intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đề tài: Mô hình hóa mạng Wimax cố định

Chia sẻ: Phan Minh Điền Điền | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:110

Thêm vào BST
Báo xấu
163
lượt xem 40
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Mô hình hóa mạng Wimax cố định" trình bày nội dung qua các chương sau: chương 1 công nghệ Wimax, chương 2 bài toán thiết kế mạng Wimax cố định & di trú cho thành phố Hà Nội, chương 3 mô hình hóa mạng Wimax cố định, chương 4 các chương trình mô phỏng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Mô hình hóa mạng Wimax cố định

  1. Mục lục MỤC LỤC  MỤC LỤC                                                                                                        ....................................................................................................      I  DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG                                                             .........................................................       IV  CHƯƠNG 1.                                                                                                    ...............................................................................................      1  CÔNG NGHỆ WIMAX                                                                                   ...............................................................................      1  1.1 Khái niệm chung về WiMAX                                                                          .....................................................................      1  1.1.1 Khái niệm WiMAX                                                                                      ..................................................................................      1  1.1.2 Các đặc điểm của WiMAX                                                                          ......................................................................      2  1.1.3 Hoạt động của WiMAX                                                                               .........................................................................      3  1.2 Cấu hình mạng                                                                                                  ..............................................................................................      4  1.2.1 Cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP)                                                       ...................................................      5  1.2.2 Cấu hình mạng mắt lưới (MESH)                                                               ...........................................................      6  1.3 Các dịch vụ của WiMAX                                                                                 .............................................................................      7  1.3.1 Các tham số QoS cho luồng dịch vụ                                                            ........................................................      8  1.3.2 Dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (UGS)                                               ...........................................      9  1.3.3 Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS)                                        ...................................      9  1.3.4 Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (nrtPS)                         ....................       10  1.3.5 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort ­ BE)                                                 ............................................       11  1.4 Chuẩn WiMAX                                                                                                ...........................................................................................       11  1.4.1 Hệ thống chuẩn IEEE 802.16                                                                    ................................................................       11  1.4.2 Chuẩn WiMAX cố đinh (IEEE 802.16d)                                                   ..............................................       13  1.4.3 Chuẩn WiMAX di động (IEEE 802.16e)                                                   ...............................................       14  1.4.4 Kiến trúc giao thức WiMAX                                                                      ..................................................................       15  1.5 Truy nhập vô tuyến                                                                                        ....................................................................................       18  1.5.1 Môi trường truyền sóng LOS và NLOS                                                     .................................................       18  1.5.2 Công nghệ OFDM cho truyền dẫn vô tuyến                                             .........................................       19  1.5.3 Đa truy nhập và kênh con hóa                                                                    ................................................................       19  1.5.4 Kỹ thuật song công TDD và FDD                                                              .........................................................       21  1.6 Điều chế và mã hóa                                                                                        ....................................................................................       22  1.6.1 Mã hóa kênh                                                                                                ............................................................................................       22  1.6.2 Điều chế                                                                                                     .................................................................................................       23 I
