sử dụng thông điệp RNG-RSP...........................................87
3.2.3.3.2 Cuộc tấn công vào thông điệp thông báo quyền không hợp lệ...................91
3.3 Những cải tiến mới về an ninh trong mạng WiMAX.....................................................94
3.3.1 Giao thức PKM v2.................................................................................................94
3.3.1.1 Xác thực hai chiều dựa trên public- key ..........................................................95
3.3.1.1.1 Thông điệp yêu cầu trao quyền (thông điệp 2)..........................................95
3.3.1.1.2 Thông điệp đáp lại trao quyền (thông điệp 3) ...........................................96
3.3.1.1.3 Thông điệp xác nhận trao quyền. .............................................................96
3.3.1.2 Trao quyền lẫn nhau dựa trên EAP trong PKM v2...........................................97
3.3.1.2.1 Quá trình xác thực dựa trên EAP..............................................................97
3.3.1.2.2 Quá trình trao đổi 3 bước giữa SS và BS ...................................................98
3.3.1.3 Phân cấp khóa ................................................................................................99
3.3.2 Sử dụng mô hình CCM cho 802.16 MPDUS ..........................................................99
3.3.2.1 Xây dựng nonce ...........................................................................................101
Chương 4 Kết nối WiMAX với mạng di động....................................................102
4.1 Lời giới thiệu .............................................................................................................103
4.2 Mạng liên kết WiMAX 3GPP ....................................................................................104
4.2.1 Mô hình kết nối WiMAX trong 3GPP .................................................................104
4.2.1.1 Mô hình tight-coupling.................................................................................104
5.2.1.2 Mô hình mạng loose-coupling ......................................................................106
4.2.1.3 Mạng non-roaming WiMAX- 3GPP .............................................................107
4.2.1.4 Mạng roaming WiMAX- 3GPP ....................................................................108
4.2.1.5 Một số yêu cầu khi kết nối WiMAX- 3GPP ..................................................109

4.2.1.5.1 Yêu cầu về WiMAX AAA server và các giao thức AAA........................109
4.2.1.5.2 Yêu cầu về điều khiển truy nhập ............................................................110
4.2.1.5.3 Yêu cầu về tính cước..............................................................................111
4.2.2 Các phần tử của mạng và các điểm giao tiếp........................................................111
4.2.2.1 Các phần tử của mạng...................................................................................111
4.2.2.1.1 Thiết bị của người sử dụng UE...............................................................111
4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy.................................................................................112
4.2.2.1.3 3GPP AAA Server ................................................................................113
4.2.2.1.4 HLR/HSS...............................................................................................113
4.2.2.1.5 Cổng truy nhập WAG............................................................................113
4
4.2.2.1.6 Cổng dữ liệu gói PDG............................................................................114
4.2.2.1.6 Cổng biên Border Gateway ....................................................................115
4.2.2.2 Các giao diện mạng......................................................................................115
4.2.2.2.1 Giao diện Wa.........................................................................................115
4.2.2.2.2 Giao diện Wx ........................................................................................116
4.2.2.2.3 Giao diện D/Gr....................................................................................116
4.2.2.2.4 Giao diện Wo ........................................................................................117
4.2.2.2.5 Giao diện Wf .........................................................................................117
4.2.2.2.6 Giao diện Wg ........................................................................................117
4.2.2.2.7 Giao diện Wn ........................................................................................118
4.2.2.2.8 Giao diện Wm .......................................................................................118
4.2.2.2.9 Giao diện Wp ........................................................................................118
4.2.2.2.10 Giao diện Wd ......................................................................................118
4.3 Liên kết mạng giữa WiMAX và UMTS .....................................................................119
4.3.1 Các mạng liên quan.............................................................................................119
5.3.1.1 Cấu trúc mạng WiMAX................................................................................119
5.3.1.2 Cấu trúc mạng UMTS...................................................................................120
4.3.2 Kiến trúc liên mạng WiMAX- UMTS..................................................................122
4.3.2.1 Mô tả kiến trúc.............................................................................................122

4.3.2.2 Quản lý IP....................................................................................................124
4.3.4 Thủ tục chuyển giao............................................................................................124
4.3.4.1 Chuyển giao từ mạng truy nhập WiMAX đến UTRAN.................................125
4.3.4.2 Chuyển giao từ UTRAN tới mạng truy nhập WiMAX...................................128
4.4 Kết luận.....................................................................................................................131
Thuật ngữ viết tắt .................................................................................................132
Tài liệu tham khảo.................................................................................................139
Bảng
Bảng 1.1: Đặc điểm các chuẩn 802.16 ...................................................................................16
Bảng 1.2: Đặc điểm của một số công nghệ không dây............................................................17
Bảng 2.1: Mô tả các dạng thiết kế lớp vật lý...........................................................................23
Bảng 2.2: Độ dài khung vật lý................................................................................................24
Bảng 2.3: Tốc độ baud và độ rộng kênh .................................................................................31
Bảng 2.4: Các trường trong phần mào đầu chung GH.............................................................44
Bảng 2.5: Các trường trong phần mào đầu yêu cầu băng thông...............................................44
Bảng 3.1: Dạng thông điệp RNG-RSP....................................................................................88
Bảng 3.2: Các mã trong thông điệp RNG-RSP .......................................................................91
Bảng 3.3: Dạng thông điệp PKM ...........................................................................................91
Bảng 3.4: Mã thông điệp PKM ..............................................................................................92
Bảng 3.5: Thuộc tính thông điệp Auth Invalid........................................................................93
Bảng 3.6: Giá trị mã lỗi trong thông điệp xác thực .................................................................94
5
Hình vẽ
Hình 1.1: Mô hình băng rộng không dây................................................................................. 6
Hình 1.2: Mô hình mạng WiMAX.......................................................................................... 8
Hình 1.3: Đặc điểm công nghệ WiMAX................................................................................. 9
Hình 1.4: Sự phát triển các chuẩn 802.16...............................................................................15
Hình 1.5 Mô hình triển khai WiMAX ....................................................................................20
Hình 2.1: Cấu trúc giao thức mạng WiMAX ..........................................................................21
Hình 2.2: Tổng quan về chức năng lớp vật lý ở trạm phát sóng WiMAX ................................22

