Đường trục WiMAX 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUY CẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY 1.1 Tổng quan về băng rộng Lịch sử công nghệ thông tin hiện đại bắt đầu khi Samuel Morse phát hiện ra điện tín có dây vào năm 1832. Tuy nhiên, phát minh ra điện thoại của Alexander Graham Bell vào năm 1874 đã dẫn tới sự phát triển của công nghệ thông tin ngày nay. Hình 1.1 Sự triển khai băng rộng Internet được phát triển đầu tiên vào năm khai 1973, ban đầu được gọi là Arpanet, nó liên kết vài trường đại học, và các phòng thí nghiệm, sau đó đã phát triển thành World Wide Web (WWW). Sự ra đời của mạng máy tính thực GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 2 sự là cuộc cách mạng về mặt xử lý thông tin, chia sẻ dữ liệu và lưu trữ dữ liệu. Vào những năm 1990, Internet thậm chí hơn một cuộc cách mạng về mặt truyền thông và xa hơn quá trình chia sẻ dữ liệu, từ mức độ cá nhân đến mức độ toàn cầu. Trước năm 2004, các nhà cung cấp viễn thông đã dự báo về nhu cầu phát triển, hỗ trợ và thiết kế mạng cho mục đích truyền dữ liệu số tốc độ cao thay cho các mạng tập trung vào thoại. Vào khoảng những năm 1970 đến những năm 1980 sẽ được nhớ như “Thời đại thông tin”, và những năm 1990 rõ ràng sẽ được chọn như bắt đầu của “Thời đại Internet”, những thập niên đầu tiên của thế kỉ 21 có lẽ là “Thời đại băng rộng”. Ngày nay, các nguồn băng rộng như sợi quang, truy cập không dây và các modem cáp cung cấp truy cập tốc độ rất cao để truyền thông tất cả các dịch vụ qua mạng hợp tác và World Wide Web, tạo ra một môi trường luôn luôn mở. Mạng truy cập băng rộng thì kết nối nhanh hơn quay số truyền thống. Mạng băng rộng đủ nhanh để chuyển các dịch vụ khác nhau một cách đồng thời, chẳng hạn truyền file, đa phương tiện (âm thanh và truyền hình) và quan trọng nhất là thoại. 1.1.1 Băng rộng là gì? Có nhiều định nghĩa khác nhau về băng rộng, và các định nghĩa thay đổi theo không gian và thời gian. Một khái niệm đơn giản là bất cứ thứ gì có thể nhận biết được tốt hơn một đường ISDN cơ bản. Điều này ngụ ý một tốc độ xung quanh hoặc vượt quá 256 kbps, mặc dù khách hàng có thể nhận ít hơn. Một khái niệm chung chung là “một dịch vụ luôn luôn mở, và tốc độ tối thiểu là 2 Mbps”. Một số công nghệ truy cập băng rộng có một kênh riêng đến mỗi người sử dụng (ví dụ ADSL hoặc cáp quang đến người sử dụng), trong khi những công nghệ khác có một kênh chia sẻ đi đến nhiều người sử dụng. Một đặc điểm của loại thứ hai là sự tranh chấp băng thông, bởi vì nó bị chia sẻ. Trong loại hệ GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 3 thống này, băng thông tức thời lớn nhất có thể lớn hơn băng thông trung bình một người sử dụng có được. Nhiều ứng dụng được cho phép bởi các dịch vụ băng rộng, và mỗi ứng dụng có các yêu cầu kỹ thuật riêng của nó. Sau đây là các ứng dụng và các dịch vụ phổ biến nhất. Loại 1: Các dịch vụ tin nhắn Các dịch vụ này bao gồm email đơn giản, tin nhắn văn bản ngay lập tức, đăng nhập từ xa, web đơn giản và truy cập Internet, kinh doanh và mua sắm điện tử, quản lý và trò chuỵên điện tử. Các dịch vụ này có thể hoạt động ở các băng thông thấp nhất từ 256 hoặc 512 kbps. Hầu hết người sử dụng nhận nhiều dữ liệu hơn họ gửi, vì thế các dịch vụ này thích hợp với băng thông không đối xứng (dung lượng luồng xuống cao hơn luồng lên). Loại 2: Các dịch vụ truyền file lớn Các dịch vụ này tương tự như gửi tin