MỤC LỤC
Trang
Mục lục
i
Danh sách các hình vẽ, các bảng
iv
Danh sách các thuật ngữ viết tắt
vi
Lời nói đầu
ix
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
1
1.1 Mạng LAN không dây
1
1.1.1 Sơ lược về mạng LAN không dây
1
1.1.2 Cấu hình cơ bản của một mạng WLAN
4
1.1.3 Lợi ích, ưu điểm của WLAN
5
1.1.4 Nhược điểm của WLAN
6
1.2 Mạng diện rộng không dây WMAN
9
1.2.1 Trạm gốc BS
9
1.2.2 Trạm thuê bao SS
9
1.3 Công nghệ WiMax
10
1.3.1 Các tiêu chuẩn 802.16

43
2.1.4.1 Tín hiệu OFDM
44
2.1.4.2 Phổ tín hiệu OFDM
45
2.1.5 Khoảng bảo vệ
50
2.1.5.1 Bảo vệ chống lại dịch thời gian
52
2.1.5.2 Bảo vệ chống lại ISI
52
2.1.6 Tiền tố vòng trong tín hiệu OFDM
54
2.1.7 Các ưu và nhược điểm của kỹ thuật OFDM
55
1
2.2 Kỹ thuật MIMO
56
2.2.1 Mô hình kênh MIMO
56
2.2.2 Các phương pháp phân tập
58
2.2.2.1 Phân tập thời gian
59
2.2.2.2 Phân tập tần số
59
2.2.2.3 Phân tập phân cực
60
2.2.2.4 Phân tập không gian
60

3.1 Tình hình triển khai WiMax tại Việt Nam hiện nay
77
3.2 Mô hình thử nghiệm WiMax của Viettel
78
3.2.1 Quy mô và địa bàn thử nghiệm
78
3.2.2 Tần số và dung lượng
79
3.2.3 Cấu trúc thử nghiệm
79
3.2.4 Tính chất thử nghiệm
82
3.2.5 Các dịch vụ dự kiến thử nghiệm
82
3.2.6 Cách thức đánh giá chất lượng
83
3.2.7 Đối tác cung cấp thiết bị
83
3.3 Kết luận
83
Kết luận chung
84
Tài liệu tham khảo
85
2
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
1.1 MẠNG LAN KHÔNG DÂY
1.1.1 Sơ lược về mạng LAN không dây
Mạng LAN không dây (WLAN) là một mạng dùng để kết nối hai hay

lượng lớn và chạy các chương trình cần độ rộng băng thông lớn như hội thảo
truyền hình. Trong khi chuẩn 802.11b hiện nay đang chiếm ưu thế trên thị
trường mạng WLAN, thì các chuẩn khác của 802.11 như 802.11a hay
802.11g đang được phát triển để tăng tốc độ kết nối. Các nhà cung cấp dịch
vụ WLAN hiện đang cung cấp các chuẩn khác nhau.
4
Hình 1.1: Mô hình 1 mạng WLAN là mở rộng của mạng LAN
Trước hết phải hiểu rằng, các hệ thống không dây không có nghĩa là
hoàn toàn không sử dụng dây dẫn. Trên đây là một sơ đồ của một mạng
WLAN được xây dựng như một phần của mạng LAN có dây.
Các thiết bị không dây chỉ là một phần của một mạng LAN có dây
truyền thống. Các hệ thống không dây được thiết kế và xây dựng sao cho có
thể kết nối được với các hệ thống LAN có dây truyền thống. Mặt khác, các
thiết bị không dây phải được vận hành với khả năng mã hóa và giải mã, nén
và giải nén, trải phổ và giải trải phổ, phát và thu tín hiệu không dây như đa số
các thiết bị thông tin vô tuyến khác.
Cấu hình của một mạng cục bộ không dây WLAN điển hình bao gồm
có một bộ thu phát hay điểm truy cập (Access Point - AP) nối vào mạng có
dây từ một điểm cố định sử dụng cáp mạng tiêu chuẩn. Điểm truy cập nhận
dữ liệu, lưu trú vào bộ đệm, phát dữ liệu giữa các thiết bị đầu cuối trong
mạng.
Các thiết bị đầu cuối có thể là máy tính xách tay, máy in, các thiết bị
cầm tay hay các thiết bị không dây khác và mạng hữu tuyến. Một điểm truy
cập đơn lẻ có thể hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng trao đổi dữ liệu với
mạng nhờ card mạng không dây của máy tính cá nhân hay các thiết bị tương
tự của điện thoại di động, máy hỗ trợ cá nhân số (PDA).
Các thiết bị của một mạng cục bộ không dây WLAN đầu tiên có tốc độ
truyền dữ liệu thấp, thiếu các tiêu chuẩn quốc tế về phát triển công nghệ
không dây nên đã không được sử dụng phổ biến. Sau này, các hệ thống hiện
đại đã được chuẩn hóa quốc tế truyền dữ liệu với tốc độ cao, được chấp nhận