Hình 2.3: Cấu trúc khung TDD..............................................................................................25
Hình 2.4: Cấu trúc khung con hướng xuống ...........................................................................27
Hình 2.5: Cấu trúc khung con hướng xuống FDD ..................................................................28
Hình 2.6: Cấu trúc khung con hướng lên................................................................................29
Hình 2.7: Sơ đồ khối chức năng lớp MAC..............................................................................35
Hình 2.8: Dạng PDU của lớp hội tụ con ATM........................................................................36
Hình 2.9: CS PDU trong kết nối ATM dựa trên chuyển mạch đường ......................................37
Hình 2.10: CS PDU trong kết nối ATM dựa trên chuyển mạch kênh ......................................37
Hình 2.11: Dạng MAC SDU ..................................................................................................39
Hình 2.12: MAC PDU ...........................................................................................................42
Hình 2.13: Cấu trúc khung phần mào đầu chung của MAC PDU............................................43
Hình 2.14: Cấu trúc khung phần mào đầu yêu cầu băng thông ...............................................44
Hình 2.15: Xây dựng MAC PDU ...........................................................................................46
Hình 2.16: Mô tả PDU và SDU trong ngăn giao thức .............................................................47
Hình 2.17: Sử dụng bit poll- me.............................................................................................52
Hình 2.18: Ví dụ cơ hội truyền dẫn trong thông điệp yêu cầu băng thông...............................58
Hình 2.19: Giao thức PKM ....................................................................................................62
Hình 2.20: Quá trình mã hóa bảo mật trong 802.16................................................................67
Hình 3.1: Dạng tấn công thụ động .........................................................................................70
Hình 3.2: Dạng tấn công chủ động.........................................................................................70
Hình 3.3: Dạng tấn công man in the middle ...........................................................................71
Hình 3.4: Tấn công bằng thông điệp RES-CMD.....................................................................76
Hình 3.5: Vị trí có thể tấn công trong cấu trúc khung TDD ....................................................86
Hình 3.6: Quá trình tấn công bằng thông điệp RNG-RSP.......................................................89
Hình 3.7: Phần tải tin WMAN CCM......................................................................................99
Hình 3.8: Xây dựng block B
0
trong 802.16...........................................................................101
Hình 3.9: Xây dựng block A
i

trong 802.16 ...........................................................................101
Hình 4.1: Mô hình kết nối loose-coupling và tight-coupling giữa WiMAX và 3GPP ............106
Hình 4.2: Kiến trúc mạng non- roaming WiMAX-3GPP......................................................107
Hình 4.3: Kiến trúc mạng roaming WiMAX-3GPP ..............................................................108
Hình 4.4: Kiến trúc mạng WiMAX......................................................................................120
Hình 4.5: Kiến trúc mạng UMTS .........................................................................................121
Hình 4.6: Kiến trúc liên mạng WiMAX-UMTS ...................................................................123
Hình 4.7: Thủ tục chuyển giao từ WiMAX sang UMTS.......................................................125
Hình 4.8: Thủ tục chuyển giao từ UMTS sang WiMAX.......................................................128
6
Chương 1 Giới thiệu mạng WiMAX
1.1 Công nghệ băng rộng không dây
1.1.1 Thế nào là băng rộng không dây
Băng rộng không dây là một công nghệ hứa hẹn những kết nối tốc độ cao
trong không trung. Nó sử dụng sóng radio để truyền và nhận dữ liệu trực tiếp tới
và từ những người dùng bất cứ khi nào họ muốn. Các công nghệ như 3G, WiFi,
hay WiMAX và UWB sẽ làm việc cùng nhau để đáp ứng nhu cầu duy nhất này
của khách hàng. Truy nhập không dây băng rộng (BWA) là hệ thống điểm đa
điểm được tạo nên từ các trạm phát sóng cơ sở và các thiết bị của khác hàng như
hình 1.1. Hình này chỉ ra một trạm phát sóng cơ sở được kết nối với mạng đường
trục (backbone). Thay vì sử dụng các kết nối vật lý giữa các trạm cơ sở và các
thuê bao, các trạm phát sóng cơ sở sử dụng anten ngoài trời để nhận và gửi dữ
liệu, thoại tốc độ cao tới các thuê bao. Công nghệ này giảm được những yêu cầu
về cơ sở hạ tầng hữu tuyến đồng thời cung cấp những giải pháp mềm dẻo và hiệu
quả cho những chặng cuối.
Hình 1.1: Mô hình băng rộng không dây
7
1.1.2 Lợi ích của băng rộng không dây
ã Băng rộng hứa hẹn các dịch vụ thoại dữ liệu và truyền hình tốc độ cao.
ã BWA có thời gian triển khai nhanh chóng, tốn ít chi phí hơn các

