zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Điện-Điện tử-Viễn thông

Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu về WiMAX 2 (IEEE 802.16m)

Chia sẻ: Đức Trần | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:95

Báo xấu

214
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng tìm hiểu tổng quan về Wimax; tìm hiểu về Wimax di động; tổng quan về Wimax 2 và những đặc điểm cải tiến được trình bày cụ thể trong "Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu về WiMAX 2 (IEEE 802.16m)". Hy vọng tài liệu là nguồn thông tin hữu ích cho quá trình học tập và nghiên cứu của các bạn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu về WiMAX 2 (IEEE 802.16m)

TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA DANH MỤC BẢNG BIỂU SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAI Advanced Ari Inter face AAS Adaptive Antena System Hệ thống anten thích nghi ACK Acknowledge character Ký tự xác nhận ASN.1 Abstract Syntax Notation Ký hiệu cú pháp trừu tượng BE Best Effort Service Dịch vụ tốt nhất BS Base Station Trạm gốc (trạm cơ sở) CMAC Cipherbased Message Bản tin CMAC Authentication Code CID Connection Identifier Kết nối định danh CP DL Down link Đường xuống DL FUSC Sóng mang con sử dụng hoàn toàn ertPS Extended Real Time Polling dịch vụ thời gian mở Service rộng FBSS Fast Base Station Switching chuyển mạch trạm gốc nhanh FDD Frequency division duplex Ghép song cong theo tần số FID Flow Identifier Luồng danh định GMH Generic MAC Heade Tiêu đề MAC chung HARQ Hybird Automatic Repeat Yêu cầu lặp tự động reQuest lai ghép HHO Hard Handoff handoff cứng IE Imformation Element Phần tử thông tin IFFT Inverse fast Fourier transform Biến đổi fuorier nhanh ngược MAC Media Access Control Điề khiểm truy nhập SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA MAC CPS MAC common part sublayer Lớp con phần chung MBS Multicast Broadcast Service Dịch vụ multicas và broadcast MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao phân tập vĩ mô MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vao nhiều đầu ra NACK Negative Acknowledgment Báo nhậ từ chối nrtPS Non Real Time Polling Service dịch vụ không theo thời gian thực OFDMA Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân Multiplexing Access chiatheo tần số trực giao PHY Physical Lớp vật lý PHSI payload header suppression chỉ số biểu diên tiêu index dề tải trọng QoS Quality of service Chất lượng dich vụ RS Relay Station Trạm lặp RTG receive/transmit transition gap Khoảng thời gian quá độ thu phát SFID Service Flow Identifier Dịch vụ luồng định danh. SON SelfOrganizing Network Tự tổ chức mạng TLV Type, Length and Value Định dạng TLV TTG transmit/receive transistion gap Khoảng thời gian quá dộ phát thu UGS Unsolicited Grant Scheme Dịch vụ cho phép tự nguyện UL Up link Đường lên VoIP Voice over IP Thoại qua giao thúc IP SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA LỜI NÓI ĐẦU WiMAX đã được dựng tại nhiều nơi trên thế giới. Chuẩn WiMAX Mobile 802.16e được chấp thuận từ giữa thập kỉ trước, trước cả LTE, và xuất hiện lần đầu tiên trên thế giới tại Mỹ. IEEE 802.16m hay còn có tên gọi WirelessMAN Advanced hoặc WiMax2, được phát triển để kế tiếp chuẩn 802.16e, là chuẩn WiMAX Mobile đầu tiên. 802.16m được phát triển trong 4 năm. Năm ngoái, 802.16m đã được ITU (International Telecommunication Union) công nhận là công nghệ 4G thực sự. Đặc tả kỹ thuật của WiMAX 2 được xây dựng trên IEEE 802.16m và kế thừa công nghệ WiMAX (IEEE 802.16e) trước đó bằng cách thêm các tính năng mới mà vẫn đảm bảo khả năng tương thích ngược. Điểm cải thiện nổi bật của WiMAX 2 so với WiMAX thế hệ đầu tiên là tốc độ tốc độ WiMAX 2 lên đến 300Mbps. Trọng tâm của WiMAX 2 là làm thế nào để có được tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhằm đáp ứng cho tất cả các khách hàng với số lượng người sử dụng ngày một tăng cao. Để tìm hiểu về công nghệ WiMAX 2 (IEEE 802.16m), để thấy được những đặc điểm cải tiến so với 802.16e em đã chọn