nhắn, nhưng các tin nhắn bao gồm lượng dữ liệu lớn hơn, hàng trăm kilobyte hoặc megabyte. Chúng có thể vượt trội so với các dịch vụ tin nhắn đơn giản, ví dụ truy cập Internet với nhiều nội dung, mua sắm bằng catalogue điện tử, chăm sóc sức khoẻ từ xa, làm việc ở nhà, làm việc từ xa và mạng riêng ảo kinh doanh (VPN). Các dịch vụ truyền file tốc độ lớn hơn bao gồm download game, phần mềm, tài liệu giáo dục, phim ảnh và các nội dung giải trí khác. Các dịch vụ này đòi hỏi 1 đến 2 Mbps hoặc cao hơn. Với các dịch vụ loại 1 và loại 2 thì thích hợp với các liên kết không đối xứng và trễ có thể tha thứ. Loại 3: Các dịch vụ thời gian thực đơn hướng Các dịch vụ này chủ yếu là các dịch vụ quảng bá như các luồng âm thanh và truyền hình, quảng bá radio và truyền hình. Các dịch vụ này cơ bản yêu cầu các băng thông cao (ít nhất là 1.5 Mbps cho truyền hình) hoặc băng thông rất cao, và vốn đã không đối xứng. Chúng có thể tha thứ trễ, khi đó luồng dữ liệu GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 4 chỉ có một đường đi. Loại 4: Các dịch vụ tin nhắn thời gian thực tương tác Các dịch vụ tin nhắn này hoạt động giữa những người sử dụng, những người này đang tương tác với một người khác, các dịch vụ thời gian thực hai hướng bao gồm: hội nghị truyền hình, truyền hình tương tác, game tương tác, kinh doanh từ xa, giáo dục từ xa và các dịch vụ họp mặt từ xa được cung cấp qua liên kết băng rộng và mạng phạm vi rộng. Các dịch vụ này yêu cầu 1 đến 2 Mbps hoặc cao hơn, cần đối xứng và không thể tha thứ trễ. Hình 1.2 Những ứng dụng của Internet tốc độ cao 1.1.2 Các công nghệ băng rộng GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 5 Có nhiều công nghệ truyền dẫn có thể được sử dụng để cung cấp truy cập băng rộng. Mỗi công nghệ có ưu điểm và nhược điểm riêng của nó, và có thể cạnh tranh với những công nghệ khác dựa trên việc thực hiện, giá cả, chất lượng dịch vụ, địa lý, sự thân thiện của người sử dụng và các nhân tố khác. Cáp và DSL là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay để cung cấp truy cập băng rộng. 1.1.2.1 Cáp Mạng cáp hiện nay cung cấp dịch vụ truyền hình đến người sử dụng và đang được điều chỉnh để cung cấp truy cập băng rộng với tốc độ download lớn hơn, lên đến 6 Mbps. Các công ty cáp đã cung cấp truy cập băng rộng bằng cách mang các dịch vụ thoại và dữ liệu thêm vào các dịch vụ truyền hình. Hệ thống đầu cuối modem cáp (CMTS) liên lạc với modem cáp được đặt ở phía khách hàng để cung cấp các dịch vụ truy cập băng rộng. Modem cáp cơ bản cung cấp một giao tiếp Ethernet với một PC hoặc đến một router nhỏ khi nhiều PC được kết nối. Tuy nhiên, việc chia sẻ mạng thì không đảm bảo vấn đề bảo mật. Các mạng cáp ngày nay truyền dữ liệu với tốc độ download từ 50 kbps đến 6 Mbps và tốc độ upload là 128 kbps. Khi có nhiều khách hàng chia sẻ băng thông ở cùng thời gian thì tốc độ bị giảm xuống. 1.1.2.2. Đường dây thuê bao số (DSL) và ADSL DSL là một công nghệ điều chế và giải điều chế, nó chuyển đổi các đường dây điện thoại đang tồn tại trên dây đồng thành hai đường dẫn dữ liệu tốc độ cao. Tốc độ truyền dẫn dữ liệu cơ bản lên đến 3 Mbps cho đường xuống và 768 kbps cho đường lên. Các tốc độ có thể phụ thuộc vào điều kiện đường dây điện thoại và khoảng cách giữa CO và nhà thuê bao. Công nghệ DSL là một công nghệ truyền dẫn trên vòng cáp đồng cho truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao qua các dây