sử dụng một hoặc nhiều các thiết bị định tuyến (hay thiết bị thu phát) còn
6
được gọi là các thiết bị điểm truy cập để thực hiện các hoạt động trao đổi dữ
liệu với nhau. Trong chế độ này, mỗi trạm gửi thông tin của mình tới một
điểm truy cập. Khi đó điểm truy cập hoạt động như một cầu nối và tiếp tục
gửi thông tin vào mạng (không dây hoặc có dây).
1.1.3 Lợi ích, ưu điểm của WLAN
Sự phổ biến của WLAN chủ yếu là do sự thuận tiện của nó, hiệu quả
chi phí và dễ dàng tích hợp với các thành phần và hệ thống khác. Với sự tăng
trưởng của số lượng người sử dụng các thiết bị di động đòi hỏi phải thực hiện
truyền thống giữa các người sử dụng một cách nhanh chóng.
- Sự thuận tiện
Tính chất không dây của WLAN cho phép sử người sử dụng có thể truy
nhập tài nguyên mạng tại bất kỳ vị trí nào trong môi trường mạng (ở nhà hoặc
văn phòng). Với sự tăng trưởng của các máy tính laptop thì sự thuận tiện càng
trở nên dễ thực hiện.
- Sự di động
Với sự nổi lên của các mạng không dây công cộng, người sử dụng có
thể truy cập Internet ngay bên ngoài nơi làm việc của họ. Hầu hết tại các quán
café, khách hàng có thể truy cập Internet với giá rất thấp hoặc miễn phí.
Kết nối Internet bằng mạng WLAN là rất hợp lý cho bất kỳ công ty nào
mà không thể triển khai được mạng LAN có dây ví dụ như bị giới hạn bởi
không gian một tòa nhà, hoặc ở những nơi cho thuê hoặc những nơi tạm thời.
Công nghệ WLAN cho phép mạng có thể tới bất cứ nơi đâu mà dây dẫn
không thể tới được. Những người sử các thiết bị di động có thể dễ dàng di
chuyển trong toàn bộ không gian mạng phủ sóng mà vẫn kết nối được với
mạng WLAN.
- Năng suất
7
Người sử dụng có kết nối với mạng không dây có thể duy trì một mối