đề tài “TÌM HIỂ VỂ WiMAX 2 (IEEE 802.16m)”. Đồ án bao gồm ba chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX giới thiệu tổng quan về WiMAX, mô hình truyền thông WiMAX và các băng thông WiMAX sử dụn trên thế giới và băng thông sư dụng ở Việt Nam. Chương 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG cung cấp các đặc tính kỹ thuật của WiMAX di động, kỹ thuật sử dụng trong WiMAX di động. Chương 3: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 2 VÀ NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẢI TIẾN cung cấp những vấn đề cơ bản về WiMAX 2 và những đặc điểm cái tiến của nó so với 802.16e để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Th.S Lê Tùng Hoa và các thầy cô trong khoa điện tử viễn thông học viện Công Nghệ Bưu Chính viễn Thông để hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực hiện SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 5
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA Nguyễn Cao Cường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ WiMAX 1.1. Giới thiệu về WiMAX Wimax tên viết tắt của (Worldwide Interoperability for Microwave Access Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba) , là công nghệ dựa trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE 802.162004. Tiêu chuẩn này do hai tổ chức quốc tế đưa ra: Tổ công tác 802.16 trong ban tiêu chuẩn IEEE 802, và Diễn đàn WiMAX. Tổ chức phi lợi nhuận WiMAX bao gồm các công ty sản xuất thiết bị và linh kiện truyền thông hàng đầu thế giới đang nỗ lực thúc đẩy và xác nhận tính tương thích và khả năng hoạt động tương tác của thiết bị truy cập không dây băng thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 và tăng tốc độ triển khai truy cập không dây băng thông rộng trên toàn cầu. Do đó các chuẩn 802.16 thường được biết đến với cái tên WiMAX. Chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố vào năm 2002 thực sự đã đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy cập không dây. Nếu như Wireless LAN đuợc phát triển để cung cấp dịch vụ truy nhập Internet cho mạng LAN không dây, nâng cao tính linh hoạt của truy nhập Internet cho những vùng tập trung đông dân cư trong những phạm vi hẹp thì với WiMAX ngoài khả năng cung cấp dịch vụ ở vùng đô thị nó còn giải quyết được những vấn đề khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ Internet cho những vùng thưa dân, ở những khoảng cách xa mà công nghệ xDSL sử dụng dây đồng không thể đạt tới. WiMAX cũng là một sự phát triển kế tiếp từ dịch vụ cung cấp băng thông giữa LAN nâng cấp lên mạng WAN. WiMAX sử dụng chuẩn kết nối 802.16 có nhiều đặc điểm nổi trội hơn về tốc độ, phạm vi phủ sóng so với chuẩn kết nối không dây hiện nay là 802.11. Không giống như chuẩn 802.11 chỉ có thể phủ sóng SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 6
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA trong một khu vực nhỏ, WiMAX có thể phủ sóng một vùng rộng tới 50 km với tốc độ lên đến 70Mbps. WiMAX cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định theo hai phương pháp điểm điểm (Point to Point ) hoặc điểm đa điểm (Point to multipoint). Một hệ thống WiMax gồm hai phần: Trạm phát: giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với công suất lớn có thể phủ sóng tới một vùng rộng tới 8000km2. Trạm thu: Có thể là các anten nhỏ như các thẻ (Card) mạng cắm vào hoặc được thiết lập sẵn trên Mainboard bên trong các máy tính, theo cách mà WiFi vẫn dùng. Các trạm phát BTS được kết nối tới mạng Internet thông qua các đường truyền tốc độ cao dành riêng hoặc có thể được nối tới một BTS khác như một trạm trung chuyển bằng đường truyền thẳng LOS (Line of Sigh) và chính vì vậy WiMAX có thể phủ sóng tới những vùng rất xa. Các anten thu/phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia sóng truyền thẳng hoặc là các tia phản xạ. Trong trường hợp truyền thẳng, các anten được đặt cố định 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 dựng 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 tia phản xạ, WiMAX sử dụng băng tần thấp hơn, 211GHz, tương tự như ở WiFi, 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 cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định, nomadic (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối), mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ) và cuối cùng là di động mà không cần thiết ở trong Tầm nhìn thẳng (LineofSight) trực tiếp tới một trạm gốc. Hiện tại công nghệ WiMAX đang được kết hợp vào trong các máy tính xách tay và các PDA. SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 7
