Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng - pdf 14

Download miễn phí Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ viễn thông đang phát triển không ngừng nhằm mục đích thoả mãn
nhu cầu ngày càng tăng lên về số lượng và chất lượng cũng như tính đa dạng về dịch
vụ của người tiêu dùng. Các dịch vụ mà đa phần các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
hướng đến đều đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạng cho phép truy nhập băng thông rộng. Hiện
nay có nhiều công nghệ đa truy nhập đã được triển khai như công nghệ xDSL, truy
nhập quang, truy nhập vô tuyến qua các hệ thống di động tổ ong GSM và CDMA,
Wi-Fi. Tuy nhiên với các hệ thống di động GSM và CDMA để có thể cung cấp các
dịch vụ truyền dữ liệu băng rộng đòi hỏi phải nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng, thiết bị
đầu cuối và tiến lên thế hệ mới 3G. Công nghệ xDSL cũng có khá nhiều nhược điểm
về truy nhập có dây nên chi phí đầu tư lớn. wifi cho phép truy nhập băng rộng
nhưng bán kính phủ sóng hẹp và còn nhiều vấn đề về bảo mật.
Có một công nghệ không dây băng rộng mới đang được nhiều nhà nghiên cứu,
triển khai viễn thông trên thế giới quan tâm phát triển. Đó là WiMAX.
WiMAX là viết tắt của từ Worldwide Interoperability for Microwave Access –
khả năng tương tác toàn cầu cho truy cập vi ba.
WiMAX là một công nghệ dựa trên các chuẩn, cho phép truy cập băng rộng vô
tuyến đầu cuối (last mile) như một cách thay thế cho cáp và xDSL. WiMAX
cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định (người sử dụng có thể di chuyển trong
lúc kết nối), mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ) và di
động mà không cần tầm nhìn thẳng (LOS) trực tiếp với một trạm gốc.
WiMAX không phải là một công nghệ mới nhưng là công nghệ không dây đã
được cải tiến rất nhiều để có được những chức năng ưu việt. Về cơ bản, công nghệ
WiMAX có nhiều khác biệt so với công nghệ WiFi. WiFi được thực hiện trên bộ tiêu
chuẩn kết nối mạng không dây nội bộ được phát triển bởi nhóm làm việc theo tiêu
chuẩn IEEE 802.11 và được thiết kế để tạo ra kết nối không dây, cho phép kết nối
Internet tới một nhóm các máy tính khác trong một tòa nhà, văn phòng làm việc trong

một phạm vi nhỏ hẹp (100m). Trong khi đó WiMAX được thiết kế cho phép truy cập
không dây băng rộng trong phạm vi rộng lớn (50 km), là cách mới để người
sử dụng có thể truy cập Internet băng rộng mọi nơi, mọi lúc với giá thảnh rẻ hơn,
thuận lợi hơn so với việc sử dụng các công nghệ dây dẫn khác DSL và cáp.
Với các chức năng nổi trội của Wimax như đã nói ở trên đây cùng với nhu cầu
băng rộng và khả năng cung cấp tại Việt Nam. Hiện tại thì việc triển khai Wimax tại
Việt Nam đang được đặc biệt quan tâm của các nhà cung cấp dịch vụ. Một số doanh
nghiệp đã được Bộ Thông Tin và Truyền Thông cấp giấy phép thử nghiệp WiMAX
như: VNPT, FPT, Viettel, VTC. Chính vì vậy em đã chọn đề tài nghiên cứu khoa học
là “Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng”. Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng quan
về công nghệ WiMAX cũng như những kỹ thuật được sử dụng để có thể hiểu rõ thêm
về những tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại.