không dây có thể không như mong muốn vì một số lý do. Hầu hết chúng phải
làm việc với những giới hạn vốn có của công nghệ.
- An ninh mạng
Sự nguy hiểm đối với người sử dụng công nghệ không dây ngày càng
tăng nhanh vì công nghệ này càng trở nên phổ biến. Ngày nay có một số
lượng lớn những mối nguy hiểm về bảo mật trong công nghệ không dây.
Những mối nguy hiểm đó đang ngày càng tăng nhanh. Những hacker đã biết
rằng hệ thống sẽ bị tổn thương rất lớn nếu bị tấn công vào các giao thức
không dây, các phương pháp mã hóa hay sự bất cẩn và thiếu kinh nghiệm của
người dùng. Các phương pháp crack cũng ngày càng tinh vi và sáng tạo hơn.
Việc crack cũng ngày càng đơn giản và dễ thực hiện bằng các công cụ trên
nền Window và Linux, trên các trang web mà ít được chăm sóc.
- Phạm vi phủ sóng
Phạm vi phủ sóng điển hình của mạng 802.11g với các thiết bị chuẩn là
vài chục mét. Giới hạn trên chỉ đủ trong phạm vi một ngôi nhà nhưng lại
không đủ trong một không gian lớn hơn. Để có phạm vi phủ sóng lớn hơn ta
cần phải mua các bộ lặp (repeater) hoặc các điểm truy cập. Chi phí cho các
thiết bị này có thể tăng lên rất nhanh. Các công nghệ khác đang trong giai
đoạn phát triển, tuy nhiên với thuộc tính tăng phạm vi phủ sóng hy vọng sẽ
khắc phục nhược điểm này một cách thích đáng.
- Độ tin cậy
9
Giống như truyền tải sóng radio, tín hiệu mạng không dây bị ảnh hưởng
bởi nhiễu rất lớn và các hiệu ứng truyền dẫn vô tuyến (như hiện tượng phân
tập đa đường, đặc biệt là hiện tượng phadinh) khi ở xa trung tâm điều khiển
của quản trị mạng. Trong các mạng điển hình, người ta thường dùng phương
pháp điều chế dịch khóa pha (PSK) hoặc QAM để làm giảm nhiễu và các hiện
tượng thu phát vô tuyến. Do vậy mà các tài nguyên mạng quan trọng rất hiếm
khi được kết nối không dây.
Các thiết bị WLAN không thể gửi và nhận dữ liệu chính xác trong

đặc tả kỹ thuật giao diện không gian cho các mạng vùng đô thị. Việc đưa ra
chuẩn này mở ra một công nghệ mới truy cập không dây băng rộng WiMax
cho phép mạng không dây mở rộng phạm vi hoạt động tới gần 50km và có thể
truyền dữ liệu, giọng nói và hình ảnh video với tốc độ nhanh hơn so với
đường truyền cáp hoặc ADSL. Đây sẽ là công cụ hoàn hảo cho các nhà cung
cấp dịch vụ Internet muốn mở rộng hoạt động vào những vùng dân cư rải rác,
nơi mà chi phí triển khai ADSL và đường cáp quá cao hoặc gặp khó khăn
trong quá trình thi công.
Mô hình tổng quát của mạng diện rộng không dây thường bao gồm hai
loại trạm sau đây: trạm gốc (Base Station - BS) và trạm thuê bao (Subscriber
Station - SS).
1.2.1 Trạm gốc BS
BS điều khiển và quản lý kết nối. BS chuyển số liệu theo đường xuống
trên các kênh phân định cho các thuê bao. BS có thể phủ nhiều khu vực với sự
hỗ trợ của các anten thuộc các khu vực đó. Trong cấu hình điểm – đa điểm
(Point - MultiPoint), đường xuống là đa điểm. Mỗi trạm gốc BS được cấu
hình với địa chỉ MAC 48bit. Trong đó 24bit đầu là địa chỉ dùng để xác định
nhà cung cấp dịch vụ.
11
1.2.2 Trạm thuê bao SS
Trạm thuê bao SS là trạm đầu cuối kết nối liên lạc với trạm BS. Các SS
chuyển dữ liệu theo đường lên điểm – điểm trong cấu hình mạng điểm – đa
điểm và cả điểm – điểm hoặc điểm – đa điểm trong mô hình mạng hỗn hợp.
Tất cả các trạm thuê bao SS trong cùng một khu vực và kênh tần số sẽ nhận
cùng một thông tin đường xuống. Một trạm thuê bao SS có thể trở thành đầu
cuối số liệu gói hoặc đa phương tiện cùng với dải dung lượng tốc độ truyền.
Mạng diện rộng không dây WMAN có cấu hình điểm – đa điểm, tại đó
một trạm gốc BS gửi dữ liệu và điều khiển thông tin tới nhiều trạm thuê bao
SS. Trong khi một trạm thuê bao SS có thể liên lạc tới một trạm gốc BS thông
qua các kênh dữ liệu cơ sở có tranh chấp hoặc đã được phân bố. Có thể lựa

