Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ đa truy cập trong wimax,Công nghệ đa truy cập trong wimax,Công nghệ đa truy cập trong wimax,Công nghệ đa truy cập trong wimax,Công nghệ đa truy cập trong wimax,Công nghệ đa truy cập trong wimaxCông nghệ đa truy cập trong wimaxCông nghệ đa truy cập trong wimaxCông nghệ đa truy cập trong wimax
9 MỤC LỤC Mục lục 1 Danh sách hình vẽ 3 Danh sách bảng biểu 5 Thuật ngữ viết tắt 6 Lời nói đầu 9 Chương 1: CƠ SỞ VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP 11 1.1. THÔNG TIN VÔ TUYẾN 11 1.1.1. Nền tảng của thông tin vô tuyến 11 1.1.2. Cơ sở của thông tin vô tuyến 11 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới thông tin vô tuyến 15 1.2. CÁC PHƯƠNG THỨC ĐA TRUY NHẬP 22 1.2.1. Phân loại các phương thức đa truy nhập 22 1.2.2. Một số phương pháp đa truy nhập chính 23 CHƯƠNG 2: MẠNG KHÔNG DÂY VÀ CÔNG NGHỆ WIMAX 30 2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 30 2.1.1. Giới thiệu chung 30 2.1.2. Các khái niệm và đặc điểm về mạng không dây băng rộng 31 2.1.3. Một số mạng không dây tiêu biểu 32 2.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WIMAX 37 2.2.1. Giới thiệu chung 37 2.2.2. Hoạt động của WIMAX 38 2.2.3. Các chuẩn dành cho WIMAX 39 2.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA WIMAX 43 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 10 2.3.1. Hai mô hình ứng dụng WIMAX 43 2.3.2. Ưu nhược điểm và ứng dụng của WIMAX 46 2.3.3. WIMAX tại Việt Nam 49 CHƯƠNG 3: ĐA TRUY NHẬP TRONG WIMAX 51 3.1. HỆ THỐNG WIMAX THEO TIÊU CHUẨN 802.16X 52 3.1.1. Lớp vật lý PHY 53 3.1.2. Lớp điều khiển truy nhập phương tiện MAC 55 3.2. CÁC CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP TRONG WIMAX 56 3.2.1. Công nghệ OFDM 56 3.2.2. Công nghệ OFDMA 67 3.2.3. Kỹ thuật SOFDMA 75 3.2.4. Sự kết hợp các phương thức đa truy nhập cũ vào OFDMA 76 3.3. ĐA TRUY NHẬP TRONG WIMAX 78 3.3.1. Phương thức đa truy nhập 78 3.3.2. Điều chế và mã hóa thích nghi AMC 79 3.3.3. Chuyển vùng trong OFDMA 82 3.3.4. Phương thức song công 83 Kết luận 88 Tài liệu tham khảo 89 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 11 DANH SÁCH HÌNH VẼ Chương 1 Hình 1.1 Mô hình các dạng fading 16 Hình 1.2 Mô hình trải trễ 17 Hình 1.3 Mật độ phổ công suất tạp âm nhiệt 18 Hình 1.4 Nhiễu xuyên symbol ISI 19 Hình 1.5 Nhiễu xuyên kênh 20 Hình 1.6 Đa truy nhập phân chia theo tần số 23 Hình 1.7 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 25 Hình 1.8 Đa truy nhập phân chia theo mã 26 Chương 2 Hình 2.1 Các mạng không dây tiêu biểu 32 Hình 2.2 Mô hình mạng nội bộ WLAN 34 Hình 2.3 Mô hình mạng đô thị MAN 35 Hình 2.4 Mô hình mạng WAN 36 Hình 2.5 Nguyên tắc hoạt động của WIMAX 39 Hình 2.6 Mô hình mạng WiMAX cố định 44 Hình 2.7 Mô hình mobile WiMAX của 4Motion 45 Hình 2.8 Tần số và ứng dụng 48 Chương 3 Hình 3.1 Cấu trúc lớp PHY và MAC theo chuẩn 802.16x 53 Hình 3.2 Phổ của một sóng mang (a) và của tín hiệu OFDM (b,c) 58 Hình 3.3 Sơ đồ bộ điều chế OFDM 61 Hình 3.4 Mô hình hệ thống OFDM 62 Hình 3.5 Chèn tín hiệu dẫn đường 63 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 12 Hình 3.6 Hiệu quả phổ của OFDM 64 Hình 3.7 Cấu trúc Symbol OFDM, ISI và khoảng bảo vệ 65 Hình 3.8 Khả năng chống nhiễu lựa chọn tần số 66 Hình 3.9 Sự khác nhau giữa OFDM và OFDMA 68 Hình 3.10 Phương thức đa truy nhập cấu trúc khung OFDMA 69 Hình 3.11 Cấu trúc sóng mang con OFDMA 71 Hình 3.12 Kênh con hóa trong OFDMA 72 Hình 3.13 Sự tạo kênh trong mô hình FUSH 73 Hình 3.14 Cluster trong mô hình DL PUSH 74 Hình 3.15 Tile