phương pháp truyền thống, không cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng hữu
tuyến tốn kém.
ã Nó đưa ra những kết nối ở những chặng cuối, mà DSL hay băng rộng
hữu tuyến không thể đạt tới.
ã Thời gian triển khai nhanh hơn, dễ dàng mở rộng hơn, mềm dẻo hơn do
vậy nó đem lại những dịch vụ thay thế cho những khách hàng vốn
không thỏa mãn với các dịch vụ băng rộng hữu tuyến.
ã Nó vượt qua sự thực thi và độ tin cậy của các mạng hữu tuyến với
đường dây thuê riêng.
ã Tạo ra một môi trường cạnh tranh cho sự phát triển các dịch vụ và các
sản phẩm mới. Các đặc tính của BWA sẽ thu hút các công ty các nhà
đầu tư vào ngành công nghiệp băng rộng không dây.
1.2. Giới thiệu về WiMAX
1.2.1 Định nghĩa WiMAX
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) hay IEEE
802.16 - wireless microwave access - truy cập vô tuyến sóng cực ngắn), tiêu
chuẩn kỹ thuật này sinh ra từ dòng 802.xx ngày một phát triển của IEEE
(Institute of Electrical and Electronics Engineers).
IEEE 802.16 Broadband Wireless Metropolitan Area Network (Wireless
MAN) Standard cung cấp giải pháp kết nối băng rộng tới những người dùng cố
định di động do đó nó kinh tế hơn cơ sở hạ tầng hữu tuyến. IEEE 802.16
Working Group on BWA đang phát triển chuẩn dành cho mạng WMAN với khả
năng ứng dụng trên phạm vi toàn cầu từ tháng 7 năm 1999. Chuẩn IEEE 802.16
liên quan đến giao tiếp không gian giữa các thuê bao và các trạm phát sóng.
Chuẩn IEEE 802.16 được công bố vào ngày 8 tháng 4 năm 2002. Các chuẩn dành
cho mạng WMAN có thể kết nối các điểm nóng 802.11 tới Internet và đưa ra giải
8
pháp truy nhập băng rộng ở những chặng cuối thay thế cho DSL và cáp. Chuẩn
WMAN sẽ hỗ trợ các dịch vụ truy nhập không dây băng rộng tới các tòa nhà, chủ
yếu thông qua các anten ngoài trời tới các trạm phát sóng cơ sở.

Phạm vi có thể lên tới 50 km và cho phép người sử dụng đạt được kết nối
băng rộng mà không cần tầm nhìn thẳng tới các trạm phát sóng.
The IEEE 802.16 Working Group đang phát triển các chuẩn truy nhập
băng rộng không dây cho hệ thống ở băng tần 10- 66 GHz và dưới 11 GHz.
Chuẩn này tập trung vào lớp MAC và lớp vật lý.
Hình 1.2: Mô hình mạng WiMAX
9
1.2.2 Đặc điểm của công nghệ WiMAX
Hình 1.3: Đặc điểm công nghệ WiMAX
* Kiến trúc mềm dẻo: WiMAX có một vài kiến trúc như Point to Point
dành cho backhaul, Point to Multipoint cho BS (base station) đến SS (subscriber).
Nếu chỉ có một SS trong mạng WiMAX thì BS sẽ giao tiếp với SS trên nền tảng
Point to Point. Các trạm BS trong mô hình Point to Point có thể dùng một anten
với độ định hướng cao để đạt được khoảng cách lớn hơn
* An ninh mạnh: WiMAX hỗ trợ AES (advanced Encryption Standard) và
3DES (triple Data Encryption Standard). Với việc bảo mật tuyến giữa BS và SS,
WiMAX cung cấp sự riêng tư và an toàn ở giao tiếp không dây băng rộng. An
ninh mạng WiMAX còn cho phép các nhà vận hành mạng chống lại sự đánh cắp
các dịch vụ. Ngoài ra WiMAX cũng cho phép xây dựng mạng riêng ảo (VPN),
cho phép bảo vệ những dữ liệu được gửi đi từ những người sử dụng khác nhau
trong cùng một BS.
10
* Cung cấp QoS: WiMAX cung cấp QoS trên từng kết nối đáp ứng tất cả
các dịch vụ nhạy cảm với trễ như thoại, truyền hìnhvà các dịch vụ đa phương
tiện.
* Sự triển khai nhanh chóng: So với sự triển khai mạng hữu tuyến thì
WiMAX có thể được triển khai nhanh hơn rất nhiều. Chỉ với một anten và thiết bị
cài đặt được cung cấp nguồn là WiMAX sẵn sàng phục vụ các dịch vụ. Trong
nhiều trường hợp sự triển khai WiMAX có thể được tính bằng giờ so với hàng
tháng đối với các giải pháp khác.

* Cung cấp dịch vụ nhiều mức (multi_level service): Với việc đáp ứng
các mức độ QoS khác nhau dựa trên thoả thuận về mức dịch vụ SLA (giữa nhà
cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng của mạng WiMAX. Ngoài ra
WiMAX còn cho phép một nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra các SLA khác
nhau tới các thuê bao khác nhau hoặc thậm chí tới những người sử dụng khác
nhau trên cùng một SS.
* Khả năng hoạt động cùng các thiết bị khác( Interoperability) WiMAX
là một công nghệ phát triển sau này nên cần phải đảm bảo khả năng tương thích
với các thiết bị trước đó để có thể được thị trường chấp nhận
* Khả năng di động (Portability): Giống như hệ thống cellular một
WiMAX SS được bật lên tự nó sẽ xác định mình và quyết định các đặc tính
đường truyền tới BS. Ngay khi SS được đăng ký trong cơ sở dữ liệu của hệ thống,
nó sẽ thoả thuận về đặc tính đường truyền.
* Khả năng di dộng hoàn toàn (Mobility): Chuẩn IEEE 802.16 sửa đổi
được thêm đặc tính quan trọng là hỗ trợ di động. Để đáp ứng khả năng di động
lớp vật lý dùng OFDM và OFDMA được nâng cấp đáng kể. Sự cải thiện này bao
gồm Scaleable OFDM, MIMO (multi input- multi output) và hỗ trợ dạng
Idle/sleep và handoff cho phép sự di động ở tốc độ lên tới 160 km/h.
*Phạm vi phủ sóng rộng khắp: WiMAX hỗ trợ nhiều mức điều chế bao
gồm BPSK, QPSK, 16_QAM, 64_QAM. Khi hoạt động với bộ khuếch đại công
suất lớn và mức điều chế thấp BPSK, QPSK WiMAX vẫn có thể bao phủ một
vùng rộng với đường truyền giữa BS và SS trong môi trường LOS.
11
* Hoạt động trong đường truyền NLOS: WiMAX dựa trên công nghệ
OFDM có khả năng xử lý trong môi trường NLOS (non light of sight) mà các sản
phẩm khác không thể.
1.2.3 Băng tần của WiMAX
802.16 cho phép nhiều lớp vật lý do đó nó có thể hoạt động trong băng tần
rộng từ 2GHz đến 66 GHz . Vì sóng điện từ không thể lan truyền trong phạm vi
rộng như vậy, nên chuần 802.16 chia phạm vi tần số này thành các băng tần khác