  2. Mục lục  1.7 Bảo mật                                                                                                            ........................................................................................................       26  1.7.1 Kiến trúc bảo mật trong WiMAX                                                              .........................................................       26  1.7.2 Bảo mật qua giao diện vô tuyến                                                                ............................................................       29  1.7.3 Mật mã hóa dữ liệu                                                                                    ................................................................................       30  1.8 Các mô hình ứng dụng WiMAX                                                                    ................................................................       31  1.9 Các ưu điểm của mạng WiMAX                                                                  .............................................................       33  Tổng kết chương 1                                                                                               ...........................................................................................       36  CHƯƠNG 2.                                                                                                  .............................................................................................       37  BÀI TOÁN THIẾT KẾ MẠNG WIMAX                                                    ...............................................       37  CỐ ĐỊNH & DI TRÚ CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI                                  ..............................       37  2.1 Mục đích thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú                                    ..............................       37  2.2 Bài toán thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú                                      .................................       37  2.2.1 Các tham số hệ thống của mạng WiMAX cố đinh & di trú                      .................       37  2.2.2 Các tham số dịch vụ cho WiMAX cố đinh & di trú                                   ...............................       40  2.2.3 Phương pháp tính toán lưu lượng                                                              .........................................................       41  2.2.4 Đánh giá khả năng triển khai mạng WiMAX cố đinh & di trú                 ............       43  2.2.5 Các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú                                   ..............................       43 2.3 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố   Hà Nội                                                                                                                    ................................................................................................................       45  2.3.1 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh & di trú                          .....................       45 2.3.2 Các yêu cầu thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú cho thành phố Hà   Nội                                                                                                                       ...................................................................................................................       48  2.3.3 Lựa chọn thiết bị theo yêu cầu thiết kế                                                    ................................................       57  2.4 Tính toán suy hao                                                                                             ........................................................................................       61  2.4.1 Tính toán suy hao đường truyền (path loss)                                               ...........................................       61  2.4.2 Dự trữ suy hao phụ                                                                                     .................................................................................       72  2.5 Tính toán phạm vi phủ sóng                                                                          ......................................................................       75  2.5.1 Tính toán quỹ đường truyền                                                                      ..................................................................       75  2.5.2 Tính toán phạm vi phủ sóng                                                                       ...................................................................       78  2.6 Định cỡ mạng và quy hoạch vùng phủ sóng                                                ...........................................       80  2.6.1 Định cỡ mạng                                                                                             .........................................................................................       80  2.6.2 Quy hoạch vùng phủ sóng                                                                          ......................................................................       82 II