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA Hình 1.1: Mô hình truyền thông của WiMAX 1.2. Băng tần cho WiMAX Các băng được WiMAX Forum tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các nước phân bổ cho WiMAX là: Băng 34003600MHz (băng 3.5GHz): Băng 3.5Ghz là băng tần đó được nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc cho hệ th ống truy cập không dây băng rộng (WBA). WiMax cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho WiMAX. Vì vậy, WiMAX Forum đã thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMAX. Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.162004 để cung cấp các ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3.5MHz hoặc 7MHz, chế độ song công TDD hoặc FDD. Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMAX. Băng 36003800MHz: Băng 36003800MHz được một số nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA. Tuy nhiên, do một phần băng tần này (từ 3.73.8GHz) đang được nhiều hệ thống vệ tinh viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là ở khu vực châu Á, nên ít khả năng băng tần này sẽ được chấp nhận cho WiMAX ở châu Á. SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 8
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA Băng 33003400MHz (băng 3.3GHz): Băng tần này đó được phân bổ ở Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam đang xem xét phân bổ chính thức. Chuẩn WiMAX áp dụng ở băng tần này tương tự như với băng 3.5GHz, đó là WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3.5MHz hoặc 7MHz. Băng 25002690MHz (băng 2.5 GHz): Băng tần này là băng tần được WiMAX Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di động theo chuẩn 802.162005. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các băng trên 3GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích hợp cho các ứng dụng di động. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao gồm cả WiMAX. WiMax ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz, chế độ song công TDD, FDD. Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cuối năm 2005 đã quy định băng tần 25002690 MHz sẽ được sử dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị khác trong băng tần này. Vì vậy, có thể hiểu công nghệ WiMAX di động cũng là một đối tượng của quy định này, nhưng băng tần này sẽ được sử dụng cho loại hình công nghệ cụ thể nào vẫn còn để mở. Băng 23002400MHz (băng 2.3 GHz): Băng 2.3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2.5GHz nên là băng tần được WiMAX Forum xem xét cho WiMAX di động. Hiện có một số nước phân bổ băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada, Singapore. Đối với Việt Nam, đây cũng là một băng tần có khả năng sẽ được sử dụng để triển khai WBA/WiMAX. Băng 57255850MHz (băng 5.8 GHz): SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 9
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA Băng tần này được WiMAX Forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các đoạn băng tần khác trong dải 5GHz (51255250MHz, 52505350MHz), vốn thường được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà. Theo WiMAX Forum thì băng tần này thích hợp để triển khai WiMAX cố định, độ rộng phân kênh là 10MHz, phương thức song công được sử dụng là TDD, không có FDD. Băng dưới 1GHz: Với các tần số càng thấp, sóng vô tuyến truyền lan càng xa, số trạm gốc cần sử dụng càng ít, tức mức đầu tư cho hệ thống thấp đi. Vì vậy, WiMAX Forum cũng đang xem xét khả năng sử dụng các băng tần dưới 1GHz, đặc biệt là băng 700800MHz. Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số, nên sẽ giải phúng được một phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMAX. Với Việt Nam, do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh trong giải 470806MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ thống truyền hình tương tự. 1.3 Các chuẩn WiMAX Ban đầu chuẩn IEEE 16 chỉ có một sự đặc tả lớp MAC. Sau một loạt những nghiên cứu đã đưa thêm vào nhiều sự khác biệt về những đặc tả lớp vật lý (PHY) như những sự chỉ định trải phổ mới, cả cấp phép và không cấp phép, đã trở nên có giá trị. Dưới đây trình bày bản tóm tắt ngắn gọn các chuẩn 802.16 tiêu biểu, về những sự mở rộng khác nhau và các dải tần của họ chuẩn IEEE 802.16. 1.3.1 IEEE 802.16 2001 Những đặc tả ban đầu của chuẩn IEEE 802.16 đã định nghĩa lớp MAC và PHY có khả năng cung cấp truy nhập băng rộng không dây cố định (Fixed Wireless Access) theo mô hình điểm điểm và điểm đa điểm. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 10 – 66 GHz. Với phương pháp điều chế đơn sóng mang 802.16 hỗ trợ cả hai phương SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 10
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA pháp song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) hay phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplexing). Trạm thuê bao (Subscriber Stations SS) có thể thương lượng về độ rộng dải tần được cấp phát trong một burst to burst cơ bản, cung cấp một lịch truy nhập mềm dẻo. Các phương pháp điều chế được định nghĩa bao gồm: PSK, 16QAM và 64QAM. Chúng có thể thay đổi từ khung (frame) này tới khung khác, hay từ SS này tới SS khác tuỳ thuộc vào tình trạng của kết nối. Khả năng thay đổi phương pháp điều chế và phương pháp sửa lỗi không lần ngược FEC (forward error correction) theo các điều kiện truyền dẫn hiện thời cho phép mạng thích ứng nhanh chóng với điều kiện thời tiết, như fading do mưa. 1.3.2 IEEE 802.16a2003 Năm 2003, IEEE đưa ra chuẩn không dây 802.16a để cung cấp khả năng truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối bằng băng tần 211 GHz với khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50 km trong trường hợp kết nối điểm điểm và 710 km trong trường hợp kết nối từ điểm đa điểm. Tốc độ truy nhập có thể đạt tới 70 Mbps. Cho phép kết nối mà không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng, tránh được tác động của các vật cản trên đường truyền như cây cối, nhà cửa. IEEE 802.16a bao gồm cả đặc tả lớp PHY và cải tiến lớp MAC cho khả năng truyền dẫn đa đường và giảm tối đa nhiễu. Các đặc tính được thêm vào cho phép sử dụng kỹ thuật quản lý năng lượng cao cấp hơn, và dăy anten thích ứng. Phương pháp dồn kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) cung cấp thêm một sự lựa chọn cho phương pháp điều chế đơn sóng mang. Để cung cấp một kỹ thuật giảm thiểu can nhiễu trong các mạng không dây hiện nay, IEEE 802.16a cũng định nghĩa thêm phương pháp điều chế đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) trong ph ạm vi d ải t ần 2 11 GHz. Vấn đề bảo mật cũng được cải tiến, với rất nhiều đặc trưng lớp con riêng biệt được đưa thêm vào. IEEE 802.16a cũng đưa thêm các tuỳ chọn hỗ trợ cho mạng Mesh, ở những SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 11
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA nơi mà lưu lượng có thể được định tuyến từ SS tới SS. Đây là sự thay đổi từ chế độ PMP, khi mà lưu lượng chỉ được phép truyền giữa BS và SS. 1.3.3 IEEE 802.16c2002 Chuẩn IEEE 802.16c được đưa ra vào tháng 9/2002. Bản cập nhật đã sửa một số lỗi và sự mâu thuẫn trong bản tiêu chuẩn ban đầu và thêm vào một số profiles hệ thống chi tiết cho dẩi tần 10 – 66 GHz. 1.3.4 IEEE 802.162004 IEEE 802.162004 thường được gọi với tên 802.16REVd. Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp các chuẩn 802.162001, 802.16a, 802.16c. Chuẩn mới này đã được phát triển thành một tập các đặc tả hệ thống có tên là IEEE 802.16REVd, nhưng đủ toàn diện để phân loại như là một sự kế thừa hoàn chỉnh chuẩn IEEE 802.16 ban đầu.Sử dụng kỹ thuật ghép kênh OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) hỗ trợ truy nhập cố định và nomadic trong môi trường LOS (Line of Sight) và NLOS (Non Line of Sight). WiMAX Forum đưa ra băng tần 3.5 GHz và 5.8 GHz cho 802.162004 WiMAX. 1.3.5 IEEE 802.16e và các chuẩn mở rộng. Đây là phiên bản phát triển dựa trên việc nâng cấp 802.162004 nhằm hỗ trợ thêm cho các dịch vụ di động. Sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), k ỹ thuật điều chế đa sóng mang sử dụng kênh phụ. WiMAX Forum đưa ra băng tần sử dụng cho 802.16e là 2.3GHz, 2.5GHz và 3,5GHz. Phiên bản đầu tiên 802.16a có triển vọng được sử dụng trong các kết nối không dây cố định thì các phiên bản kế tiếp 802.16 e,f,g.....được dự kiến cung cấp kết nối cho các thiết bị di động máy tính xách tay và điện thoại di động. Người ta cho rằng công nghệ này sẽ cạnh tranh với xDSL, cáp và UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) hoặc các chuẩn điện thoại di động thế hệ thứ ba. 1.4 Mô hình ứng dụng WiMAX: Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng: Mô hình ứng dụng cố định. Mô hình ứng dụng di động. SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 12
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA 1.4.1 Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX): Hình 1.2: Mô hình ứng dụng WiMAX cố định Mô hình cố định sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn IEEE.802.162004. Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố định” vì thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự như chảo thông tin vệ tinh. Tiêu chuẩn IEEE 802.162004 cũng cho phép đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên tín hiệu thu không khỏe bằng anten ngoài trời. Băng tần công tác (theo quy định và phân bổ của quốc gia) trong băng 2,5GHz hoặc 3,5GHz. Độ rộng băng tầng là 3,5MHz. Trong mạng cố định, WiMAX thực hiện cách tiếp nối không dây đến các modem cáp, đến các đôi dây thuê bao của mạch xDSL hoặc mạch Tx/Ex (truyền phát/chuyển mạch) và mạch OCx (truyền tải qua sóng quang). Sơ đồ kết cấu mạng WiMAX được đưa ra trên hình trên. Trong mô hình này bộ phận vô tuyến gồm các trạm gốc WiMAX BS (làm việc với anten đặt trên tháp cao) và các trạm phụ SS (SubStation). Các trạm WiMAX BS nối với mạng đô thị MAN hoặc mạng PSTN. 1.4.2 Mô hình ứng dụng WiMAX di động. Mô hình WiMAX di động sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.16e. Tiêu chuẩn 802.16e bổ sung cho tiêu chuẩn 802.162004 hướng tới các SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 13
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA user cá nhân di động, làm việc trong băng tần thấp hơn 6GHz. Mạng lưới này phối hợp cùng WLAN, mạng di động cellular 3G có thể tạo thành mạng di động có vùng phủ sóng rộng. Hy vọng các nhà cung cấp viễn thông hiệp đồng cộng tác để thực hiện được mạng viễn thông digital truy nhập không dây có phạm vi phủ sóng rộng thỏa mãn được các nhu cầu đa dạng của thuê bao. Tiêu chuẩn IEEE 802.16e được thông qua trong năm 2005. Hình 1.3: Mô hình ứng dụng WiMAX di động SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 14
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ WiMAX DI ĐỘNG 2.1. Giới thiệu chung WiMAX di động (Mobile WiMAX) là giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ sóng mạng băng rộng không dây và cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng trên diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt. Giao diện WiMAX di động sử dụng công nghệ OFDM để cải thiện hiệu suất đa đường (multipath) trong các môi trường không theo tầm nhìn thẳng (NLOS). OFDMA thay đổi tỉ lệ (SOFDMA) được giới thiệu trong phần bổ sung IEEE 806.16e để hỗ trợ băng thông kênh tỉ lệ (co dãn) từ 1.25 đến 2 MHz. Nhóm kỹ thuật di động (Mobile Technical Group) trong diễn đàn WiMAX Forum đang phát triển tham số hệ thống cho WiMAX di động qua đó xác định các đặc tính bắt buộc và