nhau, mỗi băng tần dùng một lớp vật lý riêng. Có 3 dạng băng tần chính:
* 10-66 GHz (licensed band): Truyền dẫn trong băng tần này yêu cầu
đường truyền LOS giữa BS và SS. Vì thực tế là trong phạm vi tần số này bước
sóng ngắn do đó phải đảm bảo cân bằng sự ảnh hưởng của suy hao do đặc điểm
địa hình hay do giao thoa. Tuy nhiên ưu điểm của băng tần này là có thể đạt được
tốc độ dữ liệu cao.
* 2-11 GHz (licensed band): Truyền dẫn trong băng tần này không yêu
cầu đường truyền LOS, tuy nhiên nếu không có đường truyền LOS thì công suất
tín hiệu có thể rất khác nhau giữa BS và SS.
* 2-11 GHz (unlicensed band): ở đây đặc tính của băng tần 2-11GHz
không cần cấp phép gần giống như băng tần được cấp phép 2-11 Ghz. Tuy nhiên
vì chúng là băng tần không cần cấp phép nên không có sự đảm bảo rằng sẽ không
xảy ra sự giao thoa bởi các hệ thống khác hay người dùng khác dùng cùng một
băng tần.
1.2.4 Giới thiệu các chuẩn liên quan
1.2.4.1 Chuẩn 802.16-2001
Chuẩn WiMAX đầu tiên là chuẩn 802.16 - 2001 được phê chuẩn vào tháng
12 năm 2001, chuẩn này hỗ trợ ứng dụng truy nhập không dây băng rộng cố định
trong mô hình điểm - điểm và điểm - đa điểm.
Chuẩn sử dụng điều chế sóng mang đơn trong phạm vi tần số 10Ghz đến
66Ghz và sử dụng cả hai phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian (TDD)
12
và ghép kênh phân chia theo tần số (FDD). Các sơ đồ điều chế được sử dụng là
QPSK, 16QAM và 64 QAM. Khả năng thay đổi phương pháp điều chế và phương
pháp sửa lỗi trước cho phép mạng thích nghi được với sự bất thường của thời tiết
do đó đáp ứng được chất lượng dịch vụ cho người sử dụng.
Các trạm phát sóng BS tạo ra các ánh xạ (Map) kênh hướng lên và kênh
hướng xuống sau đó sẽ chia sẻ nó tới các nút trong mạng. Các ánh xạ này bao
gồm số lần truyền phát, khoảng thời gian và phương pháp điều chế. Theo cách
này vấn đề về nút ẩn có thể bị loại bỏ. Các thuê bao lúc này chỉ tập trung vào một

trạm phát sóng BS mà chúng không cần phải lắng nghe bất kỳ một nút nào khác
trong mạng. Cũng nhờ thuật toán này mạng không bao giờ bị quá tải hay hay số
thuê bao tăng lên đột ngột.
Các thuê bao có thể thỏa thuận về dải tần được cấp phát từ burst này đến
burst (burst to burst) khác đồng thời cung cấp lịch trình truy nhập mềm dẻo. Như
đã nói ở trên các sơ đồ điều chế được sử dụng gồm: QPSK, 16 QAM và 64QAM,
tuy nhiên các thuê bao khác nhau hoàn toàn có thể sử dụng các sơ đồ điều chế
khác nhau, và các khung khác nhau cũng có thể sử dụng sơ đồ điều chế khác
nhau. Các sơ đồ điều chế được lựa chọn phải đáp ứng được các mục đích cuối
cùng là đảm bảo sự kết nối ổn định và chất lượng của kết nối.
Một đặc tính rất quan trọng của 802.16-2001 là khả năng cung cấp chất
lượng dịch vụ (QoS) khác nhau ở lớp vật lý. Một mã nhận dạng lưu lượng dịch vụ
(Service Flow ID) sẽ thực hiện kiểm tra QoS. Các dòng lưu lượng dịch vụ này
được mô tả bởi các thông số QoS như thời gian trễ tối đa, hay lượng jiter cho
phép. Các lưu lượng dịch vụ này có thể được tạo ra bởi trạm phát sóng BS hay
thuê bao SS.
802.16 - 2001 chỉ hoạt động trong môi trường tầm nhìn thẳng và với các
thiết bị CPE ngoài trời.
1.2.4.2 Chuẩn 802.16a-2003
Vào tháng 1 năm 2003 IEEE công bố chuẩn 802.16a-2003 để cung cấp sự
hoạt động trong băng tần 2Ghz đến 11Ghz. Trong khi 802.16 hoạt động trong
băng tần 10Ghz đến 66Ghz phải yêu cầu tầm nhìn thẳng thì với băng tần 2Ghz -
13
11Ghz 802.16a cho phép kết nối không cần tầm nhìn thẳng, tránh được tác động
của các vật cản như cây cối nhà cửa. Khả năng này mở ra cho WiMAX một
phạm vi phủ sóng rộng lớn lên tới 50km , cho phép người dùng kết nối băng rộng
mà không cần tầm nhìn thẳng tới trạm phát sóng BS, tốc độ có thể lên tới hàng
trăm Mbps ở mỗi trạm đồng thời luôn cung cấp đủ băng thông để đáp ứng tức
thời hàng trăm công ty với những đường kết nối T1/E1 và hàng ngàn hộ gia đình
với những kết nối DSL tới 1 trạm BS.