  3. Mục lục  Tổng kết chương 2                                                                                               ...........................................................................................       84  CHƯƠNG 3.                                                                                                  .............................................................................................       86  MÔ HÌNH HÓA MẠNG WiMAX CỐ ĐỊNH                                             .........................................       86  3.1 Các tham số đầu vào                                                                                       ...................................................................................       86  3.2 Mô hình hóa mạng WiMAX cố đinh & di trú trên bản đồ                        ....................       87  3.2.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý                                                               ...........................................................       87  3.2.2 Mô hình mạng trên bản đồ kiến trúc                                                         .....................................................       90  3.3 Mô hình chi tiết cho một cell                                                                         ....................................................................       92  3.4  Xác định vị trí đặt trạm gốc                                                                         .....................................................................       93  Tổng kết chương 3                                                                                               ...........................................................................................       94  CHƯƠNG 4.                                                                                                  .............................................................................................       95  CÁC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG                                                       ...................................................       95  4.1 Chương trình tính toán suy hao                                                                     .................................................................       95  4.1.1 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata                                        ...................................       95  4.1.2 Tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Walfish­Ikegami                     ...............       96  4.2 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng                                                  ..............................................       98  4.3 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng mạng                                  ..............................       99  KẾT LUẬN                                                                                                  ..............................................................................................       102  TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                           .......................................................................       103 III
  4. Danh mục hình vẽ và bảng                                                                       DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG  Hình 1.1 Mạng WiMAX                                                                                 ............................................................................      4  Hình 1.2 Cấu hình mạng PMP                                                                      .................................................................      6  Hình 1.3 Cấu hình mạng MESH                                                                   ..............................................................      7  Hình 1.4 Bộ tiêu chuẩn IEEE802.16                                                            ........................................................       12  Hình 1.5 Mô hình kiến trúc giao thức WiMAX                                          ......................................       15  Hình 1.6  Cấu trúc khung OFDM với kỹ thuật song công TDD              ..........       21  Hình 1.7 Bộ tạo mã giả ngẫu nhiên                                                            ........................................................       23  Hình 1.8  Chòm sao BPSK, QPSK, 16 QAM và 64 QAM                           .......................       24  Hình 1.10 Lược đồ điều chế thích ứng                                                      ..................................................       26  Hình 1.11 Mô hình bảo mật                                                                         .....................................................................       28  Hình 1.12  Quá trình nhận thực thuê bao                                                   ...............................................       29  Hình 1.13  Quá trình trao đổi khóa dữ liệu                                               ...........................................       29  Hình 1.14  Mật mã hóa dữ liệu                                                                   ...............................................................       31  Hình 1.15 Khả năng mở rộng dung lượng của một trạm gốc BS          35 .....      