điện thoại thông thường. Một modem DSL được lắp đặt ở phía khách hàng và ở văn phòng trung tâm (CO). DSL không đối xứng, hoặc ADSL, chủ yếu được sử dụng cho các dịch vụ thuộc nhà riêng. ADSL có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 8 Mbps theo GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 6 hướng từ mạng đến thuê bao, và lên đến 1 Mbps theo hướng từ thuê bao đến mạng. Tính không đối xứng của ADSL phù hợp cho các ứng dụng ở nhà ngày nay, ở nơi mà phần lớn băng thông được dùng theo hướng từ mạng đến người sử dụng. ADSL sử dụng các tần số cao hơn các tần số được sử dụng cho thông tin thoại, cả thoại và dữ liệu có thể được gửi qua đường dây điện thoại giống nhau. Do đó, khách hàng có thể nói trên điện thoại của họ trong khi đó họ vẫn có thể online. Giống như công nghệ cáp băng rộng, một đường ADSL luôn mở ngay cả khi quay số không được yêu cầu. Tuy nhiên không giống với cáp, ADSL có ưu điểm là không bị chia sẻ giữa khách hàng và CO. Do đó, tốc độ truyền dẫn dữ liệu không giảm suốt thời gian sử dụng Internet. DSL đối xứng, hoặc SDSL, là một giải pháp có hiệu quả chi phí cho các xí nghiệp nhỏ và trung bình, cạnh tranh thay thế cho các đường T1 và E1. Tiêu chuẩn G.991.2 của ITU-T cũng được biết như G.shdsl, là tiêu chuẩn thay thế cho SDSL. G.shdsl cho tốc độ dữ liệu từ 192 kbps đến 2.3 Mbps trong khi đó cung cấp khoảng cách dài hơn 30% so với SDSL. DSL tốc độ dữ liệu rất cao, hoặc VDSL, có thể hỗ trợ các dịch vụ đối xứng hoặc không đối xứng. VDSL không đối xứng có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 52 Mbps, phù hợp với việc truyền các ứng dụng tốc độ cao như truyền hình thời gian thực. GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 7 Hình 1.3 Các công nghệ và tốc độ truy cập 1.1.2.3. Vệ tinh Dịch vụ Internet băng rộng qua vệ tinh giống như cáp, là phương tiện bị chia sẻ. Một nhược điểm khác của Internet qua vệ tinh là sự suy giảm tín hiệu khi thời tiết xấu. Tuy nhiên, lợi ích to lớn của vệ tinh là giá trị toàn cầu của nó. Điều này làm cho truy cập Internet vệ tinh là một giải pháp có thể triển khai cho các vùng nông thôn và vùng xa mà các công nghệ khác không thể phục vụ được. GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 8 Hình 1.4 Các công nghệ truy cập Internet 1.1.2.4 Không dây – Truy cập vô tuyến 1.1.2.4.1 Vô tuyến tế bào GSM được bắt đầu vào đầu những năm 1990. Các dịch vụ tế bào 2G hiện tại chỉ cung cấp dữ liệu tốc độ 9.6 kbps. Các dịch vụ 2.5G sẽ gia tăng băng thông có nghĩa đến người sử dụng. Về phía mạng 2.5G, có hai công nghệ chủ yếu: dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp (GPRS) và EDGE. Công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ 3 (3G) thậm chí hỗ trợ tốc độ cao hơn. Băng thông cao hơn cho phép tích hợp tín hiệu thoại, dữ liệu, và truyền hình tốt hơn. Tuy nhiên sự triển khai tế bào sau đó tăng tốc độ từ 384 kbps đến 2Mbps, và không dừng lại ở 3G. Ngành công nghiệp thì đang hướng tới 200 Mbps ở 3.9G và thậm chí trên 1 Gbps ở 4G. HSPA (truy nhập gói tốc độ cao) là sự cải tiến của WCDMA (thỉnh thoảng được xem như 3.9G) đã được thảo luận trong 3GPP. GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 9 1.1.2.4.2 Ethernet không dây Ethernet không dây là công nghệ được sử dụng cho hộ gia đình và xí nghiệp, đang được sử dụng cho truy cập băng rộng ở các vùng công cộng như sân bay, khách sạn, đấu trường thể thao, trung