Đề tài được chia thành 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây
Chương 2: Công nghệ truy cập băng rộng không dây WiMAX
Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX
Chương 4 : Ứng dụng Wimax
Em xin chân thành Thank các Thầy trong bộ môn Điện Tử Viễn Thông đã
nhiệt tình giảng dạy chúng em trong suốt khóa học, đặc biệt Thank Thầy Võ Trường
Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đề tài.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng do thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài
của em có nhiều thiếu sót và khuyết điểm, vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý
của quý thầy trong bộ môn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH . 4
DANH MỤC BẢNG .5
LỜI MỞ ĐẦU .6
Chương 1 Tổng quan về công nghệ truy cập băng rộng không dây 8
1.1Tổng quan về băng rộng 8
1.1.1 Băng rộng là gì? 9
1.1.2 Các công nghệ băng rộng . 11
1.1.2.1 Cáp . 11
1.1.2.2 Đường dây thuê bao số (DSL) và ADSL . 12
1.1.2.3 Vệ tinh 14
1.1.2.4 Không dây – Truy cập vô tuyến . 14
1.1.2.4.1 Vô tuyến tế bào . 14
1.1.2.4.2 Ethernet không dây . 15
1.1.2.5 Sợi quang . 15
1.2Tổng quan về vô tuyến và băng rộng . 16
1.2.1 Sức thu hút của vô tuyến . 16
1.2.2 WLAN . 17
1.2.2.1 Các tiêu chuẩn mạng không dây . 18
1.2.2.2 Hoạt động của mạng WLAN . 19
1.2.2.3 Các mạng vô tuyến . 19
1.3Ưu điểm của Băng rộng không dây 20
1.3.1 Sức thu hút của băng rộng không dây 21
1.3.2 Nhu cầu của băng rộng không dây . 21
1.3.3 Truy cập không dây băng rộng 22
1.3.4 Các mạng không dây băng rộng 22
1.3.4.1 Mạng diện rộng không dây (WWAN) . 23
1.3.4.2 Mạng nội bộ không dây (WLAN) 23
1.3.4.3 Mạng cá nhân không dây (WPAN) 23
1.3.4.4 Mạng vùng WRAN . 24
1.3.5 Các công nghệ không dây băng rộng . 25
1.3.5.1 Truy cập không dây cố định (FWA) 25
1.3.5.2 3G . 26
1.3.5.3 wifi 26
1.3.5.4 WiMAX . 27
1.3.5.5 Mobile-Fi . 27
Chương 2: WiMAX – Công nghệ truy cập băng rộng không dây . 28
2.1 Sự khác biệt giữa WiMAX với các công nghệ khác 28
2.1.1 Không giống với không dây băng hẹp: 28
2.1.2 Không giống không dây băng rộng có quyền sở hữu: . 28
2.1.3 Không giống với có dây băng rộng 28
2.1.4 Không giống WLAN: . 29
2.2Khả năng đột phá của WiMAX . 29
2.3WiMAX là gì? . 30
2.4Tại sao dùng WiMAX? 30
Chương 3: Nguyên lý hoạt động của WiMAX 32
3.1 Các đặc tính kênh . 33
3.1.1 Tán xạ kênh 33
3.1.2 K-Factor . 33
3.1.3 Doppler . 34
3.1.4 Sự phân cực nối xuyên . 34
3.1.5 Sự tương quan anten . 34
3.1.6 Nhóm điều kiện . 34
3.2 RF và phần cứng . 34
3.2.1 Bộ chuyển đổi số/tương tự và tương tự/số (DAC/ADC) . 35
3.2.2 Đồng hồ DAC/ADC . 35
3.2.3 Bộ dao động chuyển đổi lên xuống 35
3.3 Tradeoff linh động 35
3.4 Các mạng WiMAX . 36
3.5 Các loại WiMAX . 38
3.5.1 Cố định . 39
3.5.2 Mang xách hay di động 40
3.6 Công nghệ WiMAX . 41
3.6.1 Chế độ khe thời gian động TDMA MAC 41
3.6.2 Chất lượng dịch vụ . 42