Bảng 2.1 Bảng các tham số hệ thống tham khảo cho WiMAX cố đinh   & di trú                                                                                                           .......................................................................................................       39 Bảng 2.2 Bảng các tham số dịch vụ tham khảo cho WiMAX cố đinh   & di trú                                                                                                           ......................................................................................................       41  Hình 2.1 Sơ đồ các bước thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú        43 ...       Hình 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cho mạng Internet                                      ..................................       46 Bảng 2.3 Bảng tiêu chuẩn chất lượng cho mạng WiMAX cố đinh &   di trú                                                                                                               ...........................................................................................................       47  Hình 2.3 Khu vực cần phủ sóng chụp từ vệ tinh                                      ..................................       49  Hình 2.4 Khu vực cần phủ sóng trên bản đồ địa lý                                  ..............................       50  Hình 2.5 Bản đồ kiến trúc Hà Nội chụp từ vệ tinh                                 .............................       54  Bảng 2.4 Tỉ lệ thuê bao trên từng ứng dụng                                             .........................................       56  Bảng 2.5 Tổng hợp thông số thiết bị lựa chọn                                        ....................................       61  Hình 2.6 Bán kính cell với suy hao đường truyền                                     .................................       62 IV
  5. Danh mục hình vẽ và bảng                                                                        Hình 2.7 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Hata                      ..................       64  Hình 2.8 Mô hình COST 231 Walfisch­Ikegami môi trường NLOS          66 .....      Hình 2.9 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfish­Ikegami                                                                                                                         69 .....................................................................................................................      Bảng 2.6 Các tham số địa hình                                                                    ................................................................       71  Hình 2.10 Đồ thị suy hao mô hình SUI                                                        ...................................................       71  Bảng 2.7 Mức suy hao thâm nhập một số loại vật cản                           .......................       74  Bảng 2.8 Tổng hợp các mức dự trữ suy hao phụ                                     .................................       75  Bảng 2.9 Quỹ đường truyền cho đường xuống                                       ...................................       77  Bảng 2.10 Quỹ đường truyền cho đường lên                                           .......................................       78  Hình 2.11 Kết quả tính toán phạm vi phủ sóng                                        ...................................       79  Hình 2.12 Vùng phủ sóng tối đa của một sector 120o                               ..........................       80  Bảng 2.11 Kết quả định cỡ mạng                                                              ..........................................................       82  Hình 2.13 Vùng phủ sóng của một sector 120o                                          .....................................       83  Hình 2.14 Mô hình mạng lưới cell lục giác                                                ...........................................       84  Bảng 2.12 Tổng hợp kết quả tính toán thiết kế mạng                           .......................       85  Hình 3.1 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (chưa hiệu chỉnh)               ...........       87  Hình 3.2 Mô hình mạng trên bản đồ địa lý (đã hiệu chỉnh)                    ................       89  Hình 3.3 Mô hình mạng WiMAX trên bản đồ kiến trúc                          .....................       90  Hình 3.4 Mô hình mạng đường trục (backhaul)                                       ..................................       91   Hình 3.5 Chi tiết vùng phủ sóng cell 10                                                     .................................................       93  Hình 3.6 Vị trí đặt trạm gốc cell 10                                                            ........................................................       93 Hình 4.1 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 Hata                                                                                                                        95 .....................................................................................................................     Hình 4.2 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình COST 231 W­I                                                                                                                         96 .....................................................................................................................      Hình 4.3 Chương trình tính toán suy hao theo mô hình SUI                     ...............       97  Hình 4.4 Chương trình tính toán phạm vi phủ sóng                                 ............................       98  Hình 4.5 Chương trình tính toán định cỡ và mô phỏng                         ....................       100 V