Tuy nhiên khả năng mới này lại đem đến cho 802.16a những thách thức ở
lớp vật lý, đó là việc phải thay lớp vật lý sao cho đáp ứng được sự hoạt động ở dải
tần 2-11 Ghz. Do vậy ngoài các phương pháp điều chế đã giới thiệu trong 802.16,
chuẩn sửa đổi này còn đưa ra 3 dạng lớp vật lý:
- Single carrier
- 256 point FFT OFDM
- 2048 point FFT OFDMA
Để đáp ứng sự tương thích với các chuẩn hiện có WiMAX mới đưa hai
dạng lớp vật lý single carrier và 256 point FFT OFMD vào các sản phẩm, còn
dạng thứ ba sẽ được triển khai khi thị trường yêu cầu. Các khung OFDM được
lựa chọn là do khả năng ưu việt hơn so với công nghệ CDMA vì nó có thể hoạt
động trong môi trường không cần tầm nhìn thẳng trong khi đó vẫn đạt được hiệu
suất phổ lớn nhất. Trong trường hợp CDMA, băng thông RF phải lớn hơn thông
lượng dữ liệu nhiều để chống giao thoa. Nếu sử dụng công nghệ CDMA để thực
hiện không dây băng rộng dưới tần số 11 Ghz và tốc độ lên tới 70Mbps thì băng
thông yêu cầu phải đạt 200Mpbs để có thể hoạt động không cần tầm nhìn thẳng.
Bên cạnh đó một vài đặc tính của lớp vật lý cũng được nêu ra như độ rộng kênh
mềm dẻo, dạng burst thích ứng, và hệ thống anten thích ứng để cải thiện về phạm
vi và dung lượng, sự lựa chọn tần số động giúp làm giảm tối thiểu giao thoa, mã
hóa không gian giúp nâng cấp sự thực hiện trong môi trường fading nhờ mật độ
không gian dày đặc.
Các đặc tính trên là rất cần thiết cho ứng dụng truy nhập băng rộng không
dây ngoài trời, đặc biệt độ rộng kênh mềm dẻo là một yêu cầu đầu tiên để
WiMAX có thể được triển khai rộng rãi, bởi vì ở mỗi nước băng tần là khác
14
nhau, kích thước kênh cũng khác nhau. Trong khi đó ở băng tần cấp phép các nhà
vận hành mạng phải trả cước phí cho từng Mhz được cấp nên họ luôn muốn tận
dụng hết băng thông được cấp. Ví dụ như một nhà vận hành mạng thuê một băng
tần 14 Mhz, họ sẽ không muốn sử dụng các kênh với độ rộng 6 Mhz vì sẽ lãng
phí 2 Mhz mà họ muốn hệ thống của mình phải triển khai được các kênh với độ

rộng là 7Mhz; 3,5Mhz hay thậm chí 1,75Mhz để tận dụng hết dải tần.
Về mặt an ninh 802.16a-2003 đưa ra cải tiến là yêu cầu lớp bảo mật là bắt
buộc trong khi ở chuẩn 802.16-2001 thì lớp bảo mật này là tùy chọn.
802.16a cũng thêm vào hỗ trợ mạng lưới. Điều này có nghĩa là các lưu
lượng từ một thuê bao SS này tới SS khác có thể được định tuyến. Đây là một sự
thay đổi trong mô hình điểm - đa điểm mà trước kia các lưu lượng đều phải qua
trạm phát BS. Sự thay đổi ở lớp MAC này cho phép các thuê bao trong mạng
Mesh có thể lập lịch trình tới nhau mà không cần thông qua trạm phát BS.
1.2.4.3 Chuẩn 802.16c- 2002
Vào tháng 12 năm 2002 chuẩn 802.16c đã được công bố, bản sửa đổi mới
này xem xét lại một số vấn đề về giao thức, thêm một số dạng hệ thống chi tiết
hơn cho băng tần 10-66Ghz đồng thời cũng sửa một số lỗi và sự mẫu thuẫn của
các bản trước đó.
1.2.4.4 Chuẩn 802.16-2004
Chuẩn 802.16 - 2004 được phê chuẩn vào ngày 24/07/2004 và được công
bố vào tháng 9 năm 2004, còn được biết đến với cái tên chuẩn 802.16-Revd.
Chuẩn 802.16-2004 chính là sự thống nhất của các chuẩn 802.11-2001, 802.16a-
2003 và 802.16c-2002 tạo nên một chuẩn mới. Ban đầu nó được xem như là sự
xem xét sửa đổi những chuẩn trước đó nhưng những thay đổi mới này đã hình
thành nên một chuẩn mới toàn diện và được áp dụng cho chứng nhận chuẩn
WiMAX.
Chuẩn 802.16 - 2004 đã đưa ra khả năng tự cài đặt các thiết bị trong nhà,
nó đem lại sự tiện lợi lớn cho người sử dụng. Các thiết bị hoạt động trong băng
tần cấp phép sẽ sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian (TDD) còn đối với
15
băng tần không cấp phép có thể sử dụng cả hai phương pháp ghép kênh phân chia
theo thời gian (TDD) và ghép kênh phân chia theo tần số (FDD). Ngoài ra lớp
MAC là tối ưu cho những tuyến đường truyền dài vì nó được thiết kế với khoảng
trễ lớn hơn và độ trễ biến đổi.
Hình 1.4: Sự phát triển các chuẩn 802.16