13
OFDMA để cải thiện hiệu suất đa đường trong môi trường không có tầm nhìn
thẳng NLOS.
1.3.1 Các tiêu chuẩn 802.16
1.3.1.1 Giới thiệu về chuẩn 802.16
Chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố
vào năm 2002 thực sự đã đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy
cập không dây. Một mạng vùng đô thị không dây cung cấp sự truy nhập mạng
cho tòa nhà thông qua anten ngoài trời có thể truyền thông với các trạm phát
sóng cơ sở. Do hệ thống không dây có khả năng hướng vào những vùng địa lý
rộng, hoang vắng mà không cần phát triển cơ sở hạ tầng tốn kém như trong
việc triển khai các kết nối cáp nên công nghệ tỏ ra ít tốn kém hơn trong việc
triển khai. Một anten WiMax có hiệu quả đầu tư cao hơn khi cung cấp băng
thông rộng tới các hộ gia đình trong bán kính lên đến 50km, loại bỏ hoàn toàn
các chi phí liên quan tới việc triển khai các hệ thống không dây kết nối. Với
công nghệ được mở rộng, nó là chuẩn được phát triển để hỗ trợ những người
dùng luôn cần sự di chuyển. Chuẩn IEEE 802.16 đã được thiết kế để mở ra
một tập các giao diện không gian dựa trên một giao thức MAC thông thường
nhưng với các đặc tả lớp vật lý phụ thuộc vào việc sử dụng và những điều
chỉnh phổ liên quan. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian
cho những tần số trong băng tần 10 – 66GHz. Với phương pháp điều chế đơn
sóng mang, chuẩn 802.16 hỗ trợ cả hai phương pháp song công phân chia
theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số
FDD (Frequency Division Duplexing).
Năm 2003, IEEE đưa ra chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả
năng truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối băng tần 2 –
11GHz với khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50km trong trường hợp
kết nối điểm – điểm và 7 – 10km trong trường hợp kết nối từ điểm – đa điểm.
Tốc độ truy nhập có thể đạt tới 70Mbps. Trong khi với dải tần 10 – 66GHz,
14

gian truyền dẫn, phương pháp điều chế được ấn định bởi BS và chia sẻ với tất
cả các node trong mạng trong thông tin broadcast cho cả đường lên và đường
xuống. Bằng việc lập lịch cho việc truyền dẫn, vấn đề các node ảo đã được
loại trừ. Thuê bao chỉ cần nghe tín hiệu từ BS và sau đó là từ các node trong
phạm vi phủ sóng của BS đó. Ngoài ra, thuật toán lập lịch có thể thay đổi khi
xảy ra quá tải hoặc khi số thuê bao tăng lên quá nhiều.
Trạm thuê bao SS có thể thương lượng về độ rộng dải tần được cấp
pháp trong một burst cơ bản, cung cấp một lịch truy nhập mềm dẻo. Các
phương pháp điều chế được định nghĩa bao gồm: PSK, 16-QAM và 64-QAM.
Chúng có thể thay đổi từ khung này tới khung khác, hay từ SS này tới SS
khác tùy thuộc vào tình trạng của kết nối. Khả năng thay đổi phương pháp
điều chế và phương pháp sử dụng sửa sai hướng đi FEC (Forward Error
Correction) theo các điều kiện truyền dẫn hiện thời cho phép mạng thích ứng
nhanh chóng với điều kiện thời tiết, như phađing do mưa. Các tham số truyền
dẫn ban đầu được thỏa thuận thông qua một quá trình tương tác gọi là Initial
Ranging. Trong quá trình này thì năng lượng, phương pháp điều chế được
cung cấp bởi BS được kiểm soát và quản lý theo điều kiện hiện thời của lỗi.
Phương pháp song công của kênh đường lên và đường xuống được sử
dụng hoàn toàn theo một trong hai phương pháp TDD và FDD.
Quan trọng hơn nữa, chuẩn IEEE 802.16-2001 kết hợp chặt chẽ các đặc
tính có khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ khác nhau xuống cấp vật lý.
Khả năng hỗ trợ chất lượng dịch vụ được xây dựng theo khái niệm về lưu
lượng dịch vụ (service flow), nó được xác định một cách vừa đủ bởi một ID
lưu lượng dịch vụ. Những lưu lượng dịch vụ này được mô tả bởi các tham số
QoS của chúng như thời gian trễ tối đa và lượng jitter cho phép. Lưu lượng
dịch vụ là đơn hướng và nó có thể được tạo ra bởi BS hoặc SS.
16
Đóng vai trò cốt lõi trong việc bảo mật của chuẩn IEEE 802.16 là lớp
con riêng biệt (Privacy Sublayer). Mục đích chính của lớp con riêng biệt là
cung cấp sự bảo mật trên các kết nối không dây của mạng. Nó được thực hiện

và SS. Sự bổ sung những đặc tả lớp MAC thích hợp cho phép việc lập lịch
truyền dẫn giữa các SS của mạng Mesh mà không cần phải có sự kiểm soát
của BS.
* IEEE 802.16c-2002
Chuẩn IEEE 802.16c được đưa ra vào tháng 9/2002. Bản cập nhật đã sử
một số lỗi và sự mâu thuẫn trong bản tiêu chuẩn ban đầu và thêm vào một số
profiles hệ thống chi tiết cho dải tần 10 – 66GHz.
* IEEE 802.16-2004
Chuẩn IEEE 802.16-2004 chính thức được phê chuẩn ngày 24/7/2004
và được công bố rộng rãi vào tháng 9/2004. IEEE 802.16-2004 thường được
gọi với tên 802.16-REVd. Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp
các chuẩn 802.16-2001, 802.16a, 802.16c. Chuẩn này đã được phát triển
thành một tập các đặc tả hệ thống có tên là IEEE 802.16-REVd, nhưng đủ
toàn diện để phân loại như là một sự kế thừa hoàn chỉnh chuẩn IEEE 802.16
ban đầu.
* IEEE 802.16e (802.16-2005)
Chuẩn 802.16e được thông qua vào tháng 12/2005. Ngoài việc kế thừa
các đặc điểm của các chuẩn khác thì chuẩn này hỗ trợ cả khả năng di động.
Để có thể hỗ trợ được khả năng di động thì đã có một số thay đổi trong chuẩn
như kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số sóng mang trực giao
SOFDMA, kỹ thuật chuyển giao, điều khiển công suất để giảm nhiễu đồng
18
thời tiết kiệm năng lượng cho thiết bị di động. Tần số hoạt động dưới 6GHz
cho phép mở rộng phạm vi bao phủ. Chuẩn này đã mở ra nhiều ứng dụng mới
trong tương lai.
1.3.1.3 So sánh WLAN và WiMax
a) Phạm vi truyền dẫn
Sự khác nhau cơ bản giữa WLAN và WiMax là chúng được thiết kế
cho các ứng dụng hoàn toàn khác nhau. WLAN là một công nghệ mạng vùng
nội hạt LAN được thiết kế để tăng thêm tính di động cho các mạng LAN hữu