  6. Danh mục hình vẽ và bảng                                                                       VI
  7. Chương 1. Công nghệ WiMAX  CHƯƠNG 1.  CÔNG NGHỆ WIMAX ________________________________________________________________________ Trước khi xây dựng một mạng WiMAX cố đinh & di trú chúng ta cần tìm   hiểu về công nghệ WiMAX, về các đặc điểm và những ứng dụng của công nghệ  WiMAX. Việc hiểu rõ về  công nghệ  cũng như  các  ứng dụng của WiMAX cố  đinh & di trú là cơ sở cho việc xây dựng, thiết kế mạng WiMAX cố đinh & di trú   trong thực tế. Chương 1 sẽ trình bày các khái niệm cơ bản và các đặc trưng của   công   nghệ   WiMAX,   bộ   chuẩn   WiMAX,   các   dịch   vụ   và   mô   hình   ứng   dụng  WiMAX.      1.1 Khái niệm chung về WiMAX  1.1.1 Khái niệm WiMAX      WiMax (viết tắt từ   Worldwide Interoperability for Microwave Access) là một  công nghệ  truy cập không dây băng thông rộng (Broadband Wireless Access ­   BWA) với khả năng cung cấp đường truyền số  liệu với tốc độ  lên đến 70Mb/s  và với bán kính phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50 km.       Công nghệ WiMAX dựa trên cơ sở tương thích toàn cầu được kết hợp bởi bộ  chuẩn   IEEE   802.16   và   ETSI   HiperMAN.   Đây   là   các   tiêu   chuẩn   cho   mạng  WirelessMAN (mạng đô thị không dây). WiMAX cố đinh & di trú dựa theo chuẩn   802.16d, WiMAX di động theo chuẩn 802.16e. Chuẩn WiMAX cố đinh hỗ trợ tốc   độ  dữ  liệu đỉnh 70Mb/s, đảm bảo tốc độ  tiêu chuẩn lớn hơn 30Mb/s. Chuẩn   WiMAX di động cho thuê bao di chuyển ở tốc độ cao hỗ trợ truy nhập tốc độ dữ  liệu đỉnh 30Mb/s, đảm bảo tốc độ  tiêu chuẩn lớn hơn 5Mb/s. WiMAX có thể  hoạt động trong tầm nhìn thẳng (Light of Sight – LOS) hay không trong tầm nhìn  thẳng (None Light of Sight – NLOS).      Công nghệ  này có thể  được sử  dụng để  thay thế  các đường truyển DSL,  ADSL, đường cáp hữu tuyến bằng truy nhập không dây, làm trạm chuyển tiếp  (backhaul) cho mạng Wifi, hỗ trợ và bổ sung cho các dịch vụ điện thoại di động,   1
  8. Chương 1. Công nghệ WiMAX  cung cấp các kết nối băng thông rộng di động với rất nhiều các cấp dịch vụ khác   nhau. 1.1.2 Các đặc điểm của WiMAX ­ Phạm vi phủ sóng của một BS trên lý thuyết có thể lên tới 50km. ­ Tốc độ truyền dữ liệu có thể thay đổi, tối đa 70Mb/s. ­ Hoạt động trong cả  hai môi trường truyền dẫn: đường truyền tầm nhìn thẳng   LOS và đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS. ­   Dải  tần  làm  việc   2­11GHz   cho   đường   truyền   không  trong  tầm   nhìn   thẳng   NLOS và từ 10­66GHz cho đường truyền trong tầm nhìn thẳng LOS.  ­ Băng thông mềm dẻo, có thể cho phép thay đổi từ 1,75MHz đến 20MHz. ­ Kỹ thuật QoS (chất lượng dịch vụ) trong WiMAX cho phép hỗ  trợ  nhiều loại   dịch vụ, đảm bảo chất lượng dịch vụ tối ưu nhất.  ­ Giao diện vô tuyến sử dụng công nghệ OFDM (ghép kênh phân chia theo tần số  trực giao). OFDM trong WiMax sử dụng tổng cộng 2048 sóng mang, trong đó có  1536 sóng mang dành cho thông tin được chia thành 32 kênh con mỗi kênh con  tương đương với 48 sóng mang, cho phép nhiều thuê bao có thể  truy cập đồng  thời một hay nhiều kênh một cách linh hoạt để  đảm bảo tối  ưu hiệu quả  sử  dụng băng tần.  ­ Trên mỗi sóng mang phụ sử dụng phương thức điều chế  nhiều mức thích ứng  từ  BPSK, QPSK đến 64­QAM kết hợp các phương pháp sửa lỗi dữ  liệu như  ngẫu nhiên hoá, với mã hoá sửa lỗi Reed Solomon, mã xoắn tỷ lệ mã từ  1/2 đến   7/8 để đảm bảo chất lượng thông tin. ­ Đa truy nhập OFDMA, chế độ  song công cho phép sử  dụng cả  hai công nghệ  song công phân chia theo thời gian TDD (time division duplex) và song công phân   chia theo tần số FDD (frequency division duplex) cho việc phân chia truyền dẫn   của đường lên (uplink) và đường xuống (downlink). ­   Tính   bảo   mật   cao,   hỗ   trợ   chuẩn   mã   mật   dữ   liệu   DES   (Data   Encryption   Standard) và chuẩn mã mật tiên tiến AES (Advance Encryption Standard) cho quá  trình bảo mật bảo mật.  2
  9. Chương 1. Công nghệ WiMAX  1.1.3 Hoạt động của WiMAX        Một mạng WiMax gồm 2 thành phần: + Trạm gốc (BS­Base Station): giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di  động số  tế  bào, sử  dụng hệ  thống anten thông minh AAS (Adaptive Antenna  System) và kỹ thuật đa thu đa phát MIMO (Multi input multi output) với bán kính   phủ  sóng có thể  đạt 50km với đường truyền LOS (trên điều kiện thực tế  đạt   khoảng 10km). + Trạm thuê bao (SS­Subscriber Station): có thể là các anten nhỏ nối với thiết bị  thu đặt tại nhà thuê bao hoặc các thiết bị  truyền thông cá nhân hỗ  trợ  WiMAX   (CPE) hoặc các card PCMCIA gắn bên trong các thiết bị di động.  Các trạm gốc BS được kết nối tới mạng Internet thông qua các đường   truyền   hữu   tuyến   tốc   độ   cao   (cáp   quang)   hoặc   sử   dụng   mạng   đường   trục  backhaul với một trạm gốc làm trạm chuyển tiếp lưu lượng. Nhờ việc sử dụng   các trạm chuyển tiếp, phạm vi phủ sóng rộng và chi phí rẻ nên WiMAX có khả  năng phủ sóng đến những vùng hẻo lánh nơi mà các đường cáp hữu tuyến không   thể triển khai được. Các anten thu/phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các đường truyền  trong   tầm   nhìn   thẳng   LOS   hoặc   đường   truyền   không   trong   tầm   nhìn   thẳng  NLOS. Trong trường hợp đường truyền trong tầm nhìn thẳng   LOS, các anten  được đặt cố  đinh & di trú trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp này  ổn   định và tốc độ truyền có thể đạt tối đa. Băng tần sử  dụng có thể  dùng ở  tần số  cao đến 66GHz vì ở tần số này tín hiệu ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác   và băng thông sử  dụng cũng lớn hơn.  Đối với trường hợp đường truyền không   trong tầm nhìn thẳng   NLOS, WiMax sử  dụng băng tần thấp hơn  ở  khoảng 2­ 11GHz,  ở  tần số  thấp tín hiệu dễ  dàng vượt qua các vật cản, có thể  phản xạ,   nhiễu xạ, uốn cong, vòng qua các vật thể để đến đích. WiMAX cố đinh & di trú có thể sử dụng để cung cấp dịch vụ cho các hộ  gia đình hoặc các doanh nghiệp, cơ quan tổ chức, trường học, bệnh viện … hoặc   làm đường trục cho mạng di động, làm backhaul cho các hotspost của Wifi thay  cho các mạng cáp hữu tuyến đắt tiền. Mạng nomadic cho phép người dùng đầu  cuối có thể  di chuyển vị  trí trong vùng phủ  sóng, khi kết nối vẫn phải cố  đinh  3