1.2.4.5 Chuẩn 802.16e và sự mở rộng
Chuẩn 802.16 là chuẩn được thêm vào đặc tính hỗ trợ di động và vẫn đang
được nghiên cứu. Ngoài ra chuẩn này còn đưa vào hệ thống bảo mật cao cấp
(AES), một yêu cầu bắt buộc cho các chứng nhận WiMAX. Tuy nhiên vì chuẩn
này vẫn chưa được phê chuẩn nên chúng ta không thể nói gì về những thay đổi
mới này cho đến khi bản phác thảo cuối cùng được phê duyệt.
Bên cạnh chuẩn 802.16 e thì các chuẩn như 802.16 f, 802.16g đang được
nghiên cứu. Các chuẩn này chủ yếu tập trung vào các giao thức quản lý mạng.
16
Chuẩn 802.16 802.16a/802.16Revd 802.16e
Thời gian công
bố
12/2001 802.16a: 1/2003
802.16Revd: 2004
2005
Dải tần số
10-66Ghz < 11 Ghz < 6 Ghz
Môi trường
truyền
LOS NLOS, LOS NLOS, LOS
Tốc độ
32- 134,4 Mbps/
kênh 28 Mhz
Max: 75 Mbps/
kênh 20 Mhz
Max: 15Mbps/
kênh 5 Mhz
Điều chế
QPSK, 16QAM,
64 QAM

QPSK, 16QAM,
64QAM,
Single carier
OFDM 256 sub-carier
OFDM 2048 sub-
carier
Tương tự 802.16a
Mức di động
Cố định Cố định Mức di động tốc
độ thấp
Độ rộng kênh
20, 25, 28 Mhz Dải kênh: 1,25 -20
Mhz
Tươngtự 802.16a
Bán kính cell
2 - 5 km 6 - 9 km
lớn nhất là 50km phụ
thuộc vào độ cao
anten hệ số tăng ích
và công suất phát
2- 5 km
Bảng 1.1: Đặc điểm các chuẩn 802.16
1.3 So sánh WiMAX với các công nghệ không dây khác
Ta biết rằng hiện nay một số công nghệ truy cập Internet như thông qua
modem thì đạt tốc độ thấp, ADSL đạt tốc độ 8Mbps nhưng cần có dây, các kênh
thuê riêng thì đắt và khó triển khai. Các hệ thống hiện tại chỉ đạt tốc độ 9,6kbit/s.
17
GSM, GPRS (2,5G) đạt tốc độ 171,2kbit/s, EDGE 300-400kbit/s, hệ thống 3G
đạt tốc độ 2Mbit/s. Mạng WiFi (LAN không dây) chỉ đạt được khoảng cách
ngắn. Nhưng WiMAX cung cấp phương tiện truy cập không dây tổng hợp thay

thế ADSL, WiFi, có thể đạt tốc độ lên tới 70Mbit/s, bán kính phủ sóng 50km với
mô hình phủ sóng giống điện thoại tế bào. Bảng 1.2 bên dưới mô tả một số đặc
điểm của các công nghệ không dây hiện nay.
Mạng 3G WiFi
802.11
WiMAX
802.16
Mobile_Fi
802.20
Tốc độ
384 kbps -
2Mbps
11 Mbps-54Mbps Lên tới 70Mbps 16Mbps
Phạm vi
phủ sóng
Vài km 100 m/LOS
30 m/NLOS
30km -50km/LOS
2km 5km /NLOS
38 km
Phổ tần số
Phổ không
dây hiện có
2,4Ghz/802.11b/g
5,2 G/ 802.11a
10- 66 Ghz/802.16
2- 11 Ghz/ 802.16a
< 3,5 Ghz
Ưu điểm
Phạm vi

phủ sóng,
khả năng di
động
Tốc độ cao,
Giá rẻ
Tốc độ cao, phạm
vi phủ sóng
Tốc độ cao,
khả năng di
động
Nhược
điểm
Giá cao Phạm vi ngắn Vấn đề giao thoa Giá cao
Khả năng
di dộng
Di chuyển Cố định và di
động
Di động hoàn toàn Di động hoàn
toàn
Bảng 1.2: Đặc điểm của một số công nghệ không dây
1.4 Mô hình triển khai
Sau khi ra đời, 802.16a đã nhanh chóng được triển khai tại châu Âu, Mỹ và
thể hiện một số lợi ích cụ thể.
18
1.4.1 Mạng trục
802.16a là công nghệ không dây lý tưởng làm mạng trục nối các điểm
hotspot thương mại và LAN không dây với Internet. Công nghệ không dây
802.16a cho phép doanh nghiệp triển khai hotspot 802.11 linh hoạt khi gặp địa
hình hiểm trở, đòi hỏi thời gian ngắn và nâng cấp linh hoạt theo nhu cầu thị
trường.