Lớp cao hơn
Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ
(Service Specific Convergence Sublayer)
MAC
Lớp con MAC phần chung
(MAC Common Part Sublayer)
Lớp con bảo mật
(Privacy Sublayer)
Lớp con hội tụ truyền TC (Transmission Convergence Sublayer)
QPSK 16-QAM 64-QAM OFDM
Bảng 1.1: Vị trí tương đối của lớp MAC và PHY
1.3.2.1 Lớp vật lý PHY
Trong những công bố đầu tiên của chuẩn IEEE 802.16 chỉ ra rằng nó
hoạt động trong tầm nhìn thẳng LOS ở băng tần cao trong dải tần số từ
20
10GHz đến 66GHz. Nhưng đã được sửa đổi và chỉ ra ở trong chuẩn IEEE
802.16a, thiết kế cho các hệ thống hoạt động ở dải tần từ 2GHz đến 11GHz. Ý
nghĩa quan trọng của sự khác nhau giữa hai băng tần trên đó là khả năng hỗ
trợ trong tầm nhìn không thẳng NLOS và ở tần số thấp khi mà các thiết bị
không thể thực hiện được ở tần số cao. Do đó chuẩn IEEE 802.16a đã sửa đổi
và là một chuẩn mở tạo cơ hội cho sự thay đổi lớn ở lớp vật lý. Nó được chỉ
rõ qua sự khuyến cáo hai phương pháp điều chế ở lớp vật lý, đó là:
- 256 point FFT OFDM
- 2048 point FFT OFDMA
Sau một số lần kiểm tra, cuối cùng tổ chức WiMax đã chấp nhận sự hỗ
trợ của phương pháp điều chế 256 point FFT OFDM, cùng với sự phát triển
của các công nghệ khác dựa vào sự quyết định của thị trường. Thay vì lựa
chọn CDMA tổ chức IEEE đã lựa chọn dạng tín hiệu OFDM vì nó có khả
năng hỗ trợ sự thực thi trong tầm nhìn không thẳng, trong khi vẫn duy trì
được mức hiệu suất cao nhất của quang phổ khi sử dụng dải phổ có sẵn.

TDM là đoạn TDMA có chữa một đoạn mở đầu (preamble) phụ tại điểm xuất
phát của mỗi burst – profile mới. Như vậy nó cho phép sự hỗ trợ tốt hơn với
các CPE bán song công do các CPE này có thể mất sự đồng bộ hóa với đường
xuống và TDMA – preamble cho phép chúng lấy lại sự đồng bộ hóa đó.
22
Hình 1.3: Khung con đường xuống
Xét khung con đường lên: Trong đó UL – MAP cấp dải thông cho các
CPE cụ thể. Các CPE truyền trong vùng cấp phát được ấn định có sử dụng
burst – profile chỉ rõ bởi UIUC (Uplink Interval Usage Code) trong mục vào
UL – MAP cấp dải thông cho chúng. Nó có thể cũng chứa những định vị trên
cơ sở cạnh tranh cho truy nhập hệ thống lúc ban đầu và quảng bá hay truyền
đa hướng các yêu cầu dải thông. Nó có cấu trúc khung như hình vẽ:
23
Hình 1.4: Khung con đường lên
Một số nét đặc trưng khác của lớp vật lý ở chuẩn IEEE 802.16a mà do
phương pháp điều chế đó mang lại đó là công suất phát lớn trong một vùng
rộng, độ rộng các kênh có tính mềm dẻo, một mặt thích ứng về tốc độ, tự hiệu
chỉnh lỗi, phụ thuộc vào các hệ thống anten cao cấp để cải thiện vùng phủ
sóng và dung lượng hệ thống, phương pháp lựa chọn tần số DFS sẽ làm cho
nhiễu giảm tới mức nhỏ nhất có thể, phương pháp mã hóa theo các khoảng
thời gian tăng cường sự thực hiện trong môi trường phadinh và vượt qua tính
đa dạng về không gian.
24
Nói tóm lại với các nét đặc trưng của lớp vật lý nó sẽ có một số lợi ích
như sau:
- Với phương pháp điều chế 256 point FFT OFDM, nó sẽ tạo ra những
sự hỗ trợ cho việc xây dựng các địa chỉ mạng đa đường trong môi trường
LOS ở vùng Outdoor và NLOS.
- Với khả năng thích ứng điều chế và phương pháp mã hóa có khả năng
tự hiệu chỉnh lỗi trong một cụm RF, đã đảm bảo độ mạnh cho các kênh RF