3.6.3 Liên kết thích nghi 42
3.6.4 Hỗ trợ tầm nhìn không thẳng . 42
3.6.5 Việc sử dụng phổ hiệu quả cao . 43
3.6.6 Băng thông kênh linh hoạt . 43
3.6.7 Hỗ trợ anten thông minh 44
3.6.8 Các kỹ thuật phát hiện lỗi 45
3.6.9 Điều khiển công suất 46
3.6.10 Bảo mật dữ liệu . 46
3.6.11 Công nghệ ghép kênh . 46
3.6.12 Công nghệ điều chế 50
3.6.13 Công nghệ song công . 52
3.7 Các chuẩn WiMAX 53
3.8 Các profile cơ bản . 56
3.8.1 Lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) . 58
3.8.2 Lớp vật lý (PHY Layer) . 64
3.9 Xây dựng các khối của WiMAX 65
3.9.1 Trạm gốc WiMAX (BS) 66
3.9.2 Thiết bị nhận WiMAX . 70
3.9.3 Đường trục (backhual) . 71
3.9.4 Cơ chế làm việc . 71
3.10 Kiến trúc WiMAX 73
3.11 Cấu hình mạng (Topo mạng) . 75
3.11.1 Điểm tới điểm (Point to Point) . 75
3.11.2 Điểm tới đa điểm (Point-to-multipoint) 75
3.12 Ưu nhược điểm của WiMAX 76
3.12.1 Ưu điểm của WiMAX 76
3.12.1.1 Dung lượng cao . 76
3.12.1.2 Chất lượng dịch vụ . 76
3.12.1.3 Kiến trúc linh hoạt 76
3.12.1.4 Tính di động 76
3.12.1.5 Kết nối người sử dụng được cải thiện 77
3.12.1.6 Hoạt động lớp sóng mang mạnh . 77
3.12.1.7 Khả năng tỉ lệ (scalability) 77
3.12.1.8 Kết nối tầm nhìn không thẳng . 77
3.12.1.9 Hiệu quả chi phí 78
3.12.1.10Truy cập cố định và nay đây mai đó 78
3.12.2 Nhược điểm của WiMAX . 78
Chương 4: Ứng dụng của WiMAX 79
4.1 Mạng đô thị (MAN-Metropolitan Are Networks) 79
4.2 Truy cập Internet tốc độ cao Last Mile hay DSL không dây 81
4.2.1 Các xí nghiệp lớn và vừa . 81
4.2.2 Kinh doanh nhỏ và vừa 82
4.2.3 Truy cập Internet tốc độ cao thuộc nhà riêng và HO . 82
4.2.4 Các vùng sâu . 83
4.2.5 Băng thông theo nhu cầu 83
4.3 Backhaul
4.4 Những ứng dụng khác 85
KẾT LUẬN 89
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT . 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO .101

Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

yền tải tối ưu cho lưu
lượng VBR chẳng hạn video)
Yêu cầu truyền lại tự động (ARQ) • Cải thiện hiệu suất end-to-end
bằng cách ẩn lớp RF cảm ứng
lỗi bằng các giao thức lớp trên.
Hỗ trợ điều chế thích nghi • Tốc độ dữ liệu cao hơn được
cho phép bởi điều kiện kênh,
cải thiện dung lượng hệ thống
Bảo mật và mật mã hóa
(Triple DES)
• Bảo vệ bí mật người sử dụng
Điều khiển công suất tự động • Cho phép triển khai mạng tế bào
bằng cách tối thiểu hóa tự gây nhiễu
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 70 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Bảng 3.3 - Đặc điểm 802.16 PHY
Đặc điểm Lợi ích
Dạng sóng FFT OFDM 256 điểm • Xây dựng để hỗ trợ cho đa đường trong môi
trường LOS và NLOS ngoài trời.
Điều chế thích nghi và mã hoá sửa
lỗi thay đổi trên cụm RF (RF burst)
• Đảm bảo một liên kết mạnh trong khi đó tối
đa số bit/giây cho mỗi đơn vị thuê bao.
Hỗ trợ song công TDD and FDD • Chỉ ra việc thay đổi các hiệu chỉnh rộng
khắp, ở nơi mà một hay cả hai có thể được
phép.