tâm hội nghị và các quán cà phê. Điều này cho phép người sử dụng laptop và các thiết bị PDA truy cập Internet mọi lúc, mọi nơi. 1.1.2.5 Sợi quang Công nghệ sợi quang chuyển các dịch vụ Internet, thoại và truyền hình ở tốc độ từ 2 Mbps đến 100 Mbps và cao hơn. Trên mạng cáp sợi quang, dữ liệu được phát như các xung ánh sáng dọc theo các bờ mỏng của thuỷ tinh silica. Không giống như cáp đồng, cáp sợi quang không lệ thuộc vào nhiễu điện từ bởi vì nó sử dụng ánh sáng, không sử dụng điện. Hơn nữa, các sợi quang có thể truyền dữ liệu qua các khoảng cách dài; 6.2 đến 49.6 dặm qua cáp sợi quang đơn mode. Bảng 1.1 – Thông lượng băng rộng của các loại truy cập theo thời gian Loại truy cập 2000 2003 2004 2005 2008 Có dây 512 kbps 1 Mbps 2 Mbps 4 Mbps 144 Mbps Không dây cố định 70 kbps 500 kbps 1 Mbps 2.8 Mbps 70 Mbps Không dây di động 9.4 kbps 300 kbps 600 kbps 2.4 Mbps 16 Mbps 1.2 Tổng quan về vô tuyến và băng rộng Vào năm 1894, khi Guglielmo Marconi (người Ý) đã phát minh ra hệ thống có thể gửi các thông điệp xuyên qua không khí. Tuy nhiên, Chính phủ Ý thậm chí bác bỏ việc đưa ra những quyền lợi đầu tiên của ông bởi vì họ thấy GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 10 rằng nó không sử dụng được cho điện thoại. 2 Tỉ Di động Cố định 1982 2008 Hình 1.5 Các thuê bao dịch vụ thoại cố định so với di động 1.2.1 Sức thu hút của vô tuyến Vài đặc tính vốn có của hệ thống truyền thông vô tuyến làm nó hấp dẫn người sử dụng là: Tính di động Vô tuyến cho phép truyền thông tốt hơn, nâng cao năng suất và cho phép phục vụ khách hàng tốt hơn. Một hệ thống truyền thông vô tuyến cho phép người sử dụng truy cập thông tin ở xa bàn làm việc của họ và điều khiển kinh doanh từ bất cứ nơi nào. Khoảng rộng Hệ thống truyền thông vô tuyến thì nhanh hơn và dễ dàng hơn để triển khai so với các mạng cáp. Tính linh động Hệ thống truyền thông vô tuyến cung cấp tính linh hoạt do một thuê bao GVHD : KS. Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức [...]... liệu công nghệ viễn thông di động cũng như các công nghệ mạng không dây khác, phạm vi cũng khá quan trọng Hình 1.8 – Các công nghệ BWA khác nhau GVHD : KS Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 18 1.3.4 Các công nghệ không dây băng rộng Một số công nghệ không dây băng rộng bao gồm: 1.3.4.1 Truy cập không dây cố định (FWA) FWA cung cấp truy cập băng rộng không dây cố định Các mạng được xem là không dây. .. :Trần Anh Đức 21 CHƯƠNG 2 WiMAX – CÔNG NGHỆ TRUY CẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY 2.1 Sự khác biệt giữa WiMAX với các công nghệ khác Không giống như các công nghệ băng rộng khác, WiMAX mang đến cho người dùng băng rộng trong lúc di chuyển” Một đặc điểm rất quan trọng của chuẩn WiMAX, nó định nghĩa profile cho lớp MAC, phát ra các profile được tiêu chuẩn hoá đã được định nghĩa trước WiMAX sẽ đóng vai quan trọng... nối sinh viên với mạng trường) 1.3.3 Các mạng không dây băng rộng Các công nghệ mạng không dây có thể được phân loại như sau: Hình 1.7 – Các loại mạng không dây GVHD : KS Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 16 1.3.3.1 Mạng diện rộng không dây (WWAN) Được thiết kế để cho phép người sử dụng truy cập vào Internet thông qua card truy cập mạng diện rộng không dây (WWAN) và thiết bị số cá nhân (PDA) hoặc... truy cập dữ liệu hoặc các phiên truy n dẫn các luồng đa phương tiện 3.6 Công nghệ WiMAX WiMAX là một hệ thống