Chuẩn 802.16a cho phép triển khai những mạng trục tốc độ cao, chi phí
thấp. Tại châu Âu, nơi các nhà vận hành ít chấp nhận chia sẻ cáp trục với đối thủ
cạnh tranh, mạng trục WiMax đã có đất phát triển và được sử dụng trong 80%
tháp sóng. Riêng tại Mỹ, do có điều luật qui định các nhà cung cấp dịch vụ thứ
ba phải thuê tuyến cáp trục từ nhà cung cấp mạng trục Internet nên tốc độ ứng
dụng WiMax chậm hơn châu Âu. Tuy vậy, tỷ lệ ứng dụng WiMax làm mạng trục
cũng đã chiếm đến 20% và sắp tới sẽ phát triển rất nhanh vì FCC đang chuẩn bị
bỏ ràng buộc về tuyến cáp trục với các nhà cung cấp dịch vụ thứ ba. Đối với các
nước đang phát triển thì giải pháp kết nối không dây 802.16a cho phép nâng cấp
năng lực dịch vụ nhanh chóng theo nhu cầu thực tế mà không phải lo ngại về vấn
đề đào đường, thay đổi kiến trúc hạ tầng.
1.4.2 Kết nối mạng không dây doanh nghiệp
Chuẩn 802.16a được dùng làm cơ sở để liên thông các mạng LAN không
dây, hotspot WiFi 802.11 hiện có. Doanh nghiệp có thể tự do mở rộng qui mô
văn phòng mà môi trường mạng cục bộ vẫn được liên lạc nếu có mạng trung gian
không dây chuẩn 802.16a. Nhìn rộng hơn, doanh nghiệp có thể triển khai mạng
LAN không dây thống nhất cho tất cả văn phòng trong phạm vi một quốc gia.
1.4.3 Băng rộng theo nhu cầu
Hệ thống không dây cho phép triển khai hiệu quả ngay cả khi sử dụng
ngắn hạn. Với sự hỗ trợ của công nghệ 802.16a, hệ thống hotspot 802.11 vẫn đủ
năng lực phục vụ dịch vụ kết nối tốc độ cao tại những hội chợ, triển lãm có đến
19
hàng ngàn khách. Nhà cung cấp dịch vụ có thể nâng cấp hoặc giảm bớt năng lực
phục vụ của hệ thống theo nhu cầu thực tế, giúp nâng cao hiệu quả kinh doanh,
tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp.
1.4.4 Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm
Hệ thống 802.16a cho phép phủ sóng đến những vùng hiểm trở, thiếu cáp
trước đây. Do tuyến cáp DSL chỉ có thể đáp ứng trong bán kính 4,8 km tính từ
trạm điều phối trung tâm nên còn nhiều vùng địa hình hiểm trở mà nhà cung cấp
không thể với tới. Thống kê gần đây cho thấy có hơn 2.500 nhà cung cấp dịch vụ

không dây (Wireless ISP) địa phương hoạt động hiệu quả trên 6.000 thị trường tại
Mỹ. Không chỉ triển khai dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, hệ thống còn cho phép triển
khai dịch vụ thoại cho những người dùng ở vùng sâu vùng xa.
1.4.5 Liên thông dich vụ
Với công nghệ IEEE 802.16e mở rộng từ 802.16a, trong tương lai người
dùng sẽ được hỗ trợ dịch vụ roaming tương tự điện thoại di động, tự động chuyển
kết nối đến nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây địa phương ngay khi ra
ngoài vùng phủ sóng của mạng gia đình, công ty. Dự kiến đến 2006, công nghệ
WiMAX sẽ được tích hợp vào máy tính xách tay, PDA như Wi-Fi hiện nay và
từng bước hình thành nên những vùng dịch vụ không dây băng rộng mang tên
"MetroZones".
20
H×nh 1.5 M« h×nh triÓn khai WiMAX
21
Chương 2 Cấu trúc mạng WiMAX
Chuẩn IEEE 802.16a được xây dựng dưới dạng giao thức ngăn xếp với
nhiều giao diện được định nghĩa. Lớp MAC bao gồm ba lớp con: Lớp con hội tụ
chuyên biệt dịch vụ (Service Specific Convergence Sublayer), lớp con MAC phần
chung (MAC Common Part Sublayer) và lớp con bảo mật (Privacy Sublayer).
Giữa PHY và MAC là một lớp con hội tụ truyền dẫn TC (Transmission
Convergence Sublayer). Vị trí tương đối của các lớp con MAC và lớp PHY được
trình bày trong hình 2.1.
Lớp cao hơn
Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ
(Service Specific Convergence Sublayer)
Lớp con MAC phần chung
(MAC Common Part Sublayer)
Lớp con bảo mật
(Privacy Sublayer)
MAC

Lớp con hội tụ truyền TC (Transmission
Convergence Sublayer)
QPSK 16-QAM 64-QAM OFDM
PHY
Hình 2.1: Cấu trúc giao thức mạng WiMAX
2.1 Lớp vật lý
2.1.1 Giới thiệu
Chuẩn IEEE 802.16 là chuẩn hỗ trợ nhiều giao tiếp môi trường vật lý khác
nhau. Chuẩn được phát triển từ phiên bản năm 2001 và đến nay vẫn được nghiên
cứu. Trước kia 802.16 chỉ sử dụng dạng điều chế sóng mang đơn nhưng đến nay
22
đã hỗ trợ công nghệ truy nhập dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
mở rộng (SOFDMA). Ban đầu chỉ sử dụng băng tần 10 - 66 GHz đến nay chuẩn
cho phép hoạt động ở cả hai băng tần 2 -11 Ghz và 10 -66 Ghz.
Hình 2.2: Tổng quan về chức năng lớp vật lý ở trạm phát sóng WiMAX
10- 66Ghz : Trong băng tần 10-66 Ghz lớp vật lý của 802.16 phải hỗ trợ
môi trường truyền sóng trong tầm nhìn thẳng do vậy dạng điều chế sóng mang
đơn được lựa chọn. Giao tiếp không trung này được gọi là WirelessMAN- SC.
Nhiều thách thức trong vấn đề thiết kế vẫn tồn tại tuy nhiên do kiến trúc sử dụng
ở đây là điểm - đa điểm nên về cơ bản các trạm phát sóng BS sẽ sẽ truyền phát tín
hiệu TDM, trong đó các trạm thuê bao sẽ được định ra các khe thời gian liên tiếp
nhau. ở hướng lên uplink sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo thời gian
TDMA. Về sau bản thiết kế sử dụng dạng burst được lựa chọn bởi vì nó cho phép
cả hai dạng ghép kênh theo thời gian và ghép kênh theo tần số. Sử dụng ghép
kênh phân chia theo thời gian các kênh hướng lên uplink và kênh hướng xuống
downlink đều có thể sử dụng cùng một kênh truyền dẫn nhưng không được phát
cùng một lúc, còn sử dụng ghép kênh phân chia theo tần số hai kênh hướng lên
uplink và kênh hướng xuống downlink sử dụng hai kênh khác nhau đôi khi có thể
truyền phát cùng lúc. Dạng burst cho phép cả TDD và FDD được xử lý tương tự
nhau, tuy nhiên các thuê bao chỉ sử dụng FDD bán song công. Hai dạng TDD và