trong mô hình UL PUSH 74 Hình 3.16 Sơ đồ điều chế AMC 80 Hình 3.17 Điều chế thích nghi và mã hóa dựa trên khoảng cách với BS 81 Hình 3.18 Hai chế độ song công TDD và FDD 84 Hình 3.19 Cấu trúc khung WiMAX OFDM 85 Hình 3.20 Minh họa khung OFDMA với cấu trúc đa vùng 87 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 13 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Ký hiệu và phân chia băng tần theo CCIR 12 Bảng 2-1 So sánh các chuẩn 802.16 42 Bảng 3-1 Tính năng lớp vật lý PHY 55 Bảng 3-2 Các băng thông kênh được hỗ trợ 59 Bảng 3-3 Các tham số tỷ lệ OFDMA 70 Bảng 3-4 Tốc độ dữ liệu PHY trong WIMAX di động với các kênh con PUSH 81 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 14 CÁC TỪ VIẾT TẮT A. AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hoá và điều chế thích nghi AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng B. BS Base Station Tr ạm gốc BTS Base Transceiver Station Tr ạm thu phát gốc C. CCIR International Radio Consultative Committee Ủy ban tư vấn về Thông tin vô tuyến quốc tế CDMA Code Divition Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CID Conection Indentifier Chuỗi nhận dạng kết nối CPE Customer Premises Equipment Thiết bị của người sử dụng CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm nhận sóng mang D. DL Down link Đường xuống DSL Digital Subcriber Line Đường dây thuê bao số F. FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Acces Đa truy nhập phân chia theo tần số Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 15 FFT Fast Fourier Tranform Biến đổi Fourier Nhanh FUSC Full Used Sub-carrier Kênh con sử dụng hoàn toàn I. IEEE Institute for Electrical and Electronic Engineers Viện kỹ thuật điện, điện tử IFFT Inverse Fast Fourier Tranforms Bi ến đổi Fourier ng ư ợc ISI Inter Sy mbol Interference Nhi ễu xuy ên symbol ITU International Telecommunications Union Hi ệp hội truyền thông vô tuyến điện L. LAN Local Area Network Mạng nội bộ LOS Line-Of-Sight Tầm nhìn thẳng M. MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập trung gian MAN Metropolian Area Network Mạng đô thị N. NLOS Non - Line - Of - Sight Không có t ầm nh ìn th ẳng O. OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép phân chia t ần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao P. PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PHY Physical Lớp vật lý PUSC Partially Used Sub-Carrier Kênh con sử dụng một phần PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 16 Network công cộng Q. QAM Quadrature Amplitude Modulation Phương pháp điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Ch ất l ư ợng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá d ịch chuyển pha cầu ph ương S. SDMA Space Divition Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian SOFDMA Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao thay đổi tỷ lệ SS Subcriber Station Trạm thuê bao T. TDD Time Divition Duplex Song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian U. UL Uplink Đường lên V. VoIP Voice Over Internet Protocol Tho ại qua giao thức Internet W. WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WIMAX World wide Interoperability for Microwave Access Hệ thống truy cập vi ba có tính tương tác toàn cầu Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 17 LỜI NÓI ĐẦU Với sự ra đời của Internet và mạng máy tính, cuộc sống con người đã thay đổi một cách nhanh chóng. Chúng ta có thể trò chuyện, trao đổi thông tin một cách tiện lợi và dễ dàng. Và để phục vụ cho các nhu cầu kết