  10. Chương 1. Công nghệ WiMAX  tương tự  Wifi. WiMAX di động là triển vọng lớn nhất của WiMAX với khả  năng cung cấp đường truyền tốc độ cao ở tốc độ di chuyển lớn, có khả năng bổ  sung các di vụ  di động mới ngoài các dịch vụ  được cung cấp bởi mạng di động   truyền thống.  Hình 1.1 mô tả các mô hình ứng dụng mạng WiMAX bao gồm mạng WiMAX cố  đinh, mạng WiMAX di trú (nomadic) và mạng WiMAX di động. Riêng WiMAX  di động có thể  tương thích với WiMAX cố  đinh và di trú, điều này có nghĩa là  một mạng WiMAX di động với lưu lượng mạng đủ  lớn có thể cung cấp cho cả  nhu cầu mạng cố đinh, di trú và di động.   Hình 1.1 Mạng WiMAX  1.2 Cấu hình mạng    WiMAX hỗ  trợ  hai cấu hình mạng là cấu hình mạng điểm – đa điểm   (PMP – point to multipoint) và mạng mắt lưới (MESH).  4
  11. Chương 1. Công nghệ WiMAX  1.2.1 Cấu hình mạng điểm – đa điểm (PMP)       Cấu hình mạng điểm – đa điểm PMP tương tự mạng thông tin di động tế  bào. Mạng điểm – đa điểm PMP bao gồm một trạm gốc BS kết nối với mạng   công cộng và một số lượng lớn các trạm thuê bao SS xung quanh. Trạm gốc BS   sử  dụng hệ thống các anten chia theo cung (sectoral antennas) là các anten chảo  có độ định hướng cao, được hướng theo từng cung và được sắp xếp xung quanh   cột anten.      Trong mạng điểm – đa điểm PMP các trạm thuê bao SS chỉ trao đổi thông   tin trực tiếp với trạm gốc BS. Đường xuống (Down link) là quảng bá và đa điểm.  Các trạm thuê bao SS chia sẻ đường lên (up link) tới trạm gốc BS trên cơ sở yêu   cầu băng thông. Kết nối từ  trạm thuê bao SS đến trạm gốc BS thông qua nhận   dạng kết nối CID (connection ID), trạm thuê bao SS sẽ  kiểm tra CID trong các  PDU nhận được và chỉ giữ các PDU có địa chỉ tới chúng. Tùy thuộc loại dịch vụ  sử dụng mà trạm thuê bao SS được phép tiến hành truyền dữ liệu ngay hoặc chờ  sự cho phép của trạm gốc BS sau khi đã chấp nhận một yêu cầu từ trạm thuê bao   SS.     Mạng điểm – đa điểm PMP được thiết kế  để  cho phép số  lượng người   sử dụng lớn với chi phí thấp, lắp đặt đơn giản và giới hạn được số lượng router,   switch cần thiết. Tần số sử dụng  ở dải tần thấp dưới 6GHz để  có phạm vi phủ  sóng lớn.     Cấu hình mạng điểm – đa điểm PMP là cấu hình mạng cơ bản cho mạng  WiMAX.   5
  12. Chương 1. Công nghệ WiMAX  Hình 1.2 Cấu hình mạng PMP  1.2.2 Cấu hình mạng mắt lưới (MESH)       Cấu hình mạng mắt lưới MESH gồm các trạm gốc MESH BS là các trạm  gốc BS được kết nối với mạng bên ngoài và các MESH SS là các thành phần còn  lại trong mạng mà chỉ có các kết nối bên trong mạng MESH (có thể  là các trạm  thuê bao SS hoặc trạm gốc BS). Mạng MESH thường được gọi là mạng mắt   lưới, mỗi mắt lưới là một node mà trong đó các node đều có thể  liên lạc được   với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp bên trong mạng. Đường lên và đường xuống  trong mạng MESH là theo hướng dữ liệu tới và ra khỏi MESH BS. Kết nối trong  mạng MESH cũng thông qua nhận dạng kết nối CID, MESH SS sẽ kiểm tra CID   trong các PDU nhận được và chỉ giữ các PDU có địa chỉ tới chúng       Trong mạng MESH mỗi node có một router do đó lưu lượng có thể được   định tuyến qua các MESH SS. Nhờ đặc điểm này các MESH SS có thể  trao đổi  dữ liệu với nhau ngoài trao đổi dữ liệu trực tiếp với MESH BS, đây là khác biệt   cơ bản so với cấu hình PMP.           Do mỗi node đều có liên kết đa đường đến các node khác nên mỗi node có  khả  năng lựa chọn liên kết tốt nhất từ  node khác và tránh được node  ẩn (node  6
  13. Chương 1. Công nghệ WiMAX  không  nhận  được  tín  hiệu.  Ngoài ra  khả   năng  mở  rộng  của  mạng  mắt  lưới   MESH cho phép lớn hơn nhiều so với mạng điểm – đa điểm PMP nên chi phí bao  phủ  mạng trên một đơn vị  diện tích là thấp hơn điểm – đa điểm PMP. Ngoài ra   chất lượng kết nối cũng được đảm bảo hơn mạng điểm – đa điểm PMP.    Cấu hình mạng mắt lưới MESH là tùy chọn cho WiMAX do chi phí cho   thiết bị đầu cuối lớn và quản lý mạng phức tạp. Mạng mắt lưới MESH chỉ thích  hợp cho các dịch vụ cố đinh & di trú.   Hình 1.3 Cấu hình mạng MESH  1.3 Các dịch vụ của WiMAX      WiMAX hỗ trợ  chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các dịch  vụ  được cung cấp, chủ yếu để  hỗ  trợ  các dịch vụ  thời gian thực. Mỗi loại dịch   vụ có một tập các tham số QoS và kỹ thuật quản lý chất lượng dịch vụ cho phép  đảm bảo chất lượng cho từng kết nối (connection). Đối với mạng Internet truyền  thống thì dịch vụ  phổ  biến là Best Effort và không hỗ  trợ  QoS do đó không đáp   ứng được các dịch vụ đòi hỏi độ trễ thấp, yêu cầu về thời gian thực. Để hỗ  trợ  7