23
FDD có thể thay thế nhau và đều sử dụng dạng burst với sơ đồ mã hóa và điều
chế là tùy chọn, được gán động trên từng burst
2 - 11Ghz : Trong dải tần 2 -11 Ghz IEEE 802.16 sử dụng cả băng tần cấp
phép và không cần cấp phép trong môi trường truyền dẫn không yêu cầu tầm
nhìn thẳng. Các bản phác thảo hiện tại đưa ra 3 dạng lớp vật lý khác nhau, mỗi
dạng đều có thể tương thích với nhau.
ã WirelessMAN- SCa: dạng này sử dụng điều chế sóng mang đơn
ã WirelessMAN - OFDM: dạng này sử dụng ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao với 256 điểm biến đổi FFT. Đây là giao tiếp bắt
buộc trong băng tần không cần cấp phép.
ã WirelessMAN - OFDMA: dạng này sử dụng truy nhập phân chia
theo tần số trực giao với 2048 điểm biến đổi FFT. Do yêu cầu về
truyền sóng ở dạng vật lý này sẽ hỗ trợ hệ thống anten tiên tiến.
Dạng thiết kế
ứng dụng
Ghép kênh
WirelessMAN- SC 10 -66 Ghz TDD, FDD Sóng mang đơn.
WirelessMAN-SCa 2-11 Ghz, băng
tần cấp phép.
TDD, FDD Sóng mang đơn, mở
rộng cho NLOS.
Wireless MAN-
OFDM
2-11Ghz, băng
tần cấp phép.
TDD, FDD OFDM dùng trong
NLOS.
WirelesMAN -
OFDMA

2 -11 Ghz, băng
tần cấp phép.
TDD, FDD OFDM được chia ra
thành các nhóm con để
cho phép đa truy nhập
trong một băng tần.
WirelessHUMAN 2-11 Ghz băng
tần không cần
cấp phép.
TDD Có thể là sóng mang đơn
SC, OFDM hay
OFDMA. Bao gồm cả
việc lựa chọn tần số
động.
Bảng 2.1: Mô tả các dạng thiết kế lớp vật lý
24
Lớp vật lý được thiết kế cho sự hoạt động trong băng tần 10 -66 Ghz được
thiết kế với sự mềm dẻo để cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có khả năng triển
khai hệ thống một cách tối ưu trong việc lập các cell, tính chi phí, khả năng của
sóng radio, các dịch vụ hay dung lượng của hệ thống.
Để cho phép sử dụng phổ hiệu quả, cả hai phương pháp ghép kênh TDD và
FDD đều được sử dụng. Bên cạnh đó cả hai phương pháp này đều sử dụng các
burst truyền dẫn, mỗi burst có burst profile chứa các thông số truyền dẫn như sơ
đồ điều chế, sơ đồ mã hóa, và chúng có thể được điều chỉnh trên mỗi thuê bao
dựa trên từng khung một.
2.1.2 Xây dựng khung
Lớp vật lý sử dụng các khung như bảng 2.2 Trong mỗi khung là các khung
con hướng lên và khung con hướng xuống. Các khung con hướng xuống bắt đầu
với các thông tin cần thiết cho việc điều khiển và đồng bộ khung.
Trong trường hợp TDD các khung con hướng xuống sẽ phát trước tiếp sau

đó là các khung con hướng lên.
Trong trường hợp FDD sự truyền phát dữ liệu hướng lên xảy đồng thời với
hướng xuống. Mỗi thuê bao SS sẽ cố gắng nhận hết các burst hướng xuống ngoại
trừ những burst mà burst profile không được thực hiện bởi SS và những burst có
tín hiệu không đủ mạnh so với các burst profile hiện tại của thuê bao SS đó. Các
SS trong mô hình bán song công sẽ không cần thiết phải nghe các phần của kênh
hướng xuống.
M độ dài
khung
Độ dài
khung
Đơn vị
0x01 0,5 ms
0x02 1 ms
0x03 2 ms
0x04- 0x0F Chưa sử dụng
Bảng 2.2: Độ dài khung vật lý
25
2.1.3 Mô hình hoạt động FDD
Trong mô hình hoạt động FDD các kênh hướng lên và hướng xuống sử
dụng tần số khác nhau. Các tuyến hướng xuống có thể sử dụng nhiều loại điều
chế khác nhau và cho phép truyền phát ngay lập tức nếu hỗ trợ song công.
2.1.4 Mô hình hoạt động TDD
Trong trường hợp TDD sự truyền phát dữ liệu hướng lên và hướng xuống
sử dụng cùng tần số nhưng ở những thời điểm khác nhau. Một khung TDD có
một khoảng thời gian cố định, và chứa một khung con hướng lên và một khung
con hướng xuống. Các khung TDD được chỉ ra ở hướng lên và hướng xuống là rất
khác nhau tương ứng với dung lượng của tuyến.
Hình 2.3: Cấu trúc khung TDD
TTG

TTG là một khoảng giữa burst hướng xuống và burst hướng lên theo sau.
Khoảng này mở ra một khoảng thời gian để trạm phát sóng BS có thể chuyển từ
trạng thái phát tin sang trạng thái nhận tin và cho phép thuê bao SS chuyển từ
trạng thái nhận tin sang trạng thái truyền tin. Trong khoảng thời gian này, trạm
phát sóng BS và thuê bao SS không được phát bất cứ dữ liệu gì đã được điều chế
tuy nhiên nó cho phép bộ phát sóng của BS có thể phát đi những xung dốc xuống,