được tích hợp nhiều công nghệ mới và tiến bộ bao gồm điều chế, phân tập anten, Các công nghệ và thiết kế đổi mới này cần thiết nhu cầu phát triển truy cập Internet băng rộng, yêu cầu kỹ thuật của kênh không dây băng rộng, các yêu cầu thực tế của phần cứng và RF Mục tiêu chủ yếu các công nghệ. .. cũng hoạt động như thiết bị thông tin từ xa cung cấp các mạng đường trục cho các dịch vụ tế bào và các kết nối LAN WiMAX là: • Multi-Mbps, không bị giới hạn đến vài trăm kbps • Luôn luôn mở, băng thông theo nhu cầu, không định hướng 2.1.2 Không giống không dây băng rộng có quyền sở hữu: WiMAX, truy cập băng rộng được chứng thực, không giống với các giải pháp không dây băng rộng có chủ sở hữu đang tồn... trọng trong việc mang lợi ích của băng rộng đến các vùng nông thôn và vùng sâu xa trên đất nước, ở nơi đó WiMAX phương tiện truy n dẫn hiệu quả nhất của việc mang các dịch vụ băng rộng 2.1.1 Không giống với không dây băng hẹp: WiMAX, truy cập băng rộng được chứng thực, không giống với các giải pháp không dây băng hẹp đang tồn tại, nó cho phép cung cấp dịch vụ băng rộng cho xí nghiệp, doanh nghiệp nhỏ... lúc di chuyển Các công nghệ không dây có khả năng tới được các vùng địa lý xa xôi, cụ thể là vùng nông thôn và vùng sâu, những nơi mà không thể phục vụ hiệu quả bởi những công nghệ khác Bởi vì công nghệ không dây không đòi hỏi việc đi dây đồng, cáp hoặc sợi quang đến nhà riêng, do đó chi phí của việc triển khai thường thấp hơn các công nghệ khác 1.3.2 Nhu cầu của băng rộng không dây GVHD : KS Phan... sẽ ít hơn Hơn nữa, không giống các giải pháp không dây băng rộng có chủ sở hữu nó sẽ không bị hạn chế của LOS WiMAX có thể làm việc tốt trong các điều kiện phađing, nhiễu, hiện tượng đa đường, NLOS và OLOS 2.1.3 Không giống với có dây băng rộng WiMAX, truy cập băng rộng được chứng thực, không giống với các giải GVHD : KS Phan Thị Thanh Ngọc SVTH :Trần Anh Đức 22 pháp băng rộng có dây đang tồn tại, sẽ... dịch vụ băng rộng với cả tốc độ cao và di động Khả năng tương tác toàn cầu của truy cập vi ba (WiMAX) là một công nghệ dựa trên chuẩn IEEE 802.16 cho phép chuyển truy cập băng rộng không dây last-mile như sự thay thế cho cáp và DSL WiMAX sẽ cung cấp kết nối băng rộng không dây cố định, nomadic, mang xách được, thậm chí di động mà không cần tầm nhìn thẳng trực tiếp đến trạm gốc Thiết kế của mạng WiMAX. .. chóng và rẻ hơn các đường truy n có dây 1.3.4.5 Mobile-Fi Công nghệ truy cập không dây băng rộng là Mobile-Fi hoặc MBWA, dựa trên chuẩn IEEE 802.20 Đây là chuẩn không dây mới nhất của IEEE và sẽ hoạt động trong băng tần được cấp phép bên dưới 3.5 GHz và có tốc độ truy cập Internet băng rộng vượt qua các lựa chọn truy cập cáp và DSL ngày nay IEEE giới thiệu 802.20 để tối ưu hoá việc truy n dữ liệu IP với . Đức 18 1.3.4 Các công nghệ không dây băng rộng Một số công nghệ không dây băng rộng bao gồm: 1.3.4.1 Truy cập không dây cố định (FWA) FWA cung cấp truy cập băng rộng không dây cố định. Các mạng. trục WiMAX 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUY CẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY 1.1 Tổng quan về băng rộng Lịch sử công nghệ thông tin hiện đại bắt đầu khi Samuel Morse phát hiện ra điện tín có dây. cấp truy cập băng rộng không dây đến một thuê bao đơn. Trong khi đó, trạm gốc của P-MP có thể cung cấp truy cập băng rộng không dây đến nhiều thuê bao. Hình 1.9 - Sự tiến hoá của công nghệ không