  14. Chương 1. Công nghệ WiMAX  các dịch vụ này cần phải xây dựng thêm các bộ giao thức mới cũng như cần nâng   cấp mạng. Với kỹ thuật quản lý chất lượng dịch vụ QoS, WiMAX hỗ trợ được  nhiều loại dịch vụ  khác nhau và có khả  năng đảm bảo chất lượng cho các  ứng   dụng trên từng loại dịch vụ.      WiMAX hỗ trợ 4 loại hình dịch vụ là dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu  (Unsolicited Grant Service ­ UGS), dịch vụ  kiểm tra vòng theo thời gian thực  (Real­Time Polling Service ­ rtPS), dịch vụ  kiểm tra vòng không theo thời gian  thực (Non­Real­Time Polling Service ­ nrtPS), dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort  ­ BE).   1.3.1 Các tham số QoS cho luồng dịch vụ  Tốc độ lưu lượng dự trự tối thiểu    Là giới hạn dưới của tốc độ  truyền dữ  liệu. Tốc độ  dữ  liệu được đảm bảo   luôn lớn hơn giới hạn dưới này.    Tốc độ lưu lượng cho phép tối đa    Là giới hạn trên cho phép của tốc độ  truyền dữ  liệu. Tốc độ  dữ  liệu không   được lớn hơn giới hạn trên này.  Độ trễ tối đa   Là độ trễ  toàn trình trong quá trình truyền dẫn. Tham số này được yêu cầu đối  với các dịch vụ có hỗ trợ thời gian thực. Độ trễ tối đa không được phép vượt quá  mức ngưỡng cho trước để đảm bảo chất lượng dịch vụ.  Độ trễ pha ”Jitter”   Là độ trễ của từng gói khi đến đích khiến cho dữ liệu bị đứt quãng (không liên   tục).   Tham   số   này   được   yêu   cầu   với   dịch   vụ   cấp   phát   không   theo   yêu   cầu   (Unsolicited Grant Service) dùng cho  ứng dụng thoại VoIP hoặc T1/E1 vì nếu  Jitter lớn chất lượng đàm thoại sẽ bị giảm nghiêm trọng.  Mức ưu tiên của tải lưu lượng 8
  15. Chương 1. Công nghệ WiMAX    Xác định tải lưu lượng nào được ưu tiên phục vụ trước. Tham số này được sử  dụng cho dịch vụ phi thời gian thực (none­realtime Polling Service) và dịch vụ cố  gắng tối đa (Best Effort) trong đó băng thông được yêu cầu trên cơ sở tranh chấp.  Cách thức yêu cầu / truyền dẫn    Chỉ ra cách thức đưa các bản tin yêu cầu (request) và cách thức truyền dẫn dữ  liệu. Tham số này có mặt ở tất cả các loại dịch vụ.       1.3.2 Dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu (UGS)      Đối với dịch vụ  cấp phát không theo yêu cầu, tài nguyên vô tuyến được   cấp phát bởi trạm gốc BS theo một khoảng thời gian định kỳ, băng thông cố đinh   & di trú đồng thời loại bỏ yêu cầu băng thông từ trạm thuê bao SS (các trạm thuê   bao SS sử  dụng dịch vụ cấp phát không theo yêu cầu sẽ  không được trạm gốc   BS kiểm tra yêu cầu băng thông).     UGS được thiết kế  để  hỗ  trợ  cho các ứng dụng yêu cầu thời gian thực,   gói có kích thước cố đinh & di trú, phát định kỳ. Chủ  yếu là các  ứng dụng cho  thoại như T1/E1 và VoIP (Voice over IP).      Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ  lưu lượng cho phép tối   đa, độ trễ tối đa, độ  trễ pha (Jitter), cách thức yêu cầu / truyền dẫn. Băng thông  được cấp phát phụ thuộc tham số tốc độ lưu lượng cho phép tối đa và được đảm  bảo luôn cố  đinh & di trú. Độ  trễ  tối đa, độ  trễ  pha (Jitter) là hai tham số  quan   trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thoại, hai tham số này chỉ  ra mức  giới hạn cho phép của độ trễ toàn trình và Jitter.  1.3.3 Dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực (rtPS)     Đối với dịch vụ kiểm tra vòng theo thời gian thực, băng thông được cung   cấp dựa trên sự cấp phát các cơ hội yêu cầu băng thông từ trạm gốc BS và kiểm  tra vòng các yêu cầu băng thông từ các trạm thuê bao SS. Trạm BS phát định kỳ  các bản tin đơn điểm unicast cấp phát cơ hội yêu cầu đến từng trạm thuê bao SS,  các trạm thuê bao sẽ sử dụng các bản tin unicast cấp phát cơ hội yêu cầu để yêu  cầu được cấp phát băng thông đường lên. Trạm gốc BS sẽ  kiểm tra lần lượt   từng trạm thuê bao xem trạm thuê bao nào có yêu cầu băng thông đường lên. Các  trạm thuê bao không được phép yêu cầu băng thông trên cơ sở tranh chấp (không  9
  16. Chương 1. Công nghệ WiMAX  được tranh chấp băng thông đường lên). Điều đó đảm bảo băng thông cho các   trạm thuê bao là ổn định, tránh xung đột, cho phép hỗ trợ các ứng dụng thời gian  thực.  Dịch vụ  kiểm tra vòng theo thời gian thực rtPS được thiết kế  để  hỗ  trợ  các  ứng dụng yêu cầu thời gian thực, gói có độ  dài thay đổi, phát định kỳ  như  MPEG video. Nói chung là cho các ứng dụng video trực tuyến như xem phim trực  tuyến, hội nghị từ xa, truyền hình ... Các tham số  QoS cho luồng dịch vụ  này là tốc độ  lưu lượng dự  trữ  tối  thiểu, tốc độ lưu lượng cho phép tối đa, độ trễ tối đa, cách thức yêu cầu / truyền  dẫn. Trong đó tốc độ  dữ  liệu luôn được đảm bảo  ở  mức lớn hơn tốc độ  lưu  lượng dự  trữ  tối thiểu và độ  trễ  nhỏ  hơn độ  trễ  tối đa để  hỗ  trợ  tốt các  ứng  dụng thời gian thực. 1.3.4 Dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực (nrtPS)      Đối với dịch vụ kiểm tra vòng không theo thời gian thực, băng thông được   cung cấp dựa trên sự cấp phát các cơ hội yêu cầu băng thông từ trạm gốc BS và  kiểm tra vòng các yêu cầu băng thông từ các trạm thuê bao SS. Trạm BS phát các   bản tin đơn điểm unicast cấp phát cơ hội yêu cầu một cách bình thường, không  nhất thiết theo chu kỳ (định kỳ). Khi đó các trạm SS có thể  sử  dụng các bản tin  unicast cấp phát cơ hội yêu cầu băng thông hoặc trên cơ  sở tranh chấp để  được  cấp phát băng thông đường lên. Điều đó có nghĩa là băng thông sẽ được đảm bảo  ở mức tốt nhất có thể và vẫn có tranh chấp trong yêu cầu băng thông đường lên   do đó sẽ có trễ đáng kể.   Dịch vụ  kiểm tra vòng không theo thời gian thực nrtPS được thiết kế  để  hỗ trợ các ứng dụng chấp nhận độ trễ (không yêu cầu thời gian thực), có độ dài  gói thay đổi và có yêu cầu về tốc độ dữ liệu tối thiểu như FTP (giao thức truyền   file).  Các tham số  QoS cho luồng dịch vụ  này là tốc độ  lưu lượng dự  trữ  tối  thiểu, tốc độ  lưu lượng cho phép tối đa, mức  ưu tiên của tải lưu lượng, cách  thức yêu cầu / truyền dẫn. Dịch vụ  này vẫn đảm bảo tốc độ  dữ  liệu tối thiểu   nhưng không đảm bảo về  trễ  như  dịch vụ  kiểm tra vòng theo thời gian thực  10