Kích thước kênh linh hoạt (chẳng
hạn 3.5MHz, 5MHz, 10MHz, …)
• Cung cấp sự linh hoạt cần thiết để hoạt động
trong nhiều băng tần số khác nhau với yêu
cầu kênh thay đổi quanh thế giới.
Được thiết kế để hỗ trợ các hệ
thống anten thông minh.
• Các anten thông minh trở nên có khả năng
nhanh chóng, và chi phí giảm xuống, khả
năng chống nhiễu và gia tăng độ lợi hệ thống
sẽ trở nên quan trọng đến các triển khai
BWA.
3.9.2 Thiết bị nhận WiMAX
Một bộ thu WiMAX, cũng được đề cập như thiết bị phía khách hàng (CPE-
customer premise equipment), có thể có một anten riêng biệt (tức là các thiết bị điện
tử và anten là các modul riêng biệt) hay có thể là một hộp đứng một mình hay card
PCMCIA gắn vào laptop hay máy tính. Truy cập đến trạm gốc WiMAX thì tương tự
như truy cập một điểm truy cập vô tuyến trong mạng Wi-Fi, nhưng vùng phủ lớn hơn.
Phụ thuộc vào nhu cầu người sử dụng, WiMAX có thể có dự trữ sẵn các
loại CPE khác nhau.
• Một modem được gắn lên anten trên nóc nhà bên ngoài.
• Một modem với anten bên trong nhà.
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 71 SVTH: Lê Thị Kim Cương
• Anten được tích hợp vào silicon bởi chip chủ yếu người cung cấp cầm giữ, các
CPE có thể được tích hợp và trong laptop, điện thoại và thiết bị khác.
Một vài mong muốn cho CPE WiMAX
• Chi phí thấp hơn
• Plug and play
• Thông lượng lớn hơn
• Chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ gia tăng
3.9.3 Đường trục (backhual)
Đường trục đề cập là kết nối từ điểm truy cập trở về nhà cung cấp và kết nối từ
nhà cung cấp đến mạng lõi. Một backhual được sử dụng để kết nối hệ thống đến
backbone (xương sống). Trong hầu hết các dự án triển khai WiMAX, nó cũng có khả
năng kết nối vài trạm gốc với một cái khác bằng cách sử dụng liên kết sóng vi ba
đường trục tốc độ cao. Điều này cũng sẽ cho phép chuyển vùng bởi một thuê bao
WiMAX từ một vùng phủ trạm gốc đến một vùng phủ trạm gốc khác, tương tự như
chuyển vùng được cho phép bởi các công ty điện thoại tế bào.
3.9.4 Cơ chế làm việc
Cơ chế cơ bản của kết nối giữa thuê bao và trạm gốc trong một mạng WiMAX
như bên dưới.
Bảng 3.4 - Cơ chế làm việc cho kết nối WiMAX
Trạm thuê bao (SS) Trạm gốc
SS SS đi vào vùng phục vụ BS
BS Phát quảng bá DL-MAP: Trường đồng bộ PHY (Phy Synchronisation field),
Operator ID, Sector ID, độ dài thông điệp MAP.
SS SS quét kênh DL : DL được đồng bộ
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 72 SVTH: Lê Thị Kim Cương
SS Thu các thông số UL
BS Phát quảng bá DCD: Công suất BS , loại PHY, DL burst profile, Loại điều
chế, FEC, đồng bộ Phy.
BS Phát quảng bá BSID + UCD: trường đồng bộ PHY, BSID, chi tiết kỹ thuật
PHY
SS Ranging và điều chỉnh các thông số
BS Range-Yêu cầu: DL burst profile được yêu cầu, địa chỉ SS MAC, Sự không
bình thường Ranging , khả năng quản bá SS.
BS Range-Đáp ứng: Điều chỉnh định thời, điều chỉnh mức công suất phát, điều
chỉnh dịch Freq, trạng thái ranging, DL freq override, UL freq override, burst
profile, địa chỉ MAC SS Mac, CID,
SS Negotiate Basic Capabilities
BS SS BC-Yêu cầu: CID, các thông số PHY được hỗ trợ, Cấp phát băng thông
được hỗ trợ.
