Đề tài: Mô hình hóa mạng Wimax cố định
lượt xem 40
download
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.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Đề tài: Mô hình hóa mạng Wimax cố định
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Danh mục hình vẽ và bảng VI
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Đề tài: Mô hình điều khiển một số dây chuyền sản xuất của công ty kính Đáp Cầu
94 p | 279 | 97
-
Đề tài: Quản lý bán hàng tại nhà hàng The Little
51 p | 857 | 66
-
Đề tài: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN
26 p | 243 | 56
-
Báo cáo tổng kết hoa học công nghệ đề tài cấp nhà nước: Nghiên cứu công nghệ và xây dựng mô hình nuôi thâm canh ốc hương xuất khẩu
199 p | 160 | 38
-
Đề tài: " VĂN HOÁ VÀ MÔ HÌNH PHÁT TRIỂN PHỔ BIẾN "
20 p | 100 | 14
-
Luận văn Thạc sỹ Quản trị kinh doanh: Hiệu quả kinh tế mô hình cao su tiểu điền tại huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai
115 p | 92 | 10
-
Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu tác dụng chống lão hoá của Lãnh công (Fissistigma oldhamii (Hemsl.) Merr.) trên một số enzyme kết hợp mô hình dược lý mạng in silico
54 p | 22 | 9
-
Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT cho giám sát môi trường
24 p | 70 | 9
-
Báo cáo " Sự thực hành học tập tích cực của sinh viên: Một thử nghiệm mô hình hóa các yếu tố tác động "
8 p | 73 | 8
-
Khóa luận tốt nghiệp Kinh tế và phát triển: Hiệu quả kinh tế của mô hình cao su tiểu điền tại Thị trấn Nông Trường Việt Trung, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình
116 p | 79 | 6
-
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô hình Debye tương quan phi điều hòa và các tham số nhiệt động của tinh thể cấu trúc lập phương tâm diện trong XAFS
123 p | 37 | 6
-
Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu phát triển mô hình động lực cạnh tranh trong mạng thông tin phức hợp và ứng dụng dự đoán gen điều trị ung thư
116 p | 11 | 5
-
Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Các tính chất nhiệt động của màng mỏng có bề dày vài lớp nguyên tử với mô hình Heisenberg XYZ
58 p | 7 | 4
-
Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu một số phương pháp giải bài toán cực đại ảnh hưởng trên mạng xã hội với ràng buộc ưu tiên và chi phí
139 p | 6 | 4
-
Tóm tắt Luận văn Tiến sĩ: Giải pháp mạng trên chip tái cấu hình dùng cho các hệ thống phức hợp
34 p | 57 | 3
-
Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin: Mô hình hóa mức RTL và thực thi mảng phần cứng có thể tái cấu hình cấu trúc thô cho các ứng dụng xử lý đa phương tiện
48 p | 27 | 3
-
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu một số phương pháp giải bài toán cực đại ảnh hưởng trên mạng xã hội với ràng buộc ưu tiên và chi phí
27 p | 7 | 2
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