  17. Chương 1. Công nghệ WiMAX  (rtPS). Tuy nhiên thay vào đó có thêm tham số mức ưu tiên của tải lưu lượng cho  phép phục vụ trước tải lưu lượng có mức ưu tiên lớn hơn. 1.3.5 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort ­ BE)      Dịch vụ cố gắng tối đa là dịch vụ phổ biến nhất trên mạng Internet, cung  cấp khả  năng đáp  ứng cho lưu lượng best effort. Lưu lượng best effort dựa trên  nguyên tắc gói thông tin đến trước được phục vụ  trước, các luồng best effort sẽ  phải tranh chấp băng thông chia sẻ mà không có sự  đảm bảo về  băng thông tối   thiểu. Các trạm thuê bao SS đưa yêu cầu băng thông trên cơ sở tranh chấp hoặc   cũng có thể sử dụng các bản tin đơn điểm unicast cung cấp cơ hội yêu cầu băng  thông từ  trạm gốc BS.Dịch vụ  BE được thiết kế  để  hỗ  trợ  các  ứng dụng mà   không yêu cầu mức chất lượng dịch vụ  tối thiểu. Dùng cho các  ứng dụng phổ  biến trên mạng Internet như HTTP, SMTP, Web.    Các tham số QoS cho luồng dịch vụ này là tốc độ lưu lượng cho phép tối   đa, mức  ưu tiên của tải lưu lượng, cách thức yêu cầu / truyền dẫn. Dịch vụ  cố  gắng tối đa  không có sự  đảm bảo về  tốc độ  lưu lượng tối thiểu tuy nhiên vẫn   được hỗ trợ mức ưu tiên của tải lưu lượng. 1.4 Chuẩn WiMAX  1.4.1 Hệ thống chuẩn IEEE 802.16        Chuẩn WiMAX dựa trên bộ  chuẩn 802.16 của IEEE kết hợp với chuẩn  HiperMAN của ETSI (chuẩn cho mạng MAN không dây của Châu Âu). Về  cơ  bản   mô   hình   256­OFDM   PHY   trong   chuẩn   IEEE   802.16   so   với   chuẩn   ETSI   HiperMAN là giống nhau về  lớp vật lý và lớp MAC. Mô hình 256­OFDM PHY  trong chuẩn IEEE 802.16 đã được lựa chọn cho WiMAX. Hệ thống chuẩn IEEE   802.16 được xây dựng cho các mạng truy nhập vô tuyến băng thông rộng BWA   (Broadband Wireless Access). Bao gồm các chuẩn IEEE 802.16–2001 (chuẩn cơ  bản), 802.16a, 802.16b, 802.16c, 802.16d, 802.16e. 11
  18. Chương 1. Công nghệ WiMAX  Hình 1.4 Bộ tiêu chuẩn IEEE802.16   Chuẩn IEEE 802.16–2001 là bộ  chuẩn cơ  bản, mô tả  sự  chuẩn hóa các lớp   PHY và MAC cho truy nhập vô tuyến băng rộng.     ­ Sử dụng kỹ thuật điều chế dơn sóng mang SC (Single Carrier) trong dải tần   10­66 GHz     ­ Đường truyền trong tầm nhìn thẳng LOS      ­ Hỗ  trợ  song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex) và   song công phân chia theo tần số FDD (Frequecy Division Duplex)     ­ Cấu hinh mạng điểm­điểm hoặc điểm­đa điểm     ­ Hỗ trợ truy nhập không dây cố đinh & di trú    ­ Hỗ trợ QoS (Quality of Service) để đảm bảo chất lượng dịch vụ     ­ Sử dụng kỹ thuật điều chế thích ứng    ­ Kiến trúc bảo mật được xây dựng trong lớp con MAC­PS   Chuẩn IEEE 802.16a được sửa đổi, bổ  sung từ  chuẩn 802.16­2001 để  hỗ  trợ  đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS.     ­ Bổ sung kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM và đa truy  nhập OFDMA    ­ Mở rộng thêm dải tần 2­11 Ghz    ­ Hỗ trợ đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS    ­ Hỗ trợ thêm cấu hình mạng mắt lưới MESH 12
  19. Chương 1. Công nghệ WiMAX     ­ Kỹ thuật anten thông minh và điều khiển công suất tiên tiến   Chuẩn IEEE 802.16b được sửa đổi, bổ sung từ chuẩn 802.16­2001    ­ Bổ sung lớp vật lý vô tuyến HUMAN­OFDM256    ­ Dải tần công tác 5­6GHz    ­ Cung cấp QoS hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực (voice và video)   Chuẩn IEEE 802.16c mô tả chi tiết hệ thống trong dải tần 10­66 GHz  Chuẩn IEEE 802.16d (802.16­2004) kết hợp các chuẩn 802.16­2001, 802.16a,  802.16b và 802.16c, cải thiện các chuẩn cơ  bản và mô tả  chi tiết cho hệ  thống  truy nhập băng thông rộng không dây cố  đinh & di trú. Chuẩn 802.16d được sử  dụng cho chuẩn WiMAX cố đinh.     Chuẩn IEEE 802.16e (802.16­2005) bổ  sung tính di động cho các chuẩn hiện   tại, sử  dụng kỹ  thuật OFDM theo tỉ  lệ  S­OFDM (Scalabe­OFDM) thay OFDM,   hỗ  trợ  chuyển giao  ở  tốc độ  di chuyển cao. Chuẩn 802.16e được sử  dụng cho  chuẩn WiMAX di động.  1.4.2 Chuẩn WiMAX cố đinh (IEEE 802.16d)       Chuẩn WiMAX cố đinh dựa trên chuẩn IEEE 802.16d được chứng nhận vào   tháng 6­2004. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX cố đinh: ­ Kỹ  thuật đa truy nhập OFDM­TDMA hoặc sử  dụng kỹ  thuật  đa truy nhập   OFDMA, lớp vật lý vô tuyến MAN­OFDM ­ Dải tần dưới 11GHz. Các băng tần đang được xem xét cho WiMAX cố  đinh:  băng tần cấp phép 5,8GHz và không cấp phép 2,5GHz, 3,5GHz. ­ Đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS ­ Kỹ thuật song công TDD và FDD ­ Hỗ trợ  truy nhập không dây cố  đinh và nomadic (thiết bị  đầu cuối như  laptop,  PDA có thể di chuyển vị trí nhưng cố đinh khi kết nối). ­ Độ rộng băng tần có thể lựa chọn từ 1,25 đến 20 MHz ­ Tốc độ dữ liệu tối đa 75Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz 13
  20. Chương 1. Công nghệ WiMAX  ­ Kỹ thuật điều chế thích ứng từ BPSK/QPSK đến 64QAM ­ Kỹ thuật điều chế đa sóng mang FFT 256­OFDM (256 sóng mang phụ) ­ Cấu hình mạng điểm­đa điểm PMP và mạng mắt lưới MESH ­ Hỗ trợ QoS 1.4.3 Chuẩn WiMAX di động (IEEE 802.16e) Chuẩn WiMAX di động dựa trên chuẩn IEEE 802.16e được chứng nhận vào  tháng 12­2005. Chuẩn WiMAX di động có thay đổi và bổ  sung so với chuẩn cố  đinh để hỗ trợ tính di động và chuyển giao. Các đặc điểm cơ bản của WiMAX di  động: ­ Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao theo tỉ lệ S­OFDMA, lớp   vật lý vô tuyến MAN­OFDMA ­ Dải tần dưới 11GHz. Các băng tần đang được xem xét cho WiMAX di động:  băng tần không cấp phép 2,5GHz, 3,5GHz. ­ Đường truyền không trong tầm nhìn thẳng NLOS ­ Kỹ thuật song công TDD và FDD ­ Hỗ trợ truy nhập di động, chuyển giao ở tốc độ di chuyển cao ­ Độ rộng băng tần có thể lựa chọn từ 1,25 đến 20 MHz ­ Tốc độ dữ  liệu tối đa 15Mb/s với độ  rộng băng tần 5 MHz (khi di chuyển) và   tối đa 75Mb/s với độ rộng băng tần 20 MHz (khi đứng yên) ­ Kỹ thuật điều chế thích ứng từ BPSK/QPSK đến 64QAM ­ Kỹ thuật điều chế đa sóng mang theo tỉ lệ FFT S­OFDMA  ­ Cấu hình mạng điểm­đa điểm PMP  ­ Hỗ trợ QoS 14
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
843 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2