nối di động, các mạng truy cập không dây đã ra đời. Mạng truy nhập không dây có vùng phủ rộng WIMAX ra đời với chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố vào năm 2002, nó đã thực sự đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy cập không dây. WIMAX có khả năng cung cấp dịch vụ ở vùng đô thị, ngoài ra nó còn giải quyết được những vấn đề khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ Internet cho những vùng thưa dân, ở những khoảng cách xa mà công nghệ xDSL sử dụng dây đồng không thể đạt tới. Trong những qua, công nghệ WIMAX với những ưu điểm vượt trội của nó luôn là một công nghệ “nóng” dưới nhiều góc độ và được tập trung nghiên cứu, triển khai ở rất nhiều quốc gia. Tháng 11 năm 2005, việc IEEE công bố chuẩn 802.16e cho các ứng dụng dành cho di động đã đánh dấu sự ra đời của mạng băng rộng cá nhân - sự hội tụ của mạng băng rộng và mạng di dộng hứa hẹn đây sẽ là một cuộc cách mạng quan trọng trong thông tin liên lạc Với sự định hướng và chỉ bảo tận tình của Thầy Mai Thanh Hải cũng như với sự nỗ lực tìm tòi và nghiên cứu của bản thân, em đã chọn và hoàn thành đồ án tốt nghiệp là “Công nghệ đa truy nhập trong WIMAX”. Đây là vấn đề khá phức tạp nhưng nó là một trong những đặc điểm kỹ thuật nổi bật thể hiện tính ưu việt của WIMAX so với các công nghệ khác. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 18 Trong phạm vi đồ án này, nội dung chính gồm có 3 chương: Chương 1: “Cơ sở về thông tin vô tuyến và các phương thức đa truy nhập”. Trong chương này, đồ án tập trung trình bày những kiến thức cơ sở của kỹ thuật thông tin vô tuyến, các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu và các kỹ thuật đa truy nhập cơ bản. Chương 2: “Mạng không dây và công nghệ WIMAX”. Chương này đồ án trình bày một cách tổng quát về đặc điểm các mạng không dây băng rộng và tập trung nghiên cứu mô hình mạng tiêu biểu dành cho vùng phủ tương đối lớn là WIMAX. Chương 3: “Đa truy nhập trong WIMAX”. Đây là phần chính đồ án. Trong phần này, em trình bày một kỹ thuật mới được WIMAX lựa chọn làm phương thức đa truy nhập cho các người sử dụng của mình. Em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo Thượng tá T.S Mai Thanh Hải cùng các thầy cô trong khoa Vô Tuyến Điện Tử đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đồ án. Hà Nội - tháng 4/2008 Sinh viên Nguyễn Tuấn Việt Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. [...]... TH C ĐA TRUY NH P Trong m ng thông tin đ ti t ki m tài nguyên, ngư i ta thư ng s d ng phương pháp đ nhi u thuê bao cùng s d ng chung m t kênh truy n, vi c nhi u thuê bao cùng s d ng chung kênh truy n ngư i ta g i là đa truy nh p Các công ngh đa truy nh p cho phép các h th ng truy nh p vô tuy n phân b tài nguyên vô tuy n m t cách hi u qu cho nhi u ngư i s d ng Thông thư ng m t h th ng thông tin đa truy. .. g n các thi t b thu phát sóng 1.2.1 Phân lo i các phương pháp đa truy nh p Theo phương th c qu n lý phân ph i tài nguyên, ta có th chia các phương th c đa truy nh p ra thành 3 d ng: • Qu n lý l ng: Đa truy nh p ng u nhiên Khi thuê bao có nhu c u thì truy nh p vào và truy n tin mà không c n quan tâm đ n các thuê bao khác Các phương th c truy nh p c a phương pháp này là ALOHA, CSMA, CSMA/CD • Qu n lý... adaptor s đ i trong kho ng k*512 th i gian bit (bit time) và quay tr l i bư c 2 f Đa truy nh p ng u nhiên ALOHA ALOHA là giao th c đa truy nh p ng u nhiên ra đ i s m nh t Có 2 phương th c truy nh p ALOHA là Slotted ALOHA và Pure ALOHA Pure (unslotted) ALOHA: Là phương th c đa truy nh