tuỳ chọn của chuẩn IEEE là chuẩn giao diện vô tuyến tương thích với WiMAX di động. Tham số WiMAX di động cho các hệ thống di động được phép cấu hình trên cơ sở một tập các đặc tính cơ bản để đảm bảo chức năng cơ bản nhất cho các thiết bị đầu cuối (terminal) và các trạm gốc (base station). Đó là các cấu hình được tối ưu về dung lượng hoặc được tối ưu về phủ sóng. Phiên bản WiMAX di động phiên bản 1 sẽ bao gồm các băng thông kênh 5, 7, 8.75 và 10 MHz dành cho các dải tần được cấp phép trên thế giới như: 2.3 GHz, 2.5 GHz, 3.3 GHz và 3.5 GHz. Các hệ thống WiMAX di động cung cấp khả năng mở rộng về cả công nghệ truy nhập vô tuyến và kiến trúc mạng, do đó cung cấp khả năng linh động cao trong các lựa chọn phát triển mạng và cung cấp dịch vụ. Một số các đặc điểm chính mà WiMAX di động hỗ trợ là:  Tốc độ dữ liệu cao: Các kỹ thuật anten MIMO cùng với các nguyên lý chia nhỏ kênh (subchannelization) linh hoạt, mã hoá và điều chế nâng cao, tất cả làm cho công nghệ WiMAX di động có khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu đường xuống (DL) tối đa lên tới 63Mbps cho một sector và tốc độ dữ liệu đường lên (UL) tối đa lên tới 28Mbps cho một sector trong một kênh 10MHz. SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 15
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA  Chất lượng dịch vụ (QoS): Tiền đề cơ bản của kiến trúc MAC (Media Access Control) trong IEEE 802.16 là QoS. Nó định nghĩa luồng dịch vụ (Service Flows) mà có thể ánh xạ đến các điểm mã DiffServ hoặc các nhãn luồng MPLS để cho phép kết nối đầu cuối tới đầu cuối (endtoend) theo giao thức IP trên cơ sở QoS. Ngoài ra, các nguyên lý báo hiệu trên cơ sở kênh chia nhỏ kênh (sub channelization) và MAP cung cấp một cơ chế linh động cho việc lập lịch tối ưu tài nguyên không gian, tần số và thời gian trên giao diện vô tuyến theo khung (frame by frame).  Tính mềm dẻo: Tài nguyên phổ cho băng rộng không dây được cấp phát khác nhau. Vì vậy công nghệ WiMAX di động được thiết kế để có thể linh hoạt (mềm dẻo) để hoạt động trong các kênh khác nhau từ 1.25 đến 20 MHz thoả mãn các yêu cầu trên toàn cầu.  Khả năng bảo mật: Các đặc tính khả năng bảo mật trong WiMAX di động là tốt nhất trong lớp với sự xác thực trên theo EAP, mã hoá được xác thực theo AESCCM, các nguyên bảo vệ bản tin điều khiển theo CMAC và HMAC. Các xác thực cho một tập các người dựng đang tồn tại bao gồm: thẻ SIM/USIM, các thẻ thông minh (Smart Card), các chứng chỉ số (Digital Certificate), các nguyên lý Username/Password theo các phương pháp EAP tương ứng cho kiểu nhận thực.  Khả năng di động: WiMAX di động hỗ trợ các nguyên lý chuyển giao tối ưu với trễ nhỏ hơn 50 msec để đảm bảo các ứng dụng thời gian thực như VoIP với dịch vụ không bị suy giảm. Các nguyên lý quản lý khoá linh động mà bảo mật được duy trì trong quá trình chuyển giao. 2.2 Kĩ thuật truyền thông số 2.2.1 Mô tả lớp vật lý 2.2.1.1 Các khái niêm cơ bản về OFDM Công nghệ WiMAX di động chọn phương pháp truy cập đa điểm dựa trên việc phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiple Access OFDMA) để nâng cao hiệu suất truyền giữa các điểm trong môi trường không SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 16
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA phát sóng trực tiếp. Tuy nhiên để hiểu rõ về OFDMA thì việc tìm hiểu những nét cơ bản về OFDM là rất cần thiết. Khái niệm: Kỹ thuật điều chế OFDM, về cơ bản, là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế FDM, chia luồng dữ liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng, trong đó các sóng mang con (hay sóng mang phụ, subcarrier) trực giao với nhau. Do vậy, phổ tín hiệu của các sóng mang phụ này được phép chồng lấn lên nhau mà phía đầu thu vẫn khôi phục lại được tín hiệu ban đầu. Sự chồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với các kĩ thuật điều chế thông thường. Hình 2.1: So sánh giữa FDMA và OFDM Số lượng các sóng mang con phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ rộng kênh và mức độ nhiễu. Con số này tương ứng với kích thước FFT. Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16d (2004) xác định 256 sóng mang con tương ứng FFT 256 điểm, hình thành chuẩn Fixed WiMAX, với độ rộng kênh cố định.Chuẩn giao tiếp 802.16e (2005) cho phép kích cỡ FFT từ 512 đến 2048 phù hợp với độ rộng kênh 5MHz đến 20MHz, hình thành chuẩn Mobile WiMAX (Scalable OFDMA), để duy trì tương đối khoảng thời gian không đổi của các kí hiệu và khoảng dãn cách giữa các sóng mang với độ rộng kênh. SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 17