BS SS BC-Đáp ứng: CID, Các thông số PHY được hỗ trợ, Cấp phát băng thông
được hỗ trợ
SS Đăng ký với BS
BS Đăng ký-Yêu cầu: CID, Hashed Message Auth Code, phiên bản IP, ID người
bán, khả năng CS, Các thông số ARQ
BS Đăng ký-Đáp ứng: CID, Ok/Not, HMAC tuple, phiên bản IP, ID người bán,
khả năng CS, các thông số ARQ
SS Thiết lập kết nối IP
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 73 SVTH: Lê Thị Kim Cương
BS DHCP-Yêu cầu: loại H/W = Ethernet, địa chỉ MAC, các thông số đựoc yêu
cầu: mặt nạ mạng con (Subnet mask), bù thời gian (Time offset),
BS lựa chọn Router, lựa chọn Timeserver, Nhận dạng loại người bán
SS Thiết lập ToD
BS DHCP-yêu cầu: địa chỉ IP, TFTP provisioning server name, Time offset,
danh sách Router,
BS ToD Request/Response
SS Truyền các thông số hoạt động
BS TFTP Configuration File (Download SS binary Configuration File)
BS TFTP Complete: CID
BS TFTP RSP: CID, OK/Not
SS Thiết lập kết nối được chuẩn bị
BS DSA-Request (SS or BS initiated): Service flow parameters, CS parameter
encodings (802.3, 802.1p, 1q, ATM)
BS DSA-Response): CID, Transaction ID, Confirmation Code, Service flow
parameters, CS parameters encodings, Service flow error set,
3.10 Kiến trúc WiMAX
Kiến trúc và việc sử dụng của WiMAX là sự tiến hoá hai giai đoạn: kết hợp truy
cập cố định ban đầu với khả năng mang xách tiến đến di động hoàn toàn.
Khả năng ứng dụng
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng
GVHD: ThS. Võ Trường Sơn 74 SVTH: Lê Thị Kim Cương
Kiến trúc sẽ thích hợp cho các triển khai 802.16 ở băng tần cấp phép và miễn
cấp phép.
Các kiểu nhà cung cấp dịch vụ: kiến trúc, nhất là RAN, sẽ phù hợp cho việc lựa
chọn bởi tất cả các nhà hoạt động phía trên. Sự hài hoà/ảnh hưởng lẫn nhau: Kiến
trúc sẽ cho phép hoạt động với mạng lõi IP đang tồn tại (chẳng hạn DSL, cáp, 3G)
thông qua giao tiếp được dựa trên IP và không chỉ rõ phạm vi nhà hoạt động. Điều
này cho phép sử dụng lại của các phần mềm client di động xuyên qua các phạm vi nhà
hoạt động.
Sự cung cấp và quản lý
Kiến trúc sẽ làm thích nghi với sự đa dạng của việc cung cấp client online và
offline, sự kết nạp, và quản lý các sơ đồ dựa trên chuẩn công nghiệp triển khai rộng
rãi, mở.
Kết nối IP và các dịch vụ
Kiến trúc sẽ được hỗ trợ sự pha trộn của các kết nối mạng IPv4 và IPv6 và các
điểm đầu cuối thông tin và sự đa dạng của chuẩn IP. Kiến trúc sẽ hỗ trợ một phạm vi
rộng của các ứng dụng thời gian thực và không thời gian thực TCP và UDP.
Bảo mật
Kiến trúc sẽ hỗ trợ nhận thực trạm thuê bao (SS). Cơ chế nhận thực như
username/password, chứng nhận X.509, modul nhận dạng thuê bao (SIM-Subscriber
Identity Module), SIM toàn cầu, Modul...

Yêu cầu Download

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Nghiên cứu công nghệ WiMAX và ứng dụng - pdf 14

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Học thêm