p đơn gi n Khi m t máy trong m ng có tin c n truy n Nó l p t c phát tin mà không quan tâm đ n đi u ki n kênh N u x y ra xung... nh t M t trong nh ng công ngh ph bi n nh t hi n nay chính là công ngh băng r ng Cùng v i s ra đ i và phát tri n c a m ng không dây, thì s k t 38 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only h p gi a hai công ngh này đã, đang và s t o nên m t cu c cách m ng th c s trong phương th c trao đ i thông tin v i nhau trong xã h i ngày nay Công ngh truy nh p... ng PAN s d ng không gian làm môi trư ng truy n nh m t o ra kh năng truy nh p di đ ng Các công ngh v WPAN đư c phân ra làm hai d ng, m t d ng dùng sóng h ng ngo i đ truy n và m t lo i dùng sóng radio đ truy n Chu n WPAN có t c đ truy n d n trong nhà có th đ t 480 Mbps trong ph m vi 10m Trong mô hình m ng WPAN có s xu t hi n c a các công ngh IrDA và Bluetooth d a trên chu n IEEE 802.15 (Institute for... phương th c đa truy nh p c a phương pháp này là FDMA, TDMA, CDMA, 1.2.2 M t s phương pháp truy nh p chính a Đa truy nh p phân chia theo t n s FDMA Trong phương pháp truy nh p này, đ r ng băng t n c p phát cho h th ng B (MHz) đư c chia thành N băng con, m i băng con đư c n đ nh cho m t kênh riêng có đ r ng băng t n là B/N (MHz) Các kênh thông tin đư c s p x p liên ti p nhau trên d i thông c a đư ng truy n... n T n hao truy n d n c a m t tuy n vô tuy n mô t m c suy gi m công su t t i đ u thu so v i m c công su t đ u phát T n hao ch y u là do tín hi u khi truy n qua môi trư ng b tán x và h p th Xét quá trình truy n sóng trong môi trư ng không gian, ta có công th c tính m c công su t đ u thu như sau: Pr (d ) = Pt G t G r λ2 4π d 2 L Pt, Pr : Công su t phát, thu Gt, Gr : tăng ích anten phát, thu λ : Bư c... km Công ngh này thích h p cho vi c tri n khai các ng d ng trong ph m vi m t thành ph , ho c m t vùng ngo i ô,… Công ngh này đ c bi t có ý nghĩa trong vi c đưa thông tin t i các vùng sâu, vùng xa ho c nh ng nơi mà vi c đi cáp đ n th c s khó khăn Vi c đưa ra chu n này m ra m t công ngh m i truy nh p không dây băng r ng WiMAX cho phép m ng không dây m r ng ph m vi ho t đ ng t i g n 50 km và có th truy. .. ng tính tr c giao như đa truy nh p phân chia theo mã (CDMA) ho c đa truy nh p phân chia t n s tr c giao (OFDMA) nên không có nhi u gi a các ngư i s d ng Tuy nhiên trên th c t thì không th có s tr c giao hoàn toàn nên v n t n t i nhi u đa truy nh p f Méo tín hi u Méo tín hi u phát sinh do sai l ch gi a đ c tính biên đ t n và/ ho c đ c tính pha-t n (hay đ c tính gi ch m) c a hàm truy n t ng c ng c a h... E, F theo đ cao Khi truy n sóng v i m t t n s thích h p và góc t i thích h p thì tia sóng s b ph n x tr l i Do các l p trong t ng đi n ly thay đ i theo ngày đêm, các 22 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only mùa trong năm nên truy n sóng trong t ng đi n di n ra không n đ nh Vi c truy n sóng b ng sóng tr i có th giúp vi c truy n thông tin đi . vật lý PHY 53 3.1.2. Lớp điều khiển truy nhập phương tiện MAC 55 3.2. CÁC CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP TRONG WIMAX 56 3.2.1. Công nghệ OFDM 56 3.2.2. Công nghệ OFDMA 67 3.2.3. Kỹ thuật SOFDMA. nghiệp là Công nghệ đa truy nhập trong WIMAX . Đây là vấn đề khá phức tạp nhưng nó là một trong những đặc điểm kỹ thuật nổi bật thể hiện tính ưu việt của WIMAX so với các công nghệ khác. Generated. các phương thức đa truy nhập cũ vào OFDMA 76 3.3. ĐA TRUY NHẬP TRONG WIMAX 78 3.3.1. Phương thức đa truy nhập 78 3.3.2. Điều chế và mã hóa thích nghi AMC 79 3.3.3. Chuyển vùng trong OFDMA 82