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA Nguyên lý kỹ thuật OFDM Ở dạng tổng quát ta có thể trình bày tín hiệu OFDM băng tần gốc trong dạng một tập N sóng mang con được điều chế và được truyền song song như sau: S(t) = (2.1) i=N/2, N/2+1,…,1, 0, 1,…,N/21 với (2.2) Thỏa mãn điều kiện trực giao sau: (t). = (2.3) Và =i/T; i=1, 2,…, N1 (2.4) Trong đó T được gọi là thời gian của một ký hiệu OFDM; Xi,k là ký hiệu điều chế thông thường được truyền trên sóng mang con trong khoảng thời gian ký hiệu OFDM thứ k; N là số sóng mang con (được chọn bằng lũy thừa của 2) và fi là tần số sóng mang con. Hình 2.1 cho thấy ví dụ về sử dụng bốn các sóng mang con cho một ký hiệu OFDM Hình 2.2 Ví dụ về sử dụng bốn sóng mang con cho một ký hiệu OFDM Từ hình 2.2 ta thấy trong miền thời gian, để đảm bảo điều kiện trực giao, các sóng mang con có số chu kỳ trong một ký hiệu OFDM (T) là một số nguyên. Trong miền tần số mỗi sóng mang con của một ký hiệu OFDM có mật độ phổ SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 18
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA công suất dạng sinx/x với . Giá trị cực đại các búp chính của mật độ phổ công suất của một sóng mang xảy ra tại các tần số f=i/T. Tại đây mật độ phổ công suất của các sóng mang khác đều bằng không. Nhờ tính trực giao (2.3), tại phía thu ta có thể giải điều chế để tìm lại ký hiệu theo quan hệ như sau: (2.5) Nếu ta ký hiệu (t) là ký hiệu OFDM trong thời điểmtruyền ký hiệu thứ k, thì ta có thể viết lại công thức (2.1) như sau: S(t) = (2.6) ,m=0, 1, …, N1 h t=(k+ Các tín hiệu OFDM chỉ được tạo ra bằng xử lý số do rất khó tạo ra các bộ tạo sóng khóa pha và các máy thu trong miền tương tự. Để xử lý số ta lấy mẫu tín hiệu OFDM băng gốc trong (2.1) và (2.6) bằng tần số lấy mẫu N lớn hơn 1/T. Khi này ta có thể biểu diễn ký hiệu OFDM thứ k, như sau: = = (2.7) =IDFT Trong đó IDFT (inverse discrete fourrier transform) là biến Fourrierr rời rạc ngược. Biến đổi Fourrier nhanh đảo (IFFT: inverse fast fourrier transform) thực hiện chức năng giống như IDFT nhưng hiệu suất hơn về mặt tính toán nên thường được sử dụng trong các sơ đồ thực tiễn. Thời gian của ký hiệu OFDM sau IFFT được ký hiệu là: SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 19
TÌM HIỂU VỀ WiMAX 802.16m GVHD: Th.S LÊ TÙNG HOA OFDM là công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giaomột kỹ thuật hấp dẫn sử dụng cho các hệ thống truyền thông số liệu tốc độ cao. Nó được phát triển từ 2 kĩ thuật quan trọng là ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) và truyền thông đa sóng mang. OFDM là một kỹ thuật ghép kênh mà chia băng tần thành các tần số sóng mang nhỏ như được chỉ ra trong hình sau: Hình 2.3: Phân chia luồng số liệu trong OFDM Trong hệ thống OFDM, luồng số liệu đầu vào được chia ra thành các luồng con song song với tốc độ số liệu nhỏ hơn và như vậy tăng khoảng thời gian của ký hiệu và mỗi luồng nhỏ được điều chế và truyền trên một sóng mang trực giao. Hơn nữa, sự sử dụng tiền tố lặpCP (cyclic frefix) có thể hoàn toàn loại trừ xuyên nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) miễn là thời lượng CP lâu hơn trễ kênh lan truyền. CP là một sự lập lại của một đoạn cuối của khối số liệu và được gán tới đầu của đoạn tải số liệu như được chỉ ra trong hình: SVTH: NGUYỄN CAO CƯỜNG LỚP L10CQVT4 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA

165 tài liệu

2071 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.