ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt LỜI MỞ ĐẦU Trong bối cảnh sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ truyền thông vô tuyến băng rộng qua khoảng cách xa, nhiều công nghệ nổi lên như để chứng tỏ tiềm năng và tính khả thi của mình như công nghệ DSL, ADSL, WiFi. Nhưng cho tới nay tất cả những công nghệ này tuy hiện nay rất phổ biến nhưng dường như vẫn không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của người dùng về mặt tốc độ, khả năng phủ sóng… WiMAX nói chung và đặc biệt là WiMAX di động nói riêng với những đặc tính vượt trội đã chứng tỏ mình là một giải pháp tích cực có thể giải quyết các vấn đề đa truy nhập về mặt chi phí lắp đặt, khoảng cách phủ sóng, tốc độ đường truyền, đồng thời thu hút được sự tham gia hợp tác của các tập đoàn điện tử lớn trong việc sản xuất thúc đẩy sự hoàn thiện của công nghệ mới này. Đề tài tốt nghiệp với tiêu đề: “Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt” được thực hiện nhằm mục đích tìm hiểu tổng quan về công nghệ WiMAX di động đồng thời nghiên cứu tình hình triển khai của công nghệ mới này trong điều kiện thực tế ở Việt Nam để trả lời các câu hỏi như: “Tại sao công nghệ mới này lại hấp dẫn các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng cũng như các khách hàng như vậy?” và “Quá trình triển khai trên thực tế được thực hiện như thế nào, kết quả thu được là gì?”. Đồng thời, việc nghiên cứu tìm hiểu về WiMAX di động trong tình hình mạng viễn thông Việt Nam hiện nay là điều cần thiết không chỉ đối với thị trường nói chung cũng như các các nhà quản lý nói riêng. Trên cơ sở những thông tin có sẵn từ các tài liệu trong và ngoài nước, phần nội dung của bài viết được thực hiện thông qua đọc và phân tích đồng thời nêu lên quan điểm của bản thân về những vấn đề cần nghiên cứu. Nội dung đề tài bao gồm 3 phần chính:  Chương 1: Tổng quan về chuẩn 802.16e và WiMAX di động.  Chương 2: Các đặc tính kỹ thuật của WiMAX di động. GVHD : Trần Quang Thanh - 1 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt  Chương 3: Ứng dụng triển khai WiMAX di động trên mạng nội hạt tại Việt Nam Trong thời gian thực hiện đề tài, các thầy trong liên bộ môn điện tử viễn thông đã tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để em có thể hoàn thành tốt bài báo cáo của mình. Trước tiên , em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Quang Thanh – người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, góp ý và hỗ trợ em trong thời gian qua. Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong liên bộ môn điện – điện tử đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài. GVHD : Trần Quang Thanh - 2 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC BẢNG 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUẨN 802.16e VÀ WiMAX DI ĐỘNG 11 1.1 Giới thiệu chung về WiMAX di động 11 1.2 Mô hình hệ thống 13 1.3 Kiến trúc mạng WiMAX di động 15 1.4 Kỹ thuật truyền thông số 16 1.4.1 Mô tả lớp vật lý 16 1.4.1.1 Các khái niệm cơ bản về OFDM 16 1.4.1.2 Cấu trúc ký hiệu OFDMA và kênh con hóa 19 1.4.1.3 OFDMA theo tỷ lệ (S-OFDMA) 22 1.4.1.4 So sánh OFDM và OFDMA 23 CHƯƠNG 2: CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA WIMAX DI ĐỘNG 27 2.1 Cấu trúc khung TDD 27 2.2 Các đặc điểm lớp vật lý cải tiến khác 29 2.3 Mô tả lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC (Media Access Control) 32 2.3.1 Dịch vụ lập lịch MAC 33 2.3.2 Hỗ trợ QoS 35 2.3.3 Quản lý nguồn 37 GVHD : Trần Quang Thanh - 3 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt 2.3.4 Quản lý di động 38 2.3.5 Bảo mật 39 2.3.6 Truy nhập kênh truyền 40 2.4 Các đặc điểm cải tiến của WiMAX di động 42 2.4.1 Công nghệ anten thông minh 42 2.4.1.1 MIMO 42 2.4.1.2 Công nghệ anten thông minh 43 2.4.2 Sử dụng lại tần số phân đoạn 46 2.4.3 Dịch vụ Multicast và Broadcast (MBS) 48 2.5 Các vấn đề về phổ của WIMAX di động 49 2.6 Kiến trúc WiMAX end-end 50 2.6.1 Hỗ trợ các dịch vụ và ứng dụng 52 2.6.2 Liên mạng và chuyển vùng 52 2.6.3 Bảo mật 57 2.6.4 Tính di động và chuyển giao 58 2.6.5 Khả năng mở rộng, vùng bao phủ và lựa chọn nhà khai thác 58 2.6.6 Khả năng liên hoạt động của đa nhà sản xuất 59 2.6.7 Chất lượng dịch vụ 60 2.7 Ưu và nhược điểm của Wimax di động 61 2.7.1 Ưu điểm của Wimax di động 61 2.7.2 Nhược điểm của Wimax di động 63 2.8 So Sánh Wimax di động với công nghệ 3G 64 GVHD : Trần Quang Thanh - 4 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI WiMAX DI ĐỘNG TRÊN MẠNG NỘI HẠT TẠI VIỆT NAM 66 3.1 Tổng quan 66 3.2 Triển khai WIMAX di động của công ty Viễn Thông Hà Nội (HNPT) 67 3.2.1 Mục tiêu triển khai 67 3.2.1.1 Yêu cầu về dịch vụ cho hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng 67 3.2.1.2 Đối tượng khách hàng của hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng 67 3.2.2 Qui mô triển khai WIMAX di động tại Hà Nội 68 3.2.3 Phối hợp thử nghiệm triển khai Wimax giữa Motorola và HNPT 69 3.2.3.1 Mục đích của cuộc Phối hợp Thử nghiệm Công nghệ (PTC) 70 3.2.3.2 Nội dung công việc triển khai 82 3.2.3.3 Sơ đồ chung về mạng của ULAP WiMAX 83 3.2.3.4 Các thành phần hệ thống và thiết bị kiểm tra được yêu cầu 84 3.2.3.4.1 Phần mềm 85 3.2.4 Cấu hình thử nghiệm 86 3.2.4.1 Các mô hình thử nghiệm 87 3.2.4.1.1 Dịch vụ dữ liệu 87 3.2.4.1.2 Dịch vụ thoại trên nền IP 89 3.2.4.1.3 Dịch vụ game tương tác 90 3.2.4.1.4 Dịch vụ mạng riêng ảo 91 3.2.4.1.5 Dịch vụ cấp phát địa chỉ IP-DHCP 92 3.2.4.1.6 Thử nghiệm VOIP với VOIP Server và Voice Gateway 94 3.2.5 Kết quả thử nghiệm triển khai Wimax di động 95 GVHD : Trần Quang Thanh - 5 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt KẾT LUẬN CHUNG 96 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 GVHD : Trần Quang Thanh - 6 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Profile hệ thống WiMAX di động 12 Hình 1.2: Lộ trình phát triển công nghệ WiMAX 13 Hình 1.3: Mô hình hệ thống WiMAX 14 Hình 1.4: Kiến trục mạng WiMAX di động 15 Hình 1.5: Phân chia luồng số liệu trong OFDM 17 Hình 1.6: Mặt cắt của Cyclic Prefix 17 Hình 1.7: Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu điều chế OFDM 18 Hình 1.8: Miền tần số OFDM 18 Hình 1.9: Mô hình kênh con hóa OFDM 19 Hình 1.10: Cấu trúc sóng mang con OFDMA 20 Hình 1.11: Sự phân bổ pilot và dữ liệu trong các ký hiệu chẵn lẻ 21 Hình 1.12: Cấu trúc tile của UL PUSC 21 Hình 1.13: So sánh OFDM và OFDMA 24 Hình 1.14: Tương quan so sánh giữa OFDM và SOFDMA 25 Hình 1.15: Tuyến lên trong OFDM và OFDMA 26 Hình 2.1: Cấu trúc khung WiMAX OFDMA 29 Hình 2.2: Mô hình điều chế trong 802.16e 30 Hình 2.3: Phân lớp MAC và các chức năng 33 Hình 2.4: Qos hỗ trợ WiMAX di động 36 Hình 2.5: Các bước kết nối với trạm BS 42 Hình 2.6 : Kỹ thuật MIMO 43 GVHD : Trần Quang Thanh - 7 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt Hình 2.7: Chuyển mạch thích ứng cho anten thông minh 46 Hình 2.8 Cấu trúc khung đa miền 47 Hình 2.9: Sử dụng lại tần số 48 Hình 2.10: Hỗ trợ MBS nhúng với những vùng WiMAX-MBS di động 49 Hình 2.11: Mô hình tham chiếu mạng WIMAX 54 Hình 2.12: Cấu trúc mạng WiMAX trên nền IP 56 Hình 3.1: Sơ đồ các khu vực triển khai WiMAX di động 68 Hình 3.2: Cấu hình sản phẩm Ultra Light 70 Hình 3.3: Cấu hình sản phẩm ULAP 71 Hình 3.4: Framework quản lý các phần tử ULAP 72 Hình 3.5: Cấu hình cell điển hình (4 sector) 72 Hình 3.6: Module thuê bao ngoài trời 73 Hình 3.7: Cấu hình đa sector của ULAP 74 Hình 3.8: Cấu hình mạng chung ULAP 83 Hình 3.9: Cấu hình mạng 84 Hình 3.10: Cấu hình thử nghiệm WiMAX di động của HNPT 86 Hình 3.11: Thử nghiệm dịch vụ truyền file FTP 87 Hình 3.12: Thử nghiệm dịch vụ duyệt Web intranet 88 Hình 3.13: Thử nghiệm dịch vụ duyệt Web internet 88 Hình 3.14: Thử nghiệm dịch vụ VOIP PC-to-PC 89 Hình 3.15: Thử nghiệm dịch vụ Game trực tuyến 90 Hình 3.16: Thử nghiệm dịch vụ mạng riêng ảo VPN 91 GVHD : Trần Quang Thanh - 8 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt Hình 3.17: SM built-in DHCP Server 92 Hình 3.18: External DHCP Server 93 Hình 3.19: Thử nghiệm VOIP với VOIP server (HNPT) và Voice Gateway (HNPT) 94 GVHD : Trần Quang Thanh - 9 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA 23 Bảng 2.1: Các kỹ thuật mã hóa và điều chế được hỗ trợ 30 Bảng 2.2: Tốc độ dữ liệu PHY với các kênh con PUSC trong WiMAX di động 31 Bảng 2.3: Các dịch vụ trong QoS 37 Bảng 2.4: Các tùy chọn của Anten cao cấp 44 Bảng 2.5: Các tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO 45 Bảng 3.1: Tổng hợp những đặc tính kỹ thuật chính của ULAP 74 Bảng 3.2: Đặc tính kỹ thuật vô tuyến của ULAP 77 Bảng 3.3 : Đặc tính kỹ thuật vô tuyến của ULAP ( tiếp ) 78 Bảng 3.4: Đặc tính kỹ thuật anten của ULAP 79 Bảng 3.5: Các thông số kỹ thuật Module và Anten thuê bao 80 Bảng 3.6: Các thông số kỹ thuật Module và Anten thuê bao (tiếp ) 81 GVHD : Trần Quang Thanh - 10 – SVTH : Dương Hồng Phúc [...]... xạ…để tới đích Hình 1.3: Mô hình hệ thống WiMAX GVHD : Trần Quang Thanh - 14 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt 1.3 Kiến trúc mạng WiMAX di động Hình 1.4: Kiến trúc mạng WiMAX di động Ta thấy để thiết lập một mạng WiMAX hay WiMAX di động ta cần có các trạm phát BS (giống BTS của mạng thông tin di động) Nhiều BS sẽ được kết nối, quản lý bởi... thích với WiMAX cố định và di động đã và đang được triển khai Phiên bản này theo dự kiến sẽ được hoàn thiện vào cuối năm 2009, như là một bước tiến để vượt trội hơn 3G LTE và xâm nhập sâu rộng hơn vào thị trường di động hiện nay Phiên bản 802.16m sẽ vẫn dựa trên kỹ thuật ăng- GVHD : Trần Quang Thanh - 12 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt ten... Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt CHƯƠNG 2: CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA WiMAX DI ĐỘNG 2.1 Cấu trúc khung TDD PHY 802.16e hỗ trợ TDD, FDD và hoạt động FDD half-duplex Tuy nhiên, phiên bản ban đầu của profile chứng chỉ WiMAX di động chỉ có với chế độ TDD Với phiên bản đang được nghiên cứu, profile FDD sẽ được xem xét bởi di n đàn WiMAX để tạo ra các cơ...ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUẨN 802.16E VÀ WiMAX DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung về WiMAX di động WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access - Khả năng tương tác toàn cầu cho truy nhập vi ba) là một công nghệ ra đời dựa trên các chuẩn 802.11 và 802.16 của IEEE (Institute of Electrical... biên logic và biểu di n theo một cách thuận lợi để mô tả tập hợp các thực thể chức năng và các luồng bản tin tương ứng kết hợp với các dịch vụ truy cập ASN biểu di n đường biên cho chức năng liên kết nối với các mạng GVHD : Trần Quang Thanh - 15 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt WiMAX khác, các chức năng dịch vụ kết nối WiMAX và tập các... downlink và 28Mbps uplink khả năng cung ứng di động tối đa lên tới 120km/h, và bán kính phủ lên tới 1/5/30km, WiMAX di động đang dần chứng tỏ mình là một công nghệ quan trọng trong lĩnh vực cung cấp giải pháp Internet băng rộng di động và là một đối thủ cạnh tranh đáng gờm đối với mạng thông tin di động 3G LTE trong việc cung ứng các dịch vụ tương tự như thoại VoIP, Internet di động hay TV di động WiMAX di. .. card mạng tích hợp hoặc được gắn thêm trên mainboard của máy tính như card WLAN GVHD : Trần Quang Thanh - 13 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt Người dùng có thể truy cập WiMAX di động tại bất cứ địa điểm nào dù là cố định hay đang di động Một điểm đáng chú ý đó là các trạm phát do được kết nối với mạng Internet thông qua các đường truyền... di động sẽ là một giải pháp vô tuyến băng rộng cho phép hội tụ mạng băng rộng cố định và di động thông qua công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng trên di n rộng và kiến trúc mạng mềm dẻo Giao di n vô tuyến WiMAX di động sử dụng phương thức đa truy nhập chia theo tần số trực giao (OFDMA) để cải thiện vấn đề đa GVHD : Trần Quang Thanh - 11 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng. .. Cung cấp sự phân bổ kênh con và thông tin điều khiển khác cho khung con DL và UL một cách tương ứng  Khoảng UL: Kênh con UL được sử dụng cho trạm gốc di động (MS) để thực hiện thời gian vòng kín, tần số và sự điều chỉnh công xuất cũng như yêu cầu băng tần GVHD : Trần Quang Thanh - 28 – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt  UL CQICH: Kênh UL CQICH... : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt Bảng 2.2: Tốc độ dữ liệu PHY với các kênh con PUSC trong WiMAX di động Bộ lâp lịch trạm gốc xác định tốc độ dữ liệu phù hợp mỗi cấp phát cụm (burts) dựa trên kích thước bộ đệm và điều kiện truyền song ở phía thu Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (CQI-channel quality indicator) được sử dụng để cung cấp thông tin . Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI WiMAX DI ĐỘNG TRÊN MẠNG NỘI HẠT TẠI VIỆT NAM 66 3.1 Tổng quan 66 3.2 Triển khai WIMAX di động. – SVTH : Dương Hồng Phúc ĐTTN : Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt  Chương 3: Ứng dụng triển khai WiMAX di động trên mạng nội hạt tại Việt Nam Trong thời gian. tiêu đề: Nghiên cứu Wimax di động và ứng dụng triển khai trên mạng nội hạt được thực hiện nhằm mục đích tìm hiểu tổng quan về công nghệ WiMAX di động đồng thời nghiên cứu tình hình triển khai của